JPH07242424A - 酸化物超電導構造体およびその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導構造体およびその製造方法Info
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- JPH07242424A JPH07242424A JP6031481A JP3148194A JPH07242424A JP H07242424 A JPH07242424 A JP H07242424A JP 6031481 A JP6031481 A JP 6031481A JP 3148194 A JP3148194 A JP 3148194A JP H07242424 A JPH07242424 A JP H07242424A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】例えばＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系等の少な
くともＣｕを含有する複合酸化物からなる酸化物超電導
体において、５００〜９００℃の温度範囲で、１００ｒ
ｐｍ以上で高速回転させながら焼結することにより高密
度を有し且つ回転軸方向にａまたはｂ軸配向した酸化物
超電導構造体を得る。 【効果】磁気シ−ルド体として利用する際に関して、印
加磁場による超電導特性の低下を小さくし、高い磁気シ
−ルド特性を有する酸化物超電導構造体を得ることがで
きる。
くともＣｕを含有する複合酸化物からなる酸化物超電導
体において、５００〜９００℃の温度範囲で、１００ｒ
ｐｍ以上で高速回転させながら焼結することにより高密
度を有し且つ回転軸方向にａまたはｂ軸配向した酸化物
超電導構造体を得る。 【効果】磁気シ−ルド体として利用する際に関して、印
加磁場による超電導特性の低下を小さくし、高い磁気シ
−ルド特性を有する酸化物超電導構造体を得ることがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくともＣｕを含有
する酸化物超電導構造体およびその製造方法に関し、詳
細には、高密度で且つ磁気シ−ルド体として用いる際
に、磁場をかける方向にａ軸またはｂ軸に高配向し磁気
シ−ルド能が高く且つ磁場中で超電導特性の劣化の少な
い酸化物超電導構造体に関するものである。
する酸化物超電導構造体およびその製造方法に関し、詳
細には、高密度で且つ磁気シ−ルド体として用いる際
に、磁場をかける方向にａ軸またはｂ軸に高配向し磁気
シ−ルド能が高く且つ磁場中で超電導特性の劣化の少な
い酸化物超電導構造体に関するものである。
【０００２】
【従来技術】近年、超電導体として従来から用いられて
きた金属系超電導体よりも高い臨界温度Ｔｃ（抵抗がゼ
ロになる温度）を有する材料として酸化物超電導体が発
見され、その実用化が期待されている。現在、酸化物超
電導体としては、主としてＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系およびＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系の３種が主として知られている。これらの酸化
物超電導体は、その実用化に際しては高い臨界温度を有
するとともに臨界電流密度（抵抗ゼロにおける電流値）
が大きいことが必要とされている。また、磁気シ−ルド
体として用いるためには構造体としての強度を高める必
要もあるが、このような特性を得るためにはその相対密
度を高め、高緻密化することが重要である。最近では、
これに加え、構造体が一定の方向に配向していことも磁
気シールド特性を高める上で重要な要素であると認識さ
れている。
きた金属系超電導体よりも高い臨界温度Ｔｃ（抵抗がゼ
ロになる温度）を有する材料として酸化物超電導体が発
見され、その実用化が期待されている。現在、酸化物超
電導体としては、主としてＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系およびＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系の３種が主として知られている。これらの酸化
物超電導体は、その実用化に際しては高い臨界温度を有
するとともに臨界電流密度（抵抗ゼロにおける電流値）
が大きいことが必要とされている。また、磁気シ−ルド
体として用いるためには構造体としての強度を高める必
要もあるが、このような特性を得るためにはその相対密
度を高め、高緻密化することが重要である。最近では、
これに加え、構造体が一定の方向に配向していことも磁
