JPH01108155A - 酸化物超電導材料及びその製造方法 - 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、酸化物超電導材料およびその製造方法に
閏するも□のである。

従来の技術 超電導材料は、１）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、
核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮１列車、磁気シールド
、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待されてい′る
。ところが、従来の金属系＃ｉｉ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、このため
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、工業上大きな間厘であった
。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。

ｌ９８７年２月に、新たなセラミックス系超電導物質、
Ｙ　Ｂ　ａ　２Ｃ　ｕ　３０７−Ｘが見いだされ、ざら
にＹを他の希土類元素（Ｌａ，　　Ｎｄ，　　Ｓｍ，　
　Ｅｌｌ。

Ｃｄ、　Ｄｙ、　Ｈｏ、　Ｅｒ、　Ｔｍ、　Ｙｂ、　Ｌ
ｕ）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、応用範囲も広がるものと回持される。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 しかしながら、これらの化合物は希土類元素を含むため
にその原料コストが高いという欠点があった。また、優
れた特性を得るためには、焼成時、あるいはその後で、
酸素中で加熱処理する必要があり、製造プロセスが複雑
となり、応用範囲が狭くなるという欠点があった。

さらに、このＹ　Ｂ　ａ　２Ｃｕ　３０７−Ｘが９８０
℃程度で分解するために、合成可能温度範囲の上限が９
５０℃程度に限られるという欠点があった。

問題点を解決するための手段 化学式（Ｌ　ｎ　ｌ−２Ａ　Ｉ　２）Ｂ　ａ２ｃ　Ｕ　
：１０７−Ｘ　（Ｌ　ｎはＹ、　　　　Ｌａ、　　　　
Ｎｄ、　　　　Ｓｍ、　　　　Ｅｕ、　　　　Ｃｄ、　
　　　Ｄ　　ｙ＋　　　　Ｈｏ。

Ｅｒ、Ｔｔｎ、Ｙｂ、Ｌｕの内の少なくとも一種類以上
の金属）で表され、Ｚが０．０５≦Ｚ≦０゜３の範囲内
に有る事を特徴とする。

作用 本発明の（Ｌ　ｎ　＋−２Ａ　！　ｚ）Ｂ　ａ２ｃ　Ｉ
Ｉ　ｚｏｖ−ｘでは希土類金属酸化物の一部を酸化アル
ミニウムで置き換えるためにコスト的に安価になる。し
かし、超電導転移温度は変化しない。また酸素中熱処理
をせず、空気中熱処理でも、Ｙ　Ｂ　ａ　２ＣＩＪ　３
０７−ｘと同様の特性となる。さらに１０５０℃熱処理
でも分解しない。

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Ｙ２Ｏ１，Ａ　Ｉ　２０：ｌ、　　Ｂ　ａ　
Ｃｏ３．　ＣｕＯ粗粉末（■、ｎ　＋−ｚＡｌ　２）Ｂ
　ａ２ｃ　ＩＩ　３０７−ｘＷ成で、Ｙに対するＡＩの
置換率がθ％、１％、３％、５％、１０％、３０％、４
０％となり、合計重量が約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１
５０ｔｎｌにて１８時時間式混合した。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。仮焼粉を粗粉砕し、さらに９０
０℃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１００ｍ１にて１
８時閏湿式粉砕し、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重量％加えて造粒した。こ
れらの造粒粉０．８ｇを１８ｍｍＸ５ｍｍの金型で、５
００　ｋ　ｇ／　ｃ　ｍ２の圧力で一軸加圧成形した。

　　゛比較のため、Ｙ２Ｏ３，Ｂ　ａ　Ｃ０３，Ｃｕ　
Ｏ粉末よりＹＢａｐＣｕＪＯ？−Ｘとなるように配合し
た粉についても、全く同様の工程で成形体を作成した。

これらの成形体を空気中および酸素中で昇温速度３００
℃／時間、バインダアウト６００℃−２時間、焼成９５
０℃−２０時間、降温速度１００℃／時間の条件で焼成
した。

得られた焼結体の液体窒素温度までの電気抵抗の温度変
化を、四端子法で測定した。その結果を抵抗が急激に低
下し始める温度（ＴＣｏｎｓ。し）と抵抗がＯとなる温
度（ＴＣＲ＝θ）にわけて、表１に示した。

