JPH0816025B2 - Superconducting thick film manufacturing method - Google Patents

Superconducting thick film manufacturing method

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JPH0816025B2
JPH0816025B2 JP63071267A JP7126788A JPH0816025B2 JP H0816025 B2 JPH0816025 B2 JP H0816025B2 JP 63071267 A JP63071267 A JP 63071267A JP 7126788 A JP7126788 A JP 7126788A JP H0816025 B2 JPH0816025 B2 JP H0816025B2
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Japan
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superconducting
less
thick film
powder
paste
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JP63071267A
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Japanese (ja)
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憲一郎 柴田
伸行 佐々木
修示 矢津
哲司 上代
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 本発明は超電導厚膜の作製方法に関するものであり、
より詳細には、高い超電導臨界温度並びにこの臨界温度
との差が小さい相転移の終了温度を具備する新規な超電
導材料によって形成された厚膜の作製方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a superconducting thick film,
More specifically, the present invention relates to a method for producing a thick film made of a novel superconducting material having a high superconducting critical temperature and a phase transition end temperature having a small difference from the critical temperature.

尚、以下の記述においては、超電導臨界温度をTc、超
電導体の電気抵抗が全く零となる相転移の終了温度をTc
f、TcとTcfとの差をΔTとして表す。
In the following description, the superconducting critical temperature is Tc, and the end temperature of the phase transition at which the electric resistance of the superconductor becomes zero is Tc.
The difference between f, Tc and Tcf is expressed as ΔT.

従来の技術 超電導現象下で物質は完全な反磁性を示し、内部で有
限な定常電流が流れているにも関わらず電位差が現れな
くなる。そこで、超電導体は電力損失の全くない伝送媒
体とする各種の応用が提案されている。
Conventional technology Under the superconducting phenomenon, a substance shows complete diamagnetism, and the potential difference disappears even though a finite steady current flows inside. Therefore, various applications have been proposed in which a superconductor is used as a transmission medium having no power loss.

即ち、電力分野におけるMHD発電、電力送電、電力貯
蔵等、或いは、動力分野における磁気浮上列車、電磁気
推進船舶等の動力分野、更に、医療あるいは計測の分野
における磁場、マイクロ波、放射線等の超高感度センサ
としてNMR、π中間子治療、高エネルギー物理実験装置
など極めて多くの適用を挙げることができる。
That is, MHD power generation, power transmission, power storage, etc. in the electric power field, power field such as magnetic levitation train, electromagnetic propulsion ship in the power field, and ultra high magnetic field, microwave, radiation, etc. in the medical or measurement field. As a sensitive sensor, it can be applied to an extremely large number of applications such as NMR, pion therapy, and high energy physics experimental device.

また、ジョセフソン素子に代表されるエレクトロニク
ス素子の分野でも、単なる消費電力の低減のみならず、
極めて高速な動作を実現し得る技術として期待されてい
る。
Also, in the field of electronic devices represented by Josephson devices, not only mere reduction of power consumption,
It is expected as a technology that can realize extremely high-speed operation.

ところで、従来、超電導現象は極端な低温下において
のみ観測されていた。従来の超電導材料として最も高い
超電導臨界温度Tcを有するといわれていたNb3Geにおい
ても23.2K程度であった。
By the way, conventionally, the superconducting phenomenon has been observed only under an extremely low temperature. Even in Nb 3 Ge, which was said to have the highest superconducting critical temperature Tc as a conventional superconducting material, it was about 23.2K.

そこで、従来は、超電導現象を実現するために、沸点
が4.2Kの液体ヘリウムを用いて超電導材料をTc以下まで
冷却していた。しかしながら、液体ヘリウムの使用は、
液化設備を含めた冷却設備による技術的負担並びにコス
ト的負担が極めて大きく、超電導技術の実用化への妨げ
となっていた。
Therefore, conventionally, in order to realize the superconducting phenomenon, liquid helium having a boiling point of 4.2K was used to cool the superconducting material to Tc or lower. However, the use of liquid helium has
The technical burden and cost burden of the cooling equipment including the liquefaction equipment were extremely large, which hindered the practical application of the superconducting technology.

