JPH0818835B2 - Composite oxide superconducting material and method for producing the same - Google Patents

Composite oxide superconducting material and method for producing the same

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JPH0818835B2
JPH0818835B2 JP62333785A JP33378587A JPH0818835B2 JP H0818835 B2 JPH0818835 B2 JP H0818835B2 JP 62333785 A JP62333785 A JP 62333785A JP 33378587 A JP33378587 A JP 33378587A JP H0818835 B2 JPH0818835 B2 JP H0818835B2
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composite oxide
superconducting material
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oxide superconducting
sintering
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憲一郎 柴田
久雄 服部
修示 矢津
哲司 上代
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規な複合酸化物超電導材料およびその製
造方法に関するものであり、より詳細には臨界電流密度
(Jc)が高い複合酸化物超電導材料とその製造方法に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel composite oxide superconducting material and a method for producing the same, and more specifically to a complex oxide superconducting material having a high critical current density (Jc). The present invention relates to a manufacturing method thereof.

従来の技術 複合酸化物の超電導材料自体は古くから知られてお
り、例えば米国特許第3,932,315号には、Ba−Pb−Bi−
O系の複合酸化物が開示されている。しかし、この系の
複合酸化物の臨界温度は11K程度で液体ヘリウムを冷媒
として用いなければならない。昨年(昭和61年4月)に
至って、La−Ba−Cu−O系の複合酸化物の抵抗が35K以
下で低下することがG.BednorzおよびK.A.Mullerによっ
て示された。さらに、K2NiF4型の結晶構造のLaBaCuO4
高い臨界温度の超電導相を構成するということが田中昭
二達によって示され、本年2月にはC.W.Chu達によって
Y−Ba−Cu−O系の超電導材料が発表されている。
2. Description of the Related Art Superconducting materials of complex oxides have been known for a long time, and for example, in U.S. Pat.No. 3,932,315, Ba-Pb-Bi-
O-based complex oxides are disclosed. However, the critical temperature of this system complex oxide is about 11K, and liquid helium must be used as a refrigerant. Last year (April 1986), it was shown by G. Bednorz and KA Muller that the resistance of La-Ba-Cu-O-based composite oxides decreased at 35K or lower. Furthermore, Shoji Tanaka showed that LaBaCuO 4 with K 2 NiF 4 type crystal structure constitutes a superconducting phase with high critical temperature. In February this year, CWChu et al. Superconducting materials have been announced.

この超電導材料は3層構造のオルソロンビック系のペ
ロブスカイト型結晶構造を有しており、その組成はBa2Y
Cu3O7-xで表される。この材料がなぜ高い臨界温度Tcを
有するのかは現在のところ不明であり、種々の理論が提
案されている段階である。
This superconducting material has a three-layer orthorhombic perovskite type crystal structure and its composition is Ba 2 Y 2.
It is represented by Cu 3 O 7-x . The reason why this material has a high critical temperature Tc is currently unknown, and various theories have been proposed.

また、上記のYをそれと同数の電子を有する磁気モー
メントが大きく局在している他の希土類元素で置き換え
ても臨界温度Tcがそれ程低下しないということもわかっ
ている(例、北沢達によるJpn.J.Appl.Phys.(26) L
339(1987))。
It is also known that the critical temperature Tc does not decrease so much even if the above-mentioned Y is replaced with another rare earth element having a large number of localized magnetic moments having the same number of electrons (eg, Jpn. J.Appl.Phys. (26) 4 L
339 (1987)).

この他、La−Sr−Cu−O系等の3元素系複合酸化物や
酸素の一部をフッ素で置換した複合酸化物等の多数の複
合酸化物が高い臨界温度で超電導体となり得ることが報
告され、高温超電導体による超電導技術の開発が俄かに
促進されようとしている。既に報告されているこれらの
複合酸化物のほとんどはペロブスカイト型に類似した結
晶構造を有している。
In addition, many complex oxides such as a three-element complex oxide such as La-Sr-Cu-O system and a complex oxide in which a part of oxygen is substituted with fluorine may be a superconductor at a high critical temperature. It has been reported that the development of superconducting technology using high temperature superconductors is about to be accelerated. Most of these complex oxides already reported have a crystal structure similar to the perovskite type.

超電導現象下で物質は完全な反磁性を示し、内部に有
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。この超電導現象の応用分野は、MHD発電、電力
送電、電力貯蔵等の電力分野、或いは、磁気浮上列車、
電磁気推進船舶等の動力分野、更に、磁場、高周波、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の計測の分野など極めて広
範な分野にわたっており、更に、ジョセフソン素子に代
表されるエレクトロニクスの分野でも、単に消費電力の
低減のみならず、動作の極めて高速な素子を実現し得る
技術として期待されている。
Under the superconducting phenomenon, the substance shows complete diamagnetism, and the potential difference disappears despite the finite steady current flowing inside. The application fields of this superconductivity phenomenon are MHD power generation, power transmission, power storage and other power fields, or maglev trains,
It covers a wide range of fields such as power fields of electromagnetic propulsion vessels, etc., and ultra-high-sensitivity sensors for magnetic fields, high-frequency waves, radiation, etc. In the field of electronics represented by elements, it is expected as a technology that can realize not only a reduction in power consumption but also an element that operates at an extremely high speed.

