JPH086154B2 - 超電導材料製造用合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加工性に富む超電導材料を製造するための
前駆体としての合金に関する。

（従来技術とその問題点） 水銀に超電導現象が観察されて以来、超電導の有用性
は十分認識されていたが、超電導材料に関する価値ある
発見がされず、近年まで超電導現象にはさほどの感心は
払われなかった。

しかしながら1986年に数種の金属酸化物つまりセラミ
ックスにおいて超電導現象が観察されて以来急速に超電
導現象に関する感心が高まり、かつ該現象に関する研究
開発が飛躍的に進展している。更に該セラミックスの構
成元素を検討することにより該セラミックスの超電導温
度が従来の液体ヘリウム温度から液体窒素温度まで上昇
し、更に最近では室温における超電導材料も発表されて
いる。

このような画期的な材料であるセラミックスの超電導
材料にも現在のところ２種類の欠点がある。第１に安定
性に欠け長期関超電導現象を示すことができないことで
あり、第２に素材がセラミックスであるため加工性に欠
けることである。第１の欠点は素材自体を開発しあるい
は材料を低温で使用することにより解決できる。そして
第２の欠点については、セラミックス自体に加工性を付
与することは困難であるため現在のところ、セラミック
スを例えば銅や銀製の筒状体内に充填し該筒状体の伸展
性を利用して該筒状体とともに引き伸ばして所定の形状
に加工することにより解決している。

しかしながらこの加工方法は、筒状に充填した超電導
材料を引き伸ばすという加工方法自体から生ずる限界が
あり、複雑な形状に加工できないという欠点が指摘され
ている。

又従来の超電導材料調製工程においては、各金属酸化
物を十分に粉砕しかつ十分に混合しなければ該材料は超
電導現象を生じさせることができず、製造工程に多くの
労力を払わなければならないという欠点があり、超電導
材料の実用化に向ける大きなネックになると予想されて
いる。

（発明の目的） 本発明は、電気材料の飛躍的革新を可能とする超電導
材料の実用化に向ける上記欠点を解消し、加工性に優れ
かつ比較的容易に超電導材料を製造するための前駆体と
しての合金を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、金属Ａ、Ｂ及びCu（ここでＡはＹ、La、P
r、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er及びYbから成る群から
選択される１又は２種以上の金属であり、ＢはBa、Sr及
びCaから成る群から選択される１又は２種以上の金属で
ある）５〜30重量％と残部銀から成り、前記金属Ａ、Ｂ
及びCuが原子比でA:B:Cu＝1:2:3である超電導材料製造
用合金である。

以下本発明を詳細に説明する。

本発明の基本的な着想は、加工性に欠ける従来の超電
導材料を伸延性に富む銀中に分散して超電導材料全体の
加工性を向上させようとする点及び銀中に酸化物を分散
させることで酸化物の酸素含有率を容易に制御し、十分
な超電導組成を得る点にある。しかし超電導材料は構成
成分が十分に混合されていないと超電導現象を示さず、
上述した銀を含む超電導材料を実現するためには、超電
導材料構成セラミックスが銀中に十分分散していなけれ
ばならない。

しかしながら銀はそれ自身他の金属や金属酸化物と比
較して粘着性が高く、例えば乳鉢中で乳棒を使用して擦
り潰しても他の物質と十分に混合することができず高度
に分散させることは不可能である。

本発明者らは、該銀の有する欠点を十分認識した上
で、従来の金属酸化物を混合して超電導材料を製造する
という概念を捨て、超電導材料である金属酸化物を構成
する各金属の合金を前もって製造し、その後該合金を酸
化することにより、同じ性能を有する超電導材料を製造
できるという本発明の根本的な思想に到達したものであ
る。

この方法によると、前記合金構成元素から合金を製造
すること自体は従来法をそのまま使用して行うことがで
き、周知のように合金内では各構成金属元素が十分高度
に分散している。しかも該合金構成金属元素として銀を
使用しても銀の粘着性は合金製造の妨げにはならず銀を
含む合金を容易に製造することができる。