表１．焼結体の緒特性（そのｌ） 表１より明らかなように、Ａ１でＹを置換しても、置換
率３０％までは超電導転移温度の低下はほとんどなく、
空気中焼成ではむしろ高くなった。

さらに、焼成温度を１０００℃〜１１００℃としたとこ
ろ、Ｙ　Ｂ　ａ　２Ｃｕ　３０７−Ｘ　組成では１００
０℃焼成で一部溶融が生じたが、ＡＩ置換系では置換率
５〜１０％で１１１０００”ｃｉで、１０％以−ヒでは
１０５０℃まではほとんど溶融しなかった。

実施例２ 試薬特級のＤ　ＶａＯｌ、　　Ｈｏ　２０３＊　　Ａ　
ｌ　２０ｔｔ　　ＢａｃＯ３ｔ　　ＣｕＯ粉末より、（
Ｄ　ｙ＋−ｚＡ　ｌ　ｚ）Ｂ　ａ　２Ｃｕ　３０７−Ｘ
組成および（ＨＯ＋−２Ａ　Ｉ　ｚ）Ｂ　ａ　ｐＣｕ　
：＋０７−Ｘ組成で、ＤｙまたはＨｏに対するＡ１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量し、実施例１と同様の
方法で焼結体を作成し、超電導転移温度を測定した。そ
の結果を表２に示した。

（以下余白） 表２．ｔＩ結体の諸性性（その２） 表２より、Ｄｙｔ　　あるいはＨｏをＡＩで置換しても
、超電導転移温度は殆ど変化せず、空気中焼成では無置
換のものよりも、むしろわずかに高くなる傾向があるこ
とがわかる。

発明者等は、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ以外にもＬａ、Ｎｄ。

Ｓｍ、Ｅ　ｕ　、Ｇ　ｄ　、Ｅ　ｒ　、Ｔｍ、Ｙ　ｂ　
、Ｌ　ｕで同様の実験を行ったが、何れの組成でもＡＩ
置換率が３０％以下では、超電導転移温度はほとんど変
化しなかった。

本発明で、（Ｌ　ｎ　＋−２Ａ　ｌ　ｚ）Ｂ　ａ　２Ｃ
ＩＪ　３０７−ＸのＺのＲ囲を０．０５≦２≦０．３の
範囲内とするのは、Ｚが０．０５未満では、添加による
コスト低下の効果がほとんどなく、また、置換量が３０
％を越えると、超電導転移温度（抵抗がＯとなる温度）
が８０　Ｋ以下となるためである。

発明の効果 本発明によれば、化学式（Ｌ　ｎ　＋−ｚＡ　ｌ　ｚ）
Ｂ　ａ２ｃｕ　３０７−Ｘ　（Ｌ　ｎはＹ、　　［，３
，Ｎｄ、　　Ｓｍ、　　Ｅｕ。

Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒａ　　Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの内の
少なくとも一種類以上の金属）で表され、Ｚが０．０５
≦Ｚ≦０．３範囲内に有る酸化物超電導材料とすること
により、優れた特性の超電導材料を、従来よりも低コス
トに、容易に得る事が可能である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）化学式（Ｌｎ＿１＿−＿ＺＡｌ＿Ｚ）Ｂａ＿２Ｃ
   ｕ＿３Ｏ＿７＿−＿Ｘ（ＬｎはＹ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，
   Ｅｕ，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．
   ０５≦Ｚ≦０．３の範囲内に有る事を特徴とする酸化物
   超電導材料。
2. （２）化学式（Ｌｎ＿１＿−＿ＺＡｌ＿Ｚ）Ｂａ＿２Ｃ
   ｕ＿３Ｏ＿７＿−＿Ｘ（ＬｎはＹ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，
   Ｅｕ，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．
   ０５≦Ｚ≦０．３の範囲内にある酸化物超電導材料を製
   造する工程において、焼結体製造時の焼成あるいはアニ
   ール処理を、その最高温度が１０５０℃以下であり、か
   つ空気中で行う事を特徴とする酸化物超電導材料の製造
   方法。