発明が解決しようとする問題点 超電導現象を実際に使用するためには、臨界温度Tcを
上げることの他に、臨界電流密度Jcを上げることが必要
である。一般に実用上必要とされる臨界電流密度Jcは液
体窒素温度(77K)で約1万A/cm2以上であるが、上記の
複合酸化物系超電導材料で現実に得られる臨界電流密度
Jcは数百〜数千A/cm2でしかない。
Problems to be Solved by the Invention In order to actually use the superconducting phenomenon, it is necessary to raise the critical current density Jc in addition to raising the critical temperature Tc. Generally, the critical current density Jc required for practical use is about 10,000 A / cm 2 or more at liquid nitrogen temperature (77K), but the critical current density actually obtained by the above complex oxide superconducting material
Jc is only several hundred to several thousand A / cm 2 .

本出願人は臨界電流密度Jcを向上させる方法を検討し
た結果、上記酸素欠損ペロブスカイト型結晶構造の複合
酸化物超電導材料の場合にはCu原子を他の原子で置換す
ることによって臨界電流密度Jcを向上できるということ
を発見し本発明を完成させた。
As a result of studying a method for improving the critical current density Jc, the applicant has determined that in the case of the above-mentioned oxygen-deficient perovskite-type complex oxide superconducting material, the critical current density Jc can be determined by substituting the Cu atom with another atom. They have found that they can be improved and completed the present invention.

従って、本発明の目的は、臨界電流密度Jcの高い複合
酸化物超電導材料とその製造方法を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a complex oxide superconducting material having a high critical current density Jc and a method for producing the same.

問題点を解決するための手段 即ち、本発明の提供する複合酸化物超電導材料は一般
式:AUBVCuW-XMXOY (ただし、Aは周期律表のIIa族に含まれる元素であ
り、Bは周期律表のIIIa族に含まれる元素であり、Mは
イオンのクーロンポテンシャルZ/r(ここでZは上記イ
オンの価数であり、rは上記イオンのイオン半径であ
る)がCu3+のクーロンポテンシャル:5.5よりも大きく且
つGeを除く元素であり、u、v、w、xおよびyはそれ
ぞれ0.5≦u≦3、0.5≦v≦2、2<w≦4、0.1≦x
≦3および6≦y≦8の範囲の数を表す)で示される組
成を主体とし且つ酸素欠損ペロブスカイト型結晶構造を
含むことを特徴としている。
Means for Solving the Problems That is, the complex oxide superconducting material provided by the present invention has a general formula: A U B V Cu WX M X O Y (where A is an element contained in Group IIa of the periodic table). , B is an element included in Group IIIa of the periodic table, M is the Coulomb potential of the ion Z / r (where Z is the valence of the ion, and r is the ionic radius of the ion). Cu 3+ Coulomb potential is an element larger than 5.5 and excluding Ge, and u, v, w, x and y are 0.5 ≦ u ≦ 3, 0.5 ≦ v ≦ 2, 2 <w ≦ 4, 0.1 ≦, respectively. x
(Representing a number in the range of ≦ 3 and 6 ≦ y ≦ 8) and containing an oxygen-deficient perovskite type crystal structure.

上記の「主体とし」という表現は超電導材料全体が上
記組成の複合酸化物の他に製造上不可避的に混入する他
の元素を含むということを意味しており、上記の「含
む」という表現は超電導材料全体が上記組成の複合酸化
物で構成されている場合のみならず、その一部に含んで
いる場合をも含むという意味である。すなわち、本発明
による超電導材料は上記一般式で表される単結晶あるい
は多結晶のようなその全体が均一なものだけではなく、
他の組成および結晶構造のものを含んでいてもよい。
The above-mentioned "mainly as" means that the whole superconducting material contains other elements that are inevitably mixed in the production in addition to the complex oxide having the above composition, and the above-mentioned "containing" means This is meant to include not only the case where the entire superconducting material is composed of the complex oxide having the above composition, but also the case where it is contained in part thereof. That is, the superconducting material according to the present invention is not limited to a uniform single crystal or polycrystal represented by the above general formula,
Other compositions and crystal structures may be included.

