JPH09188504A - 超伝導酸化物および超伝導酸化物／金属複合材 - Google Patents

超伝導酸化物および超伝導酸化物／金属複合材

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JPH09188504A
JPH09188504A JP8328492A JP32849296A JPH09188504A JP H09188504 A JPH09188504 A JP H09188504A JP 8328492 A JP8328492 A JP 8328492A JP 32849296 A JP32849296 A JP 32849296A JP H09188504 A JPH09188504 A JP H09188504A
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metal
alloy
phase
superconducting
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Gregory J Yurek
グレゴリー・ジェイ・ユーレク
John B Vandersande
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Massachusetts Institute of Technology
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、超伝導特性を実用化に導くことの
できるような形態での超伝導酸化物を提供することを目
的とする。 【解決手段】 本発明は、超伝導酸化物および超伝導酸
化物／金属複合材であって、一つの態様は、超伝導酸化
物相を貴金属相と完全に混合し、連続的な、超伝導酸化
物相に、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄおよび／又は、Ｐｔの合金を
含む貴金属相が微分散されている、改良された機械的強
度および靭性を付与した、被覆物および薄膜以外の、線
材、リボン、シート、ロッド、またはリングからなる造
形品の形態である超伝導酸化物／金属複合材である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本出願は、1987年3月27日に“超伝導酸化
物および超伝導酸化物／金属複合材”として提出した米
国特許出願第 031,407号の一部継続出願に相当する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は超伝導物質に関す
る。すなわち、超伝導体は、ある臨界温度（Tc）以下で
電気抵抗が本質的にゼロになる物質である。ある種の金
属酸化物（例えば、La2-x Bax CuO4-y'、La2−xSrxCu
O4-y'、Ba2YCu309-y'等）が超伝導を示すことはよく知
られている。ユーロピウム、バリウム、および銅が１：
２：３の比になっているユーロピウム−バリウム−銅酸
化物、すなわちEuBa2Cu30xが約８５°Kの転移温度で超
伝導を示すことも、本明細書を記載している発明者によ
って発見されている。このような酸化物は、超伝導特性
を実用化に導くことのできるような形態（例えば、線材
または薄膜）で提供されるのが望ましい。
【０００３】通常、ある態様においては本発明は、望ま
しい超伝導酸化物の金属元素を結合させて合金を形成す
ること、そしてこの合金を酸化して超伝導酸化物を形成
することを特徴とする。合金は、線材、リボン、シー
ト、ロッド、またはリングの形にすることができる。こ
れらの物品を作製するのに使用される固体合金は、例え
ばリボン、パウダー、フレーク、インゴット、シート、
または注型品などを製造するための高速または従来の固
化処理技術によって、液体状態から製造することができ
る。高速固化処理技術としては、リボンを製造するため
の溶融紡糸法、およびパウダーや吹付溶着体を製造する
ための不活性ガス噴霧法がある。従来の固化処理技術と
しては、冷却注型、インゴット注型、ダイカスト、およ
び遠心注型などがある。熱的−機械的処理法を使用して
固体合金を有用な最終的造形品にしてから、合金を酸化
して超伝導酸化物にすることができる。熱的−機械的処
理法としては、線引き、押出、同時押出、高温等圧圧
縮、および圧延などがある。
【０００４】合金は、例えばチューブ、線材、ロッド、
またはリングのような造形品に対する比較的厚い被覆物
の形で得ることもできる。合金粉末と支持体金属または
支持体金属合金のビレットとを同時押出して線材、ロッ
ド、またはチューブを形成することによって、合金の比
較的厚い被覆物を作製することができる。多くの有用な
造形品（例えば、リングの形に形成されるチューブ）と
