JPS63318800A - 磁場シ−ルド材料 - 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］ 本発明は超伝導性複合酸化物層を有する磁場シールド材
料に関する。

［従来の技術］ 近年、超伝導磁石、常伝導磁石、永久磁石などを用いた
磁石、モーター、ＭＨＩ、加速器などが広く利用されて
いる。それに伴ってこれらの装置、機器、部品等から漏
れ磁界を生じ、外部に悪影響をもたらすことがあり問題
となっている。

また磁気テープ、磁気ディスク、磁気カードなどの磁気
記録媒体も広範囲で使用されるが、外部磁場により記録
が妨害されたり、記録された情報が破壊されることがあ
り、これら磁気記録媒体の保護が要求されている。以上
のような問題に対し、有効な磁場シールド材料が求めら
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来磁場シールド材として、高透磁率、低保磁力を有す
る軟質磁性材料が利用されているが、シールド材料の磁
束が飽和に達する磁場強度以上の磁場では、シールド能
力が低下してしまう。また低い磁場強度の磁場において
も漏れ磁界を生ずる恐れがある。このためシールド材料
の体積を大きくとりシールド効果を高めることも可能で
あるが、この方法ではシールド材料の重量が増加するこ
とは避けられない。

以上のように軟質磁性材料を用いる磁場シールド材料は
数多くの問題点を有するため、更に有効な磁場シールド
材料が要求されている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは前記問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、超伝導性複合酸化物層を有する磁場シールド材料
が優れた磁場シールド性を示すことを見出し本発明を完
成するに至った。

以下、本発明の磁場シールド材料について詳細に説明す
る。

本発明の磁場シールド材料は超伝導性複合酸化物を含有
することを特徴とするものである。

超伝導複合酸化物として、Ｌ　ｉ−Ｔ　ｉ−。

系［超伝導臨界温度（以下ＴＯと略称する。）１３゜７
ｋ］　、Ｂａ　−（Ｐｂ−Ｂ　ｉ　）　−０系（Ｔ０１
３ｋ＞　、Ｒｂ−Ｗ−０系（Ｔｃ６．４ｋ）、あるいは
銅系複合酸化物がある。

Ｌ　ｒ　−Ｔ　＋−ｏ系、８ａ　−（Ｐｂ−Ｂ　ｉ　＞
　−〇系、Ｒｂ−Ｗ−０系複合酸化物はＴＣが低いため
、高価であり、また資源的に乏しい液体きリウムを用い
ねばならないという問題があるので実用上の用途が限ら
れてしまう。

一方銅系複合酸化物は液体窒素以上にＴＯをもつものも
あるため、冷却に低コストで資源的に豊富な液体窒素を
用いることができ、工業上より好ましいものとなる。

超伝導性銅系複合酸化物は一般式 ％式％ ここでＭ＋はＣａ、３ｒおよびＢａから選ばれる少なく
とも一種、Ｍ２はＳＣ，Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、
Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、ＤＶ、ＨＯｌｌ：ｒｌ
Ｔｍ、Ｙｂ５Ｌｕから選ばれる少なくとも一種である。

上記一般式中のａ、ｂｌｘの数値範囲としては、 ０．５≦ａ≦３ １゜０≦ｂ≦４．０ ０．０２≦Ｘ≦０．９ であることが高いＴＯの超伝導性銅系複合酸化物を作る
ので好ましいものとなる。

超伝導性複合酸化物は超伝導が破壊される臨界磁場強度
（以下Ｈｃと略称する。）が大きく、ＨＣ以下の磁場を
シールドできるため、従来の軟磁性磁場シールド材料で
は困難であった強い磁場をシールドできる。特に銅系複
合酸化物では５０テスラ以上の臨界磁場を有するものも
ある。さらに超伝導性複合酸化物は軽量かつ空気中で安
定であり工業材料として極めて有用なものである。

超伝導性複合酸化物はＴＯおよびＨｃ以下で超伝導状態
となり反磁性を示すことに基づき磁場シールドを行うこ
とができる。

すなわち反磁性体は負の磁化率（以後χと略称する）を
有するが、超伝導体以外の反磁性体ではχの絶対値が小
さく（χ〜−１０−６ｅｍｊ／ａ程度）、磁場シールド
能力は低い。一方超伝導体ではχの絶対値が大きい（χ
〜−１０−３ｅｍｕ／ｇ以上）反磁性体となり、外部か
ら磁場を印加してもマイスナー効果により超伝導体内部
あるいは超伝導体に取り囲まれた空間では磁場がゼロま
たは極めて小さい。本発明の磁場シールド材料は反磁性
に基づくマイスナー効果を利用したものである。

