JPH03252351A - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体の製造方法Info
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- JPH03252351A JPH03252351A JP2046808A JP4680890A JPH03252351A JP H03252351 A JPH03252351 A JP H03252351A JP 2046808 A JP2046808 A JP 2046808A JP 4680890 A JP4680890 A JP 4680890A JP H03252351 A JPH03252351 A JP H03252351A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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。
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]
本発明は酸化物超電導体の製造方法に係り、特に比較的
低温度で短時間の熱処理における拡散反応により酸化物
超電導体の生成を可能にし、その臨界電流密度(J c
)等の特性に優れたイツトリウム系酸化物超電導体を容
易に製造する方法の改良に関する。
低温度で短時間の熱処理における拡散反応により酸化物
超電導体の生成を可能にし、その臨界電流密度(J c
)等の特性に優れたイツトリウム系酸化物超電導体を容
易に製造する方法の改良に関する。
[従来の技術]
酸化物超電導体の合成方法として、固相反応法により製
造した酸化物や炭酸塩等の原料粉末を用いる方法が知ら
れている。この方法は、例えばY2O3、B a CO
s、CuO等の原料粉末を所定の比率で混合して成型し
た後、熱処理を施して(123)相(Y:Ba:Cu=
1:2:3の化合物相、以下同じ)の焼結体を製造する
ものであるが、焼結体の密度が小さく、多くの粒界が存
在する上、組成の均一性や配向性に問題があり、Jc等
の特性が低いという問題がある。
造した酸化物や炭酸塩等の原料粉末を用いる方法が知ら
れている。この方法は、例えばY2O3、B a CO
s、CuO等の原料粉末を所定の比率で混合して成型し
た後、熱処理を施して(123)相(Y:Ba:Cu=
1:2:3の化合物相、以下同じ)の焼結体を製造する
ものであるが、焼結体の密度が小さく、多くの粒界が存
在する上、組成の均一性や配向性に問題があり、Jc等
の特性が低いという問題がある。
これ等の問題を解決する方法として、QMG法(que
nch and melt growth proce
ss : Jpn、 J。
nch and melt growth proce
ss : Jpn、 J。
Appl、 Phys、、 Vol、 28. No、
7.1989)、MTG法(melt textur
ed growth process)と呼ばれる部分
溶融域での包晶反応を利用する方法が知られている。
7.1989)、MTG法(melt textur
ed growth process)と呼ばれる部分
溶融域での包晶反応を利用する方法が知られている。
上記のQMG法では、(211)相が液相(L)中に微
細に分散した組織を得るために、さらに高温の(y*o
s+L]領域から急冷することによってY2O,の微
細分散組織を得、これを[(211)相十し]領域へ再
加熱した後、温度勾配下で徐冷することにより、一方、
MTG法では通常のYBCO焼結体を部分溶融域に加熱
し、高い温度勾配下で徐冷することによって、いずれも
部分溶融により(211)相を包晶反応を利用して超電
導相、即ち、(123)相へ変化させるものである。
細に分散した組織を得るために、さらに高温の(y*o
s+L]領域から急冷することによってY2O,の微
細分散組織を得、これを[(211)相十し]領域へ再
加熱した後、温度勾配下で徐冷することにより、一方、
MTG法では通常のYBCO焼結体を部分溶融域に加熱
し、高い温度勾配下で徐冷することによって、いずれも
部分溶融により(211)相を包晶反応を利用して超電
導相、即ち、(123)相へ変化させるものである。
上記の方法では、超電導相を(211)相と液相(L)
との包晶反応によって発達させるために、液相中にY2
O,や(211)相をできるだけ微細かつ均一に分散さ
せる必要がある。
