JPH0551216A - Bi系酸化物超電導体製厚板の製造方法 - Google Patents

Bi系酸化物超電導体製厚板の製造方法

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JPH0551216A
JPH0551216A JP3237241A JP23724191A JPH0551216A JP H0551216 A JPH0551216 A JP H0551216A JP 3237241 A JP3237241 A JP 3237241A JP 23724191 A JP23724191 A JP 23724191A JP H0551216 A JPH0551216 A JP H0551216A
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JP
Japan
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molded body
oxide superconductor
based oxide
superconductor
heat treatment
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JP3237241A
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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
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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)

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
電導体製厚板の製造方法を提供する。 【構成】 Bi系酸化物超電導体若しくはBi系酸化物
超電導体となし得る前駆物質等の原料粉体を基板上に所
望厚さに成形し、この成形体に成形体が部分溶融する温
度にまで加熱する所定の加熱処理を施してBi系酸化物
超電導体製厚板を製造する方法において、前記加熱処理
工程での厚板成形体の部分溶融部位を、基板側の下部か
ら成形体層上部に向けて順次凝固させる。 【効果】 成形体の部分溶融部位の凝固が、成形体層外
周の完全凝固層に拘束されたり密封されたりせずに、成
形体下部から上部に向けて順次進行するので、超電導体
層にクラックや気泡等のない高品質のBi系酸化物超電
導体製厚板が得られる。

