JPH07115920B2 - 酸化物超電導物質及びその製造方法 - Google Patents

酸化物超電導物質及びその製造方法

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JPH07115920B2
JPH07115920B2 JP1135620A JP13562089A JPH07115920B2 JP H07115920 B2 JPH07115920 B2 JP H07115920B2 JP 1135620 A JP1135620 A JP 1135620A JP 13562089 A JP13562089 A JP 13562089A JP H07115920 B2 JPH07115920 B2 JP H07115920B2
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博武 増田
文夫 水野
泉 平林
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International Superconductivity Technology Center
Chubu Electric Power Co Inc
NGK Spark Plug Co Ltd
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International Superconductivity Technology Center
Chubu Electric Power Co Inc
NGK Spark Plug 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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は酸化物超電導物質及びその製造方法に関し、更
に詳しく言えば臨界温度(Tc)が高く輸送臨界電流密度
(Jct)が大きな酸化物超電導物質及びその製造方法に
関する。本発明は、超電導磁石、超電導デバイス、超電
導を用いた電力貯蔵又は輸送関連技術等に利用される。
〔従来の技術〕
近年、酸化物超電導物質は、従来の合金系又は金属間化
合物系超電導物質に比べると臨界温度が高く、実用上極
めて有望を超電導材料とされている。この酸化物超電導
物質の臨界温度はY系で約90K、Bi系で110Kで上限であ
った。しかし、Tl系においては、120〜125Kの臨界温度
が与えられており、現在のところ最もそれが高い物質群
である。このTl系の超電導物質として、例えばTl2Ca2Ba
2Cu3Oy等が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記Tl系超電導物質は、それに用いられるTl化合物の毒
性が高くその取扱に注意が必要であるので、輸送臨界電
流密度(以下、Jctという)の測定もあまり行われてい
ないが、行われた77KでのJctは、臨界温度(以下、Tcと
いう)が高い割りには低く、そのため実用的といえな
い。従って、Jctも高いTl系酸化物超電導物質の開発が
望まれている。
本発明は、高Tcを維持しつつJctを改良して極めて実用
的な酸化物超電導物質を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本第1発明の酸化物超電導物質は、組成Tl2Ca2Ba2Cu3Oy
に対して、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの少なくと
もCa2CuO3及び/又はCaCu2O3を添加含有してなり、上記
Tl2Ca2Ba2Cu3Oyの1モルに対して、Ca2CuO3、CaCu2O3
びCaOのうちの添加される成分の合計が0.01〜60重量%
であることを特徴とする。本第2発明の酸化物超電導物
質は、組成Tl1Ca2Ba2Cu3Oyに対して、Ca2CuO3、CaCu2O3
及びCaOのうちの少なくともCa2CuO3及び/又はCaCu2O3
を添加含有してなり、上記Tl1Ca2Ba2Cu3Oyの1モルに対
して、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの添加される成
分の合計が0.01〜60重量%であることを特徴とする。本
第3発明の酸化物超電導物質は、組成(Tl,Pb)(Sr,
Ca)4Cu3Oyに対して、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうち
の少なくともCa2CuO3及び/又はCaCu2O3を添加含有して
なり、上記(Tl,Pb)(Sr,Ca)4Cu3Oyの1モルに対し
て、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの添加される成分
の合計が0.01〜60重量%であることを特徴とする。本第
4発明の酸化物超電導物質は、組成(Tl,Pb)(Sr,C
a)3Cu2Oyに対して、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの
少なくともCa2CuO3及び/又はCaCu2O3を添加含有してな
り、上記(Tl,Pb)(Sr,Ca)3Cu2Oyの1モルに対し
