JPS63252314A - 超電導材料の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明はセラミック系超電導材料の作製方法に関する。

本発明は超電導マグネットまたは電力蓄積装置に用いら
れるコイルを構成させるためのセラミック線の作製方法
に関する。

「従来の技術」 従来、超電導材料はＮｂ−Ｇｅ（例えばＮｂｚＧｅ）等
の金属材料が用いられている。この材料は金属であるた
め、延性、展性または曲げ性を高く有し、超電導マグネ
ット用コイル、また電力蓄積用コイルとして用いること
が可能である。

しかし、この金属の超電導材料はＴｃ（超電導臨界温度
を以下Ｔｃという）オンセットが小さく、２３Ｋまたは
それ以下でしかなかった。しかしその工業的応用を考え
るならば、このＴｃが１００Ｋまたはそれ以上を有し、
Ｔｃｏ　（電気抵抗が零となる温度）が１１Ｋまたはそ
れ以上であることがきわめて重要である。

最近、かかる超電導材料として、銅の酸化物セラミック
材料が注目されている。しかしこの銅の酸化物セラミッ
クスは延性、展性および曲げ性に乏しい。加えて成型し
た後の加工がきわめて困難であるという他の欠点を有す
る。

「従来の問題点」 このため、銅の酸化物セラミックスを任意の形状に作製
すること、特に線状にし、コイル状に設けるための作製
方法はまったく知られていない。

「問題を解決すべき手段」 本発明は、空芯または内部に空間を有する有機樹脂（有
機樹脂ともいう）の中空支持体を用材として用いる。さ
らにこの中空の内部に超電導セラミック材料となるべき
材料またはその出発材料を混合または溶かしたまたはゲ
ル状にした溶液を中空パイプの一方を一次的に塞いで他
方より注入する。

次にこの中空パイプ全体を加熱乾燥し、液体成分である
溶媒全体を気化して除去する。これを酸素中で加熱し、
焼成させるとともに、空芯または内部に空間を有する有
機樹脂を二酸化炭素、水分等として気化除去することに
より、残存物のセラミックスを有機樹脂の内部空間の形
状に従って焼成成形する。そしてこの加熱焼成による酸
化または還元を繰り返し行うことにより、超電導性を有
するセラミック材料、例えば銅の酸化物セラミックスで
あるＣＡｒ−ｘ　Ｂｘ）ｙｃｕｚＯｗ　ｘ　＝　Ｑ　〜
ｌ、　ｙ　＝２．０〜４．０好ましくは２．５〜３．５
．　ｚ　＝１．０〜４．０好ましくは１．５〜３．５．
　ｗ−４，Ｑ〜１０．０好ましくは６〜８で示される分
子構造を有し、Ａは元素周期表におけるｍａ族例えばＹ
（イフトリューム）またはその他のランタノイドより１
種類または複数種類が選ばれ、Ｂは周期表ｎａ族の元素
より１種類または複数種類例えばＢａ（バリューム）よ
りなる材料作製される。

本発明で用いられるセラミックスは上記以外の元素をＡ
、Ｂに加えることが可能である。

本発明において、焼成しセラミックスからなるコイルを
形成してしまった後、これらの上面に第２のセラミック
材料をコーティングし、これら全体を酸化せしめる工程
を繰り返しすることは有効である。またその場合、Ａま
たはＢの種類、Ｘ、　Ｙ。

Ｚ、−の値の一部または全部を変更してもよい。

本発明において、さらにこれを繰り返して多層構造とし
てもよいことはいうまでもない。

「作用」 これまで、金属の超電導材料を用いて線またはコイルを
作らんとする場合、その工程としてまず線材を作り、こ
れを所定の基体に巻いてゆくことによりコイルを構成せ
しめた。