との包晶反応によって発達させるために、液相中にY2
O,や(211)相をできるだけ微細かつ均一に分散さ
せる必要がある。
[発明が解決しようとする課題]
これらの方法では、結晶粒が大きく成長した、粒界の少
ない緻密な組織の構造体が得られるか、Y2O3または
(211)相を溶融体中に均一に分散させるために溶融
温度を高くし、かつ溶融時間を長くする必要がある。即
ち、Y系状態図によれば、Y2O3から(211)相の
生成反応は約1250℃前後で、また(211)相から
(123)相の生成反応は約1000℃前後で生ずるた
め、Y2O,または(211)相が微細に分散した組織
を得るためには、上記より高い温度で長時間保持せねば
ならない。その結果、容器材質や基材との反応および偏
析を生じ易いという問題を生ずる。
ない緻密な組織の構造体が得られるか、Y2O3または
(211)相を溶融体中に均一に分散させるために溶融
温度を高くし、かつ溶融時間を長くする必要がある。即
ち、Y系状態図によれば、Y2O3から(211)相の
生成反応は約1250℃前後で、また(211)相から
(123)相の生成反応は約1000℃前後で生ずるた
め、Y2O,または(211)相が微細に分散した組織
を得るためには、上記より高い温度で長時間保持せねば
ならない。その結果、容器材質や基材との反応および偏
析を生じ易いという問題を生ずる。
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、
部分溶融域での包晶反応を利用する際の高い温度で長時
間の熱処理を必要とせず、低融点成分を被覆した粉末を
用いて、比較的低温度で短時間の熱処理における拡散反
応により、特性の優れたY系酸化物超電導体を製造する
方法を提供することをその目的とする。
部分溶融域での包晶反応を利用する際の高い温度で長時
間の熱処理を必要とせず、低融点成分を被覆した粉末を
用いて、比較的低温度で短時間の熱処理における拡散反
応により、特性の優れたY系酸化物超電導体を製造する
方法を提供することをその目的とする。
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するために、本発明の酸化物超電導体の
製造方法は.イットリウム系超電導酸化物を所定温度以
上に加熱した時に液相と共存する固相を核とし、その外
側に前記核との反応により前記超電導酸化物を形成する
元素を含む物質を被覆して粉末を形成し、前記超電導酸
化物の組成に配合された前記粉末を含む混合粉末を、前
記被覆材の融点近傍の温度に加熱して熱処理を施すもの
である。
製造方法は.イットリウム系超電導酸化物を所定温度以
上に加熱した時に液相と共存する固相を核とし、その外
側に前記核との反応により前記超電導酸化物を形成する
元素を含む物質を被覆して粉末を形成し、前記超電導酸
化物の組成に配合された前記粉末を含む混合粉末を、前
記被覆材の融点近傍の温度に加熱して熱処理を施すもの
である。
本発明におけるY系超電導物質は、Y−Ba−Cu−0
系の(123)相を主体とするものであり、また上記超
電導酸化物を所定温度以上に加熱した時に液相と共存す
る固相としては、Y2O3または(211)相、即ち、
Y2BaCuO,を用いることが好適である。
系の(123)相を主体とするものであり、また上記超
電導酸化物を所定温度以上に加熱した時に液相と共存す
る固相としては、Y2O3または(211)相、即ち、
Y2BaCuO,を用いることが好適である。
上記固相は、第2図に示すY系状態図から明らかなよう
に、液相と共存する3つの相の中の高温側の2相に相当
する。この固相を核として、その外側に核との反応によ
りY系超電導酸化物を形成する元素を含む物質を被覆し
て粉末が形成される。
に、液相と共存する3つの相の中の高温側の2相に相当
する。この固相を核として、その外側に核との反応によ
りY系超電導酸化物を形成する元素を含む物質を被覆し
て粉末が形成される。
核として低温側の(123)相を核として用いることも
できるが、この場合には、熱処理後に核を残存させてこ
れをピンニングセンターとして利用することが不可能と
なる。
できるが、この場合には、熱処理後に核を残存させてこ
れをピンニングセンターとして利用することが不可能と
なる。
以上の核の外側に配置される被覆材としては、この核よ
り低融点の成分を有する物質が用いられる。このような
物質としては、 (イ)BaCuO。
り低融点の成分を有する物質が用いられる。このような
物質としては、 (イ)BaCuO。