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
られる酸化物超電導体製厚板の製造方法に関する。
【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体
製磁気シールド材は、強磁場下で用いる場合は通常1m
m以上の厚さを必要とし、このような厚さの酸化物超電
導体製磁気シールド材を製造するには、例えばBi系酸
化物超電導体又は酸化物超電導体となし得る前駆物質等
の原料粉体を基板上に所望厚さに圧粉成形し、次いでこ
の圧粉成形体に前記成形体が部分溶融する温度にまで加
熱する所定の加熱処理を施して前記原料粉体を酸化物超
電導体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、前述の
加熱処理工程での成形体の部分溶融後の冷却過程におい
て、超電導体層の上面や側面の部分溶融部位は炉内雰囲
気の温度降下につれて迅速に凝固するのに対し、基板と
接触する超電導体層の下部及び内部の部分溶融部位は基
板や基板を配置する設置台の熱容量の影響で凝固が遅
れ、従って超電導体層の下部及び内部の凝固は外周の完
全凝固層に拘束され又は密封された状態でなされ、その
結果超電導体層にクラックが発生したり、内部に気泡が
閉じ込められたりして、得られるBi系酸化物超電導成
形体の品質が劣化して、磁気遮蔽板等として用いた場合
その性能が著しく低下す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なされたもので、その目的と
するところはクラックや気泡等が存在せず品質に優れた
Bi系酸化物超電導体製厚板の製造方法を提供すること
にある。即ち、本発明は、Bi系酸化物超電導体若しく
はBi系セラミックス超電導体となし得る前駆物質等の
原料粉体を基板上に所望厚さに成形し、この成形体に成
形体が部分溶融する温度にまで加熱する所定の加熱処理
を施してBi系酸化物超電導体製厚板を製造する方法に
おいて、前記加熱処理工程での厚板成形体の部分溶融部
位を基板側の下部から成形体層上部に向けて順次凝固さ
せるようにすることを特徴とするものである。本発明方
法において、加熱処理時の厚板成形体の部分溶融部位を
基板側の下部から成形体層上部に向けて順次凝固させる
手段としては、特に限定されるものでなく、例えば成形
体層上部を保温し、又は/及び成形体層下部の基板側を
冷却する方法、原料粉体の成形体の上部に超電導特性を
実質的に低下させない範囲で貴金属元素等の不純物元素
を混入拡散させたり、Bi系セラミックス超電導体を構
成する化合物を混入拡散させたりして、成形体層上部の
融点を低下させる方法等が適用できる。
【0005】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前駆物質等の原料粉体とは、
所定の加熱処理を施すことによりBi系酸化物超電導体
に反応するBi系酸化物超電導体に合成されるまでの中
間体、例えばBi系酸化物超電導体構成元素の混合体又
は共沈混合物又は酸素欠損型複合酸化物又は上記構成元
素の合金等の粉体である。本発明において、原料粉体を
厚板に成形する為の基板には、AgやCu等の金属製プ
レートが用いられるが、特にAgは酸素透過性に優れて
いて好ましい。上記金属製プレートに原料粉体を圧粉成
形する方法としては、原料粉体をそのまま圧粉成形する
方法の他、原料粉体をバインダーを用いて混練してスラ
リー状物となし、これを塗布する方法等が用いられる。
【0006】
【作用】本発明方法では、Bi系酸化物超電導体若しく
はBi系セラミックス超電導体となし得る前駆物質等の
原料粉体を基板上に所望厚さに成形し、この成形体に成
形体が部分溶融する温度にまで加熱する所定の加熱処理
を施してBi系酸化物超電導体製厚板を製造する方法に
おいて、加熱処理工程での厚板成形体の部分溶融部位を
基板側の下部から成形体層上部に向けて順次凝固させる
ので、超電導体層の部分溶融部位の凝固が、超電導体層
外周の完全凝固層に拘束されたり密封されたりせずに、
超電導体層下部から上方に向けて順次進行する。従って
クラックの発生や気泡の内部残留等が防止される。
【0007】
【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
体を粉砕し分級して粒径が600μm以下の仮焼粉を作
製した。次に、この仮焼粉を0.5mm厚さのAg製プ
レート上に縦・横200mm,厚さ3.5mmの板状に
圧粉成形し、得られた圧粉成形体を酸素雰囲気中で前記
成形体が部分溶融する895〜910℃の温度にて10
分間保持し、次いで基板側の超電導体層下部が上部より
5℃温度が低くなるように炉内温度分布を制御し、炉温
を1〜3℃/分の速度で850℃まで降温させた。次に
炉内雰囲気を酸素分圧0.2気圧以上に変えて850℃
の温度に10時間保持したのち、炉温を700℃にまで
降温させ、次いで成形体を炉外に取り出し空冷して厚さ
2mmのBi系酸化物超電導体製厚板を製造した。 実施例2 実施例1と同様にして作製した圧粉成形体の上面に4g
のAg粉を均一な厚さに塗布し、これを酸素雰囲気中で
前記成形体が部分溶融する895〜910℃の温度にて
10分間保持したのち、炉内温度分布を変えて成形体に
温度勾配をつけることをせずに、炉温を1〜3℃/分の
速度で850℃まで降温させた。次に炉内雰囲気を酸素
分圧0.2気圧以上に変えて850℃で10時間保持し
たのち、炉温を700℃まで降温させ、次に成形体を炉
外に取り出し空冷して厚さ2mmのBi系酸化物超電導
体製厚板を製造した。 実施例3 基板に厚さ0.2mmのAg製プレートを用いて基板の
熱容量を減少せしめ、更に成形体の8mm上方に縦横4
00mm,厚さ20mmのNi板を天板として配置して
加熱処理を施した他は、実施例2と同じ方法により厚さ
2mmのBi系酸化物超電導体製厚板を製造した。
【0008】実施例4 実施例1と同様にして作製した圧粉成形体の上面に4g
のAg粉を均一な厚さに塗布した成形体に実施例1と同
じ方法及び条件で加熱処理を施して厚さ2mmのBi系
酸化物超電導体製厚板を製造した。 実施例5 Bi2 3,SrCO3,CaCO3,CuO等の原料粉体を
