JPH05270827A - 酸化物超電導体およびその製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、安定した酸化物超電導体を供給す
るために、２１１相とは別に、ピン止め点となる非超電
導相を超電導相内に微細分散せしめ、優れた臨界電流密
度を有する酸化物超電導体およびその製造方法を提供す
る。 【構成】 本発明は、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy 超電導体に
おいて、結晶中に白金化合物を微細に分散させたことを
特徴とする酸化物超電導体であり、この酸化物超電導体
は、溶融法によって製造される。上記白金化合物はＰｔ
ＢａＣｕＯから成り、また、該化合物におけるＰｔの濃
度は０．２〜２．０重量％とすることが好ましい。 【効果】 これにより臨界電流密度の高い酸化物超電導
体を任意形状のバルク状に形成でき、ベアリングやフラ
イホイール等の実用化を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は優れた臨界電流密度を有
し、機械的特性の安定したＬｎＢａ2 Ｃｕ3Ｏy 系酸化
物超電導体、およびその製造方法に関するものである。
本発明において、Ｌｎとは、Ｙ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，ＥｒおよびＹｂを指称し、以下Ｌｎはこの意
味に使用する。。
【０００２】
【従来の技術】Ｙ系等の酸化物超電導体は、高い臨界温
度を有するため、コストの高い液体ヘリウム等を使用せ
ず、資源的に豊富な液体窒素を利用でき、その応用範囲
をおおいに拡大出来る可能性を持っている。
【０００３】しかし、酸化物超電導体を実用化するため
には、使用温度における臨界電流密度を高めることが重
要となる。最近、ＭＰＭＧ法（Ｍｅｌｔ−Ｐｏｗｄｅｒ
ｉ-ｎｇ−Ｍｅｌｔ−Ｇｒｏｗｔｈ；Proceedings of IS
S 89 Springer-Verlag,1190,285頁参照）などにより、
酸化物超電導体をバルク状に成形すると共に、実用レベ
ルの臨界電流密度が達成できるようになっており、ベア
リングやフライホイールなどへの応用が検討されてい
る。
【０００４】ＭＰＭＧ法は、例えばＬｎＢａＣｕＯ系
（ＬｎはＹを含む希土類元素）原料を溶融し、急冷凝固
した後微細に粉砕し、この粉体を成形してから半溶融状
態に加熱してから所定の条件で徐冷を行うものであり、
これによればＬｎＢａＣｕＯ系の非超電導相であるＬｎ
2 ＢａＣｕＯ5 （以下２１１相と言う）を超電導相に分
散させることができ、この２１１相の存在が磁束の運動
を抑制し、高磁場中でも高い臨界電流密度を得ることが
できるようになる。この様な非超電導相は、磁束のピン
止め点と呼ばれている。
【０００５】一方、磁束のピン止め点は２１１相のみに
限定する必要はなく、あらゆる不均質部が働く可能性は
ある。ただし、この不均質部がマトリックスの超電導特
性を劣化させたり、粒界などに生成して超電導電流の流
れそのものを抑えてしまうのでは、逆に臨界電流密度を
低下させてしまうことになる。このため、有効なピン止
め点として作用できる不均質部は限定されることにな
る。また、この様なピン止め点は微細かつ均一に分散し
ていることが必要である。
【０００６】最近、ＢｓＳｎＯ3 がマトリックスの特性
を劣化せずに、しかも結晶内に微細分散しピン止め点と
して有効に働くことが指摘されている（ Japanese Jour
nalof Applied Physics,vol.29,1990.L1156 参照) 。
また，ＭＴＧ法（Ｍｅｌｔ−Ｔｅｘｔｕｒｅ−Ｇｒｏｗ
ｔｈ）、すなわち、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy 等焼結体を１０
００℃以上で溶融し、ゆっくりと温度を下げながら結晶
成長させる方法において、粒径を３μｍ程度にした白金
（Ｐｔ）を仮焼前に加えて前記焼結体としたものが、２
１１相の微細化が図れ、臨界電流密度が向上する（約１
６０００A/cm2 ）ことが報告されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この様な現状に鑑み、