(o)BaCuOtとCuOの混合物
(ハ)BaOとCuOの混合物
(ニ)Ba−Cuのアモルファス相
(ホ)前記(イ)、(ロ)、(ハ)または(ニ)にY
20 gを添加した混合物のいずれか一種をあげること
ができる。
20 gを添加した混合物のいずれか一種をあげること
ができる。
また、本発明における混合粉末は、上記の低融点成分が
被覆された粉末と他の粉末を混合して、全体として超電
導組成に配合されたものであり、このような他の粉末と
しては被覆材と同一の物質を上げることができる。この
混合粉末を用いて成型体や膜体を形成することも、勿論
可能である。
被覆された粉末と他の粉末を混合して、全体として超電
導組成に配合されたものであり、このような他の粉末と
しては被覆材と同一の物質を上げることができる。この
混合粉末を用いて成型体や膜体を形成することも、勿論
可能である。
上記の混合粉末の配合は、(123)相の比率からシフ
トさせることもできる。即ち、Y系状態図によれば[(
211)相+L]から(123)相の生成は、Yの広範
囲の組成で可能であり、従って(211)相等を残存さ
せるために、上記の比率からY、Os rich側に適
宜ずらすことが好ましい。即ち、Y:Ba:Cu=a:
b:cとしたとき、a>1、b<2、c<3を満足する
ように核の組成が調整される。
トさせることもできる。即ち、Y系状態図によれば[(
211)相+L]から(123)相の生成は、Yの広範
囲の組成で可能であり、従って(211)相等を残存さ
せるために、上記の比率からY、Os rich側に適
宜ずらすことが好ましい。即ち、Y:Ba:Cu=a:
b:cとしたとき、a>1、b<2、c<3を満足する
ように核の組成が調整される。
この場合、残存(211)相等はピンニングセンターと
して働くため特性が向上する。
して働くため特性が向上する。
本発明において、熱処理は酸化性雰囲気中で施すことが
好ましい。この場合、低融点成分で被覆された粉末が配
合されているため、この被覆材の融点近傍の温度、即ち
、2つ以上の物質から被覆材が形成されているときは、
より低融点を有する物質の融点近傍の温度に加熱するこ
とによって拡散反応を進行させることができ、1050
℃以下で十分である。加熱後の冷却に際しては、温度勾
配下で徐冷することにより、配向性を向上させることが
できる。
好ましい。この場合、低融点成分で被覆された粉末が配
合されているため、この被覆材の融点近傍の温度、即ち
、2つ以上の物質から被覆材が形成されているときは、
より低融点を有する物質の融点近傍の温度に加熱するこ
とによって拡散反応を進行させることができ、1050
℃以下で十分である。加熱後の冷却に際しては、温度勾
配下で徐冷することにより、配向性を向上させることが
できる。
[作用]
本発明においては、混合粉末中に低融点成分で被覆され
た粉末が配合されているため、比較的に低い温度で固液
共存状態を達成することができ、粉末の粒度や配合を調
整することにより、拡散反応を比較的短時間で十分に進
行させることができるとともに、ピンニングセンターの
導入も容易である。
た粉末が配合されているため、比較的に低い温度で固液
共存状態を達成することができ、粉末の粒度や配合を調
整することにより、拡散反応を比較的短時間で十分に進
行させることができるとともに、ピンニングセンターの
導入も容易である。
またQMG法に比較して低い温度での処理により、同様
の組織を得ることができる上、るつぼ等の容器や基材と
の拡散や反応も防ぐことができる。
の組織を得ることができる上、るつぼ等の容器や基材と
の拡散や反応も防ぐことができる。
[実施例]
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
実施例1〜3
平均粒径φ0.5.3および10μmのY t Os粉
末と平均粒径φ1μm以下の13 a Cu O!微粉
末とをオングミル(ホソカヮミクロン社製粉砕機)を用
いて、回転数11000cpで30分間混合処理し、7
20Mの表面に約0,1〜1μmの厚さにB a Cu
Oaが均一にコーティングされた粉末を製造した。
末と平均粒径φ1μm以下の13 a Cu O!微粉
末とをオングミル(ホソカヮミクロン社製粉砕機)を用
いて、回転数11000cpで30分間混合処理し、7
20Mの表面に約0,1〜1μmの厚さにB a Cu
Oaが均一にコーティングされた粉末を製造した。
上記の粉末とBaCu0t微粉末およびCuO粉末を、
その全体の組成がY : Ba : Cu=12:3の