ところが、1986年秋になり高いTcをもつ超電導酸化物
が発見されるにいたって、高温超電導の可能性が大きく
開けてきた(Bednorz,Muller,“Phys.B64(1986)18
9)。この酸化物超電導体は〔La,Ba〕2CuO4または〔La,
Sr〕2CuO4で表され、K2NiF4型酸化物呼ばれるもので、
従来から知られていたペロブスカイト型超電導酸化物と
結晶構造が似ている。これらの物質のTcは30〜50Kと、
従来に比べて飛躍的に高い値であり、現在、更に高い臨
界温度の達成が各方面で模索されている。
However, with the discovery of superconducting oxides with high Tc in the fall of 1986, the possibility of high-temperature superconductivity opened up greatly (Bednorz, Muller, “Phys.B64 (1986) 18
9). This oxide superconductor is [La, Ba] 2 CuO 4 or [La,
Sr] 2 CuO 4 , which is called K 2 NiF 4 type oxide,
It has a similar crystal structure to the conventionally known perovskite type superconducting oxide. The Tc of these substances is 30-50K,
The value is dramatically higher than the conventional value, and at present, the achievement of a higher critical temperature is being sought in various fields.

このように、超電導材料のTcが向上すると、入手が容
易で廉価な液体窒素を冷却媒体として用いることがで
き、超電導現象を産業的に利用することが可能となる。
As described above, when the Tc of the superconducting material is improved, liquid nitrogen that is easily available and inexpensive can be used as the cooling medium, and the superconducting phenomenon can be industrially used.

発明が解決しようとする課題 ところが、上述のようなペロブスカイト型または擬似
ペロブスカイト型酸化物はいわゆる焼成体として得られ
るので取扱が不便である。何故ならば、焼成体は一般に
脆く、僅かな機械的負荷に対しても容易に破損する。殊
に、超電導材料は、電力の伝送媒体としての利用が多い
ので細い線状の形状で用いる必要があり、上述のように
機械的負荷に対して脆弱な超電導材料は実用的に用いる
ことができない。
However, since the perovskite type or pseudo perovskite type oxide as described above is obtained as a so-called fired body, it is inconvenient to handle. Because, the fired body is generally brittle and easily breaks even under a slight mechanical load. In particular, since the superconducting material is often used as a power transmission medium, it is necessary to use it in a thin linear shape, and as described above, the superconducting material vulnerable to mechanical load cannot be practically used. .

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、
高いTc並びにTcfを有する超電導材料の機械的に安定な
使用を可能とすることを目的としている。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the conventional technology,
The purpose of the present invention is to enable mechanically stable use of superconducting materials having high Tc and Tcf.

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従って、Baである元素αと、Ba、Y、
Yb、Eu、La、Nd、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、およびLuから選
択された1種の元素βと、Cuである元素γとの、それぞ
れの酸化物または炭酸塩の平均粒径5μm以下の粉末
を、原子比でα:β:γ=w:x:y〔但し、w、x、yは
それぞれ1以下の正の数である〕となるように混合して
原料粉末とし、該原料粉末を700〜950℃の範囲で予備焼
成して得た焼成体を平均粒径10μm以下に粉砕して粉末
焼成体とし、該粉末焼成体を有機ビヒクルと混合してペ
ースト状とし、更に、該ペーストをスクリーン印刷法に
より基板上に、厚さ10〜50μmの範囲で塗布して乾燥し
た後、5〜10気圧のO2分圧下で、800〜1000℃の範囲で
本焼成して、平均結晶粒径が15μm以下の、一般式:α
βγδ〔但し、α、β、γおよびw、x、yは
それぞれ前記定義通りであり、δはO(酸素)であり、
zは1以上5以下の数である〕で表される組成のペロブ
スカイト型または擬似ペロブスカイト型複合酸化物系超
電導材料の厚膜を該基板上に形成することを特徴とする
超電導厚膜の作製方法が提供される。
Means for Solving the Problems That is, according to the present invention, an element α which is Ba, Ba, Y,
Average particle size of each oxide or carbonate of one element β selected from Yb, Eu, La, Nd, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, and Lu and an element γ that is Cu Powders having a particle size of 5 μm or less are mixed so as to have an atomic ratio of α: β: γ = w: x: y (where w, x, and y are positive numbers of 1 or less) to obtain a raw material powder, A fired body obtained by pre-firing the raw material powder in the range of 700 to 950 ° C. is pulverized to an average particle size of 10 μm or less to obtain a powder fired body, and the powder fired body is mixed with an organic vehicle to form a paste, The paste is applied on a substrate by a screen printing method in a thickness of 10 to 50 μm and dried, and then main-baked in a range of 800 to 1000 ° C. under an O 2 partial pressure of 5 to 10 atm. General formula: α with an average crystal grain size of 15 μm or less
w β x γ y δ z [where α, β, γ and w, x, y are as defined above, δ is O (oxygen),
z is a number of 1 or more and 5 or less], and a thick film of a perovskite-type or pseudo-perovskite-type complex oxide superconducting material having a composition represented by the following formula is formed on the substrate: Will be provided.