上記元素AとしてはCa、Sr、Ba、Raが例示でき、特に
Ba、Srが好ましい。上記元素BとしてはSc、Y、アクチ
ニウム系、ランタン系が挙げられ、特にY、Laおよびラ
ンタノイド系元素であるGd、Dy、Ho、Er、Yb、Tbが好ま
しい。上記元素MはGe,V、Mo、Ta、Nb、Bi、Sb、Mn、Sn
およびWで表される金属の中から選択される少なくとも
一つの元素であることが好ましい。本発明により製造可
能な超電導材料用の元素の組合せとしては、例えば、Ba
−Y−Cu−M−O、Ba−La−Cu−M−O、Sr−La−Cu−
M−O、Ba−Ho−Cu−M−O、Ba−Er−Cu−M−O、Ba
−Gd−Cu−M−Oの組合せ(ここでMはV、Mo、Ta、N
b、Bi、Sb、Mn、SnおよびWで表される金属の中から選
択される少なくとも一つの元素)を挙げることができ、
これら組成比は上記定義の範囲内で適宜選択することが
できる。
Examples of the element A include Ca, Sr, Ba and Ra.
Ba and Sr are preferred. Examples of the element B include Sc, Y, actinium series and lanthanum series, and Y, La and lanthanide series elements Gd, Dy, Ho, Er, Yb and Tb are particularly preferable. The element M is Ge, V, Mo, Ta, Nb, Bi, Sb, Mn, Sn
And at least one element selected from the metals represented by W. Examples of the combination of elements for the superconducting material that can be produced by the present invention include Ba
-Y-Cu-M-O, Ba-La-Cu-M-O, Sr-La-Cu-
M-O, Ba-Ho-Cu-M-O, Ba-Er-Cu-M-O, Ba
-Gd-Cu-MO combination (where M is V, Mo, Ta, N
b, Bi, Sb, Mn, Sn and at least one element selected from the metals represented by W),
These composition ratios can be appropriately selected within the range defined above.

上記各元素の組成比(原子比)u、v、w、xおよび
yはそれぞれ0.5≦u≦3、0.5≦v≦2、2<w≦4、
0.1≦x≦3および6≦y≦8の範囲にする。これらの
組成比を外れると、複合酸化物超電導材料となる酸素欠
損ペロブスカイト型結晶構造から大幅に外れて、臨界温
度Tcの向上および電流密度Jcの向上が達成できない。上
記元素Aと元素Bの組合せとしてY−Ba、La−Ba、Sr−
Baの各系を用いた場合には、これら各系の原子比はそれ
ぞれY/(Y+Ba)の場合には00.6〜0.94であるのが好ま
しく、さらには0.1〜0.4であるのが好ましく、Ba/(La
+Ba)の場合には0.04〜0.96であるのが好ましく、さら
には0.08〜0.45であるのが好ましく、Sr/(La+Sr)の
場合には0.03〜0.95の範囲であるのが好ましく、さらに
は0.05〜0.1であるのが好ましい。原子比が上記の範囲
からはずれた場合にはいずれも、超電導体の超電導臨界
温度が所望の値とならない。
The composition ratios (atomic ratios) u, v, w, x and y of the above elements are 0.5 ≦ u ≦ 3, 0.5 ≦ v ≦ 2, 2 <w ≦ 4, respectively.
The range is 0.1 ≦ x ≦ 3 and 6 ≦ y ≦ 8. If the composition ratio is deviated, the oxygen deficient perovskite type crystal structure, which is the composite oxide superconducting material, is largely deviated, and the improvement of the critical temperature Tc and the improvement of the current density Jc cannot be achieved. As a combination of the above elements A and B, Y-Ba, La-Ba, Sr-
When each system of Ba is used, the atomic ratio of each system is preferably 00.6 to 0.94 in the case of Y / (Y + Ba), more preferably 0.1 to 0.4, and Ba / (La
+ Ba) is preferably 0.04 to 0.96, more preferably 0.08 to 0.45, and Sr / (La + Sr) is preferably 0.03 to 0.95, and more preferably 0.05 to 0.95. It is preferably 0.1. When the atomic ratio deviates from the above range, the superconducting critical temperature of the superconductor does not reach the desired value.

また、上記元素(A+B)に対する元素(Cu+M)お
よび酸素の原子比はそれぞれ1:0.3〜3.0および1:1〜5
の比率にする。このような比率にすることによって現在
酸化物系超電導体の構造として電子顕微鏡等の解析で明
らかになりつつあるペロブスカイト型、酸素欠損ペロブ
スカイト型等の例えばオルソロンビック構造を有するい
わば擬似ペロブスカイト型の結晶構造の複合酸化物にす
ることができる。
The atomic ratios of the element (Cu + M) and oxygen to the above element (A + B) are 1: 0.3 to 3.0 and 1: 1 to 5 respectively.
To the ratio. With such a ratio, the structure of oxide-based superconductors is currently being clarified by analysis of electron microscopes and the like. Perovskite type, oxygen deficient perovskite type, etc. Can be a complex oxide of