ざらに本発明の磁場シールド材料は、ミリ波・マイクロ
波などの電磁波のシールドを行うこともできる。すなわ
ち、超伝導体では共撮性能係数Ｑ値（ＱＳ）が常伝導体
のＱ値（ＱＨ）に比べ著しく大きい（Ｑ、／ＱＮ〜１０
３〜１０６）ため、常伝導体では得られない高い電磁波
シールド効果を得ることができる。

次に超伝導性複合酸化物層の製造方法について説明する
。本発明の超伝導性複合酸化物の製造方法は、例えば希
土類酸化物や希土類水酸化物等の希土類化合物、酸化バ
リウム、炭酸バリウム、酸化ストロンチウム、炭酸スト
ロンチウム等のアルカリ土類金属化合物、および酸化第
２銅や炭酸第２銅のような銅の化合物を所定量混合して
加熱して同相反応させる方法、希土類元素、アルカリ土
類金属や銅の塩化物や硝酸塩等の可溶性化合物の水溶液
の混合物にシュウ酸塩の水溶液を添加して共沈させた後
加熱して反応させる方法がある。

また、これらのうち２種の金属塩化合物を共沈法によっ
て製造した後、他の金属化合物と混合して所是の複合酸
化物を得ることもできる。

加熱反応する条件は組成によって異なるが、６００℃か
ら１２００℃において、５分間から１週間所定の雰囲気
中において行うことが好ましい。

上記のようにして得られる複合酸化物は必要があればボ
ールミルやジェットミル等の粉砕手段を用いて、例えば
１０μｍ以下に粉砕した後に所定の形に成形し焼結させ
る。

焼結温度は組成によって異なるが６５０〜１２００℃が
好ましく、１０分から１週間行う。次いで所定の雰囲気
中において３０分から１週間、３００〜１０００℃の温
度でアニールする。

本発明において複合酸化物中の酸素含有量の制御も重要
な因子であり、それはアニール時の雰囲気を変えること
により行うことができる。例えば酸素含有量を少くした
い場合には、窒素、アルゴンやヘリウム等の不活性ガス
雰囲気中において、酸素分圧を調整しながらアニールを
行う。

また、成形あるいは焼結手段としては複合酸化物をホッ
トプレス、溶融凝固、爆発圧縮等で成形する方法も用い
ることができる。また、成形の際必要に応じ充填剤を含
有させることができる。以上のようにして複合酸化物層
を製造することができる。

また、塁根上に複合酸化物層をスパッタリング、ＣＶＤ
、、噴霧、バインダー法で！！！造する方法や蒸着、Ｍ
ＢＥ法などにより金属層宝形成した後、酸化させて複合
酸化物層を製造する方法も用いることができる。これら
の方法では基板として、金属、セラミックス、有機材料
等いずれを用いてもよい。

さらに射出成形法などでプラスチック中に複合酸化物粉
末を分散させ複合酸化物層を製造することもできる。

また該複合酸化物層の表面に耐水安定性などのための保
護層を設けることや、該複合酸化物層を積層構造にして
シールド効果を向上させることもできる。

次に上記複合酸化物層が磁場シールド効果を奏するには
、この超伝導性複合酸化物をＴＯ以下の温度に保持する
ことが必要である。

この際、超伝導複合酸化物のＴｃに応じた冷却法を用い
ればよい。特に超伝導性複合酸化物には高いＴＯを有す
るものがあり、必ずしも液体ヘリウムやそれに伴う冷却
装置は必要としない。従って磁場シールドの必要に応じ
低コストで、簡便な方法を用いる超伝導性複合酸化物層
をＴＯ以下の温度に保てばよい。

［実施例］ 以下実施例により本発明をざらに詳細に説明する。

実施例１ 塩化イツトリウム、硝酸バリウムおよび硝酸銅をそれぞ
れ’１ｍｏ１１５１の濃度になるようにイオン交換水中
に溶解した。塩化イツトリウム水溶液５０ｍ１、硝酸バ
リウム水溶液１００ｍ１、および硝酸銅１５０ｍ１を採
り、混合水溶液とした。