ここで、本発明の一態様に従えば、本焼成は、800〜1
000℃の範囲で実施することが好ましい。また、予備焼
成は、700〜950℃の範囲で実施することが好ましい。
Here, according to one embodiment of the present invention, the main firing is 800 to 1
It is preferably carried out in the range of 000 ° C. Moreover, it is preferable to carry out the pre-baking in the range of 700 to 950 ° C.

また、本発明の好ましい態様に従うと、原料粉末の予
備焼成、粉砕および成形を含む一連の工程を少なくとも
3回繰り返すことが有利であり、また、最後の予備焼成
後の焼成体を平均粒径8μm以下に粉砕することが好ま
しい。
According to a preferred embodiment of the present invention, it is advantageous to repeat a series of steps including pre-firing, pulverization and molding of the raw material powder at least 3 times, and the fired body after the final pre-firing has an average particle size of 8 μm. It is preferable to grind below.

本発明の方法において、前記粉砕は、例えば、ポール
ミル、ジェットミル等によって行うことができる。ま
た、前記有機ビヒクルは、樹脂並びに溶剤からなること
ができ、例えば、前記樹脂がエチルセルロース樹脂また
はアクリル樹脂であり、前記溶剤が、テルピオネールあ
るいは酢酸ブチルカルビトールであるものを使用するこ
とができるQ ここで、本発明の好ましい態様によれば、ペーストの
粘度を100乃至1000ポアズとすることが好ましい。ま
た、前記スクリーン印刷は、100乃至325メッシュのステ
ンレスメッシュによって行うことができ、更に、ペース
トは、10乃至50μmの範囲の厚さに塗布することが好ま
しい。尚、塗布したペーストの乾燥は、100乃至200℃の
範囲で行い得る。
In the method of the present invention, the pulverization can be performed by, for example, a pole mill, a jet mill or the like. Further, the organic vehicle can be composed of a resin and a solvent, for example, the resin can be an ethyl cellulose resin or an acrylic resin, and the solvent can be terpionel or butyl carbitol acetate Q Here, according to a preferred embodiment of the present invention, the viscosity of the paste is preferably 100 to 1000 poise. The screen printing can be performed with a stainless mesh of 100 to 325 mesh, and the paste is preferably applied to a thickness of 10 to 50 μm. The applied paste can be dried at 100 to 200 ° C.

更に、本発明の方法において、O2分圧が0.1気圧乃至
0.5気圧の雰囲気下で本焼成を行うことが有利である
が、これに限定されず、本焼成を大気中で行う、あるい
は、本焼成をO2雰囲気下で行うことも好ましい。ここ
で、一態様として、5気圧乃至10気圧のO2雰囲気下で本
焼成を行うことが挙げられる。
Further, in the method of the present invention, the O 2 partial pressure is from 0.1 atm to
It is advantageous to perform the main calcination in an atmosphere of 0.5 atm, but not limited to this, it is also preferable to perform the main calcination in the air or perform the main calcination in an O 2 atmosphere. Here, as one embodiment, the main firing may be performed in an O 2 atmosphere of 5 atm to 10 atm.

更に、本発明の一実施態様によれば、本焼成後の焼成
体を400〜700℃の範囲で熱処理すること、およ/また
は、上記本焼成後直ちに、または焼成後500乃至800℃の
範囲に再加熱した後、急冷処理を含む熱処理を実施する
ことも好ましい。
Furthermore, according to one embodiment of the present invention, the fired body after the main firing is heat-treated in the range of 400 to 700 ° C., and / or immediately after the main firing or in the range of 500 to 800 ° C. after the firing. It is also preferable to carry out a heat treatment including a quenching treatment after reheating to 1.