なっている支持体金属または支持体金属合金上に、合金
成分をプラズマ溶射またはスパッタリングすることによ
って、合金皮膜を作製することもできる。さらに、例え
ば線材の形の支持体金属または支持体金属合金を液状合
金中に熱浸漬することによって、合金皮膜を作製するこ
ともできる。
【０００５】酸化を行う前の合金は、金属支持体、絶縁
支持体、または半導性支持体上の薄い皮膜の形（例え
ば、集積回路のジョセフソン接合デバイスに使用される
ような）であってもよい。合金の薄い皮膜は、化学蒸
着、真空蒸着、スパッタリング、分子線エピタキシー、
イオンビームミキシング、およびイオン注入によって作
製することができる。
【０００６】別の態様においては、本発明は、貴金属相
（形成する超伝導酸化物に関して用いられる反応条件下
において、その酸化物が熱力学的に不安定であるという
意味において貴金属とする）を超伝導酸化物相と完全に
混合することによって所望の機械的特性が得られるよう
な超伝導酸化物／金属複合材を特徴とする。好ましい実
施態様においては、最初に貴金属を酸化物の金属元素と
の合金元素として存在させ、次いで貴金属を酸化するこ
となしに、酸化物の金属元素を超伝導酸化物に変化させ
るような条件下で合金を酸化する。貴金属は、（第２の
酸化物相としてよりはむしろ）微細で実質的に純粋な金
属相として沈澱し、最終複合材における超伝導酸化物と
完全に混ざり合い、酸化物相は複合材全体にわたって連
続的（または殆ど連続的）となる。貴金属は酸化物の金
属元素とは異なる金属元素であってもよい（例えば、A
u，Pt，Pd，またはAg）、また酸化物の金属元素の一つ
（例えば銅）を過剰量（化学量論的に）含んでいてもよ
い。超伝導酸化物／金属複合材は改良された機械的特性
（強度や延性など）を有する。なぜなら、これらの特性
は、脆い酸化物相よりむしろ金属相によって支配される
からである。
【０００７】適切な酸化物の例が以下の文献に記載され
ている。チューら，（1987）Phys．Rev．Lett．58（4）
405−07；キャバら，（1987）Phys．Rev．Lett．58
（4）408−10；ウーら，（1987）“新混合相Y−Ba−Cu
−O化合物系の、93 K，大気圧における超伝導”（出版
用に提出、コピー添付）；ホーら，（1987）“ 新規Y
−Ba−Cu−O 超伝導化合物系の高圧による検討”（出版
用に提出、コピー添付）；タラスコンら，（1987）“Y
−Ba−Cuの多相酸化物の９０Kにおける超伝導”（出版
用に提出、コピー添付）；グレイック，“超伝導：電気
用途の新分野”N．Y．タイムズ，1987年3月10日号；お
よびタラスコンら，（1987）サイエンス235，1373−7
6。これらの文献に記載の酸化物としては、例えば、L
a，Ba，およびCuの酸化物；La，Sr，およびCuの酸化
物；Lu，Ba，およびCuの酸化物；Lu，Sr，およびCuの酸
化物；Y，Ba，およびCuの酸化物などがある。当然なが
ら、本発明はいかなる超伝導酸化物に対しても適用でき
る。ユーロピウム−バリウム−銅の酸化物（すなわち、
EuBa2Cu3OX）が特に好ましいことが判明した。本発明に
は、ユーロピウムを含有した他の化合物も含まれる。
【０００８】本発明の他の特徴および利点は、好ましい
実施態様の説明および特許請求の範囲から明らかとなろ
う。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施態様を以下
の実施例により説明する。
【００１０】実施例１ La，Ba，およびCuの超伝導酸化物は次のようにして作製
する。
【００１１】高純度のLa，Ba，およびCu（La，73.3重量
％；Ba，8.1重量％；Cu，18.6重量％）を、溶融紡糸装
置の誘導溶融炉中にて減圧下で溶融させる。得られた液
状合金を約800℃にまで加熱し、次いで溶融紡糸して合
金のリボンを作製する。
【００１２】合金のリボンを450℃の一定温度で加熱す
ることによって酸化する。なおこのときリボンが殆ど完
全に酸化されるまで高純度酸素ガスを流しておく。次に
温度を1000℃に上げ、サンプルの重量がほぼ一定になる
まで、また組成物に関して酸化物が均一になるまでこの
温度で保持する。次いで温度を490℃に下げ、この温度
で約18時間保持した。その後、室温まで冷却する。
【００１３】実施例２ 酸化物相がLa，Ba，およびCuの酸化物であり、金属相が
Agのような貴金属である超伝導酸化物／金属複合材は、
Ag金属をLa，Ba，およびCuと共に溶融して合金を形成さ
せること、初期酸化工程を 400℃で行うこと、そして最
高酸化温度がAg金属の融点（960℃）より低いこと以外
は、実施例１に記載した方法に従って作製する。酸化工
程時、Agは酸化されず、むしろ実質的に純粋なAgの分離
相として沈澱する。金属相は、酸化物相と完全に混合さ
れることによって、複合材における“骨格”として作用