本発明は、安定した酸化物超電導体を供給するために、
２１１相とは別に、より微細分散したピン止め点を生成
せしめ、優れた臨界電流密度を有する酸化物超電導体お
よびその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、すなわち本発明者らは実用材料として酸化物超電導
体を安定に供給するために種々実験を重ねた結果、ピン
止め点を意識的に制御すること、また、一種類のピン止
め点のみでは組織制御が不十分になる場合があるので、
他種類のピン止め点を生成することがより好ましいとの
観点から、溶融法（ＭＰＭＧ法）において適量のＰｔを
添加すると、２１１相と共存するＰｔ化合物が超電導体
中に微細に分散すること、そしてこれにより臨界電流密
度が極めて向上することが分かった。
【０００９】本発明はこの様な知見に基づくものであっ
て、以下の構成を要旨とする。すなわち、(１) ＬｎＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏy 超電導体において、結晶中に白金化合物
を微細分散さて成ることを特徴とする酸化物超電導体で
あり、(２) Ｌｎ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導材料
の原料粉を溶融し、急冷凝固した後粉砕し、この粉砕し
た微粉に白金粉を混合し、成形した後、これを半溶融状
態に加熱してから冷却制御することを特徴とする酸化物
超電伝導体の製造方法である。上記白金化合物はＰｔＢ
ａＣｕＯから成り、また、該超電導体におけるＰｔの濃
度は０．２〜２．０重量％とすることが好ましい。
【００１０】以下に本発明を詳細に説明する。本発明は
図１の組織写真に示すように、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy よ
りなる酸化物超電伝導体中に、２１１相であるＬｎ2 Ｂ
ａＣｕＯ5 相を維持したまま、結晶中に白金化合物（Ｐ
ｔＢａＣｕＯ）を微細分散させるものであり、両不均質
部の生成により、磁束のピン止め効果を相乗的に向上し
ている。このために前記Ｐｔ化合物の生成量は、Ｐｔの
含有量として０．２重量％以上が必要である。しかし、
含有量が多くなり過ぎると化合物が粗大化し、効果が小
さくなる。
【００１１】この様な超電導体を製造するに当たって
は、Ｌｎ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導材料の原料を
溶融（ほぼ１２００〜１４５０℃に加熱）してから急速
冷却して凝固し、これを微細に粉砕してＰｔ粉を混合す
るため、２１１相を形成する前駆体とＰｔ粉の均一な混
合が可能となる。その後に混合分体を圧縮加工して所望
の形状のバルク状に成型する。この成型体をほぼ１００
０〜１２００℃で半溶融処理した後、１０００℃近傍か
ら徐冷することによって、２１１相と共にマトリックス
中に前記Ｐｔ化合物が微細に分散した超電導体を製造す
ることができる。
【００１２】
【実施例１】Ｙ2 Ｏ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＣｕＯをＹ：Ｂ
ａ：Ｃｕの比が１．２：２．１：３．１となるように混
合し、空気中で９００℃×２４時間仮焼した。その後、
この仮焼粉を１４００℃で２０分溶融してから室温まで
冷却し、粉砕混合処理を行った。この段階でＰｔ粉を１
重量％添加した。この混合粉を直径２cm，厚さ０．５cm
のペレットに成型し、１１００℃で２０分再加熱後１０
００℃まで１時間で冷却した後、９００℃まで１℃／時
にて徐冷（炉冷）し、その後さらに１気圧の酸素気流中
で６００℃に１時間加熱してから炉冷して超電導体を製
造した。比較のために、Ｐｔ無添加の材料について同様
の処理を行って超電導体を製造した。
【００１３】図１に１００倍（ａ）及び１０００倍
（ｂ）に拡大した電顕組織写真で示したように、Ｐｔ添
加した本発明材は、ＰｔＢａＣｕＯ（写真中の白い部
分）が結晶中に微細分散していることが明らかであり、
これの、７７Ｋ、１Ｔ（テスラ）の磁場中で測定した臨
