JPH069262A - 酸化物セラミック高温超伝導体及びその製造方法 - Google Patents
酸化物セラミック高温超伝導体及びその製造方法Info
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Classifications
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- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
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- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化物セラミック超伝導性物質とその製造方
法とを提供すること。 【構成】 本発明は，ビスマス、ストロンチウム及び銅
の他に、さらに元素イットリウム、エルビウム及びユー
ロピウムの中の１種を含む酸化物セラミック高温超伝導
体の製造方法に関する。元素の酸化物又は酸化物先駆体
を最初に粉砕し、混合し、次に混合物を９５０℃以上の
温度に２５０Ｋ／時以下の速度で加熱し、この温度に１
０時間以上の期間維持し、次に混合物を６０分間以下の
時間内に８５０℃の温度に冷却し、必要に応じて、混合
物をこの温度に２０時間までの期間維持する。初期反応
混合物中の個々の金属の混合比を下記原子比： ＢｉaＥＡbＣｕ5Ｏx ［式中、２．２≦ａ≦５、６．７
≦ｂ≦８．８、及びＥＡ＝Ｓｒ＋ＲＥ、（式中、９≦Ｓ
ｒ／ＲＥ≦２６、及びＲＥ＝Ｙ、Ｅｕ又はＥｒ）］が維
持されるように便宜的に調節する。 【効果】 製造される物質の混合物の臨界温度Ｔcは５
０〜７０Ｋである。
法とを提供すること。 【構成】 本発明は，ビスマス、ストロンチウム及び銅
の他に、さらに元素イットリウム、エルビウム及びユー
ロピウムの中の１種を含む酸化物セラミック高温超伝導
体の製造方法に関する。元素の酸化物又は酸化物先駆体
を最初に粉砕し、混合し、次に混合物を９５０℃以上の
温度に２５０Ｋ／時以下の速度で加熱し、この温度に１
０時間以上の期間維持し、次に混合物を６０分間以下の
時間内に８５０℃の温度に冷却し、必要に応じて、混合
物をこの温度に２０時間までの期間維持する。初期反応
混合物中の個々の金属の混合比を下記原子比： ＢｉaＥＡbＣｕ5Ｏx ［式中、２．２≦ａ≦５、６．７
≦ｂ≦８．８、及びＥＡ＝Ｓｒ＋ＲＥ、（式中、９≦Ｓ
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持されるように便宜的に調節する。 【効果】 製造される物質の混合物の臨界温度Ｔcは５
０〜７０Ｋである。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】本発明は、ビスマス、ストロンチウ
ム及び銅の他に、さらに元素イットリウム、エルビウム
（Ｅｒ）及びユーロピウム（Ｅｕ）の中の１種を含む酸
化物セラミック高温超伝導体の製造方法に関する。
ム及び銅の他に、さらに元素イットリウム、エルビウム
（Ｅｒ）及びユーロピウム（Ｅｕ）の中の１種を含む酸
化物セラミック高温超伝導体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の超伝導性物質は極低温においての
み用いることができ、非常に費用のかかる冷却剤ヘリウ
ムの使用を必要とするが、最近開発された超伝導性酸化
物物質は実質的により高い温度において機能し、このよ
うな温度の一部は比較的安価な冷却剤窒素によっても達
せられる。これは超伝導機器及びシステムの操作費用を
減じ、より多くの、広範囲な、可能な用途を開発する。
み用いることができ、非常に費用のかかる冷却剤ヘリウ
ムの使用を必要とするが、最近開発された超伝導性酸化
物物質は実質的により高い温度において機能し、このよ
うな温度の一部は比較的安価な冷却剤窒素によっても達
せられる。これは超伝導機器及びシステムの操作費用を
減じ、より多くの、広範囲な、可能な用途を開発する。
【０００３】２０Ｋの臨界温度を有し、酸化物形の元素
ビスマス、ストロンチウム及び銅を１：１：１の原子比
で含む酸化物超伝導体は既に公知である［Ｃ．Ｍｉｃｈ
ｅｌ等、Ｚ．Ｐｈｙｓ．Ｂ６８（１９８７）、４２
１］。しかし、約２０Ｋの臨界温度は化学工業的目的の
ために満足できるものではない。
ビスマス、ストロンチウム及び銅を１：１：１の原子比
で含む酸化物超伝導体は既に公知である［Ｃ．Ｍｉｃｈ
ｅｌ等、Ｚ．Ｐｈｙｓ．Ｂ６８（１９８７）、４２
１］。しかし、約２０Ｋの臨界温度は化学工業的目的の
ために満足できるものではない。
【０００４】より高い臨界温度を有し、付加的にカルシ