本発明の第2の対象は上記複合酸化物超電導材料の製
造方法を提供することにある。この方法は周期律表のII
a族に含まれる元素Aと、周期律表のIIIa族に含まれる
元素Bと、Cuと、イオンのクーロンポテンシャルZ/r
(ここでZは上記イオンの価数であり、rは上記イオン
のイオン半径である)がCu3+のクーロンポテンシャル:
5.5よりも大きく且つGeを除く元素Mとを含む原料粉末
を焼結することを特徴としている。
A second object of the present invention is to provide a method for producing the above composite oxide superconducting material. This method is II of the periodic table
Element A in group a, element B in group IIIa of the Periodic Table, Cu, Coulomb potential Z / r of ions
(Where Z is the valence of the above ion and r is the ionic radius of the above ion) is the Coulomb potential of Cu 3+ :
It is characterized in that the raw material powder which is larger than 5.5 and contains the element M excluding Ge is sintered.

上記元素Mは、イオン化した状態でのイオンのクーロ
ンポテンシャルZ/rが5.5よりも大きい金属元素である
V、Mo、Ta、Nb、Bi、Sb、Mn、SnおよびWから選択され
る。これらの元素はイオン化した状態で、V5+、Mo6+、Ta
5+、Nb5+、Mn4+,Sn4+、W4+、Bi5+、Sb4+等のイオン価数を有
する。
The element M is selected from V, Mo, Ta, Nb, Bi, Sb, Mn, Sn and W, which are metal elements having an ionized Coulomb potential Z / r of more than 5.5 in the ionized state. In the ionized state, these elements are V 5+ , Mo 6+ , Ta
It has an ionic valence of 5+ , Nb 5+ , Mn 4+ , Sn 4+ , W 4+ , Bi 5+ , Sb 4+ and the like.

上記原料粉末は元素Aと、上記元素Bと、上記Mと、
Cuの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩または硝酸塩に
することができる。この原料粉末は共沈法によって作ら
れた上記元素A、B、MおよびCuを含む沈澱物の乾燥物
であるのが好ましい。この沈澱物は上記元素A、Bおよ
びCuの金属塩例えば、硝酸塩等の溶液から沈澱剤、例え
ばシュウ酸を用いて共沈させることができる。
The raw material powder includes the element A, the element B, the M, and
It can be Cu oxide, hydroxide, carbonate, sulfate or nitrate. This raw material powder is preferably a dried product of a precipitate containing the elements A, B, M and Cu produced by the coprecipitation method. This precipitate can be co-precipitated from a solution of the metal salts of the above elements A, B and Cu, for example nitrates, using a precipitating agent, for example oxalic acid.

さらに、焼結する前に、この沈澱物の乾燥粉末を850
〜950℃の温度で酸素含有雰囲気下で12時間以上熱処理
するのが好ましい。
Furthermore, before sintering, dry powder of this precipitate 850
It is preferable to perform heat treatment at a temperature of 950 ° C. for 12 hours or more in an oxygen-containing atmosphere.

実際には、焼結は一般に約400℃から約1100℃の間の
温度、好ましくは800〜950℃の温度で6時間以上の時間
行うのが好ましく、この焼結の前に仮焼結を行い、得ら
れた仮焼結体を粉砕後に本焼結を行うようにしてもよ
い。焼結温度の最高値は前記各元素の酸化物の融点より
約100℃低い温度にするのが好ましい。一例として、Y
−Ba−Cu−O系の場合には約800℃〜約990℃で、約3〜
5時間焼結するのが好ましい。さらに、上記焼結は酸素
雰囲気下で行うのが好ましい。
In practice, sintering is generally carried out at a temperature between about 400 ° C. and about 1100 ° C., preferably at a temperature of 800-950 ° C. for a period of 6 hours or more. The main sintering may be performed after crushing the obtained pre-sintered body. The maximum sintering temperature is preferably about 100 ° C. lower than the melting point of the oxide of each element. As an example, Y
In the case of -Ba-Cu-O system, the temperature is about 800 ° C to about 990 ° C.
It is preferable to sinter for 5 hours. Further, the above-mentioned sintering is preferably performed in an oxygen atmosphere.

作用 本発明による超電導材料が従来の複合酸化物系超電導
材料に比べて高い臨界電流密度Jcを有する理由としては
以下のことが考えられる。
Action The reason why the superconducting material according to the present invention has a higher critical current density Jc than the conventional complex oxide superconducting material is considered as follows.