比率となるように配合した時、プレス圧2 ton/
cm”で直径φ15o+m、厚さ2mmに成型し、次い
でB″a Cu O*の融点(約965℃)近傍の温度
、即ち、970℃で10時間の熱処理を酸素気流中で施
した。
その全体の組成がY : Ba : Cu=12:3の
比率となるように配合した時、プレス圧2 ton/
cm”で直径φ15o+m、厚さ2mmに成型し、次い
でB″a Cu O*の融点(約965℃)近傍の温度
、即ち、970℃で10時間の熱処理を酸素気流中で施
した。
得られた超電導体の臨界温度(Tc)および臨界電流密
度(Jc:at77K)を表に示す。
度(Jc:at77K)を表に示す。
実施例4
Y2O2、B a Co、およびCuOの粉末をY:B
a : Cu=2 : 1 : 1 :の比率に混合し
て9゜0℃で仮焼結後、粉砕した。次いで950’Cで
10時間焼結し、得られた焼結体をボールミルに入れ、
エタノール湿式粉砕を10時間施した後、乾燥して平均
粒径10μmの母粉末、即ち、Y2BaCL106の粉
末を得た。
a : Cu=2 : 1 : 1 :の比率に混合し
て9゜0℃で仮焼結後、粉砕した。次いで950’Cで
10時間焼結し、得られた焼結体をボールミルに入れ、
エタノール湿式粉砕を10時間施した後、乾燥して平均
粒径10μmの母粉末、即ち、Y2BaCL106の粉
末を得た。
一方、CuOとBaCuO,の粉末を2:3に混合して
900℃で10時間焼結後、ボールミルに入れ、エタノ
ール湿式粉砕を30時間施した後、乾燥して平均粒径1
μmの微粉末、即ち、コーティング粉末を得た。
900℃で10時間焼結後、ボールミルに入れ、エタノ
ール湿式粉砕を30時間施した後、乾燥して平均粒径1
μmの微粉末、即ち、コーティング粉末を得た。
上記の母粉末とコーティング粉末を最終組成がY B
82 Cu B O7−11となるように配合した後、
高速気流中衝撃法(ハイブリダイゼーションシステム:
奈良機械製作断裂)により、13000rpmで5分間
処理した。
82 Cu B O7−11となるように配合した後、
高速気流中衝撃法(ハイブリダイゼーションシステム:
奈良機械製作断裂)により、13000rpmで5分間
処理した。
このようにして得られた複合粉末を、プレス圧2 to
n/ cm2で直径φ15mrn、厚さ2rnmに成型
し、次いで酸素気流中で950℃および980℃で焼結
して酸化物超電導体を製造した。
n/ cm2で直径φ15mrn、厚さ2rnmに成型
し、次いで酸素気流中で950℃および980℃で焼結
して酸化物超電導体を製造した。
この超電導体のJc (OT:at77K)と焼結時間
の関係を第1図に示す。
の関係を第1図に示す。
同図の焼結体に於いて、980℃の温度ではY B a
2 Cu 307−0の生成反応が短時間で進行し、
約40時間で単相化した。一方、950℃の温度では、
単相化に要する時間は約50時間であった。
2 Cu 307−0の生成反応が短時間で進行し、
約40時間で単相化した。一方、950℃の温度では、
単相化に要する時間は約50時間であった。
図から明らかなように、いずれの温度においても単相化
前にJc値のピークが認められる。このピークが現れる
理由は、焼結時間に伴ってY2BaCuOxを核として
、その回りにY B a 2 Cu HO7−xが生成
し、残存する核のY 2 B a Cu O相またはコ
ーティング相であるCuO−BaCuO2化合物がピン
ニングセンターとして働くためと推定される。従って、
焼結時間の増加に伴ってピンニングセンターが消滅して
Jc値が低下している。
前にJc値のピークが認められる。このピークが現れる
理由は、焼結時間に伴ってY2BaCuOxを核として
、その回りにY B a 2 Cu HO7−xが生成
し、残存する核のY 2 B a Cu O相またはコ
ーティング相であるCuO−BaCuO2化合物がピン
ニングセンターとして働くためと推定される。従って、
焼結時間の増加に伴ってピンニングセンターが消滅して
Jc値が低下している。
比較例
Y2O3、BaCo3およびCuOの粉末をY;Ba:
Cu=1:2:3の比率に混合して、固相法により作成
した平均粒径10μmのYBa。
Cu=1:2:3の比率に混合して、固相法により作成
した平均粒径10μmのYBa。
Cu so 7−!仮焼粉を、プレス圧2ton/cm
2で直径φ15mm、厚さ2mmに成型し、次いで酸素
気流中で970℃×10時間の熱処理を施して超電導体
を製造した。この超電導体TcおよびJc(at77K
