JPH05262527A - 酸化物超電導体及びその製造法 - Google Patents

酸化物超電導体及びその製造法

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JPH05262527A
JPH05262527A JP4058549A JP5854992A JPH05262527A JP H05262527 A JPH05262527 A JP H05262527A JP 4058549 A JP4058549 A JP 4058549A JP 5854992 A JP5854992 A JP 5854992A JP H05262527 A JPH05262527 A JP H05262527A
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JP
Japan
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oxide superconductor
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strontium
calcium
magnesium
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JP4058549A
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English (en)
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秀次 ▲くわ▼島
Hideji Kuwajima
Hideyasu Tachiki
秀康 立木
Shozo Yamana
章三 山名
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 急冷工程を経ることなしに90K以上のTc
を示す2212相のBi系の酸化物超電導体及びその製
造法を提供する。 【構成】 ビスマス、ストロンチウム、カルシウム、マ
グネシウム、バリウム及び銅を主成分とし、 一般式 Bi1.0SrACaBMgCBaDCu1.0±0.2X (但しA=0.8〜1.1,B=0.35〜0.7、C
=0.01〜0.05、D=0.01〜0.05、数字
は原子比を表す)で示される組成からなる酸化物超電導
体及び上記に示す組成になるように各原料を秤量し、つ
いで混合したのち、仮焼、粉砕し、成形後酸素を10-3
〜10体積%未満含有する窒素雰囲気中で焼成して酸化
物超電導体を製造する、並びに上記と同様に各原料を秤
量し、ついで混合したのち仮焼、一次焼成し、さらに酸
素を10-3〜7体積%未満含有する窒素雰囲気中で二次
焼成して酸化物超電導体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸化物超電導体及びその
製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の酸化物超電導体としては、198
8年金属材料技術研究所の前田総合研究官らによって発
見されたビスマス、ストロンチウム、カルシウム及び銅
を主成分とするBi−Sr−Ca−Cu−O系(以下B
i系とする)の酸化物超電導体があるが、このBi系の
酸化物超電導体は、電気抵抗が零になる臨界温度(以下
Tcとする)が110K付近の2223相が生成しにく
いという問題があった。このためTcは低いが生成温度
領域が広い2212相の活用が試みられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらBi系の
酸化物超電導体の2212相は、Tcが80K付近であ
るため液体窒素の冷却(77K)では、Tcとの差が小
さく超電導特性が不安定で使用できないおそれがある。
【0004】2212相のTcを高める方法として、ジ
ャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジッ
クス(Japanese Journal of Ap
plied Physics)Vol.27、9号(1
988年9月刊)、L1626〜L1628頁及び同V
ol.27、12号(1988年12月刊)、L232
7〜L2329号並びにアドバンセス・イン・スーパー
コンダクティビティII (Advances in
Superconductivity II)、149
〜152頁に示されるように500〜880℃の温度で
熱処理した後、液体窒素中又は空気中で急冷して得る方
法が報告されている。
【0005】この方法は急冷する工程を含むため、小型
の成形体を作製することは出来ても大型の成形体を作製
することは困難であるという欠点がある。