気シールド特性を高める上で重要な要素であると認識さ
れている。
【０００３】特に、Ｂｉ含有系酸化物超電導体は、板状
結晶をなし、これらの結晶を重ねた構造体からなり、こ
れによりｃ軸が面に対して垂直方向に配向した構造体も
知られている。
結晶をなし、これらの結晶を重ねた構造体からなり、こ
れによりｃ軸が面に対して垂直方向に配向した構造体も
知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、酸化
物超電導体は超電導特性に結晶異方性を有するために磁
気シ−ルド体として用いる際においては、結晶の方向が
ｃ軸に配向した方向から磁場を印加すると磁束のピニン
グ力が弱いため磁束が超電導体の内部に容易に進入し磁
気シ−ルド能力が低いのが現状であった。
物超電導体は超電導特性に結晶異方性を有するために磁
気シ−ルド体として用いる際においては、結晶の方向が
ｃ軸に配向した方向から磁場を印加すると磁束のピニン
グ力が弱いため磁束が超電導体の内部に容易に進入し磁
気シ−ルド能力が低いのが現状であった。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、上記問
題点に対して、板状の酸化物超電導構造体において、磁
気シ−ルド能を向上させる方法について検討を重ねた結
果、超電導体を構成する金属化合物の混合粉末を成形、
あるいは仮焼後成形したものを高速で回転させた状態で
焼成することによって、回転軸方向にａ軸またはｂ軸が
配向し、且つ高密度な酸化物超電導構造体が得られ、こ
れが優れた磁気シールド特性を示すことを見いだし本発
明に至った。
題点に対して、板状の酸化物超電導構造体において、磁
気シ−ルド能を向上させる方法について検討を重ねた結
果、超電導体を構成する金属化合物の混合粉末を成形、
あるいは仮焼後成形したものを高速で回転させた状態で
焼成することによって、回転軸方向にａ軸またはｂ軸が
配向し、且つ高密度な酸化物超電導構造体が得られ、こ
れが優れた磁気シールド特性を示すことを見いだし本発
明に至った。
【０００６】即ち、本発明の酸化物超電導構造体は、少
なくともＣｕを含有する複合酸化物からなる酸化物超電
導体からなる構造体であって、板面に対して水平方向に
ｃ軸配向してなることを特徴とするものであり、特に前
記酸化物超電導体が少なくともＢｉ、アルカリ土類およ
びＣｕを含む複合酸化物からなることを特徴とするもの
である。さらに、その製造方法として、少なくともＣｕ
を含有する酸化物超電導体を構成する金属の酸化物ある
いは酸化物形成可能な化合物からなる混合体を成形する
か、あるいは該混合体を仮焼後成形する工程と、該成形
体を５００〜９００℃の温度範囲で高速回転させながら
焼結することにより回転軸方向にａ軸またはｂ軸配向さ
せる工程を具備することを特徴とするものである。
なくともＣｕを含有する複合酸化物からなる酸化物超電
導体からなる構造体であって、板面に対して水平方向に
ｃ軸配向してなることを特徴とするものであり、特に前
記酸化物超電導体が少なくともＢｉ、アルカリ土類およ
びＣｕを含む複合酸化物からなることを特徴とするもの
である。さらに、その製造方法として、少なくともＣｕ
を含有する酸化物超電導体を構成する金属の酸化物ある
いは酸化物形成可能な化合物からなる混合体を成形する
か、あるいは該混合体を仮焼後成形する工程と、該成形
体を５００〜９００℃の温度範囲で高速回転させながら
焼結することにより回転軸方向にａ軸またはｂ軸配向さ
せる工程を具備することを特徴とするものである。
【０００７】以下、本発明を詳述する。本発明の構造体
は、図１に示すように、平板形状を有し、この平板の平
面Ａに対して垂直方向にａ軸またはｂ軸配向してなる、
言い換えれば平面Ａに水平な方向にｃ軸が配向している
ことが大きな特徴である。この酸化物超電導構造体を形
成する酸化物超電導体としては、結晶自体が扁平状、あ
るいは鱗片状の結晶からなるものが好適であり、この構
造体１は、組織的には前記扁平状あるいは鱗片状の結晶
粒子２が図１に示すように厚み方向に配列した組織をな
すという特異的な構造を有する。
は、図１に示すように、平板形状を有し、この平板の平
面Ａに対して垂直方向にａ軸またはｂ軸配向してなる、
言い換えれば平面Ａに水平な方向にｃ軸が配向している
ことが大きな特徴である。この酸化物超電導構造体を形
成する酸化物超電導体としては、結晶自体が扁平状、あ
るいは鱗片状の結晶からなるものが好適であり、この構
造体１は、組織的には前記扁平状あるいは鱗片状の結晶
粒子２が図１に示すように厚み方向に配列した組織をな
すという特異的な構造を有する。
【０００８】なお、この酸化物超電導構造体を形成する
