JPH085734B2 - セラミックス超電導成形体の製造方法 - Google Patents
セラミックス超電導成形体の製造方法Info
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- JPH085734B2 JPH085734B2 JP62161991A JP16199187A JPH085734B2 JP H085734 B2 JPH085734 B2 JP H085734B2 JP 62161991 A JP62161991 A JP 62161991A JP 16199187 A JP16199187 A JP 16199187A JP H085734 B2 JPH085734 B2 JP H085734B2
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- ceramic
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、従来よりも構造効率の良いセラミックス超
電導成形体の製造方法に関するものである。
電導成形体の製造方法に関するものである。
アルカリ土金属、希土類元素、銅及び酸素からなる酸
化物超電導成形体等のセラミックス超電導成形体は、超
電導転移温度Tcが高くその応用が期待されている。而し
てその製造方法としては、ブロック状及び線状のものに
対しては通常粉末法が行われており、又膜状のものに対
してはスパッタ法等のPVD法或いは化学的蒸着法（CVD
法）等が試みられている。
化物超電導成形体等のセラミックス超電導成形体は、超
電導転移温度Tcが高くその応用が期待されている。而し
てその製造方法としては、ブロック状及び線状のものに
対しては通常粉末法が行われており、又膜状のものに対
してはスパッタ法等のPVD法或いは化学的蒸着法（CVD
法）等が試みられている。
然しながらこれらの方法には解決すべき技術課題が多
く、主なものとして下記の点が挙げられる。
く、主なものとして下記の点が挙げられる。
（１）粉末法では金属管を用いる事が多く、熱平衡的な
プロセスである為、酸化欠損型である酸化物系超電導体
を得るには適さなく、超電導特性の向上に限界がある。
プロセスである為、酸化欠損型である酸化物系超電導体
を得るには適さなく、超電導特性の向上に限界がある。
（２）PVD法は熱非平衡プロセスであり、組成や構造の
制御は可能であるが、膜付着速度が100Å/min程度と極
めて遅い。
制御は可能であるが、膜付着速度が100Å/min程度と極
めて遅い。
（３）CVD法では気相反応の為原料ガスの入手に制限が
あり、又現在開発されている物質は蒸気圧が1mmHg以下
と低い為効率的な成膜が出来ない。
あり、又現在開発されている物質は蒸気圧が1mmHg以下
と低い為効率的な成膜が出来ない。
以上の様に従来の方法においては、超電導特性に優れ
た酸化物系超電導成形体を効率良く製造する事は困難で
あった。
た酸化物系超電導成形体を効率良く製造する事は困難で
あった。
本発明は上記の点に鑑み鋭意検討の結果なされたもの
であり、その目的とするところは、超電導特性に優れた
酸化物系超電導成形体の効率良い製造方法を提供する事
である。
であり、その目的とするところは、超電導特性に優れた
酸化物系超電導成形体の効率良い製造方法を提供する事
である。
即ち本発明は、セラミックス超電導成形体を製造する
にあたり、原料物質を流体化した後反応槽に導入し、制
御しながら前記流体を加熱して反応させ、得られた生成
物質を基体上に析出させる事を特徴とするセラミックス
超電導成形体の製造方法である。
にあたり、原料物質を流体化した後反応槽に導入し、制
御しながら前記流体を加熱して反応させ、得られた生成
物質を基体上に析出させる事を特徴とするセラミックス
超電導成形体の製造方法である。
本発明においては優れた超電導特性を得る為には、前
記流体化した原料物質の反応状態を同時分析し、それに
連動して生成物質の化学組成及び構造を制御する事が望
ましい。
記流体化した原料物質の反応状態を同時分析し、それに
連動して生成物質の化学組成及び構造を制御する事が望
ましい。
本発明における原料物質の状態としては、気体、イオ
ン、粉体等の何れか１種以上を用いる事が出来、又原料
物質を流体化して搬送するための媒体としては、気体、
流体の何れか、又は両者を用いる事が出来る。
ン、粉体等の何れか１種以上を用いる事が出来、又原料
物質を流体化して搬送するための媒体としては、気体、
流体の何れか、又は両者を用いる事が出来る。
更に流体化した原料物質を加熱する熱源としては、抵
抗熱、燃焼熱、プラズマ、レーザー等の何れか１種又は
２種以上を用いる事が出来る。
抗熱、燃焼熱、プラズマ、レーザー等の何れか１種又は
２種以上を用いる事が出来る。
尚本発明は、酸化物系超伝導成形体の製造において、
特に有用なものである。
特に有用なものである。
次に本発明の実施態様を図面を用いて具体的に説明す
る。
る。
第１図は本発明によるセラミックス超電導成形態の製
造方法を示す説明図であって、１は原料物質、２搬送物
