JPH01115865A - 高温超電導セラミックスの成形法 - 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、高温超電導セラミックスを成形する方法に関
する。

（従来技術及びその問題点） Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物系セラミックスに代表される稀土
類元素−アルカリ土類元素−銅の酸化物からなる酸素欠
陥型層状ペロブスカイト構造を有するものは、液体窒素
温度以上の高い臨界温度を持つ超電導物質であることが
知られるようになり、多方面への応用が期待されている
。

これらの酸化物系超電導上タミックスは液体窒素のよう
な安価な冷媒で冷却することによっても超電導状態にな
るため、液体ヘリウム中でしか超電導状態を示さないＮ
ｂ−Ｔｉ系超電導合金などの代わりに、超電導マグネッ
トなどに使えれば、経済的に大きなメリットがある。

しかし、これまで作られてきた超電導セラミックスは臨
界電流密度が小さいという欠点を持ち、さらに酸化物系
セラミックスは粉体であるために大型の成形体及び線材
の製造が困難であった。

一般にセラミックスの製造には成形工程が含まれるが、
その成形工程においては、成形性能を向上させるためセ
ラミックス粉体に多種多様な有機材料が添加使用されて
いる。亀裂、歪みのない高密度、均質な高強度成形体を
得るには、高嵩密度のセラミックス原料粉体を使用し、
かつ有機材料の添加はできるだけ少量にすることが望ま
しい。

またこの高温超電導セラミックスは酸素の欠損量が性能
に大きく左右するために、有機材料の添加量が多いと有
機材料に由来する酸素がセラミックス中に取り込まれ、
臨界温度、臨界電流密度等の特性を悪くする。しかし適
切な有機材料を選択しても、その添加量を減らすことは
困難である。

（問題点解決のための技術的手段） 本発明者等は前記問題点を解決すべく鋭意研究した結果
、本発明に到った。

本発明は、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物系に代表される稀土類
元素−アルカリ土類元素−銅の酸化物からなる高温超電
導セラミックス粉体を成形する際に、上記粉体としてタ
ッピング充填率が１５％以上である粉３体を使うことを
特徴とする高温超電導セラミックスの成形法に関する。

本発明における充填率とは、超電導セラミックス粉体を
入れた長い円筒容器を一定の高さ（４ｃｍ）から落下さ
せ、その時の粉体の重量を粉体が占有する体積で除して
得た値を更に粉体の真比重で除した値である。

本発明における高温超電導セラミックスは。

ＹＩＢａｚＣｕ３０ｔ−ｘに代表されるものであるが、
Ｙのかわりに稀土類元素のｌ、ａ、Ｎｄ、Ｓｍ。

Ｅｕ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｈｏを、またＢａのがねりにＳｒを
使用することができる。

またこれらの含有元素の組成比は、稀土類元素：アルカ
リ土類元素：Ｃｕ−１：２：３であるが、臨界温度が液
体窒素温度以上である限り上記組成に厳密に一致させる
必要はない。

本発明において高温超電導セラミックス粉体のタッピン
グ充填率が１５％未満である場合には、成形及び線材化
において型枠、金型への充填性が悪く、成形体のラミネ
ーション、歪み等を生ずる。

また焼結において充分に高密度化が達成されず、臨界温
度及び臨界電流密度が低下する。

タッピング充填率が１５％以上であるセラミックス原料
粉体は、一般にタイラー標準篩いで１゜−３５メツシユ
を通過し、またその−成粒子の粒径は通常０．１−１ミ
クロンの範囲にあることが好ましい。

本発明で使用されるセラミックス粉体は、セラミックス
原料粉体をアルコール及び／又は水を溶媒にして、ボー
ルミル、アトライター、振動ミル等で粉砕し、粉砕物を
ロータリーエバポレーター、ドラムドライヤー、スプレ
ードライヤー、振動流動乾燥器等により瞬時に乾燥し、
これを粉砕して、又は粉砕せずに篩い等で分級して調製
することができる。

本発明で使用されるセラミックス粉体においては、常法
に従いそれ自体公知の有機の結合剤及び／又は減摩剤を
少量添加することができる。この有機結合剤としてはデ
キストリン、カゼイン、ゴム類、アルコール及びセルロ
ース誘導体等が使用される。添加量については特に制限
はないが、５重量％以下で満足する成形体が得られる。

５重量％以上添加すると、熱処理によって成形体中の有
機結合剤を分解除去するとき、セラミックスの還元を起
こすようになる。

また減摩剤は大型成形体を成形する場合、あるいは型枠
内の粉体にかかる力を均一にするために添加される。減
摩剤としては酢酸セルロース、ステアリン酸、ジグリコ
ール、ステアリン酸銅、ステアリン酸バリウムが使用さ
れる。添加量については特に制限はないが、１重要％以
下で満足する成形体が得られる。

