JPH04285014A - ビスマス系酸化物超伝導材 - Google Patents
ビスマス系酸化物超伝導材Info
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- JPH04285014A JPH04285014A JP3076878A JP7687891A JPH04285014A JP H04285014 A JPH04285014 A JP H04285014A JP 3076878 A JP3076878 A JP 3076878A JP 7687891 A JP7687891 A JP 7687891A JP H04285014 A JPH04285014 A JP H04285014A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビスマス−ストロンチ
ウム−カルシウム−銅−酸素により構成され、その一部
に鉛が固溶してなるビスマス系酸化物超伝導材に関する
ものである。
ウム−カルシウム−銅−酸素により構成され、その一部
に鉛が固溶してなるビスマス系酸化物超伝導材に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ビスマス系酸化物超伝導体には、超伝導
に転移する臨界温度（Ｔｃ）が約１１０Ｋである高Ｔｃ
相、および約８０Ｋである低Ｔｃ相の、少なくとも２種
の超伝導相が存在することが知られている。この臨界温
度が高い程、超伝導材としての応用価値が高まるが、高
Ｔｃ相はその生成に液相を介し、また低Ｔｃ相の原子の
再配列によつて形成されると考えられており、単相化す
ることは技術的に困難である。このため、液相生成範囲
を拡大し、高Ｔｃ相の生成を容易にする目的で、原料粉
中に鉛を添加することがしばしば行われる。添加された
鉛は、第２相を形成したり、液相に溶け込んだりして全
体の相平衡を変化させ、高Ｔｃ相の核生成、成長を容易
にしていると考えられる。
に転移する臨界温度（Ｔｃ）が約１１０Ｋである高Ｔｃ
相、および約８０Ｋである低Ｔｃ相の、少なくとも２種
の超伝導相が存在することが知られている。この臨界温
度が高い程、超伝導材としての応用価値が高まるが、高
Ｔｃ相はその生成に液相を介し、また低Ｔｃ相の原子の
再配列によつて形成されると考えられており、単相化す
ることは技術的に困難である。このため、液相生成範囲
を拡大し、高Ｔｃ相の生成を容易にする目的で、原料粉
中に鉛を添加することがしばしば行われる。添加された
鉛は、第２相を形成したり、液相に溶け込んだりして全
体の相平衡を変化させ、高Ｔｃ相の核生成、成長を容易
にしていると考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉛の添
加により高Ｔｃ相の生成は促進されるものの、得られた
高Ｔｃ相の臨界温度は高々１１０Ｋであり、従来に比し
超伝導特性の大幅な向上が見られるとはいえなかつた。 これは鉛が高Ｔｃ相に固溶しにくいためと考えられ、例
えば出発組成において、鉛をビスマス量の６０％程度ま
で添加しても、高Ｔｃ相への固溶量はせいぜい１０％で
あった。このため、添加した鉛の多くは焼成中に蒸気と
なつて系外に散逸してしまい、残った鉛もその一部は第
２相中に取り込まれている割合が大きいなど、鉛の添加
による超伝導特性向上の効果があまり期待できなかった
。
加により高Ｔｃ相の生成は促進されるものの、得られた
高Ｔｃ相の臨界温度は高々１１０Ｋであり、従来に比し
超伝導特性の大幅な向上が見られるとはいえなかつた。 これは鉛が高Ｔｃ相に固溶しにくいためと考えられ、例
えば出発組成において、鉛をビスマス量の６０％程度ま
で添加しても、高Ｔｃ相への固溶量はせいぜい１０％で
あった。このため、添加した鉛の多くは焼成中に蒸気と
なつて系外に散逸してしまい、残った鉛もその一部は第
２相中に取り込まれている割合が大きいなど、鉛の添加
による超伝導特性向上の効果があまり期待できなかった
。
【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであり、転移を開始する臨界温度が大幅に向上し
、優れた超伝導特性を有するビスマス系酸化物超伝導材
を提供しようとするものである。
たものであり、転移を開始する臨界温度が大幅に向上し
、優れた超伝導特性を有するビスマス系酸化物超伝導材
を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するために鋭意検討を行い、その結果、ビスマス、
ストロンチウム、カルシウム、銅、および酸素よりなり
、ビスマス量に対して１５〜４０モル％の鉛が固溶して
なるビスマス系酸化物超伝導材が、高い転移開始温度を
有することを見いだした。
解決するために鋭意検討を行い、その結果、ビスマス、
ストロンチウム、カルシウム、銅、および酸素よりなり
