JPH0551215A - Bi系酸化物超電導体仮焼粉組成物 - Google Patents

Bi系酸化物超電導体仮焼粉組成物

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JPH0551215A
JPH0551215A JP3237196A JP23719691A JPH0551215A JP H0551215 A JPH0551215 A JP H0551215A JP 3237196 A JP3237196 A JP 3237196A JP 23719691 A JP23719691 A JP 23719691A JP H0551215 A JPH0551215 A JP H0551215A
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JP
Japan
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calcined powder
powder
coarse
oxide superconductor
fine
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JP3237196A
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English (en)
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Tomonori Watabe
智則 渡部
Kumiko Imai
久美子 今井
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • 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)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超電導特性及び品質に優れたBi系酸化物超
電導体製厚板を製造し得るBi系酸化物超電導体仮焼粉
組成物を提供する。 【構成】 粒径がNμm以下の微細仮焼粉(但し、Nは
正数)に、粒径が1.3Nμm以上の粗大仮焼粉を混合
したもので、前記粗大仮焼粉が母体として超電導体相の
結晶粒を均等に成長させ、加熱処理時に発生する体膨張
応力等を均等に分散させて、成形物にクラックが発生す
るのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強磁場の遮蔽等に用い
られるBi系酸化物超電導体製厚板等の製造に適したB
i系酸化物超電導体仮焼粉組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、Y−Ba−Cu−O系,Bi−
(Pb)−Sr−Ca−Cu−O系,Tl−Ba−Ca
−Cu−O系等の臨界温度(Tc)が液体窒素温度を超
える酸化物超電導体が見出され、中でも、Bi系酸化物
超電導体は、Y系酸化物超電導体等と違って吸湿劣化す
ることがない為、ケーブルやマグネット用導体,又は磁
気シールド材等への応用研究が活発に進められている。
さて、前述の磁気シールド材は、MRI(核磁気共鳴コ
ンピューター断層診断装置)や磁気浮上列車等に設置さ
れたマグネットから発生する磁気を遮蔽するのに用いら
れる。このような磁気シールド材に超電導体を用いるの
は、そのマイスナー効果を利用するもので、従来の鉄板
のように鉄板内に誘導電流を発生せしめて磁場を吸収す
るものより遮蔽能力が高く、しかも酸化物超電導体は液
体窒素温度で超電導を示すので、高価な液体Heを必要
とする金属系超電導体より冷却コストが安くて済むとい
う利点を有している。ところで、前述の酸化物超電導磁
気シールド材は、強磁場下で用いるには通常1mm以上
の厚さを必要とし、このような厚さの磁気シールド材を
製造するには、例えばBi系酸化物超電導体となし得る
原料物質を仮焼成し、この仮焼成体を粉砕して微細仮焼
粉となし、この微細仮焼粉を所定形状に圧粉成形し、次
いでこの圧粉成形体に前記成形体が部分溶融する高温度
での所定の加熱処理を施して前記微細仮焼粉を酸化物超
電導体相に反応せしめる方法によりなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このB
i系酸化物超電導体の微細仮焼粉の圧粉成形体に施す加
熱処理は、仮焼粉が部分溶融するような高温にまで加熱
して行うので、加熱処理により超電導体相の粗大な結晶
粒が不均一に反応生成して、その体膨張に伴う応力が局
部に集中して働き、その結果密度の低い結晶粒界に微細
なクラックが入り、この微細なクラックは、加熱処理の