)を測定した結果を表に示した。
2で直径φ15mm、厚さ2mmに成型し、次いで酸素
気流中で970℃×10時間の熱処理を施して超電導体
を製造した。この超電導体TcおよびJc(at77K
)を測定した結果を表に示した。
[発明の効果]
以上述べたように、本発明によれば、(イ)比較的低温
度で短時間の熱処理における拡散反応により、Y系酸化
物超電導体を製造することができ、溶融法における容器
材質や基材との反応および偏析等の問題を防止すること
ができる、(ロ)固相法等に比較して、無磁場あるいは
印加磁場中での特性が著しく向上する、(ハ)粉末の粒
度の調整や熱処理条件の選択により、ピンニングセンタ
ーの導入も容易である、等の効果を有する。
度で短時間の熱処理における拡散反応により、Y系酸化
物超電導体を製造することができ、溶融法における容器
材質や基材との反応および偏析等の問題を防止すること
ができる、(ロ)固相法等に比較して、無磁場あるいは
印加磁場中での特性が著しく向上する、(ハ)粉末の粒
度の調整や熱処理条件の選択により、ピンニングセンタ
ーの導入も容易である、等の効果を有する。
第1図は本発明の方法によって製造されたY系酸化物超
電導体の臨界電流密度と焼結時間の関係の一実施例を示
すグラフ、第2図は本発明の詳細な説明するために用い
たY系状態図である。
電導体の臨界電流密度と焼結時間の関係の一実施例を示
すグラフ、第2図は本発明の詳細な説明するために用い
たY系状態図である。
Claims (5)
- 1.イットリウム系超電導酸化物を所定温度以上に加熱
した時に液相と共存する固相を核とし、その外側に前記
核との反応により前記超電導酸化物を形成する元素を含
む物質を被覆して粉末を形成した後、前記超電導酸化物
の組成に配合された前記粉末を含む混合粉末を、前記被
覆材の融点近傍の温度に加熱して熱処理を施すことを特
徴とする酸化物超電導体の製造方法。 - 2.核はY_2O_3またはY_2BaCuO_xであ
る請求項1記載の酸化物超電導体の製造方法。 - 3.核の外側に被覆される物質は、 (イ)BaCuO_2 (ロ)BaCuO_2とCuOの混合物 (ハ)BaOとCuOの混合物 (ニ)Ba−Cuのアモルファス相 (ホ)前記(イ)、(ロ)、(ハ)または(ニ)にY_
2O_3を添加した混合物のいずれか一種である請求項
2記載の酸化物超電導体の製造方法。 - 4.イットリウム系超電導酸化物は、Y:Ba:Cu=
a:b:cとした場合、a>1、b<2、c<3である
請求項1〜3いずれか1項記載の酸化物超電導体の製造
方法。 - 5.熱処理は、1050℃以下の酸化性雰囲気中で施さ
れる請求項1記載の酸化物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2046808A JPH03252351A (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2046808A JPH03252351A (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03252351A true JPH03252351A (ja) | 1991-11-11 |
Family
ID=12757633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2046808A Pending JPH03252351A (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03252351A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0692637A (ja) * | 1992-04-16 | 1994-04-05 | Hitachi Ltd | 超電導体及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-02-27 JP JP2046808A patent/JPH03252351A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0692637A (ja) * | 1992-04-16 | 1994-04-05 | Hitachi Ltd | 超電導体及びその製造方法 |
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