て、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの添加される成分
の合計が0.01〜60重量%であることを特徴とする。
本第5発明の酸化物超電導物質の製造方法は、Ca、Ba、
Cu及びOからなる複合酸化物粉末と、酸化タリウム粉末
と、Ca2CuO3粉末、CaCu2O3粉末及びCaO粉末のうちの1
種又は2種以上の粉末とを配合し、この際の上記複合酸
化物粉末と上記酸化タリウム粉末との配合割合は、組成
Tl2Ca2Ba2Cu3Oy又はTl1Ca2Ba2Cu3Oyとなるものであり、
上記Ca2CuO3粉末、上記CaCu2O3粉末及び上記CaO粉末の
うちの1種又は2種以上の粉末の配合割合は、上記Tl2C
a2Ba2Cu3Oy又は上記Tl1Ca2Ba2Cu3Oyの1モルに対して、
上記Ca2CuO3、上記CaCu2O3及び上記CaOのうちの添加さ
れる粉末の合計が0.01〜60重量%であり、その後、加熱
して焼成することを特徴とする。
ここで、前記添加物の配合量の下限を0.01%とするの
は、この添加量が0.005%以下では添加効果が十分でな
くJctが十分に向上しないが、0.01%以上では著しくJct
が向上するからである。また、上限を60%とするのは、
その70%以上の添加では絶縁体となり、60%以下では良
好な超電導性を示すからである。
〔実施例〕
以下、一実施例により本発明を明らかにする。
実施例1 本実施例は、Tl2Ca2Ba2Cu3Oy化合物に対するCa2CuO3、C
aCu2O3又はCaOの各1種類の化合物の添加効果を検討し
たものである。
まず、CaCO3、BaCO3、CuO(99.9%以上)が所定量秤量
される。これが900℃、16時間、酸素フローガス中で仮
焼される。この仮焼の途中で炉から取り出し、粉砕を数
回繰り返す。続いて、Tl2O3を、前記粉砕された化合物
に所定量混合する。
次いで、このTl系化合物粉末に、1000℃、10時間、空気
中で加熱して作製したCa2CuO3、CaCu2O3又はCaOの各粉
末を第1表に示すように所定量混合し、これを1〜2ト
ン/cm2の圧力で15mmφ、1.5mm厚さに成形し、860〜870
℃で10分焼成し、室温までクエンチした後、更に880〜8
90℃で120分焼成し、炉冷した。これを粉砕してTl−Ca
−Ba−Cu−O化合物粉末を作製した。尚、この焼成温度
及び焼成時間を第1表に示した。
この焼成ペレットを短冊状に11×5×1(厚さ)mmに切
断し、約1μm厚さの金蒸着を行い、四端子の電極を設
ける。電極にエナメル線(約0.1mmφ)をハンダ付けで
固定し、その上にAgペーストを塗って、乾燥機中で乾燥
させて、各測定用試料(No.1〜40)を作製し、以下の方
法により特性(Tc、Jct)を調べ、その結果を第1表に
示した。
この試料をクライオスタットヘッドのプローグにハンダ
付けをし、電気抵抗を測定した。Jcの測定は、試料に大
電流を通電し超電導状態が得た最大の電流値を10μV/cm
をしきい値として77Kで測定した。
この結果によれば、Ca2CuO3、CaCu2O3、CaOの各添加物
をいずれも60%を越える70%添加した物質(試料No.1
4、27、40)は超電導性を示さず絶縁体を示した。ま
た、前記の添加物を添加しない物質(試料No.1)及び0.
005%の微量添加した物質(試料No.2、15、28)は、い
ずれもJctが小さく、添加効果が十分でない。一方、0.0
1〜50%の範囲内で添加した本発明の超電導物質(試料N
o.3〜14、16〜27、29〜39)は、いずれも臨界 温度の低下を少なくしつつJctは従来と比べるとよい。
特に、0.01%の添加でも無添加と比べて14〜16倍と大き
く、極めて添加効果が大きい。
特に、Ca2CuO3又はCaCu2O3の添加量が0.01〜50.0%の物
質(試料No.3〜12、16〜25)はJctが1250以上で極めて
高い。更に、CaOの添加量が0.01〜25.0%の物質(試料N
o.29〜37)はJctが1180以上で極めて高く、いずれも大
変、実用的である。
実施例2 本実施例は、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの2種類
又は3種類を添加した場合の添加効果を検討したもので
あり、他の条件は実施例1と実質上同様である。
この試験結果を第2表に示す。試料No.1〜15はCa2CuO3
とCaCu2O3の2種類、試料No.16〜35はCa2CuO3とCaCu2O3
とCaOの3種類を複合添加したものである。
この結果によれば、複合添加物の合計添加量が60%を越
える75%の物質(試料No.15)、同じく80%の物質(試
料No.25、34)、同105%の物質(試料No.35)の場合
は、いずれも絶縁体を示した。また、複合添加物の添加
量が合計0.02〜55%の範囲内にある本発明の超電導物質
(試料No.1〜14、16〜24、26、27、32)はいずれの特性
も良好である。
特に、Ca2CuO3とCaCu2O3の2種類の添加が50%以下の物
質(試料No.1〜14)はTcが87K以上でありその低下も少
なく、Jcも1000以上と極めて大きく、更に、Ca2CuO3とC
aCu2O3とCaOの3種類の添加が40%以下の物質(試料No.