ウムを含む酸化物超伝導体は例えばヨーロッパ特許出願
第０３２７０４４号によって開示されている。
ウムを含む酸化物超伝導体は例えばヨーロッパ特許出願
第０３２７０４４号によって開示されている。
【０００５】Ｆｕｅｒｔｅｓ等、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｃ１
５７（１９８９）４２１頁によると、Ｂｉ、Ｓｒ及びＣ
ｕの酸化物の混合物を９５０℃と７００℃とにおいて２
段階加熱することによって、化合物Ｂｉ4Ｓｒ8Ｃｕ5Ｏ
19+yの単結晶が得られるが、これは超伝導性ではない。
他方では、国際公開第９０／０２０９８号は、ビスマ
ス、ストロンチウム及び銅の他に、イットリウムをも含
む超伝導性金属酸化物を述べる。しかし、前記刊行物の
教示による物質全体中の超伝導相のそれらの量的割合は
まだ改良の余地がある。
５７（１９８９）４２１頁によると、Ｂｉ、Ｓｒ及びＣ
ｕの酸化物の混合物を９５０℃と７００℃とにおいて２
段階加熱することによって、化合物Ｂｉ4Ｓｒ8Ｃｕ5Ｏ
19+yの単結晶が得られるが、これは超伝導性ではない。
他方では、国際公開第９０／０２０９８号は、ビスマ
ス、ストロンチウム及び銅の他に、イットリウムをも含
む超伝導性金属酸化物を述べる。しかし、前記刊行物の
教示による物質全体中の超伝導相のそれらの量的割合は
まだ改良の余地がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製造
条件を変えることによって、超伝導相のより大きい割合
を有する、新規な酸化物超伝導性物質を得ることであっ
た。
条件を変えることによって、超伝導相のより大きい割合
を有する、新規な酸化物超伝導性物質を得ることであっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的は、ビスマス、
ストロンチウム及び銅の他に、さらに元素イットリウ
ム、エルビウム及びユーロピウムの中の１種をも含む物
質の超伝導性混合物の製造方法によって達成され、この
方法の特徴的な態様は元素の酸化物又は酸化物先駆体を
粉砕混合する工程；次に該混合物を９５０℃以上の温度
に２５０Ｋ／時以下の速度で加熱し、この温度に１０時
間以上の期間維持する工程と、次に該混合物を６０分間
以下の時間内に８５０℃の温度に冷却し、必要に応じ
て、この温度に２０時間まで維持する工程とを含む。
ストロンチウム及び銅の他に、さらに元素イットリウ
ム、エルビウム及びユーロピウムの中の１種をも含む物
質の超伝導性混合物の製造方法によって達成され、この
方法の特徴的な態様は元素の酸化物又は酸化物先駆体を
粉砕混合する工程；次に該混合物を９５０℃以上の温度
に２５０Ｋ／時以下の速度で加熱し、この温度に１０時
間以上の期間維持する工程と、次に該混合物を６０分間
以下の時間内に８５０℃の温度に冷却し、必要に応じ
て、この温度に２０時間まで維持する工程とを含む。
【０００８】反応温度において反応して対応する酸化物
を形成する化合物、特に水酸化物と硝酸塩は一般に酸化
物先駆体として用いることができる。上記金属の酢酸
塩、ギ酸塩、蓚酸塩及び炭酸塩をも用いることができ
る。例えば、Ｙ（ＮＯ3）3、炭酸ストロンチウム、ビス
マス酸、酸化ビスマス（ＩＩＩ）及びＣｕ2Ｏを用いる
ことができる。
を形成する化合物、特に水酸化物と硝酸塩は一般に酸化
物先駆体として用いることができる。上記金属の酢酸
塩、ギ酸塩、蓚酸塩及び炭酸塩をも用いることができ
る。例えば、Ｙ（ＮＯ3）3、炭酸ストロンチウム、ビス
マス酸、酸化ビスマス（ＩＩＩ）及びＣｕ2Ｏを用いる
ことができる。
【０００９】好ましくは、初期反応混合物中の個々の金
属の混合比は、 ＢｉaＥＡbＣｕ5Ｏx［式中、２．２≦ａ≦５、６．７≦
ｂ≦８．８及びＥＡ＝Ｓｒ＋ＲＥ（式中、９≦Ｓｒ／Ｒ
Ｅ≦２６及びＲＥ＝Ｙ、Ｅｕ又はＥｒ）］である。
属の混合比は、 ＢｉaＥＡbＣｕ5Ｏx［式中、２．２≦ａ≦５、６．７≦
ｂ≦８．８及びＥＡ＝Ｓｒ＋ＲＥ（式中、９≦Ｓｒ／Ｒ
Ｅ≦２６及びＲＥ＝Ｙ、Ｅｕ又はＥｒ）］である。
【００１０】第１熱処理工程を９７０℃以上の温度にお
いて実施し、該加熱を２３０Ｋ／時以下の速度で実施す
ることが好ましい。好ましくは、該熱処理は５容量％以
上の酸素、より好ましくは１０容量％以上で２５容量％
以下の酸素を含む酸化性炉雰囲気内で熱処理を実施す
る。
いて実施し、該加熱を２３０Ｋ／時以下の速度で実施す
ることが好ましい。好ましくは、該熱処理は５容量％以
上の酸素、より好ましくは１０容量％以上で２５容量％
以下の酸素を含む酸化性炉雰囲気内で熱処理を実施す
る。
【００１１】製造される溶融反応生成物の組成は、酸素
含量を除いて、フィードストック混合物の組成に一致す
る。