質、３は流量計、４は原料物質供給塔４、５は流体射出
ガン、６は反応槽、７は流体射出制御装置、８は気体加
熱盤、９は基体、10は分光分析器、11は流体の流れ、12
は基体温度制御装置、13はイオン注入装置、14は槽内分
圧計、15は排気装置、16は基体移動機構である。
造方法を示す説明図であって、１は原料物質、２搬送物
質、３は流量計、４は原料物質供給塔４、５は流体射出
ガン、６は反応槽、７は流体射出制御装置、８は気体加
熱盤、９は基体、10は分光分析器、11は流体の流れ、12
は基体温度制御装置、13はイオン注入装置、14は槽内分
圧計、15は排気装置、16は基体移動機構である。
原料物質１と該原料物質１を搬送する媒体である搬送
物質２がそれぞれ流量計３によって調合されて、原料物
質供給塔４で流体化された後、流体射出ガン５によって
反応槽６内に急速に導入されるが、その際流体射出制御
装置７によって導入量が制御される。前記反応槽６に導
入された原料物質流体は、反応槽６内の熱源によって加
熱されて反応し、予め基体加熱盤８により加熱された基
体９上に析出する。
物質２がそれぞれ流量計３によって調合されて、原料物
質供給塔４で流体化された後、流体射出ガン５によって
反応槽６内に急速に導入されるが、その際流体射出制御
装置７によって導入量が制御される。前記反応槽６に導
入された原料物質流体は、反応槽６内の熱源によって加
熱されて反応し、予め基体加熱盤８により加熱された基
体９上に析出する。
又前記流体化した原料物質の反応状態を分光分析器10
等で同時分析し、それに連続して境界層領域即ち流体の
流れ11内で生成物質の化学組成及び構造が制御される
が、その為の制御装置として、基体温度制御装置12、原
料物質流量制御装置、流体射出制御装置７、反応槽内分
圧制御装置、イオン注入装置13等の組成制御装置が付属
している。
等で同時分析し、それに連続して境界層領域即ち流体の
流れ11内で生成物質の化学組成及び構造が制御される
が、その為の制御装置として、基体温度制御装置12、原
料物質流量制御装置、流体射出制御装置７、反応槽内分
圧制御装置、イオン注入装置13等の組成制御装置が付属
している。
尚前記反応生成物質の析出に際して、基体を加熱しな
い場合或いは基体を用いないで粉末状に析出させる場合
は、析出部の焼結処理を行なう必要があるが、この為の
加熱装置としては、抵抗熱、燃焼熱、レーザー、プラズ
マの何れか１種を用いる事が出来る。
い場合或いは基体を用いないで粉末状に析出させる場合
は、析出部の焼結処理を行なう必要があるが、この為の
加熱装置としては、抵抗熱、燃焼熱、レーザー、プラズ
マの何れか１種を用いる事が出来る。
本発明の方法は膜状のセラミックス超電導成形体を得
るのに特に好適な方法であるが、成形体の形状は特に膜
状に限定されるものではなく、カーボンファイバー等或
いは布等の上に析出させて、線状或いは板状の成形体と
する事も出来、更に基体を用いないで、粉末状に析出さ
せ、これを成形加工及び焼結処理して、ブロック状の成
形体を得る事も可能である。
るのに特に好適な方法であるが、成形体の形状は特に膜
状に限定されるものではなく、カーボンファイバー等或
いは布等の上に析出させて、線状或いは板状の成形体と
する事も出来、更に基体を用いないで、粉末状に析出さ
せ、これを成形加工及び焼結処理して、ブロック状の成
形体を得る事も可能である。
本発明の方法においては、原料物質を流体化してから
加熱して、反応させているので、 （１）生成膜の付着速度がCVD法の10倍以上、PVD法の10
0倍以上と高く、工業的である。
加熱して、反応させているので、 （１）生成膜の付着速度がCVD法の10倍以上、PVD法の10
0倍以上と高く、工業的である。
（２）流体化によって輸送されるエネルギーが高くなる
ので、密着性が良く、緻密な生成物が得られ、超電導特
性が向上する。
ので、密着性が良く、緻密な生成物が得られ、超電導特
性が向上する。
（３）原料物質の形態的制約が無く、固体、液体、基体
等何れの形態のものをも使用する事も出来る。
等何れの形態のものをも使用する事も出来る。
等の利点を有している。
〔実施例１〕 第１図において、原料物質１として、平均粒径0.5μｍ
のY2O3、BaCO3及びCuO粉を用い、酸素とアルゴンの1:1
混合ガスを搬送物質２として、原料物質供給塔４に導
き、流体射出ガン５を通過する際、酸素の高周波プラズ
マによって原料物質を加熱して反応させ、得られた生成
物質を予め加熱されたSrTiO3基体９上に約80μｍ厚に析
出させた。尚反応の過程中に、Y:Ba:Cu:O＝1:2.1:3.05:
6.2である事を検出し、搬送ガスの酸素：アルゴンの比
を1.8:1とし、反応槽内の分圧を1.1×10-2Torrから８×
10-2Torrに高め、基板温度を920℃に上昇させたとこ
ろ、最終的にY:Ba:Cu:O＝1:2:3:6.75である膜が生成し
た。この様にして得られた膜について、四端子法により
超電導特性を測定した結果、臨界温度Tcは95゜Ｋ、液体
窒素温度での臨界電流密度Jcは９×102A/cm2であった。
