JPH0438457B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、超電導線や超電導素子の製造に用い
られる酸化物系超電導材料の製造方法に関する。

「従来技術」 近年、常電導状態から超電導状態に遷移する臨
界温度（Tc）が液体窒素温度以上の高い値を示
す酸化物系の超電導材料が種々発見されつつあ
る。この種の超電導材料は、液体ヘリウムによる
冷却が必要であつた従来の合金系超電導体や化合
物系超電導体に比較して、遥かに有利な冷却条件
で使用できるために、実用上極めて有望な超電導
材料とされている。

従来、この種の酸化物系超電導材料の中でLa
−Sr−Cu−Ｏ系の超電導材料を製造するには、
La酸化物とSr炭酸塩と酸化銅粉末を混合して所
定の形状に加圧成形し、加熱処理を施して焼結
し、更にはこれを粉末化することにより超電導材
料を得ている。また、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系の超電
導材料を製造するには、Ｙ酸化物とBa炭酸塩と
酸化銅粉末を混合し、所定の形状に加圧成形した
後に加熱処理を施して焼結し、更にはこれを粉末
化して超電導材料を得ている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、前述のように熱処理を施して得られ
た超電導体を微粉状に粉砕して粉末状の超電導材
料を製造した場合、微粉体粒子の総てが超電導体
となつていないことが判明した。これは以下に説
明する理由によるものと推定している。

まず、前述のように酸化物や炭酸塩に熱処理を
施して超電導材料を製造する場合には、混合され
た酸化物粉末と炭酸塩が熱分解され、次に炭素等
の不要成分がガス化されて除去され、次いで超電
導体の構成元素どうしが反応して超電導体が生成
される。ところが、原料粉末の熱分解と不要成分
のガス化による除去作用とが原料粉末成形体の全
体で均一になされないために、成形体の内部の生
成条件の有利な部分において選択的に超電導物質
が生成されることになり、その他の部分には不完
全な超電導物質が生成されるために、成形体の全
体に均一に超電導物質が生成されないものと推定
している。

本発明は、前記背景に鑑みてなされたもので、
超電導物質が全体に均一に生成された超電導材料
を得ることができる製造方法を提供することを目
的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、酸化
物系超電粉末を超電導体の臨界温度以下の温度で
磁場をかけて浮遊させ、浮遊した粉末のみを回収
するものである。

「作用」 超電導物質が生成されている粉体は完全反磁性
を示すために、臨界温度以下に冷却して粉末に磁
場をかけた場合、超電導物質が生成された粉体の
みが浮遊する。従つて磁場中で浮遊した粉体のみ
を選別すると超電導物質が均一に生成された高品
質の粉末状超電導材料を得ることができる。

「実施例」 以下に本発明を更に詳細に説明する。

本発明方法を実施してＡ−Ｂ−Cu−Ｏ系の超
電導材料（ただし、ＡはLa，Ce，Ｙ，Sc，Yb等
の周期律表ａ族元素の１種以上を示し、Ｂは
Sr，Ba等のアルカリ土類金属元素の１種以上を
示す）を製造する場合には、まず、前記ａ族元
素の化合物粉末（ａ族元素の酸化物粉末、塩化
物粉末、炭酸塩等）とアルカリ土類金属の化合物
粉末と酸化銅の粉末を用意して、これらを目的と
する超電導材料の組成となるように混合する。

次に前記粉末を圧粉成形して例えば第１図に示
すように貫通孔１を有する円柱状の成形体２を得
る。

この成形体２において、貫通孔１の直径ｄは、
成形体の直径Ｄに対して、ｄ＝１／3D〜１／
50Dの範囲が好ましく、また、貫通孔１の体積は
成形体２の体積に対して30％以下にすることが望
ましい。ここで、貫通孔１の体積が30％を超える
ようであると成形体２の体積の比較して得られる
超電導材料の量が少なくなる。

次にこの成形体に超電導物質を生成させる加熱
処理を施す。成形体２の加熱処理は、生成する酸
化物系超電導材料の種類により適宜設定される
が、前述したＡ−Ｂ−Cu−Ｏ系の超電導材料を
生成するには、700〜1300℃に１〜300時間加熱す
るものとする。また、この熱処理は、真空雰囲
気、あるいはアルゴンガス雰囲気等の不活性ガス
雰囲気、または、酸素ガス雰囲気、塩素ガス雰囲
気、フツ素ガス雰囲気、あるいは、これらの混合
ガス雰囲気で行うことが好ましい。

この加熱処理によつて成形体２からは原料粉末
中に含まれる水蒸気や成分元素のガスが成形体２
の外面と貫通孔１から効率良く放出されたり、必
要成分元素のガスが吸収され、成形体２の内部で
各成分が反応して超電導物質が生成される。な
お、前記加熱処理時には、各元素の気体が貫通孔
１から円滑に排出されたり、吸収されるため、成
形体２の全体には、よい均一に超電導物質を生成
させることができる。なお、前記のように各元素
の気体を貫通孔１から排出したり、吸収できるた
めに、大きな成形体２を形成した場合であつて
も、成形体の内部まで十分に反応を生じさせるこ
とができる。即ち、大きな成形体を用いて超電導
材料を製造可能となり、製造効率を向上できる効
果がある。