含量を除いて、フィードストック混合物の組成に一致す
る。
【００１２】製造される生成物の臨界温度は５０〜７０
Ｋである。ＳＱＩＤ磁力計による磁気感受率の測定は、
超伝導相の容量割合が１０〜３５％であることを示す。
Ｋである。ＳＱＩＤ磁力計による磁気感受率の測定は、
超伝導相の容量割合が１０〜３５％であることを示す。
【００１３】
【実施例】下記の例示的実施態様によって、本発明をさ
らに詳細に説明する。
らに詳細に説明する。
【００１４】実施例１〜１４ 金属酸化物Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｅｒ
2Ｏ3、ＣｕＯを特定の金属比で計り、アゲート（ａｇａ
ｔｅ）乳鉢中で粉砕混合する。見たところ均質である混
合物をコランダム又はＭｇＯ又は金から製造された商業
的ボートに移し入れ、下記熱処理を実施する。サンプル
を最初に９８０℃に２２０゜／時で加熱し、この温度に
ｔ1時間維持する。次に８５０℃への冷却を特定時間ｔ2
内で実施し、この温度をｔ3時間維持する。次に炉を停
止させ、炉中でサンプルを室温に冷却する。サンプルが
９８０℃において部分的に溶融することが重要である。
全熱処理を特定雰囲気中で実施する。臨界温度（Ｔc）
と超伝導性容量比（マイスナー効果又は遮蔽効果）をＳ
ＱＩＤ磁力計で調べ、存在する相（構造型）を粉末回析
計で調べる。これらの検査結果も記載する。これに関連
して、記号“４８５”はＢｉ4Ｓｒ8Ｃｕ5Ｏ19+x構造型
を意味し、記号“２”はＢｉ2ＥＡ3Ｃｕ2Ｏ8.2構造型
（二層化合物）を意味する。記号“１”と“３”とはそ
れぞれ、単層化合物と三層化合物とに相当する。“ｘ”
はいわゆる１２２２又は２２２２構造型によって生ずる
回析ラインのセットを意味する。
2Ｏ3、ＣｕＯを特定の金属比で計り、アゲート（ａｇａ
ｔｅ）乳鉢中で粉砕混合する。見たところ均質である混
合物をコランダム又はＭｇＯ又は金から製造された商業
的ボートに移し入れ、下記熱処理を実施する。サンプル
を最初に９８０℃に２２０゜／時で加熱し、この温度に
ｔ1時間維持する。次に８５０℃への冷却を特定時間ｔ2
内で実施し、この温度をｔ3時間維持する。次に炉を停
止させ、炉中でサンプルを室温に冷却する。サンプルが
９８０℃において部分的に溶融することが重要である。
全熱処理を特定雰囲気中で実施する。臨界温度（Ｔc）
と超伝導性容量比（マイスナー効果又は遮蔽効果）をＳ
ＱＩＤ磁力計で調べ、存在する相（構造型）を粉末回析
計で調べる。これらの検査結果も記載する。これに関連
して、記号“４８５”はＢｉ4Ｓｒ8Ｃｕ5Ｏ19+x構造型
を意味し、記号“２”はＢｉ2ＥＡ3Ｃｕ2Ｏ8.2構造型
（二層化合物）を意味する。記号“１”と“３”とはそ
れぞれ、単層化合物と三層化合物とに相当する。“ｘ”
はいわゆる１２２２又は２２２２構造型によって生ずる
回析ラインのセットを意味する。
【００１５】比較例ＡとＢ Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＯ2、Ｙ2Ｏ3及びＣｕＯから成る混合物
を粉砕し、混合し、ペレットに圧縮成形する。次に、国
際公開第９０／２０９８号におけるように、ペレットを
９００℃の温度に３００Ｋ／時の速度で加熱し、この温
度に２４時間維持する。これらを炉の中で冷却させてか
ら、測定する。
を粉砕し、混合し、ペレットに圧縮成形する。次に、国
際公開第９０／２０９８号におけるように、ペレットを
９００℃の温度に３００Ｋ／時の速度で加熱し、この温
度に２４時間維持する。これらを炉の中で冷却させてか
ら、測定する。
【００１６】比較例Ｃ 特定混合物を実施例１〜１４におけるように処理した
が、空気の代わりに純粋な酸素雰囲気を用いた。
が、空気の代わりに純粋な酸素雰囲気を用いた。
【００１７】必要なデータと結果の全てを表１に要約す
る。
る。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、超伝導相のより大きい
割合を有する酸化物超伝導相物質が得られる。
割合を有する酸化物超伝導相物質が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュテッフェン・エルシュナー ドイツ連邦共和国デー−6272 ニーデルン ハウゼン，ホルバインシュトラーセ ５デ ー (72)発明者 ヘルガ・ヴァイス ドイツ連邦共和国デー−6230 フランクフ ルト・アム・マイン 80，ティオトマンシ ュトラーセ 11 (72)発明者 クリストフ・ラング ドイツ連邦共和国デー−6230 フランクフ ルト・アム・マイン 80，ハイムヒェンヴ ェーク 82
Claims (7)
- 【請求項１】 ビスマス、ストロンチウム及び銅の他
に、さらに元素イットリウム、エルビウム及びユーロピ