次いでシュウＭ２水塩４７．９！；Ｉ（化学量輪間の１
．１倍）を当該混合水溶液中に添加して、イツトリウム
、バリウム、および銅のシュウ酸塩を共沈せしめた。得
られた沈澱は濾過水洗した後１００℃において乾燥した
。続いて９００℃の温度において酸素中で１２時間加熱
した後、−５０℃／時間の冷却速度で冷却して複合酸化
物を得た。

得られた複合酸化物は１０ｍｍφステンレス棒芯を有す
る２５ｍｍφゴム管を用いて、２　ｊａｎ／Ｃｍ２の圧
力で静水圧プレス成形した後、９２０℃の温度において
酸素中で２時間焼結して成形体を得た。

焼結管を液体窒素で冷却しながら、外部から常伝導コイ
ルにより直流磁場を加え、焼結管内の磁場強度をホール
素子プローブを用いたガウスメータで測定した。外部磁
場の印加方向は焼結管長手方向に垂直な方向でおり、焼
結管外部の磁場強度は１０，０ＯＯＧであったが、焼結
管内の磁場強度は１Ｇ以下であった。

なお焼結管の一部を切断して電極を付け、タライオスタ
ットに取り付けた後、四端子法により電気抵抗を測定し
たところ、ＴＣ（抵抗ゼロ温度）は９５にであった。

実施例２ 酸化イツトリウム２２．６０、硝酸バリウム１０４．５
ｇ、酸化第２銅４７．７９をボールミルで２、時間混合
後、９００℃の温度で酸素中１２時間加熱した後、−５
０℃／時間の冷却速度で冷却して複合酸化物を得た。該
複合酸化物を撮動ミルで粉砕した粉末２０（ｌにポリビ
ニルブチラール（平均分子量５万）のメチルエチルケト
ン溶液（５ｍｍ％）３０ｇを加えボールミルで２４時間
混合して均一混合物を得た。

該均一混合物をアルミナ板（５０ｘ　１００ｘＯ，５ｍ
ｍ）上に塗布（乾燥後膜圧ｉｏｏμｍ）シた侵、１００
℃に加熱したナイロンロールでカレンダー処理（線圧１
００ｋｇ／ｃｍ）　Ｌ／て複合酸化物層を作成した。

該アルミナ板を液体窒素で冷却しながら、ガウスメータ
ーのホール素子プローブを板面より２０ｍｍの位置に固
定し、反対面より２０Ｘ　５０ｘ　３０ｍｍの寸法を有
するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系直方体磁石（＠磁方向３０ｍｍ方
向）のＮ極面を板面中心より２ｇｍｍの位置に固定した
。ホール素子位置の磁場強度はガウスメータにより１Ｇ
以下であった。

なお複合酸化物層を有しないアルミナ板を用い同様に操
作したところ、ホール素子位置の磁場強度は１１００Ｇ
であった。　゛実施例３ 酸化インジウム３３．７Ｌ硝酸バリウム１０４．５ｇ、
酸化第２銅４７．７（ＩＩをボールミルで２時間混合後
、９２０℃の温度で酸素中１２時間加熱した後、−１０
０℃／時間の冷却速度で冷却して複合酸化物を得た。該
複合酸化物をジェットミルで平均粒径２μｍに粉砕した
粉末２５０にポリメチルメタクリレート（平均分子量１
０万）　　５ｇおよびトルエン５０ｍ１を加え、ボール
ミルで２日間混合して均一混合物を得た。

次いで該均一混合物をポリエチレンテレフタレートフィ
ルム（１７５μｍ厚）上にブレードコータを用いて塗布
（乾燥後膜厚７５μｍ）シて複合酸化物層を形成した。

復合酸化物塗膜を有するポリエチレンテレフタレートフ
ィルムを用い１５０ｍｍ角の封筒状の袋を作成し、袋の
内部に５．２５インチの画像情報を記憶したフロッピー
ディスクを入れた。

液体窒素で袋を冷却しながら１０００Ｇの強度の直流磁
場中に置き、１週間保持した。次いで袋を磁場中より取
り出した後、フロッピーディスクを袋より取り出し、画
像を再生したところ、再生画像の劣化は認められなかっ
た。

一方複合酸化物塗膜のないポリエチレンテレフタレート
フィルムで作成した袋を用いて同様の操作を行ったとこ
ろ、フロッピーディスクから画像の再生はできなかった
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の超伝導性複合酸化物層を有
する磁場シールド材料は強い磁場のシールドが可能で、
漏れ磁界が小さく、軽量かつ空気中で安定であり、工業
材料として極めて有用なものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超伝導性複合酸化物層を有することを特徴とする磁場シ
   ールド材料。