JPH01108151A - 酸化物超電導材料 - 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、Ｍ！電導マグネットやジョセフソン接合素子
等に用いられる、酸化物超電導材料に関するものである
。

従来の技術 超電導材料は、ｌ）電気抵抗がゼロである、２）完全反
磁性である、　３）ジョセフソン効果がある、といった
、他の材料にない特性を持っており、電力輸送、発電器
、核融合プラズマ■じ込め、磁気浮ヒ列車、磁気シール
ド、高速コンピュータ等の幅広い応用が１ｌｊｌ　待さ
れている。ところが、従来の金属系超電導体では、超電
導転移温度は最も高いものでも２３に程度であり、実使
用時には高価な液体ヘリウムと大がかりな断熱装置を使
って冷却する必要があり工業上大きな問題であった。こ
のため、より高温で超電導体となる材料の探索が行われ
ていた。

１９８７年２月に、新たなセラミックス系超電導ｆｌｊ
Ｍ、ＹＲａ２ｃ　ｕ３０７−Ｘが見いだされ、ざらにＹ
を他の希土類元素（Ｌａ、　　Ｎｄ、　　Ｓｍ、　　Ｅ
ｕ。

Ｃｄｓ　Ｄｙ、　Ｈｏ、　Ｅｒ、Ｔｍ、　Ｙｂ、　Ｌｕ
）で置き換えた物質についても、超電導状態となること
が確認された。これらのセラミックスは、超電導転移温
度が９５　Ｋ程度と高く、冷却には安価な液体窒素（沸
点７７Ｋ）を用いる事が出来、また冷却装置も小型とな
るので、応ＩＮ範回も広がるものと明待される。このた
め現在、これらの化合物の製造法、物性、応用等に関し
て多くの研究がなされている。

発明が解決しようとする問題点 これらのセラミックスは、通常、含まれている各金属成
分の酸化物、炭酸塩等を機械的に混合した後仮焼し、ｊ
）られた仮焼粉を成形し、焼成する方法で製造される。

この方法では、超電導材料であるペロブスカイト型構造
を持つＬｎＢａ２ＣｕｘＯｙ−×が生成するためには、
９００℃程度以上の温度で焼成する必要があり、また、
９８０℃程度以上の温度になると　Ｌ　ｎ　Ｂ　３２Ｃ
ｕ　３０ｒ−ｘ相が分解してしまうために、焼成温度は
９００℃〜９８０℃程度に限られている。ところが、こ
れらのセラミックスはその焼結性が低いために、この温
度範囲内では充分高密度な焼結体が得られず、実使用す
る場合に、機械的強度が低い、臨界電流密度が小さい等
の欠点があった。

問題点を解決するための手段 化学式Ｌ　ｎ　Ｂ　Ｂ２（ＣＩＪ　＋−ｚＢ　ｉ　ｚ）
３０ｖ−ｘ　（Ｌ　ｒｔはＹ、　Ｌａ、　Ｎｄ、　Ｓｍ
、　Ｅｌｌ、　Ｃｏｄ、　Ｄｙ、　　Ｈｏ、　　Ｅｒ、
　　Ｔｍ、　　Ｙｌ）、　　Ｔ、ｕの内の少なくとも一
種類以ヒの金属）で表され、Ｚが０．０２≦Ｚ≦０．２
の範囲内に有る酸化物超電導材料を構成する。

作用 木定明のＬ　ｎ　Ｂ　Ｂ２（ＣＩＪ　ｌ−２１３ｉ　？
）１０７−Ｘセラミックスでは、低融点酸化物となるＢ
１をペロブスカイトのＢサイトに置換固溶させることに
より、同一焼成温度では、特性を劣下させずに焼結体密
度を上げることが可能である。また、同一焼結体密度と
なる温度は低下する。

実施例 以下、　実施例で本発明を説明する。

実施例１ 試薬特級のＹ２Ｏ３，ＢａＣＯ３，Ｃｌｌ０．Ｂｉ？０
１粉末を、Ｙ　［３Ｂ２（ＣＩＪ　＋−？Ｂ　ｉ　２）
３０７−ｘＪＩ成で、Ｃｕに対するＢｉの置換率が０％
、１％、２％。

５％、１０％、２０％、３０％となり、合計型：けが約
１００ｇとなるようにそれぞれ秤量し、これらをメノウ
ボールミルでエタノールｌ　５０　ｔｎ　Ｉにて１８時
園湿式混合した。混合物を１２０℃で乾燥した後、アル
ミナ坩堝に入れ、８５０℃で５時間、空気中で仮焼した
。仮焼粉を■粉砕し、さらに８５０℃で５時間、空気中
で再仮焼した。これらの２回仮焼粉を、メノウボールミ
ルでエタノール１００ｙｎｌにて１８時時間式粉砕し、
１２０℃で乾燥した。こうして得た粉末に、ポリビニル
ブチラールを５重量％濃度で溶解した、イソプロパツー
ル溶液を５　ｉ、Ｈ竜％加えて造粒した。造粒粉は０．
８ｇをとり、直径１２ｍｍの金型で５００ｋｇ　／　ｃ
、　ｒｒｔ２の圧力で一軸加圧成形した。