しかし、セラミック超電導体に関しては、かかる線材化
また基体にまいてゆくことがきわめて困難である。

そのため、本発明の如く、予め所定のパイプ、コイル、
または始点と終点が互いに連結したエンドレスコイル等
の形状に作られた空芯または内部に空間を有する有機樹
脂を用いる。その内部を超電導セラミック材料またはそ
の出発材料を混合またはペースト状に溶かして溶液を導
入することにより、充填する。それをパイプ等の有機樹
脂の空間の内部に充填することにより、セラミック材料
を空芯または内部空間で決められた最終形状に従って固
定する。特に例えば実質的な棒状、線状またはパイプ形
状とすることが可能となった。

また本発明の空芯を有する有機樹脂のパイプを用いてコ
イル状に巻くことにより、超電導マグネットを作ること
ができる。このコイル状の始点と終点を互いに電気的に
抵抗が零であるセラミックスで連結することにより、エ
ンドレスコイルとし得る。このコイルは電流損失のない
コイル、即ち電気エネルギの蓄積用装置として用いるこ
とが可能となる。

以下図面に従って本発明の実施例を示す。

「実施例１」 この実施例では（ＡＩ−，１Ｂｘ）ｙｃｕｚｏ賀におい
てＡとしてＹをＹｇＯｓ、ＢとしてＢａをＢａＣＯ３ま
たＣｕとしてＣｔ＋０を用いた。それぞれ高純度化学社
製の９９．９５％以上のものを用いた。（分子式は（Ｙ
＋Ｂａ１）Ｃｕｔ０６〜８で示される）これらをｘ　＝
０．６７、ｙ＝３．　ｚ　＝３．ｗ　＝　６〜８とした
。これらを一度５０Ｋｇ／ｃｍ”の圧力で加圧しタブレ
ットとし、７００℃で３時間、さらに９００℃で１０時
間大気中で仮焼成した。これらを再び粉砕した。そして
その平均粒径が１００μｍ以下、例えば１〜１０μｍ程
度となるようにした。これをペースト例えばプロピレン
グリコール、オクチルアルコール、ペプチルアルコール
等と混合し空芯内に充填しやすくした。

この実施例は一度仮焼成した粉末を充填した。

しかしその出発材料であるＹ２Ｏ，ＢａＣ０，、ＣｕＯ
を混合して充填してもよい。またこの化合物を粉末より
作製するのではなく、共沈法で作製したものを充填して
もよい。

この後、第１図（Ａ）に示す如く、この混合物を空芯ま
たは内部空間を有する有機樹脂（２）内に封入した。さ
らにこれら全体を真空乾燥をし、セラミックス（１）を
内部空間に充填した。これを５０Ｋｇ／ｃｍ”の圧力で
再プレスしてもよい。かくしてこのを機樹脂により外径
の決められた所定の形状にした。そしてこれを５００〜
１０００℃、例えば９００℃１５時間酸化性雰囲気例え
ば大気中で本焼成した。するとこの有機物は酸化し、二
酸化炭素、水等になり気化せしめ得る。そして第１図（
Ｂ）に示す如く、セラミックス（１）が超電導特性を有
し、しかも所望の形状として成形された超電導材料とし
得た。

かくしてこの本焼成したＴｃオンセットが９８に以上、
Ｔｃｏが８７に以上あることを電流一温度特性より確認
した。

「実施例２」 この実施例は第１の有機樹脂（２）の固形パイプを有し
、その内部空間内に今１つの第２の有機樹脂（３）を芯
を構成すべく設けた。そしてこの第１および第２の有機
樹脂の間に実施例１と同じセラミックス（１）を充填し
て焼成した。この第２の有機樹脂（３）はこの樹脂を酸
化気化しやすくするため、その内部に空芯（４）を有せ
しめると好都合であった。するとこの有機樹脂を気化除
去した後はパイプ状のセラミックスを得ることができた
。その他は実施例１と同様である。

「実施例３」 この実施例はエンドレスコイルの例である。

第３図にその概要を示す。このエンドレスコイルは太陽
電池等で発電した電気エネルギのバッテリとして用いる
ことができる。

図面より明らかなごとく、予め実施例１と同様に有する
パイプをコイル（７）形状に有機樹脂にセラミックスを
充填して作る。さらにこの始点（５）。

終点（６）も同様にスイッチとともにセラミックスの線
または帯で連結する。この図面のエンドレスコイルは直
流入力方式の場合を示す。このエンドレスコイルは電気
エネルギの入力（８）および出力端子（９）として用い
ることができる。そして（８）。