、ビスマス量に対して１５〜４０モル％の鉛が固溶して
なるビスマス系酸化物超伝導材が、高い転移開始温度を
有することを見いだした。
【０００６】本発明のビスマス系酸化物超伝導材は、ビ
スマス（Ｂｉ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム
（Ｃａ）、銅（Ｃｕ）および酸素（Ｏ２ ）を主たる構
成元素とする酸化物超伝導材であり、臨界温度が約１１
０Ｋないしそれ以上である高Ｔｃ相を主体とする。高Ｔ
ｃ相の典型的な組成としてはＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝
２：２：２：３（原子比）である酸化物が挙げられるが
、各陽イオン間で相互に固溶現象があり、またホールが
ドープされるため、化学量論比からややずれた値をとる
ことが多い。相互の固溶量を補正した後でも上記の比率
の最大１０％程度までは比率が変化し得る。
スマス（Ｂｉ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム
（Ｃａ）、銅（Ｃｕ）および酸素（Ｏ２ ）を主たる構
成元素とする酸化物超伝導材であり、臨界温度が約１１
０Ｋないしそれ以上である高Ｔｃ相を主体とする。高Ｔ
ｃ相の典型的な組成としてはＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝
２：２：２：３（原子比）である酸化物が挙げられるが
、各陽イオン間で相互に固溶現象があり、またホールが
ドープされるため、化学量論比からややずれた値をとる
ことが多い。相互の固溶量を補正した後でも上記の比率
の最大１０％程度までは比率が変化し得る。
【０００７】本発明では、上記組成におけるビスマス量
に対して１５〜４０モル％の鉛（Ｐｂ）が固溶してなる
ことを必須条件とする。鉛の固溶量をビスマス量の１５
〜４０モル％の範囲とする理由は、固溶量が１５モル％
より低いと固溶による臨界温度の向上効果が小さいため
である。また４０モル％を越えて固溶させようとしてよ
り多くの鉛を添加しても、固溶せずに第２相を形成して
しまう。なお、高Ｔｃ相中に固溶している鉛のほとんど
はビスマス位置を置換しているが、一部はストロンチウ
ム、カルシウム、銅とも置換し得る。
に対して１５〜４０モル％の鉛（Ｐｂ）が固溶してなる
ことを必須条件とする。鉛の固溶量をビスマス量の１５
〜４０モル％の範囲とする理由は、固溶量が１５モル％
より低いと固溶による臨界温度の向上効果が小さいため
である。また４０モル％を越えて固溶させようとしてよ
り多くの鉛を添加しても、固溶せずに第２相を形成して
しまう。なお、高Ｔｃ相中に固溶している鉛のほとんど
はビスマス位置を置換しているが、一部はストロンチウ
ム、カルシウム、銅とも置換し得る。
【０００８】本発明のビスマス系酸化物超伝導材を製造
する場合、添加した鉛は比較的容易に蒸気となって系外
へ散逸してしまうため、原料粉調製の早い段階で、でき
るだけ多くの鉛を超伝導相中へ固溶させることが重要で
ある。これには原料粉を予め加熱処理する際に雰囲気を
低酸素分圧にコントロールすることが有効で、鉛の固溶
限を大きく上昇させることができる。具体的には、酸素
分圧が０．１気圧以下の低酸素分圧下で処理することが
望ましく、鉛の固溶量の著しい増加が認められる。熱処
理温度は、通常、４００〜８５０℃の範囲が望ましい。
する場合、添加した鉛は比較的容易に蒸気となって系外
へ散逸してしまうため、原料粉調製の早い段階で、でき
るだけ多くの鉛を超伝導相中へ固溶させることが重要で
ある。これには原料粉を予め加熱処理する際に雰囲気を
低酸素分圧にコントロールすることが有効で、鉛の固溶
限を大きく上昇させることができる。具体的には、酸素
分圧が０．１気圧以下の低酸素分圧下で処理することが
望ましく、鉛の固溶量の著しい増加が認められる。熱処
理温度は、通常、４００〜８５０℃の範囲が望ましい。
【０００９】その他の条件は特に限定されるものではな
く、従来の方法に従って、得られた仮焼粉を成形した後
、７５０〜９００℃で焼成すればよい。また、焼成をＡ
ｇシース等のシース材中で行なってもよく、表面のＡｇ
シース材の存在で鉛の蒸発による散逸を防止することが
できる。
く、従来の方法に従って、得られた仮焼粉を成形した後
、７５０〜９００℃で焼成すればよい。また、焼成をＡ
ｇシース等のシース材中で行なってもよく、表面のＡｇ
シース材の存在で鉛の蒸発による散逸を防止することが
できる。
【００１０】このようにして得られた本発明のビスマス
系酸化物超伝導材は、臨界温度が著しく上昇しており、
従来より金属酸化物超伝導材の使用が期待されている、
強力マグネット、磁気軸受等の磁気力を利用したもの、
超伝導送電線、リード線等の抵抗ゼロを利用したもの、
ＪＪ素子、トランジスター等の超伝導特性を利用したも