すなわち、従来公知の複合酸化物超電導体の超電導特
性に直接関与するCu3+のイオンのクーロンポテンシャ
ル:5.5よりも大きいイオンのクーロンポテンシャルZ/r
(ここでZは上記イオンの価数であり、rは上記イオン
のイオン半径である)を有する元素MでCuサイトの一部
を置換することによって、Cuサイトの平均的なクーロン
ポテンシャルが低下し、金属イオンと酸素イオンとの電
子相関が弱くなり、臨界電流密度を向上させることがで
きる。
That is, the Coulomb potential of Cu 3+ ions, which is directly related to the superconducting properties of the conventionally known complex oxide superconductor: Coulomb potential Z / r of ions larger than 5.5.
By substituting a part of the Cu site with an element M having (wherein Z is the valence of the ion and r is the ionic radius of the ion), the average Coulomb potential of the Cu site is lowered. The electron correlation between metal ions and oxygen ions is weakened, and the critical current density can be improved.

また、クーロンポテンシャルがCu3+のイオンのクーロ
ンポテンシャル:5.5よりも大きい領域では金属イオンと
酸素イオンとの電子相関が強いため、Tcへの影響が少な
くなり、従来公知の複合酸化物超電導体から組成がずれ
ても、Tcが低下するということがなく、従来と同じ臨界
温度を維持した状態で臨界電流密度を向上させることが
できる。
Also, in the region where the Coulomb potential of the Cu 3+ ion is larger than the Coulomb potential: 5.5, the electron correlation between the metal ion and the oxygen ion is strong, so that the influence on Tc is reduced, and the conventional composite oxide superconductor Even if the composition deviates, Tc does not decrease, and the critical current density can be improved while maintaining the same critical temperature as in the past.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、以
下の開示は本発明の技術的範囲を何等制限するものでは
ない。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the following disclosure does not limit the technical scope of the present invention.

実施例1 純度99.9%のY2O3と、BaCO3とCuOと第1表に示す各金
属元素Mの酸化物とをY:Ba:Cu:Mが原子比で1:2:3(1−
x):3xとなる比で十分に混合した。xは0.033、0.10
0、0.167の3つの場合について各サンプルを用意した。
Example 1 Y 2 O 3 having a purity of 99.9%, BaCO 3 and CuO, and an oxide of each metal element M shown in Table 1 were used in a Y: Ba: Cu: M atomic ratio of 1: 2: 3 (1 −
x): 3x, mixed well. x is 0.033, 0.10
Each sample was prepared for three cases of 0 and 0.167.

この混合物を100℃で2時間以上焼成した後、950℃で
24時間大気中で焼結し、徐冷した。この焼結体を乳鉢で
十分粉砕後、1.6トン/cm2の圧力で直径10φ×厚さ2mm
の円板に成形し、これを960℃で6時間酸素含有雰囲気
中で焼結し、徐冷した。
After firing this mixture at 100 ° C for 2 hours or more, at 950 ° C
It was sintered in the atmosphere for 24 hours and gradually cooled. After sufficiently crushing this sintered body in a mortar, the pressure is 1.6 tons / cm 2 and the diameter is 10φ and the thickness is 2 mm.
Was molded into a circular plate, which was then sintered at 960 ° C. for 6 hours in an oxygen-containing atmosphere and gradually cooled.

得られた焼結体から1×2×10mmのサンプルを切り出
し、常法に従って金蒸着で電極を付けた後クライオスタ
ット中で4点プローブ法で抵抗を測定した。温度はキャ
リブレーション済みのAu(Fe)−クロメル熱電対を用い
て測定した。温度を少しずつ上げながら抵抗の変化を観
察したところ、上記xが0.167の各サンプルの場合に第
1表に示すTcの所で抵抗が急激に低下するのが見られ
た。
A sample of 1 × 2 × 10 mm was cut out from the obtained sintered body, an electrode was attached by gold vapor deposition according to a conventional method, and then the resistance was measured by a 4-point probe method in a cryostat. Temperature was measured using a calibrated Au (Fe) -chromel thermocouple. When the change in resistance was observed while raising the temperature little by little, it was found that the resistance drastically decreased at Tc shown in Table 1 in the case of each sample in which x was 0.167.

比較のために、本発明の範囲外の元素Mの酸化物を添
加したサンプルを上記と同じ処理した場合の結果を比較
例として第1表に示してある。
For comparison, the results obtained when the sample to which the oxide of the element M outside the scope of the present invention was added was subjected to the same treatment as described above are shown in Table 1 as a comparative example.

なお、表2には上記各元素Mのイオン半径とクーロン
ポテンシャルZ/rも参考として示してある。
In Table 2, the ionic radius of each element M and the Coulomb potential Z / r are also shown for reference.

実施例2 硝酸ホルミウムと硝酸バリウムと硝酸銅とをHo:Ba:Cu
が原子比で1:2:2.5となるモル比で蒸留水に溶かした
(濃度=10%)。この場合、硝酸イットリウム(Y(NO
3)3〕と、硝酸バリウム〔Ba(NO3)2〕と、硝酸銅〔Cu
(NO3)2〕はそれらの六水塩、無水塩および三水塩の形
の市販の特級試薬を用いた。
Example 2 Holmium nitrate, barium nitrate, and copper nitrate were mixed with Ho: Ba: Cu.
Was dissolved in distilled water at a molar ratio of 1: 2: 2.5 in atomic ratio (concentration = 10%). In this case, yttrium nitrate (Y (NO
3 ) 3 ], barium nitrate [Ba (NO 3 ) 2 ] and copper nitrate [Cu
(NO 3 ) 2 ] used were commercial grade reagents in the form of their hexahydrate, anhydrous salt and trihydrate.

