JPS63274653A - 超伝導材料の製造方法 - 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、高い臨界温度を有すＹ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物
を主体とする超伝導材料の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、高い臨界温度を有する酸化物超伝導材料Ｌａ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−０化合物が、ベドノルツらによって開発され
（ツァイトシュリフトフユアフィジーク（Ｚ。

Ｐｈｙｓ、Ｂ６４＜１９８６）１ｆ１９）、材料科学の
分野で非常に注目された。その後、これらの酸化物超伝
導材料について多くの研究がなされ、ウーらは、これら
の材料のうちで、特にＹ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物において
、その臨界温度が、液体窒素温度の融点を越える９０Ｋ
に達することを発見した（フィジカル・レビュウ・レタ
ーズ（Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、Ｌｅｔｔ、５１３（１９Ｂ？
）９０８）、このため、従来の臨界温度の低い超伝導材
料が、そ。

の冷媒として、価格の高い液体ヘリウムを利用する必要
があったのに対して、この新しい酸化物超伝導材料は、
冷媒に安価な液体窒素を利用することが可能である。そ
して、その用途は、超伝導磁石用線材、高速コンビュウ
ター用素子、センサー等多くの応用が考えられる。

これらの合金は、従来、−ｍに、目的の組成の原子数比
を有する混合物を９００℃〜１０５０’Ｃの温度範囲で
焼成した後、一分間に１０℃以上の比較的速い冷却速度
で冷やすという方法によって作製されている。

（発明が解決しようとする問題点） Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物超伝導材料は、前記のごとく、
その臨界温度が約９０にと非常に高い値を有しており、
この温度で電気抵抗は完全にゼロになるものの、従来の
材料は非常に不均質であり、この温度において超伝導性
を示す相の割合は、ｌ口％〜４０％程度と非常に少ない
という問題点があった。

この原因としては、材料中の酸素濃度が超伝導特性に大
きく影響を与えているためと考えられる。

すなわち、このＹ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物超伝導材料は、
酸４：欠陥ができやすく、材料中の酸素濃度が減少する
と遷移温度が著しく低下してしまう。したがって、材料
の作製方法によって材料中の酸素濃度が変化し、このた
めに、超伝導特性が著しく不均質になってしまったもの
である。このように、臨界温度での超伝導相の割合が少
ないために、従来のＹ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物超伝導材料
は、臨界電流密度が従来のＮｂ３Ｓｎ等の合金系超伝導
材料よりも著しく低い等の問題点があった。

本発明は、この様な従来技術の問題点を解決して、臨界
温度が高く、この温度での超伝導相の割合が非常に高い
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物超伝導材料の製造方法を提供す
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、（Ｙ＋−ｘＢａｘ）ｙｃＵｚｏ＋−ｙ−ｚな
る式で表され、ｘ−０．３５〜０．７５．ｙ＝０．２〜
０．３．ｚ＝０．１５〜０．２５である酸化物を、９４
０℃から１０５０℃の温度範囲で５分以上焼成した後、
一分間に５℃以下の冷却速度で降温することを特徴とす
るＹ−Ｄａ−Ｃｕ系超伝導材料の製造方法である。

（作用） Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物超伝導材料において、Ｘの範囲
を０．３５〜０．７５、ｙの範囲を０．２〜０．３、Ｚ
の範囲を０．１５〜０．２５と限定したのは、この範囲
をはずれると超伝導相の割合が著しく小さくなり、５０
％よりも少なくなってしまうからである。

焼成温度を９４０℃〜１０５０℃の範囲に限定したのは
、焼成温度が９４０℃よりも低い場合には、成分元素間
の反応が不十分であるため、超伝導相の割合が５０％よ
りも低くなってしまうためであり、また、焼成温度が１
０５０℃を越えた場合には、材料の一部が融解してしま
い、やはり、超伝導相の割合が、５０％よりも低くなっ
てしまうからである。さらに、焼成時間を５分以上と限
定したのは、これよりも短い時間では、反応が十分起こ
らず、超伝導相の割合が、５０％よりも低くなってしま
うからである。