のY2O3、BaCO3及びCuO粉を用い、酸素とアルゴンの1:1
混合ガスを搬送物質２として、原料物質供給塔４に導
き、流体射出ガン５を通過する際、酸素の高周波プラズ
マによって原料物質を加熱して反応させ、得られた生成
物質を予め加熱されたSrTiO3基体９上に約80μｍ厚に析
出させた。尚反応の過程中に、Y:Ba:Cu:O＝1:2.1:3.05:
6.2である事を検出し、搬送ガスの酸素：アルゴンの比
を1.8:1とし、反応槽内の分圧を1.1×10-2Torrから８×
10-2Torrに高め、基板温度を920℃に上昇させたとこ
ろ、最終的にY:Ba:Cu:O＝1:2:3:6.75である膜が生成し
た。この様にして得られた膜について、四端子法により
超電導特性を測定した結果、臨界温度Tcは95゜Ｋ、液体
窒素温度での臨界電流密度Jcは９×102A/cm2であった。
一方比較例として、従来の粉末法に基づき、平均粒径
0.5μｍのY2O3、BaCO3及びCuO粉を900℃×２時間仮焼
後、粉砕し、バインダーを添加してペースト状とし、Sr
TiO3基体上に約85μｍ厚に印刷し、酸素気流中で950℃
×６時間焼結処理した後室温迄冷却し、四端子法により
超電導特性を測定した結果、臨界温度Tcは87゜Ｋ、液体
窒素温度での臨界電流密度Jcは２×102A/cm2であった。
0.5μｍのY2O3、BaCO3及びCuO粉を900℃×２時間仮焼
後、粉砕し、バインダーを添加してペースト状とし、Sr
TiO3基体上に約85μｍ厚に印刷し、酸素気流中で950℃
×６時間焼結処理した後室温迄冷却し、四端子法により
超電導特性を測定した結果、臨界温度Tcは87゜Ｋ、液体
窒素温度での臨界電流密度Jcは２×102A/cm2であった。
〔実施例２〕 原料物質として、Ｙ（C5H5）３、Cu（C5H5）Ｐ（C
2H5）３及び平均粒径0.1μｍのBaCl3を用い、前二者は2
70℃に予熱して原料物質供給塔に入れ、BaCl3は常温で
入れた。搬送物質は酸素：水素：アルゴン＝2:1:3とし
て、原料物質流体を調整し、流体射出ガンを通じて950
℃に余熱されたジルコニア基体上に析出させ、約１時間
で厚さ1.5mm、幅10mm、長さ50mmの棒状とした。この材
料の化学組成は、Y:Ba:Cu＝1:2.1:3.1であった。このサ
ンプルにインジウムを圧縮接合し、四端子法により超電
導特性を測定した結果、臨界温度Tcは91゜Ｋ、液体窒素
温度での臨界電流は160Aであった。
2H5）３及び平均粒径0.1μｍのBaCl3を用い、前二者は2
70℃に予熱して原料物質供給塔に入れ、BaCl3は常温で
入れた。搬送物質は酸素：水素：アルゴン＝2:1:3とし
て、原料物質流体を調整し、流体射出ガンを通じて950
℃に余熱されたジルコニア基体上に析出させ、約１時間
で厚さ1.5mm、幅10mm、長さ50mmの棒状とした。この材
料の化学組成は、Y:Ba:Cu＝1:2.1:3.1であった。このサ
ンプルにインジウムを圧縮接合し、四端子法により超電
導特性を測定した結果、臨界温度Tcは91゜Ｋ、液体窒素
温度での臨界電流は160Aであった。
一方比較例として、バリウムBa（C2H5）２として、CV
D法で950℃に予熱された安定化ジルコニア基体上に反応
析出させた。原料の加熱はすべて210℃とし、搬送ガス
の組成及び流量は実施例と同じであった。約１時間後の
成膜厚さは約0.1mmで、化学組成は、Y:Ba:Cu＝1.1:0.1:
3.1であった。このサンプルについて四端子法により超
電導特性を測定した結果、臨界温度Tcは25゜Ｋで、液体
窒素温度ではもはや超電導状態ではなく、電気抵抗零で
電流を流す事は出来なかった。
D法で950℃に予熱された安定化ジルコニア基体上に反応
析出させた。原料の加熱はすべて210℃とし、搬送ガス
の組成及び流量は実施例と同じであった。約１時間後の
成膜厚さは約0.1mmで、化学組成は、Y:Ba:Cu＝1.1:0.1:
3.1であった。このサンプルについて四端子法により超
電導特性を測定した結果、臨界温度Tcは25゜Ｋで、液体
窒素温度ではもはや超電導状態ではなく、電気抵抗零で
電流を流す事は出来なかった。
〔実施例３〕 実施例２におけるＹ（C5H5）３、Cu（C5H5）Ｐ（C
2H5）３をそれぞれYCl3及びCu（NO3）２の30％水溶液と
し、その外を同様にして操作したところ、厚さ1.2m、幅
10mm、長さ50mmの棒状析出物が得られ、臨界温度Tcは92
゜Ｋ、液体窒素温度における臨界電流は140Aであった。
2H5）３をそれぞれYCl3及びCu（NO3）２の30％水溶液と
し、その外を同様にして操作したところ、厚さ1.2m、幅
10mm、長さ50mmの棒状析出物が得られ、臨界温度Tcは92
゜Ｋ、液体窒素温度における臨界電流は140Aであった。
本発明の方法によれば、超電導特性に優れた酸化物系
超電導成形体を効率良く製造する事が出来、工業上顕著
な効果を奏するものである。
超電導成形体を効率良く製造する事が出来、工業上顕著
な効果を奏するものである。
第１図は本発明によるセラミックス超電導成形体の製造