酸化物超電導体としては、ＲＥ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏｙ系
（ＲＥ：Ｙあるいは希土類元素）、ＲＥ1 Ｂａ2 Ｃｕ4
Ｏｙ系Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、およびＴｌ−Ｂ
ａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などのＣｕを含む超電導体のいず
れでもよいが、これらの中でもＢｉ、アルカリ土類元素
およびＣｕを含む酸化物超電導体が最も望ましい。
酸化物超電導体としては、ＲＥ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏｙ系
（ＲＥ：Ｙあるいは希土類元素）、ＲＥ1 Ｂａ2 Ｃｕ4
Ｏｙ系Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、およびＴｌ−Ｂ
ａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などのＣｕを含む超電導体のいず
れでもよいが、これらの中でもＢｉ、アルカリ土類元素
およびＣｕを含む酸化物超電導体が最も望ましい。
【０００９】次に、このような構造体を作製する方法に
ついて説明すると、図２に示すように所定の支持体３の
上に、酸化物超電導体からなる成形体あるいは仮焼体４
を載置し、この支持体３をＸ軸を中心に、回転させなが
ら焼成する。この時、回転に伴う遠心力で成形体中の酸
化物超電導体の粒子を強制的に配列するに十分な回転速
度で回転すると、酸化物超電導体の扁平状あるいは鱗片
状結晶粒子が半径方向Ｙに圧縮される結果、半径方向Ｙ
にｃ軸配向、回転軸Ｘ方向にａ軸またはｂ軸配向した高
密度の焼結体を作製することができる。
ついて説明すると、図２に示すように所定の支持体３の
上に、酸化物超電導体からなる成形体あるいは仮焼体４
を載置し、この支持体３をＸ軸を中心に、回転させなが
ら焼成する。この時、回転に伴う遠心力で成形体中の酸
化物超電導体の粒子を強制的に配列するに十分な回転速
度で回転すると、酸化物超電導体の扁平状あるいは鱗片
状結晶粒子が半径方向Ｙに圧縮される結果、半径方向Ｙ
にｃ軸配向、回転軸Ｘ方向にａ軸またはｂ軸配向した高
密度の焼結体を作製することができる。
【００１０】なお、このような回転による遠心力により
粒子配向させる場合、回転軸より離れるほど、遠心力が
大きくなることになる。従って、回転軸より遠いほど配
向性が高く磁気シールド特性が大きく、回転軸に近いほ
ど配向性が低下する。しかしながら、磁気シールド体で
は、磁場の進入は端部から生じるため、かかる回転軸付
近、即ち回転の中心部付近の配向度が多少低くても磁気
シールド特性には影響はない。
粒子配向させる場合、回転軸より離れるほど、遠心力が
大きくなることになる。従って、回転軸より遠いほど配
向性が高く磁気シールド特性が大きく、回転軸に近いほ
ど配向性が低下する。しかしながら、磁気シールド体で
は、磁場の進入は端部から生じるため、かかる回転軸付
近、即ち回転の中心部付近の配向度が多少低くても磁気
シールド特性には影響はない。
【００１１】また、本発明における上記製造方法は、上
記平板型の構造体以外にも円筒状酸化物超電導構造体の
製造にも有効である。即ち、図３に示すように、円筒状
の支持体３内部に酸化物超電導成形体あるいは仮焼体か
らなる円筒体５を円筒体５の中心が回転軸Ｘとなるよう
に固定する。そして、前述したような条件で回転させな
がら焼成することにより、図４に示すように扁平状ある
いは鱗片状の結晶２が円周方向に配列し、円筒体の半径
方向にｃ軸配向した円筒状構造体をも作製することがで
きる。
記平板型の構造体以外にも円筒状酸化物超電導構造体の
製造にも有効である。即ち、図３に示すように、円筒状
の支持体３内部に酸化物超電導成形体あるいは仮焼体か
らなる円筒体５を円筒体５の中心が回転軸Ｘとなるよう
に固定する。そして、前述したような条件で回転させな
がら焼成することにより、図４に示すように扁平状ある
いは鱗片状の結晶２が円周方向に配列し、円筒体の半径
方向にｃ軸配向した円筒状構造体をも作製することがで
きる。
【００１２】なお、上記の製造方法において用いられる
支持体３は、焼成時の酸化物超電導体と接触しており、
酸化物超電導体に悪影響を及ぼさないようにするため
に、Ａｌ2 Ｏ3 やＺｒＯ2 やＭｇＯなどの酸化物系セラ
ミックスにより構成することが望ましい。
支持体３は、焼成時の酸化物超電導体と接触しており、
酸化物超電導体に悪影響を及ぼさないようにするため
に、Ａｌ2 Ｏ3 やＺｒＯ2 やＭｇＯなどの酸化物系セラ