作用 本発明に従う厚膜作製方法は、平均粒径が5μm以下
の酸化物または炭酸塩の粉末を予備焼成した後に、平均
粒径10μm以下に粉砕して得た粉末焼成体を有機ビヒク
ルと混合して形成したペーストを用ることをその主要な
特徴としている。
The thick film manufacturing method according to the present invention comprises the steps of pre-firing oxide or carbonate powder having an average particle size of 5 μm or less, and then pulverizing the powder to an average particle size of 10 μm or less and mixing the powdered product with an organic vehicle. Its main feature is to use a paste formed by

上述のようにして形成された厚膜は、ペロブスカイト
型または擬似ペロブスカイト型酸化物によって形成され
ており、この物質は極めて高い臨界温度で超電導体とな
る。
The thick film formed as described above is formed of a perovskite type or pseudo perovskite type oxide, and this substance becomes a superconductor at an extremely high critical temperature.

また、ペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型
酸化物からなる超電導体は、特に結晶粒界すなわち結晶
粒間の境界面に超電導臨界温度の高い物質が形成され易
く、本発明の方法に従って形成された超電導厚膜は、そ
の特徴的な作製方法によって、結晶が微細組織化されて
おり、極めて高い臨界温度を有する超電導材料として形
成される。
Further, a superconductor made of a perovskite type or pseudo perovskite type oxide is a superconducting thick film formed according to the method of the present invention, in which a substance having a high superconducting critical temperature is particularly likely to be formed at a grain boundary, that is, an interface between crystal grains. Is formed as a superconducting material having a crystallized fine structure due to its characteristic production method and having an extremely high critical temperature.

即ち、まず、予備焼成付す原料粉末の平均粒径を5μ
m以下に制限している。これは、平均粒径が5μmを越
えると、焼成後の粉砕工程を経た後も結晶粒径の微細化
が不十分で、具体的には6μmを越えてしまうからであ
る。従って、結晶粒径の微細化を図るためには、原料粉
末の粒径が5μm以下であることが必須である。
That is, first, the average particle size of the raw material powder to be pre-baked is 5 μm.
It is limited to m or less. This is because if the average grain size exceeds 5 μm, the grain size of the crystal grain is not sufficiently refined even after the crushing step after firing, and specifically, it exceeds 6 μm. Therefore, in order to reduce the crystal grain size, it is essential that the grain size of the raw material powder is 5 μm or less.

また、予備焼成後の粉砕工程は、後の本焼成後の結晶
粒径に直接的な影響があり、10μmを越えると、本焼成
後の焼成体の結晶粒径が大きくなり結晶粒界面積が減少
する。前述のように、結晶粒界の減少は、高いTcの達成
に好ましくない。
Further, the crushing step after the preliminary firing has a direct effect on the crystal grain size after the main firing, and when it exceeds 10 μm, the crystal grain size of the fired body after the main firing becomes large and the crystal grain boundary area becomes large. Decrease. As described above, the reduction of grain boundaries is not preferable for achieving a high Tc.

尚、上述のような〔予備焼成→粉砕→成形〕の工程
は、これを複数回繰り返すことによって原料粉末あるい
は焼成体の固溶反応が一層促進される。また、本焼成に
供する粉末の結晶粒径を微細化しておくことも好まし
い。これらの観点から、上記〔予備焼成→粉砕→成形〕
の一連の工程は、少なくとも3回以上繰り返すことが好
ましい。
In addition, the above-mentioned process of [pre-baking → pulverization → molding] is repeated a plurality of times to further promote the solid solution reaction of the raw material powder or the fired body. It is also preferable to make the crystal grain size of the powder to be subjected to the main firing fine. From these viewpoints, the above [pre-baking → crushing → molding]
It is preferable to repeat the above series of steps at least three times or more.

また、本焼成温度は、極めて重要な制御因子であり、
固相反応で焼成が進行すること、並びに、焼成されたペ
ロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型酸化物の結
晶成長が過大とならないように制御する必要がある。
Further, the main firing temperature is an extremely important control factor,
It is necessary to control the progress of calcination in the solid-state reaction and the crystal growth of the calcined perovskite type or pseudo-perovskite type oxide not to be excessive.

これらの知見に基づいて実験を繰り返した結果、本焼
成温度が800℃未満の場合は、最終的な焼成体に十分な
強度が得られず、一方、1000℃を越えると焼成体に固溶
相が生じ、あるいは粗大化した結晶粒が生成する。従っ
て、本発明においては、本焼成温度を800乃至1000℃の
範囲内に制限した。
As a result of repeating the experiment based on these findings, when the main firing temperature is less than 800 ° C, sufficient strength cannot be obtained in the final fired body, while when it exceeds 1000 ° C, the solid solution phase in the fired body is increased. Occurs, or coarse crystal grains are generated. Therefore, in the present invention, the main firing temperature is limited to the range of 800 to 1000 ° C.