これらの成形体をｍ−ｘ中て昇温速度３００℃／時間、
バインダアウト６００℃−２時間、焼成９５０℃−２０
時間、降温速度１００℃／時間の条件で焼成した。

得られた焼結体の密度を市がと試料のサイズより測定し
、また電気抵抗の温度変化を四端子法で測定した。それ
らの結！■！を表１に示した。表中では、抵抗が急激に
低下し始める温度（Ｔｃｏ　ＩＩ　）と抵抗がＯとなる
温度（Ｔｃｎ）にわけて表した。

表１．焼結体の諸性性 ７ｔより明らかなように、Ｂ１でＣＩＩを置換すると、
置換置２０％までは焼結体密度は増加した。

また、この間の超電導転移温度の低下はほとんどみられ
なかった。

実施例２ 試薬特級のＤ　ｙ　２０：ｌ、　　Ｂ　ａ　ＣＯ３，Ｃ
ｕ　Ｏ，Ｂｉ；・０３粉末を、Ｄ　５／　Ｂ　Ｂ２（Ｃ
１４１−２Ｂ　ｉ　、＝）３０ｖ−ｘ組成で、Ｃｕに対
するＢｉの置換率が０％および１０％となり、合計型破
が約１００ｇとなるようにようにそれぞれ秤量し、実施
例１と同様の方法で焼結体を作成した。

これらの焼結体の密度および超電導転移温度は、Ｂｉ置
換率Ｏ％のもので、それぞれ５．　７２　ｇ／ｃｒｎ３
、Ｔｃｏｎ”９６に−Ｔｃｎ＝９２にであり、Ｂｌ置換
率１０％のものでは、５．　９８　ｇ／ｃ　ｒｎ３、Ｔ
　Ｃｏｎ＝　９５　Ｋ−Ｔ　ｃｉ！＝　９２　ｋ″ｒ：
ｆ９ッた。

実施例３ 試薬特級のＨｏ２（ｈ、ＢａＣＯ２，Ｃｕｂ、Ｂｉｚｏ
３粉末を、Ｈｏ　Ｂ　ａ　２（Ｃｕ　＋−２Ｂ　ｉ　ｚ
）１０７−ｘ−［成で、Ｃｕに対するｐｂの置換率が０
％および１０％となり、合計重量が約１００ｇとなるよ
うにようにそれぞれ秤１し、実施例１と同様の方法で焼
結体を作成した。

これらの焼結体の密度および超電導転移温度は、Ｂ１置
換率Ｏ％のもので、それぞれ５．７０ｇ／ｃｍ３、Ｔｃ
ｏｎ＝９６に、Ｔｅｌ！＝９３にであり、Ｂｉ置ｐＪ率
１０％のものでは、５．９３　ｇ／ｃ　ｍ３、Ｔｃ　ｏ
ｎ”　９４　Ｋ−Ｔ　ＣＩＩ＝　９２　Ｋであった。

Ｙ、Ｔ）ｙ、ｔｌｏ以外にも［、ａ、Ｎ　ｄ　、Ｓｒｎ
、Ｅｕ　、Ｇｄ　、Ｅ　ｒ　、Ｔｍ、Ｙ　ｂ　、Ｌ　ｕ
テ同様の実験を行ッタカ、最適焼成温度には差があるも
のの、何れのｉ＋を成でもＢｉ置換率２〜２０％では、
１を１９！率０の場合よりも、高密度な焼結体が得られ
た。

本発明で、Ｌ　ｎＢ　ａ　２（ＣＩＩ　Ｉ　−ｚ　Ｂｉ
　ｚｈＯｒ−ｘにおけるＺの範囲を０．０２≦Ｚ≦０．
２とするのは、Ｚが０．０２未満では、添加による焼結
密度−１の効果がほとんどなく、また、０．２を越える
と、逆に密度が低下するためである。。

発明の効果 本発明によれば、化学式Ｌ　ｎ　Ｆ３　ａ２（Ｃｕ　＋
−ｚＢｉ　ｚ）１０ｖ−ｘ　（［、ｎはＹ、　　Ｌａ、
　　Ｎｄ、　　Ｓｍ、　　Ｅｕ。

Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの内の少な
くとも一種類以−Ｌの金属）で表され、Ｚが０．０２≦
Ｚ≦０．２の範囲内に有る酸化物超電導材料とすること
により、高い焼結密度の超電導材料を、容易に得る事が
可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　化学式ＬｎＢａ＿２（Ｃｕ＿１＿−＿ＺＢｉ＿Ｚ）＿
   ３Ｏ＿７＿−＿Ｘ（ＬｎはＹ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｅ
   ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕから選択
   された少なくとも一種の金属）で表され、Ｚが０．０２
   ≦Ｚ≦０．２の範囲内に有る事を特徴とする、酸化物超
   電導材料。