JPS63270314A - 酸化物系超電導材料の製造方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、超電導線や超電導素子の製造に用いられる酸
化物系超電導材料の製造方法に関する。

「従来の技術およびその問題点」 近来、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界温度（
Ｔ　ｃ）が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物系の
超電導材料が種々発見されつつある。

この種の超電導材料は、液体ヘリウムによる冷却が必要
であった従来の合金系超電導体や化合物系超電導体に比
較して、遥かに有利な冷却条件で使用できるために、実
用上極めて有望な超電導材料とされている。

従来、この種の酸化物系超電導材料の中でＬａ−５ｒ−
Ｃｕ−０系の超電導材料を得るには、Ｌａ酸化物とＳｒ
炭酸塩とＣｕＯ粉末を混合するとともに、Ｙ　−Ｂ　ａ
−Ｃｕ−０系の超電導材料を得るには、Ｙ酸化物とＢａ
炭酸塩と酸化銅粉末を混合し、各々所定の形状に加圧成
形した後に加熱処理を施して各超電導材料としている。

ところで、この種の酸化物系超電導材料は前述の如く極
めて臨界温度が高いために、より優れた超電導特性を発
揮させるべく種々の加工法や黙想・通力法等が研究され
ている。

本発明は、前記背景に鑑みてなされたもので、酸化物系
超電導原料粉末を攪拌しながら熱処理することによって
、臨界温度が高い超電導材料を得ることができる方法を
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、前記問題点を解決するために、酸化物系超電
導体の構成元素を含有する複数の原料粉末を混合して攪
拌しつつ加熱処理する乙のである。

「作用」 原料粉末を攪拌しつつ熱処理することによって超電導体
を構成する各元素を均一に仮反応させ、後に施す加熱処
理の条件を調節可能とする。また、予備加熱状態では超
電導体が生成する以前の状態であり、混合粉末は加工性
を有するために、線材化の際の縮径加工にも対応可能で
ある。

「実施例」 以下に本発明を更に詳細に説明する。

本発明方法を実施してＡ　−Ｂ−Ｃｕ−０系の超電導材
料（ただし、ＡはＬａ、Ｃｅ、Ｙ　、Ｓｃ、Ｙｂ等の周
期律表１１１ａ族元素の１種以上を示し、ＢはＳｒ、Ｂ
ａ等のアルカリ土類金属元素の１種以上を示す）を製造
する場合には、まず、前記ｍａ族元素の化合物粉末（［
ｎａ族元素の酸化物粉末、塩化物粉末、炭酸塩等）とア
ルカリ土類金属の化合物粉末と酸化鋼の粉末を用意して
、これらを目的とする超電導材料の組成となるように混
合する。次にこれらの粉末を攪拌しつつ４００〜１３０
０℃の温度に１〜３００時間程度加熱する熱処理を施し
て仮焼粉末を得る。この仮焼粉末は、市ｊ記混合粉末を
仮反応さＵｏたものであり、Ｉｆｆ拌により粉末上に均
一に反応生成させることができる。この熱処理は、超電
導体を生成させる熱処理時の温度や時間と同じか、ある
いは低い温度か短い時間加熱処理するちのとする。

次に面記仮焼扮末を圧粉成形して例えば第１図に示すよ
うに貫通孔ｌを有ずろ円柱状の成形体２を得る。

この成形体２において、貫通孔ｌの直径ｄは、成形体の
直径りに対して、ｄ＝　１／３Ｄ〜ｌ１５０Ｄの範囲が
好ましく、また、貫通孔ｌの体積は成形体２の体積に対
して３０％以下にすることが望ましい。

ここで、貫通孔１の体積が３０％を超えるようであると
成形体２の体積を大きくしても得られる超電導材料の量
が少なくなる。

次にこの成形体に超電導体を生成さける加熱処理を施す
。成形体２の加熱処理は、生成する酸化物系超電導材料
の種類により適宜設定されるが、前述したＡ−Ｂ−Ｃｕ
’−０系の超電導材料を生成するには、８００〜１１０
０℃に１〜３００時間加熱するものとする。また、この
熱処理は、真空雰囲気、あるいはアルゴンガス雰囲気等
の不活性ガス□雰囲気、または、酸素ガス雰囲気、塩素
ガス雰囲気、フッ素ガス雰囲気、あるいは、これらの混
合ガス雰囲気で行うことが好ましい。

この加熱処理によって成形体２からは原料粉末中に含ま
れる水蒸気や成分元素のガスが成形体２の外面と貫通孔
１から効率良く放出されたり、必要成分元素のガスが吸
収され、成形体２の内部で各成分が反応して超電導体が
生成されるので超電導材料を得ることができる。なお、
前記加熱処理時には、各元素の気体が貫通孔Ｉから円滑
に排出されたり、吸収されるために、成形体２の全体に
均一に超電導体を生成させることができる。なお、前記
のように各元素の気体を貫通孔ｌから排出したり、吸収
できるために、大きな成形体２を形成した場合であって
も、成形体の内部まで十分に反応を生じさせることがで
きる。即ち、大きな成形体を用いて超電導材料を製造可
能となり、製造効率を向上できる効果かある。

前記熱処理時に仮焼粉末の各成分が相互に反応して超電
導体が生成されるのであるが、仮焼粉末の各成分はすで
に熱処理によって予備反応しているために、予め熱処理
を行わない場合に比較して加熱温度をより低く設定した
り、加熱時間を短縮することら可能であり、熱処理条件
を有利にすることができる。

また、前記成形体２を加熱処理後に粉砕することによっ
て粉末状の超電導材料を得ることもできる。

このように製造された酸化物系の超電導材料は、臨界温
度が液体窒素温度以上の値を示す優れた超電導材料であ
り、従来の合金系超電導材料や化合物系超電導材料に比
較して格段に有利な冷却条件で使用することができる。