【0006】本発明は急冷工程を経ることなしに90K
以上のTcを示す2212相のBi系の酸化物超電導体
及びその製造法を提供することを目的とするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はビスマス、スト
ロンチウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム及び
銅を主成分とし、 一般式 Bi1.0SrACaBMgCBaDCu1.0±0.2X (但しA=0.8〜1.1、B=0.35〜0.7、C
=0.01〜0.05、D=0.01〜0.05、数字
は原子比を表す)で示される組成からなる酸化物超電導
体及び上記の組成となるようにビスマス、ストロンチウ
ム、カルシウム、マグネシウム、バリウム及び銅を含む
各原料を秤量し、ついで混合したのち、仮焼、粉砕し、
成形後酸素を10-3〜10体積%未満含有する窒素雰囲
気中で焼成する酸化物超電導体の製造法並びに上記の組
成となるようにビスマス、ストロンチウム、カルシウ
ム、マグネシウム、バリウム及び銅を含む各原料を秤量
し、ついで混合したのち仮焼、一次焼成し、さらに酸素
を10-3〜7体積%未満含有する窒素雰囲気中で二次焼
成する酸化物超電導体の製造法に関する。
【0008】なお本発明において、二次焼成温度は一次
焼成温度より50〜400℃未満低温で焼成すればTc
が90K台の酸化物超電導体を容易に得ることができの
で好ましい。
【0009】本発明における酸化物超電導体を構成する
主成分のビスマス、ストロンチウム、カルシウム、マグ
ネシウム、バリウム及び銅を含む各原料については特に
制限はないが、例えば酸化物、炭酸塩、硝酸塩、蓚酸塩
等の1種又は2種以上が用いられる。
【0010】ビスマス、ストロンチウム、カルシウム、
マグネシウム、バリウム及び銅の配合割合は原子比でビ
スマスが1.0、ストロンチウムが0.8〜1.1、カ
ルシウムが0.35〜0.7、マグネシウムが0.01
〜0.05、バリウムが0.01〜0.05及び銅が
1.0±0.2の範囲とされ、この範囲から外れると急
冷工程なしではTcが90K以上の2212相のBi系
の酸化物超電導体を得ることが困難である。
【0011】またマグネシウム及びカルシウムが原子比
で0.01未満であると、粒子間の接続が悪くなるため
超電導特性が低下し、一方0.05を越えると耐環境性
が悪くなる。
【0012】混合方法については特に制限はないが、例
えば合成樹脂製のボールミル内に合成樹脂で被覆したボ
ール、エタノール、メタノール等の溶媒及び原料を充て
んし、湿式混合することが好ましい。
【0013】仮焼条件において、仮焼温度は各原料の配
合割合などにより適宜選定されるが、780〜870℃
の範囲で仮焼することが好ましく、また仮焼雰囲気は、
大気中、酸素雰囲気中、真空中、還元雰囲気中、中性雰
囲気中等で仮焼することができる。
【0014】粉砕及び成形法については特に制限はな
く、従来公知の方法で行うことができる。焼成条件にお
いて、焼成温度は各原料の配合割合などにより適宜選定
されるが、試料が溶融する温度近傍以下の温度、例えば
780〜950℃の範囲で焼成することが好ましく、8
10〜900℃の範囲で焼成すればさらに好ましい。
【0015】一方焼成雰囲気は、1回焼成の場合、酸素
を10-3〜10体積%未満含有する窒素雰囲気中で焼成
することが必要とされ、また焼成を2回行う場合、一次
焼成は大気中、酸素雰囲気中、真空中、中性雰囲気中等
特に制限はないが、二次焼成は酸素を10-3〜7体積%
未満含有する窒素雰囲気中で焼成することが必要とさ
れ、上記以外の条件で焼成を行うと急冷工程なしではT
cが90K以上の2212相のBi系の酸化物超電導体
を得ることが困難である。なお本発明において、仮焼
後、必要に応じ粉砕及び成形を行い、その後一次焼成し
てもよい。
【0016】焼成時間は、5〜10時間でも差し支えは
ないが、結晶の均質性を高めるには20〜100時間行
うことが好ましい。
【0017】本発明の組成についてO(酸素)の量は、
Cuの量及びCuの酸化状態によって定まる。しかし酸
化状態がどのようになっているかを厳密にそして精度よ
く測定することができない。そのため本発明においては
Xで表すことにした。
【0018】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 実施例1〜2 ビスマス、ストロンチウム、マグネシウム、バリウム、
カルシウム及び銅の比率が原子比で表1に示す組成にな
るように三酸化ビスマス(高純度化学研究所製、純度9
9.9%)、炭酸ストロンチウム(レアメタリック製、
純度99.9%)、酸化マグネシウム(高純度化学研究
所製、純度99.9%)、炭酸バリウム(高純度化学研
究所製、純度99.9%)、炭酸カルシウム(高純度化