ウムの中の１種を含む酸化物セラミック高温超伝導体の
製造方法において、元素の酸化物又は酸化物先駆体を粉
砕し、混合する工程と、次に混合物を９５０℃以上の温
度に２５０Ｋ／時以下の速度で加熱する工程と、混合物
をこの温度に１０時間以上の期間維持する工程と、次に
混合物を６０分間以下の時間内に８５０℃の温度に冷却
する工程と、必要に応じて、混合物をこの温度に２０時
間まで維持する工程とを含む方法。 - 【請求項２】 反応温度において反応して、対応する酸
化物を形成する化合物、好ましくは水酸化物及び硝酸塩
を酸化物先駆体として用いる請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 初期反応混合物中の個々の金属の混合比
を下記原子比： ＢｉaＥＡbＣｕ5Ｏx ［式中、２．２≦ａ≦５、６．７≦ｂ≦８．８ 及びＥＡ＝Ｓｒ＋ＲＥ （式中、９≦Ｓｒ／ＲＥ≦２６ 及びＲＥ＝Ｙ、Ｅｕ又はＥｒ）］が維持されるように調
節する請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 混合物を９７０℃以上の温度に２３０Ｋ
／時以下の速度で加熱する請求項１〜３のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項５】 ５容量％以上の酸素、好ましくは１０容
量％以上で２５容量％以下の酸素を含む酸化性炉雰囲気
内で熱処理を実施する請求項１〜４のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項６】 臨界温度が５０〜７０Ｋである請求項１
〜５のいずれかに記載の方法によって製造される物質の
混合物。 - 【請求項７】 ＳＱＩＤ磁力計による磁気感受率の測定
によって算出された超伝導相の容量割合が１０〜３５％
である請求項６記載の物質の混合物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4206160:1 | 1992-02-28 | ||
| DE4206160 | 1992-02-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH069262A true JPH069262A (ja) | 1994-01-18 |
Family
ID=6452797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5039966A Pending JPH069262A (ja) | 1992-02-28 | 1993-03-01 | 酸化物セラミック高温超伝導体及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0557951A1 (ja) |
| JP (1) | JPH069262A (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU1425588A (en) * | 1987-01-12 | 1988-07-27 | University Of Houston-University Park | Superconductivity in square-planar compound systems |
| CA1338754C (en) * | 1987-12-28 | 1996-12-03 | Jun Akimitsu | Metal oxide material |
| US5126316A (en) * | 1988-08-24 | 1992-06-30 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Bi2 Sr3-x Yx Cu2 O8+y superconducting metal oxide compositions |
| DE4113726A1 (de) * | 1991-04-26 | 1992-10-29 | Hoechst Ag | Supraleiter und verfahren zu seiner herstellung |
-
1993
- 1993-02-24 EP EP93102847A patent/EP0557951A1/de not_active Withdrawn
- 1993-03-01 JP JP5039966A patent/JPH069262A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0557951A1 (de) | 1993-09-01 |
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