JPH04144915A - 酸化物超電導体 - Google Patents

酸化物超電導体

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JPH04144915A
JPH04144915A JP1176472A JP17647289A JPH04144915A JP H04144915 A JPH04144915 A JP H04144915A JP 1176472 A JP1176472 A JP 1176472A JP 17647289 A JP17647289 A JP 17647289A JP H04144915 A JPH04144915 A JP H04144915A
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宮武 孝之
Naoki Koshizuka
直己 腰塚
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Kobe Steel Ltd
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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、超電導遷移温度Tcが液体窒素温度をこえる
酸化物超電導体に関するものである。
〔従来技術〕
液体窒素温度をこえる超電導遷移温度Tc(絶体温度9
0K)をもつ代表的酸化物超電導体として3層構造ペロ
ブスカイトRB a、 c u 20 t (R= Y
 FLa、希土類元素)が発見されている(Appl、
phys、 Lett、 Vol、 51 (1987
) P57) 、ところが、この酸化物超電導体は酸素
含有量が熱処理条件等で変化し、これにともなって斜方
晶−正方晶相転移を起こす。この相転移により超電導遷
移温度Tcも0から90Kまで大きく変化することが知
られている(Phys、 Rev、 B36 (198
7) P5719)〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、例えば、RBa2Cu、07粉末を銀パ
イプに充填し、これを冷間線引き加工で線状にした後、
RBa2Cu、07粉末の焼結熱処理(800〜900
℃)により、超電導線材とする方法(銀シー入線材法)
で実用化する場合、焼結熱処により酸素が抜けてしまい
、超電導特性カー劣下してしまうことを本発明者は見し
1出した。
これに対して、YBa、Cu307型結晶構造(第2図
)で2重のCuO鎖を有する酸化物YBa2Cu4O、
(第1図)は、850℃付近まで酸素の出入りも見られ
ず安定であるが、超電導遷移温度Tcが80にと低く 
 (Nature、 Vat 336 (1988) 
P6,60)、液体窒素温度マージンが小さすぎるたや
、実用化は困難であった。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。
本発明の目的は、液体窒素温度よりも充分高い超電導遷
移温度Tcを有し、かつ高温まで酸素の出入りがなく安
定な超電導体を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するために、本発明は、3層構造ペロブ
スカイトYBa2Cu3O7型結晶構造で2重のCuO
鎖を有する酸化物YBa2Cu4O8において、Yを0
.1〜20原子%Caに置換したことを最も主要な特徴
とする。
〔作 用〕 前述した手段によれば、母材となる超電導体YBa2C
u4O.の超電導遷移温度Tcが80にであるのに対し
、Yを部分的にCaに置換することによって、その超電
導遷移温度Tcが90Kまで上昇することが認められた
。さらに、熱分析の結果、本発明の酸化物超電導体は8
50’C付近まで酸素の出入りもなく安定に存在するこ
とが確認できた。
従って、本発明による超電導体を銀シース線材化する場
合、最終工程である焼結熱処理後も超電導特性をそこな
うことなく、安定な超電導線材を作製することができる
〔発明の実°施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。
まず1本発明による酸化物超電導体の基本構造であるY
Ba、Cu4O.の構造を第1図に示し、従来のY B
 a z Cu 30.の構造を第2図に示す。第1図
及び第2図において、工はY、2はBa、3はCu、4
は線分の交差点に配置されるOである。
本発明の酸化物超電導体Y□−,Ca 、Ba2Cu4
O゜(X=O,OO1〜0.2)は、第1図に示すよう
に、3層構造ペロブスカイトYBa2Cu30.型結晶
構造の1重のCuO鎖を、2重のCuO鎖に置換し、さ
らにYを部分的にCaに置換したものである。この2重
のCuO鎖を有する構造において、一部YをCaに置換
することが本発明の一つの特徴である。
次に、本発明の酸化物超電導体の一実施例について説明
する。
純度99.9%のy2o、、Ba(No、)2、CuO
、CaC○、粉末を化学組成式(Y、XCaりBa2C
u4O8において、X=0,0.025,0.5,0.