学研究所製、純度99.9%)及び酸化第二銅(高純度
化学研究所製、純度99.9%)を秤量し出発原料とし
た。
【0019】次に上記の出発原料を合成樹脂製のボール
ミル内に合成樹脂で被覆した鋼球ボール及びメタノール
と共に充てんし、毎分50回転の条件で72時間湿式混
合した。乾燥後アルミナ匣鉢に入れ電気炉を用いて大気
中で800℃で10時間仮焼し、ついで乳鉢で粗粉砕し
て酸化物超電導体用組成物を得た。
【0020】この後該酸化物超電導体用組成物を147
MPaの圧力で直径30mm、厚さ1mmのペレットに
プレス成形後、体積比でO2:N2=1:20の低酸素雰
囲気中で840℃で100時間焼成してBi系の酸化物
超電導体を得た。
【0021】
【表1】
【0022】実施例3〜4 ビスマス、ストロンチウム、マグネシウム、バリウム、
カルシウム及び銅(いずれも実施例1〜2と同一の原料
を使用)の比率が原子比で表2に示す組成になるように
秤量し出発原料とした。
【0023】以下実施例1〜2と同様の工程を経て酸化
物超電導体用組成物を得た。この後、該酸化物超電導体
用組成物を空気中で880℃で15時間一次焼成したの
ち、体積比でO2:N2=1:500の低酸素雰囲気中で
750℃で20時間二次焼成してBi系の酸化物超電導
体を得た。
【0024】
【表2】
【0025】比較例1〜2 ビスマス、ストロンチウム、カルシウム及び銅の比率が
表3に示す組成になるように三酸化ビスマス(高純度化
学研究所製、純度99.9%)、炭酸ストロンチウム
(レアメタリック製、純度99.9%)、炭酸カルシウ
ム(高純度化学研究所製、純度99.9%)及び酸化第
二銅(高純度化学研究所製、純度99.9%)を秤量
し、以下実施例1〜2と同様の工程を経てBi系の酸化
物超電導体を得た。
【0026】
【表3】
【0027】比較例3〜4 ビスマス、ストロンチウム、カルシウム及び銅(いずれ
も比較例1〜2と同一の原料を使用)の比率が原子比で
表4に示す組成になるように秤量し出発原料とした。以
下二次焼成を行わない以外は実施例3〜4と同様の工程
を経てBi系の酸化物超電導体を得た。
【0028】
【表4】
【0029】次に実施例1〜4及び比較例1〜4で得た
Bi系の酸化物超電導体を四端子法でTcを測定した。
その結果を表5に示す。
【0030】
【表5】
【0031】表5に示されるように本発明の実施例にな
る酸化物超電導体は、90K以上のTcを有することが
わかる。また結晶相を調べたところ2212相であるこ
とが確認された。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、急冷工程を経ることな
く90K以上のTcを示す2212相の酸化物超電導体
を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 13/00 565 D 8936−5G H01L 39/24 ZAA Z 8728−4M

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビスマス、ストロンチウム、カルシウ
    ム、マグネシウム、バリウム及び銅を主成分とし、 一般式 Bi1.0SrACaBMgCBaDCu1.0±0.2X (但しA=0.8〜1.1、B=0.35〜0.7、C
    =0.01〜0.05、D=0.01〜0.05、数字
    は原子比を表す)で示される組成からなる酸化物超電導
    体。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の組成となるようにビスマ
    ス、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウム、バリ
    ウム及び銅を含む各原料を秤量し、ついで混合したの
    ち、仮焼、粉砕し、成形後酸素を10-3〜10体積%未
    満含有する窒素雰囲気中で焼成することを特徴とする酸
    化物超電導体の製造法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の組成となるようにビスマ
    ス、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウム、バリ
    ウム及び銅を含む各原料を秤量し、ついで混合したのち
    仮焼、一次焼成し、さらに酸素を10-3〜7体積%未満
    含有する窒素雰囲気中で二次焼成することを特徴とする
    酸化物超電導体の製造法。
  4. 【請求項4】 二次焼成温度が一次焼成温度より50〜
    400℃未満低温である請求項3記載の酸化物超電導体
    の製造法。
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