界電流密度は、２００００Ａ／cm2 という高い値を示し
た。これに対して無添加材は、同条件で測定したところ
８０００Ａ／cm2 の臨界電流密度であり、本発明材にお
けるＰｔ添加効果が極めて顕著であることが分かる。
【００１４】
【実施例２】実施例１と同様の粉砕混合粉を製造し、こ
れにＰｔ粉の添加量を０〜２重量％の間で各種変えて添
加した。その後、直径２cm、高さ０．５cmのペレットに
成型し、実施例１と同条件で処理した。このペレットを
液体窒素で冷却しながら、直径２．５cm、厚さ２cm、表
面磁場４０００Ｇ（ガウス）の磁石を用いて磁気反発力
を測定したところ、図２に示したようにＰｔ添加量によ
って向上し、１％添加でピークの値を示している。しか
し２％を超えるとそれ程効果はみとめられなくなる。
【００１５】
【実施例３】実施例１における原料Ｙ2 Ｏ3 の代わり
に、Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｄｙ2 Ｏ3 ，Ｅｕ2Ｏ3 ，Ｓｍ
2 Ｏ3 ，Ｙｂ2 Ｏ3 ，を用い、実施例１と同様の処理を
行って超電導体を製造した。これらの超電導体の臨界電
流密度を測定した。測定方法は実施例１と同様である。
結果を表１に示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１に示したようにいずれの試料もＰｔ添
加効果が顕著に見られる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば微量のＰ
ｔ添加により、ピン止め点となる非超電導相を超電導相
内に微細分散させることができ、臨界電流密度の高い酸
化物超電導を安定して得ることができると共に所望形状
のバルク材を成形できるため、ベアリングやフライホイ
ール等の実用化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明超電導体の金属組織を示し、（ａ）は１
００倍、（ｂ）は１０００倍に拡大した電子顕微鏡写真
である。
【図２】酸化物超電導体におけるＰｔ添加量と磁気反発
力との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000000974 川崎重工業株式会社 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 (71)出願人 000006655 新日本製鐵株式会社 東京都千代田区大手町２丁目６番３号 (72)発明者 高田 勉 東京都江東区東雲１−14−３ 財団法人国 際超電導産業技術研究センター 超電導工 学研究所内 (72)発明者 村上 雅人 東京都江東区東雲１−14−３ 財団法人国 際超電導産業技術研究センター 超電導工 学研究所内 (72)発明者 山口 浩司 東京都江東区東雲１−14−３ 財団法人国 際超電導産業技術研究センター 超電導工 学研究所内 (72)発明者 近藤 章弘 東京都江東区東雲１−14−３ 財団法人国 際超電導産業技術研究センター 超電導工 学研究所内 (72)発明者 腰塚 直己 東京都江東区東雲１−14−３ 財団法人国 際超電導産業技術研究センター 超電導工 学研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏy 超電導体におい
    て、結晶中に白金化合物を微細分散さて成ることを特徴
    とする酸化物超電導体。
  2. 【請求項２】 白金化合物がＰｔＢａＣｕＯであること
    を特徴とする請求項１記載の酸化物超電伝導体。
  3. 【請求項３】 Ｐｔの濃度が０．２〜２．０重量％であ
    ることを特徴とする請求項１記載の酸化物超電伝導体。
  4. 【請求項４】 Ｌｎ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導材
    料の原料粉を溶融し、急冷凝固した後粉砕し、この粉砕
    した微粉に白金粉を混合し、成形した後、これを半溶融
    状態に加熱してから冷却制御することを特徴とする酸化
    物超電伝導体の製造方法。
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