のをはじめ、より広い分野への応用が可能である。
系酸化物超伝導材は、臨界温度が著しく上昇しており、
従来より金属酸化物超伝導材の使用が期待されている、
強力マグネット、磁気軸受等の磁気力を利用したもの、
超伝導送電線、リード線等の抵抗ゼロを利用したもの、
ＪＪ素子、トランジスター等の超伝導特性を利用したも
のをはじめ、より広い分野への応用が可能である。
【００１１】
【作用】本発明のビスマス系酸化物超伝導材は、高Ｔｃ
相に鉛を所定範囲で置換固溶した組成を有し、従来に比
し高い鉛の固溶量を実現したことにより臨界温度を著し
く向上させる。鉛の固溶量の増加により臨界温度が上昇
する理由は明らかではないが、Ｃｕ−Ｏ面でのホール濃
度に間接的に関与しているものと考えられる。
相に鉛を所定範囲で置換固溶した組成を有し、従来に比
し高い鉛の固溶量を実現したことにより臨界温度を著し
く向上させる。鉛の固溶量の増加により臨界温度が上昇
する理由は明らかではないが、Ｃｕ−Ｏ面でのホール濃
度に間接的に関与しているものと考えられる。
【００１２】
【実施例】Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：２：３（
原子比）で、かつビスマス（Ｂｉ）の０〜６０モル％の
範囲で鉛（Ｐｂ）を添加した共沈粉を原料粉として使用
した。原料粉はすべて、酸素中、７５０℃で５時間仮焼
した後、酸素分圧０．０５気圧または０．２気圧のＯ２
／Ａｒ混合ガス中、８４０℃で熱処理を行なった。そ
の後、金型プレスで５×２×２０ｍｍの成形体を得、こ
れを酸素分圧０．１気圧の下、８４０℃で４時間焼成し
てビスマス系超伝導材を得た。得られたビスマス系超伝
導材について、交流磁化率による臨界温度Ｔｃの測定を
行ない、結果を表１に示した。また表中、鉛の固溶量は
ＳＥＭ中でのＥＤＸ分析で大きな板状の高Ｔｃ相に対す
るＢｉ／Ｐｂ比より決定した。
原子比）で、かつビスマス（Ｂｉ）の０〜６０モル％の
範囲で鉛（Ｐｂ）を添加した共沈粉を原料粉として使用
した。原料粉はすべて、酸素中、７５０℃で５時間仮焼
した後、酸素分圧０．０５気圧または０．２気圧のＯ２
／Ａｒ混合ガス中、８４０℃で熱処理を行なった。そ
の後、金型プレスで５×２×２０ｍｍの成形体を得、こ
れを酸素分圧０．１気圧の下、８４０℃で４時間焼成し
てビスマス系超伝導材を得た。得られたビスマス系超伝
導材について、交流磁化率による臨界温度Ｔｃの測定を
行ない、結果を表１に示した。また表中、鉛の固溶量は
ＳＥＭ中でのＥＤＸ分析で大きな板状の高Ｔｃ相に対す
るＢｉ／Ｐｂ比より決定した。
【００１３】
【表１】
【００１４】表に明らかなように、鉛の固溶量が１５〜
４０％の範囲にある本発明のビスマス系酸化物超伝導材
は、臨界温度Ｔｃが著しく向上している（実施例１〜３
）。さらに実施例３、比較例３の超伝導材について４端
子電流による臨界電流密度Ｊｃの測定を行なったところ
、実施例３は５×１０３ Ａ／ｃｍ２ 、比較例３は２
×１０２ Ａ／ｃｍ２ であり、また比較例３において
は粒界に多くの第２相が検出された。これより、固溶量
が４０％を越えると（比較例３）、鉛が第２相を形成し
て超伝導特性を逆に低下させることがわかる。また、熱
処理工程における酸素分圧が高いと（比較例４〜９）、
鉛の添加量を増加しても固溶量は１０％以下であり、臨
界温度Ｔｃはいずれも１１０Ｋを下回った。
４０％の範囲にある本発明のビスマス系酸化物超伝導材
は、臨界温度Ｔｃが著しく向上している（実施例１〜３
）。さらに実施例３、比較例３の超伝導材について４端
子電流による臨界電流密度Ｊｃの測定を行なったところ
、実施例３は５×１０３ Ａ／ｃｍ２ 、比較例３は２
×１０２ Ａ／ｃｍ２ であり、また比較例３において
は粒界に多くの第２相が検出された。これより、固溶量
が４０％を越えると（比較例３）、鉛が第２相を形成し
て超伝導特性を逆に低下させることがわかる。また、熱
処理工程における酸素分圧が高いと（比較例４〜９）、
鉛の添加量を増加しても固溶量は１０％以下であり、臨
界温度Ｔｃはいずれも１１０Ｋを下回った。
【００１５】次に、この熱処理工程における酸素分圧を
０〜１気圧の範囲で変更し、臨界温度との関係を調べた
。鉛の添加量を３０％または１０％とし、他の条件は実
施例１と同様にしてビスマス系超伝導材を得、臨界温度
Ｔｃを測定した。結果を表２に示す。この結果、添加量
３０％、酸素分圧０．１気圧以下の場合のみ鉛の固溶量
が１５％を越え、臨界温度の向上が見られた。
０〜１気圧の範囲で変更し、臨界温度との関係を調べた
。鉛の添加量を３０％または１０％とし、他の条件は実
施例１と同様にしてビスマス系超伝導材を得、臨界温度
Ｔｃを測定した。結果を表２に示す。この結果、添加量
３０％、酸素分圧０．１気圧以下の場合のみ鉛の固溶量
が１５％を越え、臨界温度の向上が見られた。
【００１６】
【表２】