ミックスにより構成することが望ましい。
【００１３】さらに、本発明における他の実施態様とし
ては図５に示すように、酸化物超電導体の成形体あるい
は仮焼体４と支持体３との間に貴金属層６を介在させる
ことができる。この金属層６は焼成時に金属自体の延性
効果により回転焼成時に、遠心力によって酸化物超電導
体中の扁平状あるいは鱗片状結晶粒子が回転軸方向で且
つ円周方向にｃ軸が配向されるとともに圧縮される効果
を促進し、また、金属の超電導体への拡散により局部的
に溶融させ拡散速度を向上させるため、焼成が促進され
酸化物超電導体の特性が更に向上する。この場合、最終
的に得られる酸化物超電導構造体は、図６に示すように
前述したように特定の方向に配向した酸化物超電導体７
の一面に貴金属層８が積層された構造体となる。この貴
金属層７を構成する貴金属としてはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔな
どの延性金属からなる。このように貴金属層８を形成す
ることにより、構造体の雰囲気温度がオフセット温度
（Ｔｃｅ）以上になった時や、構造体中を臨界電流（Ｉ
ｃ）より大きい電流が流れた時、あるいは雰囲気磁界が
臨界磁界（Ｈｃ）より大きくなった時に超電導特性が破
壊されてしまう（クエンチ）が、酸化物超電導体７と接
触する貴金属層８がこれにとって代わり電流伝播の機能
を奏する。
ては図５に示すように、酸化物超電導体の成形体あるい
は仮焼体４と支持体３との間に貴金属層６を介在させる
ことができる。この金属層６は焼成時に金属自体の延性
効果により回転焼成時に、遠心力によって酸化物超電導
体中の扁平状あるいは鱗片状結晶粒子が回転軸方向で且
つ円周方向にｃ軸が配向されるとともに圧縮される効果
を促進し、また、金属の超電導体への拡散により局部的
に溶融させ拡散速度を向上させるため、焼成が促進され
酸化物超電導体の特性が更に向上する。この場合、最終
的に得られる酸化物超電導構造体は、図６に示すように
前述したように特定の方向に配向した酸化物超電導体７
の一面に貴金属層８が積層された構造体となる。この貴
金属層７を構成する貴金属としてはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔな
どの延性金属からなる。このように貴金属層８を形成す
ることにより、構造体の雰囲気温度がオフセット温度
（Ｔｃｅ）以上になった時や、構造体中を臨界電流（Ｉ
ｃ）より大きい電流が流れた時、あるいは雰囲気磁界が
臨界磁界（Ｈｃ）より大きくなった時に超電導特性が破
壊されてしまう（クエンチ）が、酸化物超電導体７と接
触する貴金属層８がこれにとって代わり電流伝播の機能
を奏する。
【００１４】なお、上記酸化物超電導体の成形体あるい
は仮焼体４、５を製造するには、例えば、まず酸化物超
電導体を構成する金属の酸化物粉末あるいは焼成により
酸化物を形成しうる炭酸塩や硝酸塩粉末を用いてこれら
を酸化物超電導体を形成しうる割合に秤量混合する。具
体的には前述したＢｉ系酸化物超電導体のうち高Ｔｃ相
を作成する場合には、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＳｒＯ、ＣａＣ
Ｏ3 、ＣｕＯの各粉末を用いてこれらを原子比において
Ｓｒを２としたとき、Ｂｉが１．８〜２．２、Ｃａが
２．０〜３．５、Ｃｕが３．０〜４．５の範囲になるよ
うに秤量する。また、高Ｔｃ相の生成量を増加させるこ
とを目的として上記の混合体にさらにＰｂＯ粉末、およ
びＫ2 ＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、Ｌｉ2 ＣＯ2 等をＳｒを
２としてＰｂを０．１〜０．５、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａを０．
０５〜０．６の割合で混合することができる。
は仮焼体４、５を製造するには、例えば、まず酸化物超
電導体を構成する金属の酸化物粉末あるいは焼成により
酸化物を形成しうる炭酸塩や硝酸塩粉末を用いてこれら
を酸化物超電導体を形成しうる割合に秤量混合する。具
体的には前述したＢｉ系酸化物超電導体のうち高Ｔｃ相
を作成する場合には、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＳｒＯ、ＣａＣ
Ｏ3 、ＣｕＯの各粉末を用いてこれらを原子比において
Ｓｒを２としたとき、Ｂｉが１．８〜２．２、Ｃａが
２．０〜３．５、Ｃｕが３．０〜４．５の範囲になるよ
うに秤量する。また、高Ｔｃ相の生成量を増加させるこ
とを目的として上記の混合体にさらにＰｂＯ粉末、およ
