JPS63270343A - 酸化物超伝導体の製造方法 - 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） この発明は酸化物超伝導体、特に酸化物セラミックスよ
りなる超伝導体の製造方法に関する。

酸化物超伝導体は線状あるいは帯状に成形され、発電機
、変圧器その他の電気機器やジョセフソン素子などの電
子デバイスなどに用いられる。

（従来の技術） 超伝導材料として、金属元素、これら金属の合金や金属
間化合物、有機材料、セラミックスなどが知られている
。最近では、特にＬａ、Ｓｒ、Ｃｕ酸化物やＹ、Ｄａ、
Ｃｕ酸化物などのセラミックス系超伝導材料の開発が盛
んに行われている。

これら酸化物超伝導体の製造では、一般にＬａ２Ｏ３，
Ｙ２Ｏ３などの希土類元素の酸化物、ＳｒＣＯ３゜Ｂａ
に０３などのアルカリ土類金属の炭酸塩およびＣｕＯな
どの原料粉末を加圧成形したのち、焼結する。成形体は
、焼結により微小な結晶粒が集った多結晶体となる。ま
た、焼結中に上記炭酸塩からＣ０２が放出され、また酸
化物および雰囲気中の酸素が結晶中に取り込まれ、ペロ
ブスカイト型など超伝導性を示す結晶構造を形成する。

酸化物の結晶構造は酸素イオンの充填状態により決るの
で、焼結中における酸素と上記酸化物や炭酸塩との反応
は超伝導性に大きく影ツする。

また、一般に原料粉末をペレット状に成形したのち、仮
焼し、粉砕して得られた粉末を加圧成形して焼結するこ
とも行ねわでいる。仮焼により水分、Ｃ０２その他の不
純物が原料粉末から除去される。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記従来の製造方法では、原料粉末中に含まれ
ているＣ０２などの不純物が焼結の際に結晶粒界に集り
、酸素が結晶内に取り込まれるのを妨げていた。このた
めに、酸素との未反応部分、すなわち酸素濃度が不十分
な部分が焼結を終えた成品中にかなり残っていた。未反
応部分はペロブスカイト型など超伝導性を示す結晶構造
を形成しないので、このことが臨界温度Ｔｃ、臨界電流
密度Ｊｃあるいは臨界磁場Ｈｃの向上の一つの障害とな
っていた。

そこで、この発明は焼結体の殆どが超伝導性を示す結晶
構造からなり、高い超伝導性を示す酸化物超伝導体を製
造することができる方法を提供しようとするものである
。

（問題点を解決するための手段） この発明の酸化物超伝導体の製造方法は、希土類元素の
酸化物、アルカリ土類金属の炭酸塩およびＧｕＯの混合
粉末を成形し、焼結して酸化物超伝導体を製造する方法
において、成形前の粉末を酸素雰囲気中で８００℃以上
の温度に加熱保持して熱処理する。

製造する酸化物超伝導体の種類に応じて、希土類元素お
よびアルカリ土類金属から所要の金属が選ばれる。希土
類から選ばれるものは、たとえばＬａ、Ｅｕ、Ｄｙ、ｔ
ｏｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂまたはＹであり、アルカリ土類
金属から選ばれるものはＣａ、Ｓｒ、ＲａまたはＤａで
ある。

粉末を成形するには、通常の成形方法たとえばＣＩＰ、
１１Ｐ、ホットプレスなどが用いられる。焼結は常圧で
、空気あるいは酸素雰囲気中で行う。焼結温度は９００
〜１０００℃程度であり、焼結時間は２〜６４ｈｒ程度
である。

酸素雰囲気中での熱処理温度が８００℃未満であると所
要の効果が得られない。加熱保持時間は加熱温度、原料
粉末の種類、粒度などによって決められるが、数時間程
度である。粉末は皿あるいは箱状の容器に収納した状態
で熱処理するが、容器は酸素と反応しにくい材質、たと
え、ばアルミナ、イリジウム製の容器を用いることが望
ましい。

なお、上記熱処理の前に成形、仮焼あるいは粉砕工程を
含めてもよい。この場合の成形は、簡単な加圧成形が用
いられる。仮焼は常圧で、空気あるいは酸素雰囲気中で
行い、仮焼温度は７００〜１０００℃程度、また仮焼時
間は数時間程度である。

仮焼により原料粉末中の水分、揮発分その他の不純物を
分離する。

（作用） この発明の方法では、焼結前の粉末を酸素雰囲気中で加
熱保持するので、粉末は酸素が富化され、また粉末中か
らＣＯ□その低不純物が放出される。このため、焼結時
に酸素は結晶粒内へ容易に入りこむことができ、酸素と
の反応が促進される。これより、焼結体は酸素濃度が高
くかつ均一となり、焼結体の殆どが超伝導性を示す結晶
構造となる。

（実施例） 第１図はこの発明による酸化物超伝導体製造法の作業工
程の一例を示すフローチャートである。

図面に示すように、まず酸化イツトリウム、炭酸バリウ
ムおよび酸化銅の微細粉末を混合し、ベレットに加圧成
形した。ベレットを９００℃で、２時間仮焼したのち、
これを粉砕した。得られた粉末をアルミナ製器に入れ、
酸素雰囲気中で８５０℃に加熱して５時間保持した。

上記熱処理した粉末を圧力３００ｋｇｆ／ｃｍ２で冷間
−軸加工成形し、さらに圧力２０００ｋｇｆ／ｃｍ２で
直径２０＋ｎｍのベレットに冷間等方加圧成形した。こ
のベレットを酸素霊囲気で９５０℃に加熱して８時間保
持し、焼結した。ついで、焼結体を粉砕し、外径２０ｍ
ｍの鋼管に充填し、これを圧延および引抜きにより外径
２１６０１の線材に延伸加工した。そして、９５０℃で
８時間加熱し、炉冷した。

このようにして得られた線材の電流密度Ｊｃは３００　
八／ｃｍ２であった。これに対し、従来法　（酸素雰囲
気中での熱処理を行わない）により作られだ線材の臨界
電流密度Ｊｃは３０　八／ｃｍ２であった。

以上、ＹＢａ２Ｃｕ＋０ｙ−ｘの製造について説明した
が、他の材料たとえばＬａ５ｒＣｕＯについても同様に
製造することかできる。

（発明の効果） この発明によれば、焼結に供される粉末は酸素雰囲気中
での熱処理により不純物が除去されるとともに酸素が富
化されるので、焼結体は酸素濃度が高くかつ均一となり
、焼結体の殆どが超伝導性を示す結晶構造となる。これ
より、臨界温度、臨界電流密度および臨界磁場は高くな
り、電気機器および電子デバイスの性能向上を図ること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による酸化物超伝導体の製造方法製造
法の一例を示す作業工程図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　希土類元素の酸化物、アルカリ土類金属の炭酸塩およ
   びＣｕＯの粉末を原料とし、これを成形し、空気または
   酸素雰囲気中で焼結して酸化物超伝導体を製造する方法
   において、成形前の粉末を酸素雰囲気中かつ８００℃以
   上の温度に加熱保持して熱処理したのちに、前記成形お
   よび焼結を行うことを特徴とする酸化物超伝導体の製造
   方法。