JPH03228862A - 超伝導体およびその製造方法 - Google Patents

超伝導体およびその製造方法

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JPH03228862A
JPH03228862A JP2019832A JP1983290A JPH03228862A JP H03228862 A JPH03228862 A JP H03228862A JP 2019832 A JP2019832 A JP 2019832A JP 1983290 A JP1983290 A JP 1983290A JP H03228862 A JPH03228862 A JP H03228862A
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ceramic
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Norimitsu Murayama
宣光 村山
Yasuyoshi Torii
鳥居 保良
Akira Enomoto
亮 榎本
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
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Ibiden Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
Ibiden Co Ltd
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、結晶面の揃った臨界電流密度(Jc)の大き
なりi系の超伝導体およびその製造方法に関する。
〔従来技術〕
Bi系の超伝導物質は、結晶の形状が偏平で、しかもそ
の特定の結晶の面すなわちab面に沿って電流が流れる
という超伝導特性を有しており、Bi系の超伝導物質を
実用化するあたっては、前記超伝導物質の結晶のab面
を配向させてJcの大きな超伝導体となすことが極めて
重要な問題点であった。
この問題点を解決する方法としては、種々の提案がなさ
れており、例えば、超伝導組成に配合した粉末混合物を
焼成した後、粉砕して得たBi系の超伝導物質粉末をペ
レット状に成形して焼成した後、さらにホットプレスす
る方法が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前述の如き従来から提案されているBi
系の超伝導物質の製造方法は、いずれも製造工程が複雑
で、実用性に乏しかった。
〔課題を解決するための手段〕
そこで本発明者らは、Bi系の超伝導物質の結晶の配向
性や結合性に優れた超伝導体およびその製造方法につい
て種々研究した結果、超伝導物質をセラミックス材によ
って挟着することにより、結晶のab面が配向した。J
 cの大きな超伝導体となすことができることを新規に
知見するに到り、本発明を完成した。
〔作用〕
本発明の超伝導体は、超伝導物質がセラミックス材によ
って挟着されてなるものであることが必要である。
その理由は、Bi系の超伝導物質は、比較的脆く取り扱
い難いものであるが、セラミックス材によって挟着する
ことによって、取り扱い性に優れた超伝導体とすること
ができるからであり、さらに、セラミックス材が保護膜
として作用することから環境の影響を受は難い耐久性に
優れた超伝導体とすることができるからである。
本発明の超伝導体は、Bi2−v Pbv Srw C
axcuyozの組成式で示され、■は0.25〜0.
50、Wは1.40〜2.20、Xは1゜60〜2.4
0、Yは2.80〜3.50、Zは9.00〜11.0
であることが好ましい。
その理由は、前記組成範囲で示されるBi系の超伝導物
質は、臨界温度が105にと高い高Tc相のみからなる
超伝導体となすことができるからである。
本発明の超伝導体は、超伝導物質のab面がセラミック
ス材との界面に平行に配向されてなるものであることが
好ましい。
その理由は、前記Bi系の超伝導物質は、結晶の形状が
偏平で、しかもその特定の結晶の面すなわちab面に沿
って電流が流れるという超伝導特性を有しており、前記
超伝導物質の結晶のab面をセラミックス材との界面に
平行に配向させることにより、臨界電流密度(Jc)の
大きな実用性に優れた超伝導体となすことができるから
である。
前記超伝導物質の配向率は、90%以上であることが好
適である。なお、この超伝導物質の配向率は、ロットゲ
ーリングの方法によって測定した値である。
本発明の超伝導体は、超伝導物質がMgOあるいはS 
r T i 03のいずれか少なくとも一種であるセラ
ミックス材によって挟着されてなるものであることが好
ましい。
その理由は、前記MgOとS r T i 03はいず
れもBi系の超伝導物質と反応することがなく、超伝導
体の特性を劣化させることがないからである。
次に、本発明の超伝導体の製造方法について説明する。
本発明の超伝導体は、超伝導物質粉末をセラミックス材
の間に挟持した後、ホットプレスすることにより製造さ
れる。
本発明によれば、超伝導物質粉末をセラミックス材の間
に挟持した後、ホットプレスすることが必要である。
その理由は、超伝導物質粉末をセラミックス材の間に挟
持して焼成することにより、焼成時に超伝導物質の結晶
が自由に成長して結晶の配列が乱れることを防止し、結
晶の特定の面(ab面)を配向させた超伝導体であって
、しかも結晶間の結合性に優れた超伝導体を得ることが
できるからである。
前記超伝導物質粉末をセラミックス材の間に挟持させる
方法としては、前記超伝導物質粉末をスラリー状にして
、セラミックス材にスクリーン印刷、刷毛塗り等の方法
で塗布する方法が有利である。
本発明によれば、前記超伝導物質粉末は、アスペクト比
が3〜20であることが好ましい。
その理由は、アスペクト比が3〜2oの超伝導物質粉末
は、セラミックス材の間に挟持する際に配向させ易く効
率的に結晶の特定の面(ab面)を配向させた超伝導体
を得ることができるからである。
本発明によれば、前記セラミックス材は、MgOあるい
は5rTiO,のいずれが少なくとも一種であることが
好ましい。
その理由は、前記MgOとSrTiO3はいずれもBi
系の超伝導物質と反応することがなく、ホットプレス時
に超伝導物質との相互拡散を生起して超伝導体の特性を
劣化させることがないがらである。
本発明によれば、前記超伝導物質粉末をセラミックス材
の間に5〜100μmの厚さに挟持することが好ましい
その理由は、セラミックス材の間に挟持された超伝導物
質粉末の厚さを前記範囲内とすることにより、ホットプ
レス時の圧力による粒子の配向および結晶の成長方向の
制御を極めて効果的に実施でき、結晶の特定の面(ab
面)を配向させた超伝導体を得ることができるからであ
る。
本発明によれば、前記ホットプレスは、圧力が100〜
600kg/cm2、温度が700〜870℃であるこ
とが好ましい。
前記ホットプレス時の圧力が100kg/cm2以上で
あることが好ましい理由は、焼成時に超伝導物質の結晶
が自由に成長して結晶の配列が乱れることを効率的に防
止し、結晶の特定の面(ab面)を配向させた超伝導体
を得ることができるからであり、一方600kg/cm
2以下であることが好ましい理由は、前記ホットプレス
時の圧力を600kg/cm2より高めても圧力の効果
はそれ程向上せず、むしろセラミックス材が破壊された
りするからである。また、前記ホットプレス時の温度が
700℃以上であることが好ましい理由は、焼成時にお
ける超伝導相の分解を生じさせることなく超伝導体を得
ることができるからであり、一方870℃以下であるこ
とが好ましい理由は、前記焼成時における超伝導相を融
解させることなく超伝導体を得ることができるからであ
る。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例l Bi2’sとpboと5rCOsとCa COsとCu
Oを混合し、800℃で20時間空気中で仮焼し、さら
に835℃で60時間空気中で焼成して得た Bi+、e Pbo、4Sr+、e Ca2.s Cu
2.++ O+。
の組成式で示される超伝導物質を粉砕して、平均粒径が
約5μm、平均アスペクト比が約5の超伝導物質粉末を
得た。
次いで、この超伝導物質粉末をペースト状にした後、M
gOセラミックス(15x8x1mm)にスクリーン印
刷した後、500℃で20時間空気中で焼成して20μ
mの厚さの超伝導物質粉末層を形成した。
前記超伝導物質粉末層を形成したM g Oセラミック
ス2枚を超伝導物質粉末層が挟持されるように重ねて一
軸ホットプレスして超伝導体を得た。
ホットプレス条件は、圧力を150kg/cm2、焼成
温度を820℃、保持時間を40時間、雰囲気を空気中
として行った。
得られた超伝導体は、超伝導物質の厚さが20μm、配
向率が約95%であり、臨界電流密度が5000A/c
m2(77に1ゼロ磁界中)、臨界温度が105にと極
めて優れた超伝導特性を有していた。
実施例2 実施例Iと同様であるが、MgOセラミックスに換えて
、SrTiO3セラミックスを使用し、挟持された超伝
導物質粉末層の厚さを30μmに変えて超伝導体を得た
0 得られた超伝導体は、配向率が約95%であり、実施例
1で得られた超伝導体と同様に極めて優れた超伝導特性
を有していた。
比較例1 実施例1と同様であるが、超伝導物質粉末層を形成した
MgOセラミックスを重ねることなく、しかも圧力を負
荷することなく焼成して超伝導体を得た。
得られた超伝導体は、配向率か約45%と超伝導物質の
結晶が乱れており、臨界温度が70にであった。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の超伝導体は、Bi系の超伝
導物質の結晶のab面が同一面上に配向し、しかもそれ
ぞれの結晶が互いに密接して結合していることから、極
めて優れた超伝導特性を有するものであって、産業上寄
与する効果はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の超伝導体の断面図、第2図は、