びＫ2 ＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、Ｌｉ2 ＣＯ2 等をＳｒを
２としてＰｂを０．１〜０．５、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａを０．
０５〜０．６の割合で混合することができる。
【００１５】そして、得られた混合物を、所望により７
００〜８５０℃の酸化性雰囲気中で１〜２０時間程度仮
焼した後、プレス成形、押出し成形、ドクターブレード
成形法、冷間静水圧成形（ＣＩＰ）法等の公知の成形手
段によって成形することにより成形体を作製することが
できる。
００〜８５０℃の酸化性雰囲気中で１〜２０時間程度仮
焼した後、プレス成形、押出し成形、ドクターブレード
成形法、冷間静水圧成形（ＣＩＰ）法等の公知の成形手
段によって成形することにより成形体を作製することが
できる。
【００１６】また、仮焼体は、上記のようにして得られ
た成形体を８４０〜８５５℃の酸化性雰囲気中で焼成す
ることにより得られる。この焼成によって一旦低Ｔｃ相
の燐片状の結晶が生成されるとともに焼成が進行するに
従い、低Ｔｃ相から高Ｔｃ相に変換される。この焼成を
非加圧で行うと燐片状の結晶の成長により低密度の焼結
体となるために、ホットプレス焼成を行うことが望まし
い。上記焼成工程終了時点では、焼結体の燐片状結晶は
ほとんど無配向状態である。
た成形体を８４０〜８５５℃の酸化性雰囲気中で焼成す
ることにより得られる。この焼成によって一旦低Ｔｃ相
の燐片状の結晶が生成されるとともに焼成が進行するに
従い、低Ｔｃ相から高Ｔｃ相に変換される。この焼成を
非加圧で行うと燐片状の結晶の成長により低密度の焼結
体となるために、ホットプレス焼成を行うことが望まし
い。上記焼成工程終了時点では、焼結体の燐片状結晶は
ほとんど無配向状態である。
【００１７】そして、上記のようにして得られた成形体
あるいは仮焼体を上述したような方法で回転させながら
焼成することにより本発明の酸化物超電導構造体を作製
することができる。なお、この回転焼成時の回転速度は
１００ｒｐｍ、特に１０００〜３００００ｒｐｍ、加熱
温度は５００〜９００℃が適当である。これは、回転速
度が１００ｒｐｍより低いと目的とする粒子配向が生じ
ないからである。また、加熱温度が５００℃より低いと
焼結が進行せず、９００℃を越えると焼結体が溶融する
ためであるこの回転焼成により、本発明の酸化物超電導
構造体の平面から垂直方向への後述するロットゲリング
法に基づき計算されるａ軸またはｂ軸配向度は、０．５
以上にまで高くなるとともに、相対密度８０％以上の高
密度且つ高配向の酸化物超電導構造体が得られる。
あるいは仮焼体を上述したような方法で回転させながら
焼成することにより本発明の酸化物超電導構造体を作製
することができる。なお、この回転焼成時の回転速度は
１００ｒｐｍ、特に１０００〜３００００ｒｐｍ、加熱
温度は５００〜９００℃が適当である。これは、回転速
度が１００ｒｐｍより低いと目的とする粒子配向が生じ
ないからである。また、加熱温度が５００℃より低いと
焼結が進行せず、９００℃を越えると焼結体が溶融する
ためであるこの回転焼成により、本発明の酸化物超電導
構造体の平面から垂直方向への後述するロットゲリング
法に基づき計算されるａ軸またはｂ軸配向度は、０．５
以上にまで高くなるとともに、相対密度８０％以上の高
密度且つ高配向の酸化物超電導構造体が得られる。
【００１８】また、この酸化物超電導構造体を磁気シー
ルド体として用いる場合には、図７に示すように、磁力
線Ｂに対して平板状構造体９の面が垂直になるように配
置することにより、磁気シールド特性を高めることがで
きる。
ルド体として用いる場合には、図７に示すように、磁力
線Ｂに対して平板状構造体９の面が垂直になるように配
置することにより、磁気シールド特性を高めることがで
きる。
【００１９】
【作用】本発明の構成によれば、前述したような回転焼
成によって、平板の平面に対して垂直方向にａ軸または
ｂ軸方向への配向度が０．５以上の酸化物超電導体が得
られる。この回転焼成では、回転軸と垂直な方向に且つ
中心から半径方向に遠心力が働くため、酸化物超電導体
中の扁平状あるいは鱗片状結晶粒子が回転軸方向にａ軸
またはｂ軸が、半径方向にｃ軸が配向されるとともに圧
縮されるため、高密度且つ高配向した構造を有する酸化
物超電導構造体を得ることができる。
成によって、平板の平面に対して垂直方向にａ軸または
ｂ軸方向への配向度が０．５以上の酸化物超電導体が得
られる。この回転焼成では、回転軸と垂直な方向に且つ
中心から半径方向に遠心力が働くため、酸化物超電導体
中の扁平状あるいは鱗片状結晶粒子が回転軸方向にａ軸