一方、シュウ酸をエタノールに溶かして5重量%のシ
ュウ酸エタノール溶液を調製した。
On the other hand, oxalic acid was dissolved in ethanol to prepare a 5 wt% ethanol solution of oxalic acid.

このシュウ酸エタノール溶液をマグネティックスティ
アラーで攪拌しながら、それに上記の塩の水溶液を滴下
すると、イットリウムとバリウムと銅のシュウ酸塩が沈
澱している。
When this ethanol solution of oxalic acid was stirred with a magnetic stirrer and the aqueous solution of the above salt was dropped into it, yttrium, barium and copper oxalate were precipitated.

その後、上記で得られた沈澱物を濾過した後、石英の
容器に入れ、室温で5時間風乾後、炉に入れて100℃で
5時間乾燥した。次いで、得られた沈澱物粉末に、以下
の第2表に示す各元素Mの酸化物をYに対する原子比が
1:0.3となるような比率で加えた。
Then, the precipitate obtained as described above was filtered, put in a quartz container, air-dried at room temperature for 5 hours, then put in a furnace and dried at 100 ° C. for 5 hours. Next, the obtained precipitate powder was added with an oxide of each element M shown in Table 2 below in an atomic ratio with respect to Y.
Added at a ratio of 1: 0.3.

この混合粉末を900℃で12時間大気中で熱処理(仮
焼)した後、再度粉砕した粉末を1トン/cm3の圧力で
プレス成形し、酸素雰囲気中で950℃で12時間焼結した
後、5℃/分の冷却速度で徐冷した。
After heat-treating (calcining) this mixed powder in the air at 900 ° C for 12 hours, the re-ground powder was press-molded at a pressure of 1 ton / cm 3 and sintered in an oxygen atmosphere at 950 ° C for 12 hours. It was gradually cooled at a cooling rate of 5 ° C / min.

この円板から切り出したサンプルに対して常法に従っ
て4端子法により電気抵抗を測定して臨界温度(K)を
求めた。また、臨界電流(Jc)は77Kで測定した。これ
らの測定の結果は表2にまとめて示してある。
The electrical resistance of the sample cut out from this disk was measured by the four-terminal method according to the conventional method to determine the critical temperature (K). The critical current (Jc) was measured at 77K. The results of these measurements are summarized in Table 2.

実施例3 実施例2と同じ操作を繰り返したが、この実施例3で
は、元素Mの硝酸塩として用いる硝酸バナジウムを上記
の硝酸ホルミウムと硝酸バリウムと硝酸銅の溶解時にこ
れらと同時に蒸留水に添加し、全てを同時に共沈させ
た。Ho:Ba:Cu:Vの原子比は1:2:2.7:0.3とした。濃度は1
0%のものを用いた。
Example 3 The same operation as in Example 2 was repeated, but in this Example 3, vanadium nitrate used as a nitrate of the element M was added to distilled water at the same time as the above-mentioned holmium nitrate, barium nitrate and copper nitrate were dissolved. , All co-precipitated at the same time. The atomic ratio of Ho: Ba: Cu: V was 1: 2: 2.7: 0.3. Concentration is 1
0% was used.

この場合にのTcおよびJcはそれぞれ94℃および11,000
A/cm2であった。
In this case, Tc and Jc are 94 ° C and 11,000, respectively.
It was A / cm 2 .

第1図は以上の結果をまとめてグラフにしたものであ
り、この図の横軸はクーロンポテンシャル(Z/r)を表
し、縦軸はゼロ抵抗開始温度(Tci)を表している。
FIG. 1 is a graph summarizing the above results, in which the horizontal axis represents the Coulomb potential (Z / r) and the vertical axis represents the zero resistance starting temperature (Tci).

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の複合酸化物
超電導材料は高いTcとJc値を示す。
EFFECTS OF THE INVENTION As is clear from the above description, the composite oxide superconducting material of the present invention exhibits high Tc and Jc values.