なお、Ａ　−Ｂ　−Ｃｕ−０系の超電導材料において、
へ元素をＩＩＩａ族元素の２つ以上の元素から構成し、
Ｂ元素をアルカリ土類金属元素の２つ以」二から構成す
るものにおいては、■ａ族元素の化合物粉末を２種類以
上と、アルカリ土類金属元素の化合物粉末を２種類以上
と、酸化銅粉末または銅粉末を所定の比率に混合して本
発明方法を実施すれば良い。

第２図は、本発明方法で得た超電導粉末を用いて超電導
線の製造を行う場合の一例について説明したものである
。

第２図は超電導線の製造装置の一例を示すもので、この
製造装置は、粉末供給部１１と成形機１２と溶接機１３
と成形ダイ１４とローラ１５と加熱機１６とローラ１７
を主体として構成されている。

前記粉末供給部１１は、筒状の本体１９と、この本体１
９の内部に設けられたスクリュ２０と、本体１９の下部
に接続された供給筒２１と、本体１９の外周部に付設さ
れた加熱機２２から構成されている。また、前記供給筒
２１の長さ方向中間部にはダイス状の成形機１２が設け
られ、成形機１２の近傍には、金属テープＴが巻回され
たロール２３が設けられている。前記ロール２３は成形
機１２に金属テープＴを供給する装置であり、成形機１
２は金属テープＴを供給筒２１の周囲に筒状に成形しつ
つ供給する装置である。

また、供給筒２１の下部側方には溶接機１３が設（Ｊら
れ、供給筒２１の下方には成形ダイ１４が設けられてい
て、前記成形機１２によって筒状に成形された金属テー
プＴの端辺を溶接機１３により溶接して筒体２４を形成
できるようになっているとともに、成形ダイ１４により
この筒体２４を縮径できるようになっている。また、前
記成形ダイ１４の下方には、ロール１５と加熱装置１６
とロール１７が順次設けられている。

前述の構成の装置を用いて具体的に超電導線を製造する
には、以下の粉末を用いる。まず、Ｙ。

０３、Ｂ　ａＣＯ３，酸化銅の混合粉末を作成し、９０
０°Ｃで酸素気流中で１２時間攪拌しなから仮焼処理を
行う。この時点で前記混合粉末は十分な量の超電導物質
が生成されていることをＸ線回折により確認した。そし
て十分に仮焼処理を行った粉末を供給筒２１の供給筒２
１の下部側に向けて送り出す。

また、ロール２３から金属テープＴを送り出して成形機
１２で筒状に成形し、溶接機１３で筒体２４を形成して
成形ダイＩ４に送る。続いて供給筒２４から筒体２４に
粉末を供給して充填するとともに、成形ダイ１４で筒体
２４を縮径する。

続いて筒体２４を加熱装置１６に送り、加熱装置Ｉ６で
８００〜１１００℃に１〜３００時間程度加熱する。な
おこの工程は、後工程で行っても良い。この加熱処理に
よって筒体２４の内部の粉末を反応させて酸化物系超電
導体を生成させて超電導線Ｋを得る。なお、この熱処理
時に筒体２４の内部の仮焼粉末の各成分が相互に反応し
て超電導体が生成されるのであるが、仮焼粉末の各成分
はすでに熱処理によって予備反応しているために、予備
熱処理を行わない場合に比較して加熱温度をより低く、
あるいは、加熱時間をより短かくすることができ、熱処
理条件を有利にすることができる。なお、前記予備加熱
の条件を調節するならば、超電導体を生成さＵ・る際の
加熱処理条件を調節することも可能である。

このように製造された超電導線には長尺の線材であり、
内部に酸化物系超電導体を有するために、液体窒素温度
以上の温度で超電導状態に遷移する優れた超電導線であ
る。

なお、前記粉末供給部１１に供給する粉末は、第１図に
示す成形体ｌを粉砕したものを用いてもよく、成形体１
を粉砕した粉末と超電導体の原料粉末との混合粉末でも
差し支えない。更にこのようにして得られた超電導粉末
は、超電導マグネット材料、あるいは、超電導線材の材
料、超電導テープ用材料等、幅広く種々の超電導体用材
料として用いることができる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、酸化物系超電導体の構成
元素を含有する複数の原料粉末を混合して攪拌しつつ熱
処理するものであり、この熱処理によって超電導体を構
成する各元素を均一に粉末上に反応させることかでき、
超電導体を生成さ什る熱処理を施す際に元素の反応性を
高めることかでき、効率良く超電導体を生成できる効果
がある。

また、前記熱処理の条件を調節することによって、後に
施す超電導体を生成する加熱処理の条件を制御すること
ができるようになり、加熱処理の条件設定の自由・度が
向上する。更に、前述のように加熱した混合粉末は超電
導体の生成以萌の状聾であって加工性を有するために、
線材化の際の縮径加工にも対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施して製造された超電導材料か
らなる超電導体の斜視図、第２図は本発明方法が適用さ
れる超電導線の製造装置の一例を示す断面図である。 １・・・・・・貫通孔、　　　　　　２・・・・・・成
形体、１１・・・・・・粉末供給部、　　　１２・・・
・・・成形機、１３・・・・・・溶接機、　　　　　１
４・・・・・・成形グイ、１６・・・・・・加熱装置、
　　　　２０・・・・・・スクリュ、２１・・・・・供
給筒、　　　　　２２・・・・・・加熱機、Ｔ・・・・
・・金属テープ、　　　Ｋ・・・・・・超電導線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　酸化物系超電導体の構成元素を含有する複数の原料粉
   末を混合して攪拌しつつ熱処理することを特徴とする酸
   化物系超電導材料の製造方法。