し、この結果延性および強度が改良されることになる。
【００１４】実施例３ 貴金属がAg金属よりむしろ過剰のCuであること以外は、
実施例２に記載の方法に従って超伝導酸化物／金属複合
材を作製する。酸化工程時、温度、酸素分圧、および反
応時間は、過剰のCu金属がCu2Oおよび／またはCuOに酸
化されることなく、超伝導付与に必要な酸化物化学量論
が得られるように選定される。従って、最終的に得られ
る複合材は、超伝導性のLa−Ba−Cu酸化物相および実質
的に純粋なCu金属相からなる。
【００１５】実施例４ 実施例１，２，または３において作製される合金リボン
を、酸化する前に例えばリングやコイルのような造形品
にし、次いでこれを酸化して、所望の形状の超伝導酸化
物または超伝導酸化物／金属複合材を得ることができ
る。
【００１６】実施例５ 実施例１，２，または３に従った、ただし、最初は合金
を、高速固化したパウダー、高速固化した研磨リボン、
または注型ビレットの高温等圧圧縮物として与え、次い
でこれを線引きして線材にすることによって、線の形態
の超伝導酸化物または超伝導酸化物／金属複合材を作製
する。次にこの線材を金属コアーに巻き取ることによっ
て造形し、酸化して超伝導磁石を作製する。なお線材は
造形前に酸化することもできる。
【００１７】実施例６ 実施例１，２，または３において作製された合金を、リ
ボンとしてでなく高速固化したパウダーとして作製し、
これを高温等圧圧縮して有用な造形品（例えば、リング
など）を形成させる。次いで、得られた造形品を酸化し
て超伝導酸化物または超伝導酸化物／金属複合材とす
る。
【００１８】実施例７ 溶融することによって合金を作製し、次いで不活性ガス
噴霧法により液状合金を噴霧してパウダーを形成させる
こと以外は、実施例１，２，または３に記載した方法に
従って超伝導酸化物または超伝導酸化物／金属複合材を
作製する。合金パウダーを金属または金属合金のビレッ
トと共に同時押出して、線材、ロッド、またはチューブ
の複合材を形成させる。同時押出生成物は、合金で被覆
された金属コアーからなる。チューブの場合は、内側に
被覆することも、外側に被覆することも、あるいはまた
両方に被覆することもできる。この被覆物を酸化して、
超伝導酸化物または超伝導酸化物／金属複合材とする。
超伝導酸化物／金属複合材の場合、金属支持体または金
属合金支持体は複合材の貴金属相と冶金学的結合を形成
することができ、これによって被覆物の接着性が強固な
ものとなる。
【００１９】実施例８ 金属線または金属合金線を溶融合金浴に通すことによっ
て合金被覆物を作製する。合金が早すぎる酸化を起こさ
ないようにするために、真空中または不活性雰囲気下で
熱浸漬処理を行う。次いで実施例１，２，または３に記
載した方法に従って、この被覆物を酸化して超伝導酸化
物または超伝導酸化物／金属複合材を作製する。
【００２０】実施例９ 吹付溶着、スパッタリング、またはプラズマ溶射によ
り、実施例１，２，または３に記載の方法に従って、た
だし支持体に被覆した形での合金被覆物を作製する。こ
れを酸化することによって、超伝導酸化物または超伝導
酸化物／金属複合材被覆体が得られる。
【００２１】実施例１０ 例えば化学蒸着、真空蒸着、スパッタリング、分子線エ
ピタキシー、イオンビームミキシング、またはイオン注
入などの方法によって、実施例１，２，または３に記載
した合金の薄膜を金属支持体、絶縁支持体、または半導
性支持体上に形成させる。次いでこの薄膜を酸化して、
薄膜を有する超伝導酸化物または超伝導酸化物／金属複
合材とする。本方法は集積回路の作製に特に有用であ
り、例えばジョセフソン接合素子を製造するのに利用す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ビー・ヴァンダーサンド アメリカ合衆国マサチューセッツ州01951, ニューバリー，ハイ・ロード ５

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超伝導酸化物相を貴金属相と完全に混合
    し、連続的な超伝導酸化物相に、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄおよ
    び／又は、Ｐｔの合金を含む貴金属相が微分散されてい
    る、改良された機械的強度および靭性を付与した、被覆
    物および薄膜以外の、線材、リボン、シート、ロッド、
    またはリングからなる造形品の形態である超伝導酸化物
    ／金属複合材。
  2. 【請求項２】 前記貴金属が、超伝導酸化物よりも少量
    成分であることを特徴とする、請求項１に記載の超伝導
    酸化物／金属複合材。
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