冷却過程で発生する熱歪により、成形体全体を貫くよう
な大クラックに拡大して、磁気シールド材の磁気遮蔽能
力が損なわれるという問題があった。
【0004】
【課題を解決する為の手段】本発明はこのような状況に
鑑み鋭意研究を行った結果、微細仮焼粉中に粒径の大き
い粗大仮焼粉を分散させると、この粗大仮焼粉は周囲の
微細仮焼粉を取り込むようにして粒成長していって、結
晶粒径の揃った超電導体相の多結晶体が生成することを
知見し、更に研究を重ねて本発明を完成するに至ったも
のである。即ち、本発明は、Bi系酸化物超電導体とな
し得る仮焼粉組成物であって、粒径がNμm以下の微細
仮焼粉(但し、Nは正数)に、粒径が1.3Nμm以上
の粗大仮焼粉を混合したことを特徴とするものである。
【0005】本発明の仮焼粉組成物は、微細な仮焼粉中
に粗大な仮焼粉を分散させ、この粗大仮焼粉を母体とし
て結晶粒を均等に成長せしめ、依って加熱処理時の超電
導体相の結晶粒成長の際発生する体膨張等に伴う応力を
結晶粒界に均等に分散させて、応力集中によるクラック
の発生を防止するようにしたものである。本発明の仮焼
粉組成物において、微細仮焼粉に混合する粗大仮焼粉の
粒径を、微細仮焼粉の最大粒径Nμm(但し、Nは正
数)の1.3倍以上とした理由は、粗大仮焼粉が1.3
Nμm未満では、粗大仮焼粉以外の部分、例えば成形体
の高密度部分等から超電導体相の結晶粒が成長し出し、
それが粗大結晶粒に成長する為である。本発明におい
て、粗大仮焼粉の粒径が400μm以上で、微細仮焼粉
の粒径が300μm未満の時に、前記粗大仮焼粉が超電
導体相結晶粒の成長母体としてより確実に作用する。又
仮焼成粉は粒径が大きくなる程、組成の最適値からのず
れが急激に増加して臨界電流密度(Jc)が著しく低下
するので650μm以下が好ましい。又粗大仮焼粉の混
合比率は8wt%未満では、超電導体相結晶粒の成長母体
としての数が少なく、結晶粒が不均一に粗大化するよう
になる。又23wt%を超えると粗大仮焼粉の組成のずれ
によるJcの低下が認められるようになり、それに伴い
磁気遮蔽能が劣化してくる。従って粗大仮焼粉の混合比
率は、8〜23wt%の範囲内が好ましい。
【0006】本発明において、Bi系酸化物超電導体と
は、Bi2 Sr2 CaCu2 x 又は(BiPb)2
2 Ca2 Cu3 x 等の組成のBi−(Pb)−Sr
−Ca−Cu−O系の酸化物超電導体である。又Bi系
酸化物超電導体となし得る仮焼粉は、Bi系酸化物超電
導体を構成する元素,又は上記元素を含有する酸化物又
は炭酸化物等をそれぞれ所定量配合し、混合した混合粉
体を酸素含有雰囲気中で仮焼成し、この仮焼成体を粉砕
して作製する。又粗大仮焼粉と微細仮焼粉とを混合した
仮焼粉組成物は、例えば原料粉体の仮焼粉を粉砕し分級
して400〜650μmの粗大仮焼粉を篩分けし、残り
の400μm未満の仮焼粉を再び粉砕して300μm未
満の微細仮焼粉となし、この微細仮焼粉に前記の粗大仮
焼粉を所定比率混合して作製する。微細仮焼粉に粗大仮
焼粉を混合する方法としては、粉状のまま撹拌機に入れ
て混合する方法やバインダーを用いて混練する方法等が
適用される。
【0007】
【作用】本発明の仮焼粉組成物は、微細仮焼粉中に粗大
仮焼粉が所定比率で、均一に分散しているので、仮焼粉
組成物の成形体に加熱処理を施す際に、前記粗大仮焼粉
が超電導体相の結晶粒の成長母体となり、得られるBi
系酸化物超電導成形体は均一な結晶粒径の多結晶体とし
て形成される。従って、熱歪等は前記多結晶体の結晶粒
界に均一に分散して、クラックの発生が防止される。
【0008】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例1 Bi2 3,SrCO3,CaCO3,CuO等の原料粉体を
Bi:Sr:Ca:Cuが原子比で2:2:1:2にな
るように配合し、混合したのち、この混合粉体を大気中
で850℃×4時間加熱して仮焼成し、得られた仮焼成
体を軽く粉砕し分級して400〜650μmの粗大仮焼
粉を篩分けした。次に残りの400μm未満の仮焼粉を
乳鉢で再び粉砕して粒径が300〜100μm,200
〜50μm,100〜10μmの3種の粒度分布の微細
仮焼粉を作製した。次にこの微細仮焼粉と前述の粗大仮
焼粉とを8〜23wt%の範囲内の種々の比率で混合して
混合粉体となし、この混合粉体を厚さ0.2mmのAg
製プレート上にそのまま圧粉して成形体となすか、又は
この混合粉体にエチレングリコールをバインダーとして
混ぜてスラリー状物となし、これを前記のAg製プレー
ト上で所定の形状に成形し、次いでこれらの成形体に酸
素雰囲気中で900〜920℃×10分間の加熱処理を
施し、引き続き大気中で850℃×10時間の加熱処理