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.超伝導物質がセラミックス材によって挟着されてな
    ることを特徴とする超伝導体。
  2. 2.前記超伝導物質は、 Bi_2_−_vPb_vSr_wCa_xCu_YO
    _zの組成式で示され、Vは0.25〜0.50、Wは
    1.40〜2.20、Xは1.60〜2.40、Yは2
    .80〜3.50、Zは9.00〜11.0である請求
    項1記載の超伝導体。
  3. 3.超伝導物質のAb面がセラミックス材との界面に平
    行に配向されてなる請求項2記載の超伝導体。
  4. 4.前記セラミックス材は、MgOあるいはSrTiO
    3のいずれか少なくとも一種である請求項1記載の超伝
    導体。
  5. 5.超伝導物質粉末をセラミックス材の間に挟持した後
    、ホットプレスすることを特徴とする超伝導物質がセラ
    ミックス材によって挟着された超伝導体の製造方法。
  6. 6.前記超伝導物質粉末は、アスペクト比が3〜20で
    ある請求項5記載の超伝導体の製造方法。
  7. 7.前記セラミックス材は、MgOあるいはSrTiO
    _3のいずれか少なくとも一種である請求項5記載の超
    伝導体の製造方法。
  8. 8.前記超伝導物質粉末をセラミックス材の間に5〜1
    00μmの厚さに挟持する請求項5記載の超伝導体の製
    造方法。
  9. 9.前記ホットプレスは、圧力が100〜600kg/
    cm^2、温度が700〜870℃である請求項5記載
    の超伝導体の製造方法。
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