該合金を銀を酸化せず他の金属元素を酸化する条件下
で酸化すると、銀中にセラミックスを高分散度で含有す
る超電導材料を製造することができる。しかも酸化前又
は後に所望形状に金属加工を施すことができ、又銀は高
温で酸素を良く通すため酸化後に酸化物中の酸素含有率
を容易に調整することができるようになる。

本発明は上記超電導材料製造工程における合金を対象
とする。

本発明の合金は、銀と、超電導材料を構成するセラミ
ックスの各構成金属元素とから成り、具体的には、銀
と、現在知られている超電導材料AB₂Cu₃O_X型複合酸化物
を構成する金属Ａ、Ｂ及びCuから成り、金属Ａ、Ｂ及び
Cuの組成比は原子比で、A:B:Cu＝1:2:3である。金属Ａ
及びＢは、従来超電導材料構成元素として知られている
金属であり、Ａはイットリウム（Ｙ）、ランタン（L
a）、プラセオジム（Pr）、ネオジム（Nd）、サマリウ
ム（Sm）、ガドリウム（Gd）、テルビウム（Tb）、ジス
プロシウム（Dy）、ホルミウム（Ho）、エルビウム（E
r）及びイッテルビウム（Yb）から成る希土類金属のう
ちの１種又は２種以上であり、Ｂはバリウム（Ba）、ス
カンジウム（Sr）及びカルシウム（Ca）のうちの１種又
は２種以上である。

本発明では、前記金属Ａ、Ｂ及びCuの合金全体に対す
る割合は５〜30重量％とする。この範囲に限定した理由
は、５重量％未満であると銀中の酸化物濃度が低く十分
な導電性が得られないからであり、又30重量％を越える
と銀に対する酸化物の割合が大きくなり過ぎて酸化後の
加工が困難になるからである。

これらの元素からの合金の製造方法は従来法をそのま
ま使用すればよく、坩堝中等で各金属を融点以上に加熱
して溶融しその後冷却すればよく、該冷却時に所望形状
に形成することが望ましい。

次に該合金の酸化を行う。該酸化条件は、合金が溶融
しない温度下で酸化雰囲気中例えば酸素を充填した常圧
下又は９気圧程度まで加圧した圧力釜中あるいは大気中
で行う。該条件下では銀は酸化されず他の金属が選択的
に酸化されて、銀中に上記Ａ、Ｂ及びCuの酸化物である
超電導材料AB₂Cu₃O_Xが高度に分散された材料を得ること
ができる。

本発明に係わる合金の酸化により得られる前記材料で
は、超電導材料が、銀中に十分高度に分散されているた
め、更に酸化後の伸線、圧延加工等により酸化物超電導
物質が銀中に繊維状に分散するため、電流に対する抵抗
とはならず、かつこの銀により材料自体に加工性が付与
され、外力に対する耐性が大きくなる。

（発明の効果） 本発明は、銀と、従来の超電導材料を構成する金属酸
化物を構成する金属との合金である。従って該合金を酸
化することにより銀を含む超電導材料を製造することが
可能になる。これにより酸化前の合金を所定形状に成形
しておけば、酸化して得られる超電導材料も同形状とな
り、従来任意形状に加工できなかった超電導材料を任意
形状とすることが可能になる。

しかも一般に他の材料と混合され難い銀が合成の形態
では容易に混合されるため、該合金を酸化して最終的に
得られる超電導材料中に銀が高分散度で含有され、該超
電導材料に可撓性を与えて材料強度の向上に寄与するこ
とができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属Ａ、Ｂ及びCu（ここでＡはＹ、La、P
   r、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er及びYbから成る群から
   選択される１又は２種以上の金属であり、ＢはBa、Sr及
   びCaから成る群から選択される１又は２種以上の金属で
   ある）５〜30重量％と残部銀から成り、前記金属Ａ、Ｂ
   及びCuの割合が原子比でA:B:Cu＝1:2:3である超電導材
   料製造用合金。