更に、上述の本焼成の制御と同様の理由で、予備焼成
温度も、700℃未満の場合は、固溶反応が十分に進行せ
ず、ペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型酸化
物が得られない。一方、予備焼成温度が950℃を越える
と、本焼成の場合と同様に、焼成体に恋溶相が生じ、あ
るいは結晶粒の粗大化が生じ、以後の工程における粉砕
による微細化が困難になる。
Further, for the same reason as in the control of the main calcination described above, when the pre-calcination temperature is also lower than 700 ° C., the solid solution reaction does not proceed sufficiently and a perovskite type or pseudo perovskite type oxide cannot be obtained. On the other hand, if the pre-baking temperature exceeds 950 ° C, as in the case of the main baking, a love-melting phase occurs in the fired body or coarsening of crystal grains occurs, and it becomes difficult to reduce the size by pulverization in the subsequent steps. .

更に、本発明者等の知見によれば、ペロブスカイト型
または擬似ペロブスカイト型酸化物による超電導体は、
特に焼成体の表面近傍において優れた特性を発揮する。
これは、材料の表面付近では、焼成時または熱処理時に
雰囲気との反応が超電導特性に好ましく進行したものと
考えられる。
Furthermore, according to the knowledge of the present inventors, a superconductor made of a perovskite type or pseudo perovskite type oxide is
Particularly, excellent properties are exhibited near the surface of the fired body.
This is considered to be because the reaction with the atmosphere during the firing or heat treatment favorably progressed to the superconducting properties near the surface of the material.

従って、本発明の方法においては、厚膜を形成するペ
ーストの粘度並びに基板に対する塗膜の厚さを慎重に制
御する必要がある。
Therefore, in the method of the present invention, it is necessary to carefully control the viscosity of the paste forming the thick film and the thickness of the coating film on the substrate.

即ち、塗布したペーストの厚さが10μm未満の場合
は、厚さが均一な連続した膜の形成が困難となる。ま
た、厚さが50μmを越えた場合は、所謂ダレによるパタ
ーンの変形が生じ易く、また形成された厚膜の基板近傍
と厚膜表面との間で特性に差異が生じ易くなる。
That is, when the thickness of the applied paste is less than 10 μm, it becomes difficult to form a continuous film having a uniform thickness. If the thickness exceeds 50 μm, the pattern is likely to be deformed due to so-called sag, and the characteristics of the formed thick film near the substrate and the surface of the thick film tend to be different.

また更に本発明の好ましい態様に従うと、得られた焼
成体をさらに熱処理して実質的に均一な擬似ペロブスカ
イト型酸化物とする。この熱処理により電気抵抗が完全
に零となる超電導臨界温度が著しく上昇する。この熱処
理は、500〜800℃の範囲の温度で実施することが好まし
い。
Further according to a preferred embodiment of the present invention, the obtained fired body is further heat-treated to obtain a substantially uniform pseudo-perovskite type oxide. This heat treatment remarkably raises the superconducting critical temperature at which the electric resistance becomes completely zero. This heat treatment is preferably carried out at a temperature in the range of 500 to 800 ° C.

尚、加熱温度が500℃未満の場合は焼成体が目的とす
るペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型酸化物
とならず、所望の超電導臨界温度が得られないか、ある
いは、長時間の熱処理が必要となる。一方、800℃を超
える処理温度では超電導効果を有するペロブスカイト型
の結晶構造が消滅して臨界温度は著しく低下する。これ
らの焼成後の熱処理により、ΔTは更に3〜5℃向上す
るQ 更に本発明の好ましい態様に従うと、上記焼成後、直
ちに急冷する、または焼成後に500〜800℃の範囲に再加
熱してから急冷することによって、さらに超電導臨界温
度を向上することができる。
If the heating temperature is less than 500 ° C., the fired body does not become the desired perovskite type or pseudo-perovskite type oxide and the desired superconducting critical temperature cannot be obtained, or long-term heat treatment is required. . On the other hand, at a processing temperature of more than 800 ° C, the perovskite type crystal structure having a superconducting effect disappears and the critical temperature drops significantly. By the heat treatment after these firings, ΔT is further improved by 3 to 5 ° C. Q According to a preferred embodiment of the present invention, immediately after the above firing, it is immediately cooled, or after reheating to a range of 500 to 800 ° C. after firing. The rapid cooling can further improve the superconducting critical temperature.