本発明による上記複合酸化物超電導材料は、バルクの
まま、あるいは線材、テープまたはデバイス部材として
使用可能であり、さらには、スパッタリング等により基
板上に薄膜化した薄膜基板とすることによって、ジョセ
フソン素子、SQUID、超電導磁石、各種センサ等広範な
分野に適用できる。
The composite oxide superconducting material according to the present invention can be used as a bulk or as a wire rod, a tape or a device member, and further, by forming a thin film substrate on the substrate by sputtering or the like, a Josephson device , SQUID, superconducting magnet, various sensors, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はイオンのクーロンポテンシャルに対する臨界温
度Tci(K)の関係を表すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the Coulomb potential of ions and the critical temperature Tci (K).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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64−111765(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuji Ueshiro 1-1-1 Kunyokita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (56) Reference JP-A-64-111765 (JP, A)

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一般式:AUBVCuW-XMXOY (但し、Aは周期律表のIIa族に含まれる元素であり、
Bは周期律表のIIIa族に含まれる元素であり、Mはイオ
ンのがクーロンポテンシャルZ/r(ここでZは上記イオ
ンの価数であり、rは上記イオンのイオン半径である)
がCu3+のクーロンポテンシャル:5.5よりも大きく且つGe
を除く元素であり、u、v、w、xおよびyはそれぞれ
0.5≦u≦3、0.5≦v≦2、2<w≦4、0.1≦x≦3
および6≦y≦8の範囲の数を表す) で示される組成を主体とし且つ酸素欠損ペロブスカイト
型結晶構造を含むことを特徴とする複合酸化物超電導材
料。
1. A general formula: A U B V Cu WX M X O Y (where A is an element contained in Group IIa of the periodic table,
B is an element included in Group IIIa of the periodic table, M is an ion of Coulomb potential Z / r (where Z is the valence of the above ion, and r is the ionic radius of the above ion).
Has a Coulomb potential of Cu 3+ : greater than 5.5 and Ge
Elements other than, u, v, w, x and y are respectively
0.5 ≦ u ≦ 3, 0.5 ≦ v ≦ 2, 2 <w ≦ 4, 0.1 ≦ x ≦ 3
And represents a number in the range of 6 ≦ y ≦ 8) and containing an oxygen-deficient perovskite type crystal structure.
【請求項2】上記元素MがV、Mo、Ta、Nb、Bi、Sb、M
n、SnおよびWで表される金属の中から選択される少な
くとも一つの元素であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載の複合酸化物超電導材料。
2. The element M is V, Mo, Ta, Nb, Bi, Sb, M.
The composite oxide superconducting material according to claim 1, which is at least one element selected from the metals represented by n, Sn, and W.
【請求項3】上記元素AがSrおよびBaの中から選択され
る少なくとも一つの元素であり、上記元素BがY、La、
Eu Gd Tb Dy Ho Er Ybの中から選択される少なくとも一
つの元素であり、上記元素MがV、Mo、Ta、Nb、Bi、S
b、Mn、SnおよびWで表される金属の中から選択される
少なくとも一つの元素であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項または第2項に記載の複合酸化物超電導材
料。
3. The element A is at least one element selected from Sr and Ba, and the element B is Y, La,
Eu Gd Tb is at least one element selected from Dy Ho Er Yb, and the element M is V, Mo, Ta, Nb, Bi, S
The composite oxide superconducting material according to claim 1 or 2, which is at least one element selected from the metals represented by b, Mn, Sn, and W.
【請求項4】上記複合酸化物が主として Ba2YCu3MxO7-p (ただし、pは0.1<p≦1の範囲の数を表し、Mは
V、Mo、Ta、Nb、Bi、Sb、Mn、SnおよびWの中から選択
される少なくとも一つの元素を表す)で表される複合酸
化物を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項から
第3項のいずれか一項に記載の複合酸化物超電導材料。
4. The composite oxide is mainly Ba 2 YCu 3 M x O 7-p (where p is a number in the range of 0.1 <p ≦ 1, M is V, Mo, Ta, Nb, Bi, 4. At least one element selected from Sb, Mn, Sn, and W) is included), and a composite oxide represented by any one of claims 1 to 3 is included. 7. The composite oxide superconducting material according to.
【請求項5】上記複合酸化物が主として Ba2HoCu3MxO7-p (ただし、pは0.1<p≦1の範囲の数を表し、Mは
V、Mo、Ta、Nb、Bi、Sb、Mn、SnおよびWの中から選択
される少なくとも一つの元素を表す)で表される複合酸
化物を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項から
第3項のいずれか一項に記載の複合酸化物超電導材料。
5. The composite oxide is mainly Ba 2 HoCu 3 M x O 7-p (where p is a number in the range of 0.1 <p ≦ 1 and M is V, Mo, Ta, Nb, Bi, 4. At least one element selected from Sb, Mn, Sn, and W) is included), and a composite oxide represented by any one of claims 1 to 3 is included. 7. The composite oxide superconducting material according to.
【請求項6】上記複合酸化物が主として Ba2DyCu3MxO7-p (ただし、pは0.1<p≦1の範囲の数を表し、Mは