（８゛）に電力を注入している時はスイッチをオフとし
、電力の注入を完了した後はスイッチ（１０）をオンと
して物理貯蔵を行わんとするものである。

この作製方法の概要を示す。実施例１と同様の方法で超
電導セラミックスを混合またはとかした溶液を有機樹脂
に注ぎ込む。

これを乾燥し、不要溶媒を気体として放出し、パイプの
内部を乾燥させる。さらに実施例１と同様に酸化物気体
を導入し、セラミックスを酸化、乾燥し、有機樹脂を気
化除去する。この焼成中、入力（８）、出力（９）端子
間に電流を流し続け、臨界電流密度の向上を図ることは
存効である。

このＴｃｏは実験では７９にであった。しかし超電導材
料の選択によりＴｃｏを向上させ得る。このエンドレス
コイルをして抵抗零の閉回路を作る方式とし得たため、
電気エネルギ蓄積装置として用いることができた。

交流式の電気エネルギ蓄積装置の場合は、第３図のスイ
ッチ部を除去してこれらすべてを超電導セラミックスと
し、連結した蓄積装置とすればよい。即ち交流トランス
の出力側の巻線をエンドレスコイルとすればよい。

「実施例４」 この実施例は（Ａ＋−ｘ　Ｂｘ）ｙｃｕｚＯ−において
、ＡとしてＹｂＸＢとしてＢａを用いた。するとパイプ
形状とした後もＴｃｏを８０Ｋに保つことができた。そ
の他は実施例１と同様である。

「効果」 本実施例はかかる所定の形状の空芯または内部空間を有
する有機樹脂を用い、その空芯または内部空間にセラミ
ックスを充填し、超電導セラミックスを所定の形に形成
したものである。

また、この外側にメッキ、イオンブレーティングまたは
印刷等により金属または金属の化合物を形成することに
より、外部との溶接も可能であり、電気装置の一部とし
て用いることが可能である。

この金属または金属化合物を銅または銅化合物とするこ
とにより、特にその部品としての用途をひろげることが
できる。

本発明の空芯または内部空間を有する有機樹脂中に充填
するセラミックスは出発材料を直接充填してもよい。し
かしかかる場合は加圧が一般に持続しにくいためＴｃｏ
が低い温度になりがちでありロフトバラツキも生じやす
い。

このため実施例１に示した出発材料を一度混合板焼成し
、これを再び微粉末化したものを空芯内に充填するほう
がロットバラツキもな（、Ｔｃｏも液体窒素温度以上を
得るのに有効であった。

この充填するセラミックス材料を共沈法で作るとその充
填するためのセラミックスの粒径が０．１μ前後と小さ
くなるため、より均質な特性を得るのに有効でありた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超電導セラミック棒の作製工程を示す
。 第２図は本発明の超電導セラミックパイプの作製工程を
示す。 第３図は本発明の超電導材料を用いた電気蓄積装置の一
例を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空芯または内部空間を有する有機樹脂の前記空芯ま
   たは内部空間に超電導セラミック材料またはその出発材
   料を充填する工程と、前記充填された材料を酸化焼成す
   ることにより前記有機樹脂を燃焼気化せしめるとともに
   、前記材料の固形超電導セラミックスを作製することを
   特徴とする超電導材料の作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、管状の有機樹脂の
   内部に超電導セラミック材料またはその出発材料を充填
   する工程と、前記充填した材料を酸化焼成することによ
   り前記有機樹脂を燃焼気化せしめるとともに、線状の超
   電導セラミックスを作製することを特徴とする超電導材
   料の作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、超電導セラミック
   材料またはその出発材料はペーストを混合したことを特
   徴とする超電導材料の作製方法。