そして、前記成形体２を加熱処理後に粉砕する
ことによつて粉末状の超電導材料を得る。この粉
末状の超電導材料にあつては、微視的に見ると完
全な超電導物質が生成されている粉末と、不完全
な超電導物質が生成されている粉末とが混在して
いる。

そこで次に、この粉末状の超電導材料を臨界温
度以下の温度に冷却するとともに、磁場をかけ
る。ここで磁場中の粉末状の超電導材料におい
て、完全な超電導物質が生成されている粉末は完
全反磁性を示すために浮遊し、不完全な超電導物
質が生成されている粉末は浮遊しない。従つてこ
の浮遊した粉末のみを選別すると完全な超電導物
質のみが生成されている高品質の超電導材料を得
ることができる。なお、磁場中で浮遊しない超電
導材料は、再び他の原料粉末と混合して成形体を
作成し、熱処理して再度超電導材料の製造に使用
することができる。

第３図は、超電導粉末に磁場を作用させて選別
する装置の一例を示すものである。

この例の装置は、断面Ｕ字状の容器１０の内部
に液体窒素が満たされるとともに、容器１０の左
底部に選別すべき超電導粉末１１が投入され、容
器１０の下方に容器１０に沿つて左右に移動自在
に磁石１２が設けられ、容器１０の右底部に吸引
管１３が挿入されて構成されている。

この例の装置によつて超電導粉末を選別するに
は、容器１０の左底部の液体窒素内に超電導粉末
１１を投入した後に磁石１２を図面に示す位置か
ら右側に移動させる。液体窒素に投入された超電
導粉末１１の中で超電導対となつているものは完
全反磁性を示すために磁石１２が発生させる磁力
によつて浮遊し、更に、磁石１２の移動と同時に
容器１０の右側に弾かれて移動する。

容器１０の右端部に磁石１２を移動させたなら
ば、容器１０の右端部に移動した超電導粉末１１
のみを吸引管１３で吸引して補集する。以上の操
作によつて完全に超電導体となつている粉末のみ
を選別することができる。このように選別された
超電導粉末は選別を行つていない超電導粉末に比
較して臨界電流が10〜50％高いものであつた。

以上のように得られた酸化物系の超電導材料
は、臨界温度が液体窒素温度以上の値を示す優れ
た超電導材料であり、従来の合金系超電導材料や
化合物系超電導材料に比較して格段に有利な冷却
条件で使用することができる。更にこのようにし
て得られた超電導材料は、超電導マグネツト材
料、あるいは、超電導線材の材料、超電導テープ
用材料等、幅広く種々の超電導体用材料として用
いることができる。

なお、前述のように得られた超電導材料の粉末
を金属管に充填して加圧圧縮することにより超電
導線を得ることができる。この超電導線にあつて
は、内部に充填する超電導材料が完全な超電導物
質からなる高品質のものであるために、臨界電流
密度が高く、優れた超電導特性を発揮する。

ところで、前記超電導粉末の製造に使用する成
形体は、第２図に示すように多数の貫通孔１……
を形成した成形体３を用いても良く、成形体の形
状も円柱状以外の形状であつても差し支えない。
なおまた、前述のように選別に供される超電導粉
末を製造する方法には、原料粉末を一旦溶融固化
した後に熱処理する方法、あるいは、原料粉末を
攪拌しながら焼成したものを粉末化する方法な
ど、種々の方法があり、これらの方法で製造した
超電導粉末を選別するために用いることができ
る。

一方、Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ系の超電導材料におい
て、Ａ元素をａ族元素の２つ以上の元素から構
成し、Ｂ元素をアルカリ土類金属元素の２つ以上
から構成するものにおいては、ａ族元素の化合
物粉末を２種類以上と、アルカリ土類金属元素の
化合物粉末を２種類以上と、酸化銅粉末または銅
粉末を所定の比率に混合して焼結した後に粉砕
し、本発明方法を実施すれば良い。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、酸化物系超電導
粉末にその臨界温度以下の温度で磁場をかけて超
電導物質が生成されている粉末のみを浮遊させて
選別するために、不完全な超電導物質が生成され
ている粉末を除去し、完全な超電導物質のみが生
成されている超電導材料を得ることができる。こ
の結果選別しない超電導材料に比較して本発明を
実施して得られた超電導材料は、臨界電流が10〜
50％高く、高品質の超電導製品を得ることができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する際に使用する成
形体の一例を示す斜視図、第２図は同成形体の他
の例を示す斜視図、第３図は超電導粉末を選別す
る装置の一例を示す断面図である。 １……貫通孔、２，３……成形体、１０……容
器、１１……超電導粉末、１２……磁石、１３…
…吸引管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酸化物系超電導粉末を酸化物系超電導体の臨
   界温度以下の温度で磁場をかけて浮遊させ、浮遊
   した粉末のみを回収することを特徴とする酸化物
   系超電導材料の製造方法。