また、これらの本発明の好ましい態様に従うことによ
って、超電導材料の組成が均一化されると共に安定し、
具体的に後述するように、特性の経時劣化が少ないこと
も認められた。
Further, according to these preferred embodiments of the present invention, the composition of the superconducting material is made uniform and stable,
As will be specifically described later, it was also found that the deterioration of the characteristics over time was small.

尚、本発明の方法により得られるペロブスカイト型ま
たは擬似ペロブスカイト型酸化物厚膜は、一般式:α
βγδ〔但し、元素αはBaであり、元素βはBa、
Y、Yb、Eu、La、Nd、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、およびLuか
ら選択された1種の元素であり、元素γはCuであり、元
素δはO(酸素)である。また、w、x、yはそれぞれ
1以下の正の数である〕 で表される組成のペロブスカイト型または擬似ペロブス
カイト型酸化物超電導材料である。従って、材料の酸化
物または炭酸塩の粉末は、焼成体が上記範囲となるよう
な割合で混合されることが望ましい。
The perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxide thick film obtained by the method of the present invention has the general formula: α w
β x γ y δ z [where element α is Ba, element β is Ba,
One element selected from Y, Yb, Eu, La, Nd, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, and Lu, element γ is Cu, and element δ is O (oxygen). In addition, w, x, and y are each a positive number of 1 or less.] Is a perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxide superconducting material having a composition represented by Therefore, it is desirable that the powder of the oxide or carbonate of the material is mixed in such a ratio that the fired body is in the above range.

尚、有機ビヒクルとしては、従来から厚膜ペーストを
形成するために用いていた多くのものを適用可能であ
る。即ち代表的なものとしては、エチルセルロース樹脂
をテルピオネールで溶解したものあるいはアクリル樹脂
を酢酸ブチルカルビトールで溶解したもの等が挙げられ
るが、これに限定されるものではない。
As the organic vehicle, many organic vehicles conventionally used for forming a thick film paste can be applied. That is, representative ones include, but are not limited to, one obtained by dissolving ethyl cellulose resin with terpionel, one obtained by dissolving acrylic resin with butyl carbitol acetate, and the like.

以上詳述のように、本発明に従って作製された厚膜
は、極めて良好な超電導特性を示すと共に、その優れた
特性が長期間に亘って安定している。
As described above in detail, the thick film produced according to the present invention exhibits extremely good superconducting properties, and its excellent properties are stable for a long period of time.

これは、本発明の特徴的な製造方法に従って、結晶粒
の微細化による結晶界面長の増加と、酸素欠陥濃度の均
一性が達成されて高いTcfと小さなΔTが得られたもの
である。
This is because, according to the characteristic manufacturing method of the present invention, the increase of the crystal interface length due to the refinement of the crystal grains and the uniformity of the oxygen defect concentration were achieved, and a high Tcf and a small ΔT were obtained.

基板上に厚膜として形成された超電導体は、基板によ
って支持されているので機械的に安定しているので取扱
に優れる。また、強度を持たせるために、超電導材料を
必要以上に使用する必要がないので、経済的でもある。
The superconductor formed as a thick film on the substrate is mechanically stable because it is supported by the substrate, and is therefore easy to handle. Further, it is economical because it is not necessary to use the superconducting material more than necessary in order to have strength.

この様に、本発明に従えば、高く安定したTcを有する
超電導材料が、使い易い形態で得られるため、経済的な
液体窒素を冷却媒体として用いる超電導性セラミックス
が得られ、超電導技術の実用化が可能となる。
As described above, according to the present invention, a superconducting material having a high and stable Tc can be obtained in an easy-to-use form, so that economical superconducting ceramics using liquid nitrogen as a cooling medium can be obtained, and the superconducting technology can be put into practical use. Is possible.

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、以
下の開示によって本発明の技術的範囲は何等制限される
ものではない。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the technical scope of the present invention is not limited by the following disclosure.

実施例 純度3N以上、平均粒径3μ以下のBaCO3、Y2O3、CuOの
各々の粉末を、焼成後の組成をBa1-xYxCu1O3としたとき
に、x=0.2、0.4、0.8となるように混合した3種類の
材料を用意した。
Example When powders of BaCO 3 , Y 2 O 3 , and CuO having a purity of 3 N or more and an average particle size of 3 μ or less were each Ba 1-x Y x Cu 1 O 3 after firing, x = 0.2. , 0.4 and 0.8 were mixed to prepare three kinds of materials.