充填率が１５％以上を有する超電導セラミックス粉体の
成形方法としては、一般に知られる方法が用いられる。

その例としては、粉体をホットプレス、ラバープレス、
加圧成形、及びアイソスタテックプレスして型物を成形
する方法、銅又は銀等のパイプに粉体を充填しそれを圧
延して線材に成形する方法が挙げられる。

上記の成形体は、７００°Ｃ〜９５０°Ｃで焼結するこ
とにより超電導を示す成形体とすることができる。また
焼結に先立ち有機結合剤及び／又は減摩剤はこれらが焼
結後炭素として残存したり、空孔を生じさせたりしない
ように、分解除去することが望ましい。

（実施例） 以下に本発明の実施例を示す。

実施例１ 塩化イツトリウム（Ｙ　ＣＥ　ｙ・６Ｈ２Ｏ）０．１ｍ
ｏｎと塩化バリウム（ＢａＣｆｚ・２ＨｚＯ）０．２ｍ
ｏｆとを水１０００　ｄに溶解し、これに３Ｎ炭酸アン
モニウム水溶液１０００　ｄを加えて共澱物を生成させ
た。この共沈澱物を蒸留水で洗浄後、塩基性炭酸銅（Ｃ
ｕ　ｚ　ＣＯ：＋（ＯＨｈ”ｌ　０．１５ｍ　ｏ　１を
加えてボールミルで混合した。混合物を乾燥、粉砕し、
ついで空気中８００°Ｃで仮焼成した後、再度水を添加
し、ボールミル処理して造粒後２０メツシユの篩いで整
粒した。この粉体のタッピング充填率は２５％であった
。　　　　この粉体にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
を０．４重量％になるように加えて十分混合し、Ｉｔ／
ｃｍ”の圧力で直径５ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形体を作成
し、空気中９００°Ｃで２時間焼結した。得られた超電
導セラミックス成形体の密度、抗折強度、臨界温度は下
記の通りであった。

密度　　　　　５．２８　　ｃｃ／ｇ 抗折強度　　　１２００　　ｋｇ／ｃｍ”臨界温度　　
　９６　　　ｋ 比較例１ 実施例１と同様に、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物系の超電導セ
ラミックスを製造し、２００メツシユの篩いで整粒した
。この粉体のタッピング充填率は１０％であった。この
粉体から実施例１と同様に成形して得られた超電導セラ
ミックス成形体の密度、抗折強度、臨界温度は下記の通
りであった。

密度　　　　　４．８２　　ｃｃ／ｇ 抗折強度　　　６００　　ｋｇ／ｃｍ 臨界温度　　　９１　　　ｋ 実施例２ 塩化イツトリウム（ＹＣＩ！、：＋・６　Ｈ，Ｏ）　０
．１ｍｏｌと塩化バリウム（Ｂ　ａ　Ｃｌ、　ｚ　・２
　ＨｚＯ）０．２ｍｏｌとを水１０００　ｍに溶解し、
これに３Ｎ炭酸アンモニウム水溶液１０００　ｄを加え
て、共沈澱物を生成させた。

この共沈澱物を蒸留水で洗浄後、硝酸銅（ＣｕＮＯ３・
６　ＨｚＯ）　０．３　ｍ　ｏ　！！、の水溶液５００
成及びエチレンジアミン１．０ｍ　ｏ　ｊｉ！のエタノ
ール溶液５００戚を加えて銅の共沈澱物を生成し、この
共沈澱物を洗浄、乾燥後、空気中８００°Ｃで仮焼結し
た。

水を添加して、ボールミル処理した後、セラミックス粉
体を３５メツシユの篩いで整粒した。この超電導セラミ
ックス粉体のタッピング充填率は２３％であった。　こ
の粉体にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を０．２重量
％と、ステアリン酸銅ｏ、ｏｓ　ｘｉ％を加えて十分混
合し、ｌ　ｔ　／　ｃ　ｍ　”の圧力で直径５ｍｍ、厚
さ３ｍｍの成形体を作成し、空気中９００”Ｃで２時間
焼結した。得られた超電導セラミックス成形体の密度、
抗折強度、臨界温度は下記の通りであった。

密度　　　　　５．４５Ｘ　ｃ　ｃ　／　ｇ抗折強度　
　　１３００　　’ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ”臨界温度　　
　９８　　　ｋ 比較例２ 実施例２と同様にＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物系の超電導セラ
ミックスを製造し、６４メツシヱの篩いで整粒した。こ
の粉体のタッピング充填率は、１１％であった。この粉
体から実施例２と同様に成形して得られた超電導セラミ
ックス成形体の密度、抗折強度、臨界温度は下記の通り
であった。

密度　　　　　４．８０　　ｃｃ／ｇ 抗折強度　　　７５０ｋｇ／ｃｍｚ 臨界温度　　　９０　　　ｋ 特許出願人　　宇部興産株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　高温超電導セラミックス粉体を成形する際に、上記粉
   体としてタッピング充填率が１５％以上である粉体を使
   うことを特徴とする高温超電導セラミックスの成形法。