V、Mo、Ta、Nb、Bi、Sb、Mn、SnおよびWの中から選択
される少なくとも一つの元素を表す)で表される複合酸
化物を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項から
第3項のいずれか一項に記載の複合酸化物超電導材料。
6. The composite oxide is mainly composed of Ba 2 DyCu 3 M x O 7-p (where p is a number in the range of 0.1 <p ≦ 1, M is V, Mo, Ta, Nb, Bi, 4. At least one element selected from Sb, Mn, Sn, and W) is included), and a composite oxide represented by any one of claims 1 to 3 is included. 7. The composite oxide superconducting material according to.
【請求項7】上記複合酸化物が主として Ba2ErCu3MxO7-p (ただし、pは0.1<p≦1の範囲の数を表し、Mは
V、Mo、Ta、Nb、Bi、Sb、Mn、SnおよびWの中から選択
される少なくとも一つの元素を表す)で表される複合酸
化物を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項から
第3項のいずれか一項に記載の複合酸化物超電導材料。
7. The complex oxide is mainly Ba 2 ErCu 3 M x O 7-p (where p is a number in the range of 0.1 <p ≦ 1, M is V, Mo, Ta, Nb, Bi, 4. At least one element selected from Sb, Mn, Sn, and W) is included), and a composite oxide represented by any one of claims 1 to 3 is included. 7. The composite oxide superconducting material according to.
【請求項8】周期律表のIIa族に含まれる元素Aと、周
期律表のIIIa族に含まれる元素Bと、Cuと、イオンのク
ーロンポテンシャルZ/r(ここでZは上記イオンの価数
であり、rは上記イオンのイオン半径である)がCu3+
クーロンポテンシャル:5.5よりも大きく且つGeを除く元
素Mとを含む原料粉末を焼結することによって一般式: AUBVCuW-XMXOY (ただし、u、v、wおよびxはそれぞれ0.5≦u≦
3、0.5≦v≦2、2<w≦4および6≦x≦7の範囲
の数を表す) で示される組成を主体とし且つ酸素欠損ペロブスカイト
型結晶構造を含む複合酸化物超電導材料を製造する方
法。
8. An element A included in group IIa of the periodic table, an element B included in group IIIa of the periodic table, Cu, and an ion Coulomb potential Z / r (where Z is the valence of the above ion). Is a number, and r is the ionic radius of the above ions), and the Coulomb potential of Cu 3+ is larger than 5.5 and the raw material powder containing the element M excluding Ge and the general formula: A U B V Cu WX M X O Y (where u, v, w and x are 0.5 ≦ u ≦
3, 0.5 ≤ v ≤ 2, 2 <w ≤ 4 and 6 ≤ x ≤ 7), and a composite oxide superconducting material containing an oxygen-deficient perovskite type crystal structure as a main component Method.
【請求項9】上記元素MがV、Mo、Ta、Nb、Bi、Sb、M
n、SnおよびWの中から選択される少なくとも一つの元
素であることを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載
の方法。
9. The element M is V, Mo, Ta, Nb, Bi, Sb, M.
The method according to claim 8, characterized in that it is at least one element selected from n, Sn and W.
【請求項10】上記原料粉末が元素Aと、上記元素B
と、上記Mと、Cuの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩
または硝酸塩であることを特徴とする特許請求の範囲第
8項または第9項に記載の方法。
10. The raw material powder comprises the element A and the element B.
10. The method according to claim 8 or 9, wherein the above M and Cu are oxides, hydroxides, carbonates, sulfates or nitrates of Cu.
【請求項11】上記原料粉末が共沈法によって作られた
上記元素A、B、MおよびCuを含む沈澱物の乾燥物であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第8項から第10項の
いずれか一項に記載の方法。
11. The method according to claim 8, wherein the raw material powder is a dried product of a precipitate containing the elements A, B, M and Cu produced by a coprecipitation method. The method according to any one of 1.
【請求項12】上記焼結の前に仮焼結を行い、得られた
仮焼結体を粉砕後に上記焼結を行うことを特徴とする特
許請求の範囲第8項から第11項のいずれか一項に記載の
方法。
12. The method according to claim 8, wherein the preliminary sintering is performed before the sintering, and the sintering is performed after crushing the obtained preliminary sintered body. The method described in paragraph 1.
【請求項13】上記の焼結が950℃の温度で6時間以上
の時間行われることを特徴とする特許請求の範囲第8項
から第12項のいずれか一項に記載の方法。
13. The method according to claim 8, wherein the sintering is carried out at a temperature of 950 ° C. for a time of 6 hours or more.
【請求項14】上記沈澱物を焼結する前に、この沈澱物
の乾燥粉末を850〜950℃の温度で酸素含有雰囲気下で12
時間以上熱処理することを特徴とする特許請求の範囲第
8項から第13項のいずれか一項に記載の方法。
14. A dry powder of this precipitate, prior to sintering the precipitate, at a temperature of 850-950 ° C. under an oxygen-containing atmosphere.
The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the heat treatment is performed for a period of time or longer.
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