またはｂ軸が、半径方向にｃ軸が配向されるとともに圧
縮されるため、高密度且つ高配向した構造を有する酸化
物超電導構造体を得ることができる。
【００２０】また、この酸化物超電導構造体を磁気シ−
ルド体として用いる際は、図７に示したように磁場を印
加する方向（磁力線の方向Ｂ）と平行にａ軸またはｂ軸
が配向しているため磁束のピニング力が大きく磁気シ−
ルド能が高くなる。また、印加磁場中で磁力の進入を抑
制できるために超電導特性の劣化も抑制することができ
る。
ルド体として用いる際は、図７に示したように磁場を印
加する方向（磁力線の方向Ｂ）と平行にａ軸またはｂ軸
が配向しているため磁束のピニング力が大きく磁気シ−
ルド能が高くなる。また、印加磁場中で磁力の進入を抑
制できるために超電導特性の劣化も抑制することができ
る。
【００２１】さらに、本発明によれば、回転焼成におい
て、酸化物超電導体の成形体あるいは仮焼体と酸化物セ
ラミックスからなる支持体との間に貴金属層を介在させ
ると、半径方向への遠心力によって貴金属自身が回転軸
方向と直角な方向に圧延され、それと同時に酸化物超電
導体も同様な方向に圧延されるために焼結体中の燐片状
結晶粒子が配向されるとともに圧縮され焼結体の密度を
更に高くすることができる。また、金属の超電導体への
拡散により焼結体を局部的に溶融させ拡散速度を向上さ
せるため焼結が促進される。これにより得られた構造体
がオフセット温度（Ｔｃｅ）以上に晒されたり、臨界電
流（Ｉｃ）より大きい電流が流れたり、雰囲気の磁界が
臨界磁界（Ｈｃ）より大きくなった場合に、接触する金
属層がこれにとって代わり電流伝播の機能を奏するため
に、超電導特性が破壊されるのを防止することができ
る。金属層の電流伝播は酸化物超電導体のそれよりは劣
るが、一時的なクエンチの間はこれで充分補うことが出
来る。さらに、金属層の放熱作用により電流の増大に伴
う酸化物超電導体自体の発熱が押さえられて超電導特性
の破壊が未然に防止される。
て、酸化物超電導体の成形体あるいは仮焼体と酸化物セ
ラミックスからなる支持体との間に貴金属層を介在させ
ると、半径方向への遠心力によって貴金属自身が回転軸
方向と直角な方向に圧延され、それと同時に酸化物超電
導体も同様な方向に圧延されるために焼結体中の燐片状
結晶粒子が配向されるとともに圧縮され焼結体の密度を
更に高くすることができる。また、金属の超電導体への
拡散により焼結体を局部的に溶融させ拡散速度を向上さ
せるため焼結が促進される。これにより得られた構造体
がオフセット温度（Ｔｃｅ）以上に晒されたり、臨界電
流（Ｉｃ）より大きい電流が流れたり、雰囲気の磁界が
臨界磁界（Ｈｃ）より大きくなった場合に、接触する金
属層がこれにとって代わり電流伝播の機能を奏するため
に、超電導特性が破壊されるのを防止することができ
る。金属層の電流伝播は酸化物超電導体のそれよりは劣
るが、一時的なクエンチの間はこれで充分補うことが出
来る。さらに、金属層の放熱作用により電流の増大に伴
う酸化物超電導体自体の発熱が押さえられて超電導特性
の破壊が未然に防止される。
【００２２】
実施例１ 原料粉末としてＢｉ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ3 、Ｃａ
ＣＯ3 、ＣｕＯの各粉末を各金属のモル比がＢｉ：Ｐ
ｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．９３：０．３６：２：３．
１７：４．２５となるように秤量後、７５０〜８１０℃
で２０時間仮焼し、粉砕して平均粒径５μｍの低Ｔｃ相
を多量に含む仮焼粉末を得た。この仮焼粉末をφ６０ｍ
ｍの金型を用いて成形圧０．５ｔｏｎ／ｃｍ2 で成形し
て厚み約２ｍｍの円板状成形体を得た。
ＣＯ3 、ＣｕＯの各粉末を各金属のモル比がＢｉ：Ｐ
ｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．９３：０．３６：２：３．
１７：４．２５となるように秤量後、７５０〜８１０℃
で２０時間仮焼し、粉砕して平均粒径５μｍの低Ｔｃ相
を多量に含む仮焼粉末を得た。この仮焼粉末をφ６０ｍ
ｍの金型を用いて成形圧０．５ｔｏｎ／ｃｍ2 で成形し
て厚み約２ｍｍの円板状成形体を得た。
【００２３】次に、この円板状成形体を図１に従い、ア
ルミナ質焼結体製の厚み１ｍｍの支持体に固定し、この
支持体に取りつけた軸を５０００ｒｐｍの回転速度で回
転させながら８４５℃の温度で焼成した（試料Ｎo.
１）。
ルミナ質焼結体製の厚み１ｍｍの支持体に固定し、この
支持体に取りつけた軸を５０００ｒｐｍの回転速度で回
転させながら８４５℃の温度で焼成した（試料Ｎo.