を施したのち、炉内温度が700℃になったところで炉
から取り出して空冷して200×200×2mmのBi
系酸化物超電導体製板状体を製造した。尚、スラリー状
物の成形体には、加熱処理に先立ち大気中で脱バインダ
ー処理を施した。
【0009】実施例2 実施例1で得た仮焼成体を粉砕分級して200〜300
μmの粗大仮焼粉を篩分けし、200μm未満の仮焼粉
は乳鉢で再び粉砕して粒径が100〜10μmの微細仮
焼粉となした。次にこの微細仮焼粉と前述の粗大仮焼粉
とを種々の比率で混合して混合粉体となし、この混合粉
体を厚さ0.2mmのAg製プレート上に圧粉成形し、
これを実施例と同じ方法により、脱バインダー処理及び
加熱処理を施して200×200×2mmのBi系酸化
物超電導体製板状体を製造した。 比較例1 実施例1において、微細仮焼粉に粒径が340〜100
μmの微細仮焼粉を用いた他は実施例1と同じ方法によ
りBi系酸化物超電導体製板状体を製造した。 比較例2 実施例2において、微細仮焼粉に粒径が170〜40μ
mの微細仮焼粉を用いた他は実施例2と同じ方法により
Bi系酸化物超電導体製板状体を製造した。 比較例3 実施例1において、粗大仮焼粉の混合比率を6wt%又は
25wt%とした他は実施例1と同じ方法によりBi系酸
化物超電導体製板状体を製造した。 比較例4 実施例1において、粗大仮焼粉の粒径を600〜800
μmとした他は実施例1と同じ方法によりBi系酸化物
超電導体製板状体を製造した。このようにして製造した
各々のBi系酸化物超電導体製板状体について、Jc及
びクラックの発生状況を調査した。Jcは液体窒素中
(77K)無磁場下で測定した。結果は表1に示した。
【0010】
【表1】
【0011】表1より明らかなように、本発明例品(N
o.1〜17) は、Jcが高く、又大クラック等の欠陥が
存在せず品質良好なものであった。但し、No.1,12,
13には、僅かながら微細クラックが認められたが、これ
は粗大仮焼粉の混合比率が少なめだった為その効果が十
分発現されなかった為である。又粒径が400〜650
μmの粗大仮焼粉を17%以上混合したもの(No.4〜
6)はJcが低下したが、これは、粒径が大きく組成が
適正値を外れた粗大仮焼粉が多量に存在した為である。
又成形法はスラリー法によるもの(No.9)の方が圧粉法
によるもの(No.1)よりJc,品質とも良好であった
が、これはスラリー法の方が粗大仮焼粉が均一に混合さ
れた為である。又粗大仮焼粉の粒径が400μm以上と
大きいもの(No.1〜6)の方が小さいもの(No.12〜
17)よりJc,品質とも良好であったが、微細仮焼成粉
の粒径による影響は、特には認められなかった(No.
3,7,8)。他方、比較例品のNo.18〜20は粗大仮焼
粉の最小粒径と微細仮焼粉の最大粒径との比が1.2と
低く、No.21,23 は粗大仮焼粉の混合比率が低く、とも
に粗大仮焼粉が超電導体相結晶粒の成長母体として十分
作用し得なかった為、いずれにも大クラックが発生し
た。又No.22,24 は粗大仮焼粉の混合比率が高すぎた
為、又No.25は粗大仮焼粉の粒径が大きすぎた為、いず
れも組成のずれた領域が全体的に広がってJcが低い値
のものとなった。尚、上記のBi系酸化物超電導体製板
状体を液体窒素温度に冷却して、その磁気遮蔽能を測定
したところ、本発明例品はいずれも良好な磁気遮蔽効果
を示したのに対し、比較例品はすべて磁気遮蔽能に劣る
ものであった。
【0012】
【効果】以上述べたように、本発明のBi系酸化物超電
導体の仮焼粉組成物を用いることにより、Jc及び品質
が良好で、磁気遮蔽能等に優れたBi系酸化物超電導体
製厚板が得られ、工業上顕著な効果を奏する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Bi系酸化物超電導体となし得る仮焼粉
    組成物であって、粒径がNμm以下の微細仮焼粉(但
    し、Nは正数)に、粒径が1.3Nμm以上の粗大仮焼
    粉を混合したことを特徴とするBi系酸化物超電導体仮
    焼粉組成物。
  2. 【請求項2】 微細仮焼粉の粒径が300μm以下,粗
    大仮焼粉の粒径が400μm以上であることを特徴とす
    る請求項1記載のBi系酸化物超電導体仮焼粉組成物。
  3. 【請求項3】 粗大仮焼粉の混合比率が8〜23wt%で
    あることを特徴とする請求項1記載のBi系酸化物超電
    導体仮焼粉組成物。
JP3237196A 1991-08-22 1991-08-22 Bi系酸化物超電導体仮焼粉組成物 Pending JPH0551215A (ja)

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