Bi:Sr:Ca:Cuが原子比で1.8:2:1:
1.9になるように配合し混合した混合粉体Aと前記原
子比が2.1:2:1:1.9になるように配合し混合
した混合粉体Bとを大気中でそれぞれ別々に850℃×
4時間加熱して仮焼成し、これらを各々粉砕分級して仮
焼粉A,Bとなした。次に仮焼粉Aを厚さ0.5mmの
Ag製プレート上に縦・横200mm,厚さ2.8mm
の板状に圧粉成形し、更にこの上に仮焼粉Bを0.7m
m厚さに圧粉成形した。このようにして作製した複合圧
粉成形体に実施例2と同じ方法及び条件で加熱処理を施
して厚さ2mmのBi系酸化物超電導体製厚板を製造し
た。尚、仮焼粉Aの部分溶融温度は仮焼粉Bのそれより
高いものであった。 比較例1 実施例1と同様にして作製した同一サイズの圧粉成形体
を酸素雰囲気中で前記成形体が部分溶融する905℃の
温度にて10分間保持したのち、炉温を1〜3℃/分の
速度で850℃まで降温させた。次に炉内雰囲気を酸素
分圧0.2気圧以上に変え850℃で10時間保持し、
次いで炉温を700℃まで降温させたのち、成形体を炉
外に取り出し空冷して厚さ2mmのBi系酸化物超電導
体厚板を製造した。このようにして製造した各々のBi
系酸化物超電導体製厚板について、臨界電流密度(J
c)、クラックや気泡等の欠陥調査を行った。結果は表
1に示した。
【0009】
【表1】
【0010】表1より明らかなように、本発明方法品
(No.1〜5)は、超電導体層にクラックや内部気泡等
が存在せず、又存在しても微小なクラック及び2〜3m
mの微小気泡が2〜3個存在する程度の良好な品質のも
のであった。特に成形体に温度勾配をつけ、更に成形体
上面にAg粉を塗布したもの(No.4)は、超電導体層
にクラックも内部気泡も全く存在しない高品質のもので
あった。No.2〜5は成形体上面にAg粉を塗布した
り、成形体層上部のBi系酸化物超電導体の組成を変化
させたものであるが、Jcが低下するようなことはなか
った。尚、実施例2〜4にて成形体上面に塗布したAg
粉は圧粉成形体に密着し、加熱処理時に熱拡散して、成
形体の上部1/3の深さまで、下方程低濃度となる濃度
勾配を以て分布していた。又基板にAg製プレートを用
いたが、Ag製プレートからのAgの熱拡散は殆ど認め
られなかった。これは成形体と前記プレートとの間にギ
ャップが存在した為である。又実施例5の成形体では、
組成の異なる上部と下部の原料粉体が加熱処理時に境界
部で融合して上方から下方にかけて融点が漸次高くなる
組成に変化したものとなった。他方、比較例品のNo.6
は、超電導体層に基板にまで達する大きなクラックや大
きな気泡が多数存在し、品質に劣るものであった。又上
記気泡を起点として放射状に走る細かいクラックが認め
られたが、これは内部の部分溶融部位が超電導体層外周
の完全凝固層に囲われた状態で凝固した為に、部分溶融
部位の凝固収縮が前記完全凝固層に拘束されて熱歪が生
じたことによるものである。尚、実施例及び比較例にて
得られたBi系酸化物超電導体製厚板を液体窒素温度に
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。
【0011】
【効果】以上述べたように、本発明方法によれば、高品
質で磁気遮蔽能等に優れたBi系酸化物超電導体製厚板
が得られるものであり、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系酸化物超電導体若しくはBi系セ
    ラミックス超電導体となし得る前駆物質等の原料粉体を
    基板上に所望厚さに成形し、この成形体に成形体が部分
    溶融する温度にまで加熱する所定の加熱処理を施してB
    i系酸化物超電導体製厚板を製造する方法において、前
    記加熱処理工程での厚板成形体の部分溶融部位を基板側
    の下部から成形体層上部に向けて順次凝固させるように
    することを特徴とするBi系酸化物超電導体製厚板の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 加熱処理工程での成形体層の部分溶融部
    位を成形体層上部を保温し又は/及び成形体層下部の基
    板側を冷却して、基板側の下部から成形体上部に向けて
    順次凝固させるようにすることを特徴とする請求項1記
    載のBi系酸化物超電導体製厚板の製造方法。
  3. 【請求項3】 加熱処理工程での成形体層の部分溶融部
    位を、上部に、不純物元素又はBi系酸化物超電導体を
    構成する化合物を、超電導特性を実質的に低下させない
    範囲で含有せしめて前記成形体層上部の融点を低下させ
    て、基板側の下部から成形体層上部に向けて順次凝固さ
    せるようにすることを特徴とする請求項1又は請求項2
    のいずれかに記載のBi系酸化物超電導体製厚板の製造
    方法。
JP3237241A 1991-08-23 1991-08-23 Bi系酸化物超電導体製厚板の製造方法 Pending JPH0551216A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK201400497A1 (da) * 2014-09-03 2016-03-21 Arctic Ice Cap Water Aps Anlæg for fræsning/opsamling af flydende isbjerg/ isklumper til beholdere til brug for drikkevand.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK201400497A1 (da) * 2014-09-03 2016-03-21 Arctic Ice Cap Water Aps Anlæg for fræsning/opsamling af flydende isbjerg/ isklumper til beholdere til brug for drikkevand.

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