１）。
【００２４】最終的に得られた焼結体に対してアルキメ
デス法により比重を調べるとともに回転軸と垂直な面に
ついてＸ線回折測定を行い、Ｘ線回折のチャートデータ
に基づき、下記数１から（ｌ，ｍ，０）面の配向度ｆを
求めた。
デス法により比重を調べるとともに回転軸と垂直な面に
ついてＸ線回折測定を行い、Ｘ線回折のチャートデータ
に基づき、下記数１から（ｌ，ｍ，０）面の配向度ｆを
求めた。
【００２５】
【数１】
【００２６】さらに、上記焼結体について、抵抗法に基
づき、円周方向に試料を切り出し円周方向に電流を流
し、試料を液体窒素中で電流を徐々に高め、高圧端子に
１μＶ／ｃｍの電圧が生じた時の電流値を臨界電流密度
Ｊｃとして求め、同時に臨界温度Ｔｃも測定した。結果
は表１に示した。また、磁場を半径方向と垂直な方向す
なわちａまたはｂ軸と平行な方向に印加し臨界電流密度
Ｊｃの測定を行った。結果は、図８に示した。また、得
られた試料の磁気シールド特性を測定するため、図９に
示すように板状試料１０の片面からマグネット１１によ
り磁場を印加し、反対側に磁気センサ１２を配置して徐
々に印加磁場を高め、磁気センサにより磁気が検出され
た時の印加磁場（Ｂｓｈ）を測定した。結果は、表１に
示した。
づき、円周方向に試料を切り出し円周方向に電流を流
し、試料を液体窒素中で電流を徐々に高め、高圧端子に
１μＶ／ｃｍの電圧が生じた時の電流値を臨界電流密度
Ｊｃとして求め、同時に臨界温度Ｔｃも測定した。結果
は表１に示した。また、磁場を半径方向と垂直な方向す
なわちａまたはｂ軸と平行な方向に印加し臨界電流密度
Ｊｃの測定を行った。結果は、図８に示した。また、得
られた試料の磁気シールド特性を測定するため、図９に
示すように板状試料１０の片面からマグネット１１によ
り磁場を印加し、反対側に磁気センサ１２を配置して徐
々に印加磁場を高め、磁気センサにより磁気が検出され
た時の印加磁場（Ｂｓｈ）を測定した。結果は、表１に
示した。
【００２７】実施例２ 実施例１にて作製した円筒状成形体を８３０℃で１０時
間焼成して仮焼体を作製した後、この仮焼体を実施例１
と同様な条件で回転焼成し試料Ｎo.２の構造体を得た。
得られた構造体に対して実施例１と同様な方法で、比
重、Ｔｃ、Ｊｃ、配向度およびＢｓｈの測定を行った。
結果は表１に示した。
間焼成して仮焼体を作製した後、この仮焼体を実施例１
と同様な条件で回転焼成し試料Ｎo.２の構造体を得た。
得られた構造体に対して実施例１と同様な方法で、比
重、Ｔｃ、Ｊｃ、配向度およびＢｓｈの測定を行った。
結果は表１に示した。
【００２８】実施例３ 実施例１において、回転焼成に際して、酸化物超電導体
と支持体との間に銀製の厚み０．１ｍｍのプレートを配
置する以外は、実施例１と全く同様にして構造体試料Ｎ
o,２を作成し、同様に特性の評価を行った。結果は表１
に示した。
と支持体との間に銀製の厚み０．１ｍｍのプレートを配
置する以外は、実施例１と全く同様にして構造体試料Ｎ
o,２を作成し、同様に特性の評価を行った。結果は表１
に示した。
【００２９】比較例１ 実施例１において、焼成時に回転をさせない以外は、実
施例１と全く同様にして構造体試料Ｎo,３を作製し同様
に特性の評価を行い、結果は表１に示した。
施例１と全く同様にして構造体試料Ｎo,３を作製し同様
に特性の評価を行い、結果は表１に示した。
【００３０】比較例２ 実施例１において、焼成時の回転速度を１０ｒｐｍで焼
成する以外は、実施例１と全く同様にして構造体試料Ｎ
o,４を作製し、これに対して同様な特性の評価を行っ
た。結果は表１に示した。
成する以外は、実施例１と全く同様にして構造体試料Ｎ
o,４を作製し、これに対して同様な特性の評価を行っ
た。結果は表１に示した。
【００３１】比較例３ 実施例２において、焼結時に回転をさせず、５ｔｏｎ／
ｃｍ2 で加圧しながら８３０℃で加熱するいわゆるホッ
トフォ−ジング処理を行った。得られた構造体試料Ｎo,
５に対して、実施例１と同様に特性の評価を行った。結
果は表１に示した。
ｃｍ2 で加圧しながら８３０℃で加熱するいわゆるホッ
トフォ−ジング処理を行った。得られた構造体試料Ｎo,
５に対して、実施例１と同様に特性の評価を行った。結
果は表１に示した。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１から明らかなように、酸化物超電導体
を５０００ｒｐｍの回転速度で回転焼成した実施例１、
２、３は、回転させなかった比較例１や、回転速度が遅
い比較例２に比べ、密度及びａまたはｂ軸方向への配向
度が高く、超電導特性も高いことがわかる。また、回転
軸方向にｃ軸が配向した比較例３は密度及びｃ軸方向へ
の配向度が高くゼロ磁場での超電導特性は高いものの磁
気シ−ルド能が低く、また、円周方向（ｃ軸方向）に磁
場を印加した場合の超電導特性の劣化が著しいものであ
った。さらに、回転焼成に際して延性金属を成形体と支
持体の間に介在させた実施例３は配向度、Ｊｃ値、磁気
シ−ルド能の値のいずれにおいても、実施例１、２より
もさらに優れた酸化物超電導体を得ることができた。
を５０００ｒｐｍの回転速度で回転焼成した実施例１、
２、３は、回転させなかった比較例１や、回転速度が遅
い比較例２に比べ、密度及びａまたはｂ軸方向への配向
度が高く、超電導特性も高いことがわかる。また、回転
軸方向にｃ軸が配向した比較例３は密度及びｃ軸方向へ
の配向度が高くゼロ磁場での超電導特性は高いものの磁
気シ−ルド能が低く、また、円周方向（ｃ軸方向）に磁
場を印加した場合の超電導特性の劣化が著しいものであ
った。さらに、回転焼成に際して延性金属を成形体と支
持体の間に介在させた実施例３は配向度、Ｊｃ値、磁気
シ−ルド能の値のいずれにおいても、実施例１、２より
もさらに優れた酸化物超電導体を得ることができた。
【００３４】
【発明の効果】以上、詳述した通り、本発明によれば、
酸化物超電導体を回転焼成することにより、酸化物超電
導体の結晶粒子のａあるいはｂ軸配向度を高めるととも
に高密度化が達成できるために臨界電流密度及び磁気シ
−ルド能が極めて高い酸化物超電導構造体を得ることが
できる。
酸化物超電導体を回転焼成することにより、酸化物超電
導体の結晶粒子のａあるいはｂ軸配向度を高めるととも
に高密度化が達成できるために臨界電流密度及び磁気シ
−ルド能が極めて高い酸化物超電導構造体を得ることが
できる。
【図１】本発明の酸化物超電導構造体を説明するための
図である。
図である。
【図２】本発明に基づき平板状の酸化物超電導構造体を
製造する方法を説明するための概略配置図である。
製造する方法を説明するための概略配置図である。