10、o、20,0.25となるように混合し、空気中
で850℃で24時間の仮焼処理を行った。仮焼粉を粉
砕した後、同体積のNa2Co、とを混合した。該混合
粉末をさらに空気中で800℃で72時間の熱処理を行
った後、水洗によりNa2C○□を分離して(Yl−x
cajBa2cu4Osの超電導粉末を得た。
この(Yt−xcajBazcu4O@の超電導粉末の
生成相を粉末X線回折でYBa2Cu4O.構造を有す
ることを確認した。その確認のための粉末X線回折結果
を第3図及び第4図に示す。第3図は。
前記Y B a2C+4O m (前記化学組成式のX
=O,Oの場合)の粉末X線回折パターンであり、第4
図は、Y 、 +9 Cao、、B a2C+4O6(
前記化学組成式のX=0.1の場合)の粉末X線回折パ
ターンである。
第3図及び第4図において、図中の数字はX線回折のピ
ークの指数である。
前記第3図及び第4図かられかるように、前記YBa2
Cu4o8(X=0.0の場合)の粉末X線回折パター
ンとYl、、Ca0.、Ba2Cu、Q、(X==0゜
1の場合)の粉末X線回折パターンはほぼ同一であり、
両者の結晶構造が前記Yの一部をCa置換しても変らな
いことを明らかにしている。すなわち、(Y 1− X
 Ca x ) B a2 C+4O gの超電導粉末
の生成相はYBazCu4O.構造を有する。
また、前記CYL−tcax)Ba2Cu4O@の超電
導粉末の超電導特性を抵抗測定により調べた。
前記抵抗測定用試料は、前記(Y□−xcajBazC
u、Osの超電導粉末を矩形粉末成形ダイスで成形後、
空気中800℃で24時間の焼結処理で作製した。
前記(Y 1−z Caj B a2 C+4O @の
超電導粉末の超電導特性の測定結果(評価結果)を第5
図(温度対抵抗率特性図)及び表■に示す。
表■ 本実施例の(Yx−xcax)Ba2Cu4O@の超電
導粉末の試料は、第5図及び表■かられかるように、い
ずれも約90にの超電導遷移温度Tcを示す。
この超電導遷移温度Tc(約90K)は、液体窒素温度
(77K)よりも充分高い温度である。
前記(Y 1− x Ca x ) B az Cu4
O8のX=0.25の試料は、同じ程度の超電導遷移温
度Tcti、示すが、不純物相を除いた部分の電子線プ
ローブマイクロアナライザーでの分析によれば、2o原
子%以上Ca置換(表I)がなされていないことがわか
った。
すなわち、Y位置を部分的にCaに置換しても、YBa
2Cu4OIl型酸化物の構造は破壊されることはない
が、置換量が20原子%をこえる゛と、超電導体合成時
に不純物相の生成により超電導相が減少するため、好ま
しくはない。
また、例えば、第6図の(イ)に示すように、X=0.
1の試料の熱分析の結果、常温から850℃付近まで重
量変化を示さず、850〜900℃で重量の減少を示す
ことから、850℃という高温に至るまで酸素の出入り
もなく安定に存在することが確認できた。ところが、従
来の超電導体YBa、Cu□07では、第6図の(ハ)
に示すように、4O0〜800℃で極端に酸素が抜けお
ちてしまう。
第6図において、(イ)は本実施例の(Yニー8Ca、
)Ba2Cu4O.の超電導粉末のX=0.1の試料、
(ロ)は(Y x −t c a x ) B a 2
 c u 4 o @の超電導粉末のX=O,Oの試料
、(ハ)は従来のYBa2Cu3O7の構造の試料であ
る。
以上の説明かられかるように、本実施例によれば、母材
となる超電導体YBa、Cu4O8の超電導遷移温度T
cが80にであるのに対し、Yを部分的にCaに置換す
ることによって、その超電導遷移温度Tcが90Kまで
上昇することが認められた。さらに、熱分析の結果1本
発明の酸化物超電導体は850℃付近まで酸素の出入り
もなく安定に存在することが確認できた。
また、本発明による酸化物超電導体は、銀シース線材化
する場合、最終工程である焼結熱処理後も超電導特性を
そこなうことなく、安定な超電導線材を作製することが
できる。
また、本発明による酸化物超電導体は、高温成形を行う
場合、バインダーの使用で高密度成形が可能である。す
なわち、従来の超電導体YBa、Cu3O7は、4O0
℃以上における高温バインダー除去ができないが、超電
導体YBa2Cu4O.は、4O0℃以上約800℃ま
で高温バインダー除去ができる。これにより、高密度成
形ができるので。
超電導電流密度を向上させることができる。
また、従来の超電導体YBa2Cu3O7の薄膜は、比
表面積が大きいため、酸素抜け(薄膜の場合、常温例え
ば20℃で現実に酸素抜けがでることがわかった)が大
きくなるので、超電導遷移温度TCが劣化していたが、
本発明による酸化物超電導体の薄膜は、YBa2Cu3
O7に比較すると酸素の抜は等が起り難く、超電導遷移
温度Tcが安定である。
以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。
例えば、本発明は、低温電子装置の配線、あるいは磁気
遮へい等に用いることができることは、勿論である。
〔発明の効果〕
以上、説明したように、本発明によれば、液体窒素温度
よりも充分高い超電導遷移温度Tcを有し、かつ高温ま
で酸素の出入りがなく安定な超電導体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例のY B a2c u、 
Oaの構造を説明するための図、 第2図は、従来のYBa2Cu、O□の構造を説明する
ための図、 第3図は、本実施例に係るy Baz c u、 o 
s (x=0.0の場合)の粉末X線回折パターン、第
4図は、本実施例のY 、、、Cao、、Ba、Cu4
Oe(X=0.1の場合)の粉末X線回折パターン、第
5図は、本実施例の(Yt−xcajBa2cu4O8
の超電導粉末の試料の超電導特性を示す図、第6図は、
本実施例のY 、、Cane、Ba、Cu、IO。 におけるX=O,lの試料の熱分析の結果を示す図であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)3層構造ペロブスカイトYBa_2Cu_3O_
    7型結晶構造で2重のCuO鎖を有する酸化物YBa_
    2Cu_4O_8において、Yを0.1〜20原子%C
    aに置換したことを特徴とする酸化物超電導体。
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