これらの粉末を、900℃で12時間大気中で焼成し、ケ
ーキ状に固化した粉末をアルミナ製のボールミルによっ
て8時間粉砕し、平均粒径4μmの粉末を得た。この操
作を3回繰り返し、特に最後の工程においては粉末焼成
体が2〜3μmとなるように粉砕した。
These powders were fired at 900 ° C. for 12 hours in the air, and the cake-solidified powder was pulverized for 8 hours by a ball mill made of alumina to obtain a powder having an average particle diameter of 4 μm. This operation was repeated three times, and particularly in the last step, the powder fired body was pulverized to have a particle size of 2 to 3 μm.

こうして得られた粉末焼成体に、エチルセルロースを
テルピネオールによって溶解したものを有機ビヒクルと
して混合し、乳鉢において粗混合した。更に、この混合
物をライカイ機及び高純度アルミナ製の3本ロールを用
いて均一混合ペーストとした。このとき、ペーストの粘
度を粘度計で測定して、粘度が500ポアズとなるように
調整した。
The fired powder thus obtained was mixed with ethyl cellulose dissolved in terpineol as an organic vehicle and roughly mixed in a mortar. Further, this mixture was made into a uniform mixed paste by using a Raiki machine and three rolls made of high-purity alumina. At this time, the viscosity of the paste was measured with a viscometer and adjusted so that the viscosity would be 500 poise.

このペーストを、200メッシュのステンレススクリー
ンを用いてアルミナ製の基板上に、厚さが約30μmとな
るように印刷し、メッシュベルト式乾燥機を用いて150
℃15分間乾燥した。この乾燥工程を経たペースト膜の厚
さは、約25μmであった。更に、この乾燥したペースト
を搭載した基板を930℃で24時間、O2中で焼成した。
This paste is printed on an alumina substrate using a 200-mesh stainless screen so that the thickness is about 30 μm, and the paste is printed using a mesh belt dryer for 150
It was dried at ℃ for 15 minutes. The thickness of the paste film after this drying step was about 25 μm. Further, the substrate on which the dried paste was mounted was baked in O 2 at 930 ° C. for 24 hours.

尚、こうして得られた厚膜の臨界温度Tc並びにTcfの
測定は、定法に従って試料の両端にAg導電ペーストにて
電極を付け、クライオスタット中で直流4点プローブ法
で行った。温度はキャリブレーション済みのAu(Fe)−
Ag熱電対を用いて行った。温度を少しづつ上昇させなが
ら抵抗の変化を測定した。測定されたTc並びにTcfを第
1表に示す。また、TcとTcfとの差ΔTも併せて第1表
に示す。更に、周期率表II a族並びにIII a族の他の元
素を上述のものと同じ条件で厚膜化し、上述の方法で各
試料のTc、Tcfの測定を行った結果も第1表に示してあ
る。
The critical temperatures Tc and Tcf of the thick film thus obtained were measured by a direct current four-point probe method in a cryostat with electrodes attached with Ag conductive paste on both ends of the sample according to a standard method. Temperature is calibrated Au (Fe)-
This was done using an Ag thermocouple. The change in resistance was measured while gradually increasing the temperature. Table 1 shows the measured Tc and Tcf. The difference ΔT between Tc and Tcf is also shown in Table 1. In addition, Table 1 also shows the results of measuring the Tc and Tcf of each sample by thickening the other elements of Group IIa and Group IIIa of the periodic table under the same conditions as those described above, and by the above method. There is.

更に、これらの超電導厚膜について、作製した3週間
後に改めて同一条件でTcを測定したところ、いずれの超
電導厚膜もTcの変化は±1Kの範囲であり有意な変化は認
められなかった。また、このことはLメータを用いて測
定したAC帯磁率の測定結果でも確認された。
Furthermore, when Tc was measured again under the same conditions three weeks after the production of these superconducting thick films, the change in Tc of any of the superconducting thick films was in the range of ± 1 K, and no significant change was observed. This was also confirmed by the measurement result of the AC susceptibility measured by using the L meter.

発明の効果 以上詳述のように、本発明に従って作製された厚膜
は、極めて良好な超電導特性を示すと共に、その優れた
特性が長期間に亘って安定している。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above in detail, the thick film produced according to the present invention exhibits extremely good superconducting properties, and its excellent properties are stable for a long period of time.