【００１７】さらに、実施例１と同様に酸素分圧０．０
５気圧、８４０℃で熱処理した粉末を、１０ｍｍφのＡ
ｇ管につめ、２ｍｍφまでスウェージ加工して、８４０
℃、大気中で４時間焼成した。同様にして超伝導特性を
評価し、結果を表３に示した。
５気圧、８４０℃で熱処理した粉末を、１０ｍｍφのＡ
ｇ管につめ、２ｍｍφまでスウェージ加工して、８４０
℃、大気中で４時間焼成した。同様にして超伝導特性を
評価し、結果を表３に示した。
【００１８】
【表３】
【００１９】実施例７、８では、鉛の添加量に対する固
溶割合が上記実施例１、２より増加しており、焼成中の
鉛の蒸発を抑制する効果があることがわかる。また、臨
界温度Ｔｃ、臨界電流密度Ｊｃのいずれも従来に比し優
れた値を示す。
溶割合が上記実施例１、２より増加しており、焼成中の
鉛の蒸発を抑制する効果があることがわかる。また、臨
界温度Ｔｃ、臨界電流密度Ｊｃのいずれも従来に比し優
れた値を示す。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、ビスマス、ストロンチウ
ム、カルシウム、銅、および酸素よりなり、ビスマス量
に対して１５〜４０モル％の鉛が固溶した本発明のビス
マス系酸化物超伝導材は、臨界温度Ｔｃが従来に比し著
しく向上している。さらに臨界電流密度Ｊｃなど他の超
伝導特性にも優れ、種々の分野に利用可能である。
ム、カルシウム、銅、および酸素よりなり、ビスマス量
に対して１５〜４０モル％の鉛が固溶した本発明のビス
マス系酸化物超伝導材は、臨界温度Ｔｃが従来に比し著
しく向上している。さらに臨界電流密度Ｊｃなど他の超
伝導特性にも優れ、種々の分野に利用可能である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ビスマス、ストロンチウム、カルシウ
ム、銅、および酸素よりなり、ビスマス量に対して１５
〜４０モル％の鉛が固溶してなることを特徴とするビス
マス系酸化物超伝導材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076878A JPH04285014A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | ビスマス系酸化物超伝導材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076878A JPH04285014A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | ビスマス系酸化物超伝導材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285014A true JPH04285014A (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=13617890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3076878A Pending JPH04285014A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | ビスマス系酸化物超伝導材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04285014A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007031266A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-02-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｂｉ系超電導体およびその製造方法、超電導線材ならびに超電導機器 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP3076878A patent/JPH04285014A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007031266A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-02-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｂｉ系超電導体およびその製造方法、超電導線材ならびに超電導機器 |
| JP4631813B2 (ja) * | 2005-06-23 | 2011-02-16 | 住友電気工業株式会社 | Ｂｉ系超電導体およびその製造方法、超電導線材ならびに超電導機器 |
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