【図３】本発明により、円筒状の酸化物超電導構造体を
製造する方法を説明するための概略配置図である。
製造する方法を説明するための概略配置図である。
【図４】図３の方法により得られる円筒状酸化物超電導
構造体を説明するための図である。
構造体を説明するための図である。
【図５】本発明に基づき平板状の酸化物超電導構造体を
製造する他の方法を説明するための概略配置図である。
製造する他の方法を説明するための概略配置図である。
【図６】図５の方法により得られる酸化物超電導構造体
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図７】本発明の酸化物超電導構造体を磁気シールドと
して用いる場合の磁力線と位置的関係を示す図である。
して用いる場合の磁力線と位置的関係を示す図である。
【図８】実施例１において得られた試料の印加磁場中で
の臨界電流密度の変化を示す図である。
の臨界電流密度の変化を示す図である。
【図９】実施例１における磁気シールド特性を測定方法
を説明するための概略配置図である。
を説明するための概略配置図である。
１，７，９ 酸化物超電導構造体 ２ 結晶粒子 ３ 支持体 ４，５ 成形体あるいは仮焼体 ６，８ 貴金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ 13/00 ５６５ Ｄ
Claims (3)
- 【請求項１】少なくともＣｕを含有する複合酸化物から
なる酸化物超電導体からなる板状の構造体であって、構
造体の平面に対して垂直方向にａ軸またはｂ軸配向して
なることを特徴とする酸化物超電導構造体。 - 【請求項２】前記酸化物超電導体が少なくともＢｉ、ア
ルカリ土類およびＣｕを含む複合酸化物からなる請求項
１記載の酸化物超電導構造体。 - 【請求項３】少なくともＣｕを含有する酸化物超電導体
を構成する金属の酸化物あるいは酸化物形成可能な化合
物からなる混合体を成形するか、あるいは該混合体を仮
焼した後に成形する工程と、該成形体を５００〜９００
℃の温度範囲で、高速回転させながら焼結することによ
り回転軸方向と平行な方向にａ軸またはｂ軸配向させる
工程を具備することを特徴とする酸化物超電導構造体の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6031481A JPH07242424A (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 酸化物超電導構造体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6031481A JPH07242424A (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 酸化物超電導構造体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07242424A true JPH07242424A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12332468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6031481A Pending JPH07242424A (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 酸化物超電導構造体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07242424A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020053019A (ko) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | 와타리, 고지 | 원심력을 이용한 소결 방법 및 장치 |
| WO2003040061A1 (fr) * | 2001-11-09 | 2003-05-15 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Production de materiau oriente ou de materiau composite par cuisson centrifuge |
| JP2003146767A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | セラミックス焼結体および無機膜の製造方法ならびにセラミックス焼結体および無機膜 |
-
1994
- 1994-03-01 JP JP6031481A patent/JPH07242424A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020053019A (ko) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | 와타리, 고지 | 원심력을 이용한 소결 방법 및 장치 |
| WO2003040061A1 (fr) * | 2001-11-09 | 2003-05-15 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Production de materiau oriente ou de materiau composite par cuisson centrifuge |
| JP2003146767A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | セラミックス焼結体および無機膜の製造方法ならびにセラミックス焼結体および無機膜 |
| KR100653191B1 (ko) * | 2001-11-09 | 2006-12-05 | 도꾸리쯔교세이호진 상교기쥬쯔 소고겡뀨죠 | 원심 소성에 의한 세라믹스 소결체 및 세라믹스 막의 제조 |
| US7459178B2 (en) | 2001-11-09 | 2008-12-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Production of oriented material or composite material through centrifugal burning |
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