方法を実施した装置構成を示す説明図である。 １……原料物質、２……搬送物質、３……流量計、４…
…原料物質供給塔、５……流体射出ガン、６……反応
糟、７……流体射出制御装置、８……基体加熱板、９…
…基体、10……分光分析器、11……流体の流れ、12……
基体温度制御装置、13……イオン注入装置、14……槽内
分圧計、15……排気装置、16……基体移動機構。
方法を実施した装置構成を示す説明図である。 １……原料物質、２……搬送物質、３……流量計、４…
…原料物質供給塔、５……流体射出ガン、６……反応
糟、７……流体射出制御装置、８……基体加熱板、９…
…基体、10……分光分析器、11……流体の流れ、12……
基体温度制御装置、13……イオン注入装置、14……槽内
分圧計、15……排気装置、16……基体移動機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−277765（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−310707（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】セラミックス超電導成形体を製造するにあ
たり、原料物質を流体化した後反応槽に導入し、制御し
ながら前記流体を加熱して反応させ、得られた生成物質
を基体上に析出させる事を特徴とするセラミックス超電
導成形体の製造方法。 - 【請求項２】液体化した原料物質の反応状態を同時分析
し、それに連動して生成物質の化学組成及び構造を制御
する事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミ
ックス超電導成形体の製造方法。 - 【請求項３】原料物質の状態が、気体、イオン、粉体の
群から選ばれた何れか１種又は２種以上の混合物である
事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミック
ス超電導成形体の製造方法。 - 【請求項４】原料物質が、気体、液体の群から選ばれた
何れか１種の媒体により流体化されたものである事を特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミックス超電
導成形体の製造方法。 - 【請求項５】流体化した原料物質を加熱する熱源が、抵
抗熱、燃焼熱、プラズマ、レーザーの群から選ばれた何
れか１種又は２種以上の熱源である事を特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のセラミックス超電導成形体の製
造方法。 - 【請求項６】セラミックスが酸化物系セラミックスであ
る事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミッ
クス超電導成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62161991A JPH085734B2 (ja) | 1987-06-29 | 1987-06-29 | セラミックス超電導成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62161991A JPH085734B2 (ja) | 1987-06-29 | 1987-06-29 | セラミックス超電導成形体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS647418A JPS647418A (en) | 1989-01-11 |
| JPH085734B2 true JPH085734B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=15745960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62161991A Expired - Lifetime JPH085734B2 (ja) | 1987-06-29 | 1987-06-29 | セラミックス超電導成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH085734B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1248618B (it) * | 1990-08-01 | 1995-01-21 | Sviluppo Materiali Spa | Dispositivo per la produzione in continuo di ceramiche superconduttrici |
-
1987
- 1987-06-29 JP JP62161991A patent/JPH085734B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS647418A (en) | 1989-01-11 |
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