16〜23)はTcが100K以上でありその低下も少なく、Jct
も1500以上と極めて大きく、いずれも、より一層実用的
である。
尚、本発明においては、上記具体的実施例に示すものに
限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変
更した実施例とすることができる。即ち、Ca2CuO3等が
添加されるTl系化合物としては、他にTl1Ca2Ba2Cu3Oy、
(Tl,Pb)(Sr,Ca)4Cu3Oy若しくは(Tl,Pb)(Sr,
Ca)3Cu2Oy、又は前記具体的実施例のものを含めた前記
Tl系化合物の2種以上の混合としても、同様の効果を得
ることができる。
また、CaCu2O3等を複合添加する場合も前記の組合せに
限らず、CaCu2O3とCaOの組合せ、Ca2CuO3とCaOの組合せ
とすることもできる。更に、処理工程、焼成条件(温
度、時間、雰囲気等)等は前記の具体的実施例に限らず
種々選択できる。使用原料も、加熱により所定酸化物に
なるものであればよく、前記に限定されない。
〔発明の効果〕
本発明の超電導物質及び本発明の製造方法により製造さ
れる超電導物質は、Tl系の酸化物であり、臨界温度が高
いうえに、Ca2CuO3等を所定量添加してなるもののた
め、輸送臨界電流密度が著しく改善され、そのため極め
て実用的である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 文夫 愛知県名古屋市熱田区六野2丁目4番1号 財団法人国際超電導産業技術研究センタ ー名古屋研究室内 (72)発明者 平林 泉 愛知県名古屋市熱田区六野2丁目4番1号 財団法人国際超電導産業技術研究センタ ー名古屋研究室内 (56)参考文献 特開 平2−124715(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】組成Tl2Ca2Ba2Cu3Oyに対して、Ca2CuO3、C
    aCu2O3及びCaOのうちの少なくともCa2CuO3及び/又はCa
    Cu2O3を添加含有してなり、上記Tl2Ca2Ba2Cu3Oyの1モ
    ルに対して、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの添加さ
    れる成分の合計が0.01〜60重量%であることを特徴とす
    る酸化物超電導物質。
  2. 【請求項2】組成Tl1Ca2Ba2Cu3Oyに対して、Ca2CuO3、C
    aCu2O3及びCaOのうちの少なくともCa2CuO3及び/又はCa
    Cu2O3を添加含有してなり、上記Tl1Ca2Ba2Cu3Oyの1モ
    ルに対して、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの添加さ
    れる成分の合計が0.01〜60重量%であることを特徴とす
    る酸化物超電導物質。
  3. 【請求項3】組成(Tl,Pb)(Sr,Ca)4Cu3Oyに対し
    て、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの少なくともCa2Cu
    O3及び/又はCaCu2O3を添加含有してなり、上記(Tl,P
    b)(Sr,Ca)4Cu3Oyの1モルに対して、Ca2CuO3、CaC
    u2O3及びCaOのうちの添加される成分の合計が0.01〜60
    重量%であることを特徴とする酸化物超電導物質。
  4. 【請求項4】組成(Tl,Pb)(Sr,Ca)3Cu2Oyに対し
    て、Ca2CuO3、CaCu2O3及びCaOのうちの少なくともCa2Cu
    O3及び/又はCaCu2O3を添加含有してなり、上記(Tl,P
    b)(Sr,Ca)3Cu2Oyの1モルに対して、Ca2CuO3、CaC
    u2O3及びCaOのうちの添加される成分の合計が0.01〜60
    重量%であることを特徴とする酸化物超電導物質。
  5. 【請求項5】Ca、Ba、Cu及びOからなる複合酸化物粉末
    と、酸化タリウム粉末と、Ca2CuO3粉末、CaCu2O3粉末及
    びCaO粉末のうちの1種又は2種以上の粉末とを配合
    し、この際の上記複合酸化物粉末と上記酸化タリウム粉
    末との配合割合は、組成Tl2Ca2Ba2Cu3Oy又はTl1Ca2Ba2C
    u3Oyとなるものであり、上記Ca2CuO3粉末、上記CaCu2O3
    粉末及び上記CaO粉末のうちの1種又は2種以上の粉末
    の配合割合は、上記Tl2Ca2Ba2Cu3Oy又は上記Tl1Ca2Ba2C
    u3Oyの1モルに対して、上記Ca2CuO3、上記CaCu2O3及び
    上記CaOのうちの添加される粉末の合計が0.01〜60重量
    %であり、 その後、加熱して焼成することを特徴とする酸化物超電
    導物質の製造方法。
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