焼成後の冷却速度を一分間に５℃以下と限定したのは、
これよりも速い速度で冷却した場合には、超伝導相の割
合が５０％よりも低くなってしまうからである。これは
、焼成後の冷却時に、材料中の酸素濃度が温度の低下に
つれて徐々に増加していくわけであるが、この際、冷却
速度が遅いほど増加する酸素量は多くなる。このため、
冷却速度が速く、例えば、５℃よりも速い場合には、材
料中の酸素濃度が、遅い場合よりも低く、超伝導特性が
悪くなってしまうからである。

（実施例） 以下本発明の一実施例を詳細に説明する０本実施例にお
いては、原料として、酸化イツトリウム、炭酸ランタン
および酸化鋼の粉末を使用した。これらの粉末を材料が
目的組成になるように重量を測定した後、ボールミルに
よって、１２時間混合する。その後、この混合粉を空気
中において、９００℃で１２時間予焼し、再び、ボール
ミルによって、再粉砕を行う。このようにして得られた
予焼粉を２トン／Ｃ♂の圧力でプレス成形する。次に、
このプレス成形されたベレットを炉の中にいれ、酸素１
気圧のガスフロー中で９００℃〜１１００℃の範囲で１
０時間焼成した。その後、炉中において、酸素ガスを流
したままの状態で所定の冷却速度で約３００℃以下まで
冷却した。今回の実施例においては、本発明の範囲外の
材料も含めて、第１第１表 このようにして合成された材料１〜２０までのＹ−Ｄａ
−Ｃｕ系酸化物材料の構造をＸ線回折法によって評価し
た。その結果、本発明の範囲外の材料１．６．１１．１
５．１６．２０を除（、ｘ＝０．３５〜０．７５、ｙ・
０．２〜０．３、Ｚ・０．１〜０．３の範囲の組成で、
焼成温度が９４０℃〜１０５０℃の材料は、いずれも斜
方晶系の結晶ｆ８逍を有する回折ピークが支配的であっ
た。また、電気抵抗によって、これらの材料の超伝導遷
移温度を評価したところ、前記斜方晶系が支配的な材料
においては、約９０に付近で非常に鋭い変化を示し、超
伝導状態に遷移した０次に、超伝導状態に遷移した付近
で、帯磁率を測定し、この温度付近での超伝導相の割合
を評価した。その結果を第２表に示す。表にみられるよ
うに、焼成温度が９４０℃〜１０５０℃の範囲にある材
料２．３．４はいずれも遷移温度付近で超伝導相 （以下余白） パ５゜ ＼゛ 第　　２　　表 の割合が５０％以上と高く、非常に良好な超伝導特性を
示す、また、焼成後の冷却速度依存性については、冷却
速度の高い材料７を除いていずれも超伝導相の割合が９
５％以上と非常に高く、冷却速度が一分間に５℃以下で
ある場合に非常に超伝導特性が向上することがわかる。

次に、超伝導相の割合が組成依存性については、材料１
１．１５．１６．２０以外のｘ−０．３５〜０．７５．
ｙ＝０．２〜０．３およびｚＪ、１５〜ｏ１ｚ５の範囲
内にある組成の材料は、何れの材料においても５０％以
上の超伝導相が存在しており、非常に均質な良質の材料
が得られたことがわかる。

従来の製造方法で合成されたＹ−Ｂａ−Ｃｕ系酸化物超
伝導材料の遷移温度付近における超伝導相の割合がたか
だか１０％から４０％と非常に少なかったのと比較する
と、本発明による製造方法は、超伝導相の存在する割合
が高く、非常に優れた方法であることがわかる。

なお、本実施例においては、酸素ガス１気圧中における
焼成、及び、徐冷という製造方法を示したが、大気中で
の焼成、及び、徐冷という製造方法を利用してもさしつ
かえない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明による超伝導材料の
製造方法は、高い遷移温度を有し、かつ、超伝導相の割
合の非常に高い良質な超伝導材ｔ１が容易に得られ、そ
の効果は大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （Ｙ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘ）＿ｙＣｕ＿ｚＯ＿１＿−＿
   ｙ＿−＿ｚなる式で表され、ｘ＝０．３５〜０．７５、
   ｙ＝０．２〜０．３、ｚ＝０．１５〜０．２５である組
   成の酸化物を、９４０℃から１０５０℃の間の温度範囲
   で５分以上焼成したあと、一分間に５℃以下の冷却速度
   で降温することを特徴とする超伝導材料の製造方法。