これは、本発明の特徴的な製造方法に従って、結晶粒
の微細化による結晶界面長の増加と、酸素欠陥濃度の均
一性が達成されて高いTcfと小さなΔTが得られたもの
である。
This is because, according to the characteristic manufacturing method of the present invention, the increase of the crystal interface length due to the refinement of the crystal grains and the uniformity of the oxygen defect concentration were achieved, and a high Tcf and a small ΔT were obtained.

基板上に厚膜として形成された超電導体は、基板によ
って支持されているので機械的に安定しているので取扱
に優れる。また、強度を持たせるために、超電導材料を
必要以上に使用する必要がないので、経済的でもある。
The superconductor formed as a thick film on the substrate is mechanically stable because it is supported by the substrate, and is therefore easy to handle. Further, it is economical because it is not necessary to use the superconducting material more than necessary in order to have strength.

この様に、本発明に従えば、高く安定したTcを有する
超電導材料が、使い易い形態で得られるため、経済的な
液体窒素を冷却媒体として用いる超電導性セラミックス
が得られ、超電導技術の実用化が可能となる。
As described above, according to the present invention, a superconducting material having a high and stable Tc can be obtained in an easy-to-use form, so that economical superconducting ceramics using liquid nitrogen as a cooling medium can be obtained, and the superconducting technology can be put into practical use. Is possible.

───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 39/24 ZAA Z // H01B 12/06 ZAA (72)発明者 上代 哲司 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−207576(JP,A) 特開 昭63−233070(JP,A) Physical Review Le tters Vol.58 p.405〜407 Physical Review Le tters Vol.58 p.908〜912─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location H01L 39/24 ZAA Z // H01B 12/06 ZAA (72) Inventor Tetsuji Kamishiro Kuniyo, Itami City, Hyogo Prefecture North 1-1-1 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (56) Reference JP 61-207576 (JP, A) JP 63-233070 (JP, A) Physical Review Letters Vol. 58 p. 405 to 407 Physical Review Letters Vol. 58 p. 908-912

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Baである元素αと、Ba、Y、Yb、Eu、La、
Nd、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、およびLuから選択された1種
の元素βと、Cuである元素γとの、それぞれの酸化物ま
たは炭酸塩の平均粒径5μm以下の粉末を、原子比で
α:β:γ=w:x:y〔但し、w、x、yはそれぞれ1以
下の正の数である〕となるように混合して原料粉末と
し、 該原料粉末を700〜950℃の範囲で予備焼成して得た焼成
体を平均粒径10μm以下に粉砕して粉末焼成体とし、該
粉末焼成体を有機ビヒクルと混合してペースト状とし、 更に、該ペーストをスクリーン印刷法により基板上に、
厚さ10〜50μmの範囲で塗布して乾燥した後、 5〜10気圧のO2分圧下で、800〜1000℃の範囲で本焼成
して、 平均結晶粒径が15μm以下の、一般式:αβγδ
〔但し、α、β、γおよびw、x、yはそれぞれ前記
定義通りであり、δはO(酸素)であり、zは1以上5
以下の数である〕で表される組成のペロブスカイト型ま
たは擬似ペロブスカイト型複合酸化物系超電導材料の厚
膜を該基板上に形成することを特徴とする超電導厚膜の
作製方法。
1. An element α which is Ba, Ba, Y, Yb, Eu, La,
A powder having an average particle size of 5 μm or less of each oxide or carbonate of one element β selected from Nd, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, and Lu and an element γ that is Cu, Atomic ratio of α: β: γ = w: x: y (where w, x, and y are positive numbers of 1 or less) are mixed to obtain a raw material powder, and the raw material powder is The fired body obtained by preliminary firing in the range of 950 ° C. is pulverized to an average particle size of 10 μm or less to obtain a powder fired body, which is mixed with an organic vehicle to form a paste, and the paste is screen-printed. On the substrate by the method,
After being applied in a thickness range of 10 to 50 μm and dried, it is main-baked in a range of 800 to 1000 ° C. under an O 2 partial pressure of 5 to 10 atm, and has an average crystal grain size of 15 μm or less. α w β x γ y δ
z [wherein α, β, γ and w, x, y are as defined above, δ is O (oxygen), and z is 1 or more and 5
The following number] is used to form a thick film of a perovskite-type or pseudo-perovskite-type complex oxide-based superconducting material on the substrate.
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PhysicalReviewLettersVol.58p.908〜912

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