JPH01119556A - 酸化物系超電導体の製造方法 - Google Patents
酸化物系超電導体の製造方法Info
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- JPH01119556A JPH01119556A JP62277899A JP27789987A JPH01119556A JP H01119556 A JPH01119556 A JP H01119556A JP 62277899 A JP62277899 A JP 62277899A JP 27789987 A JP27789987 A JP 27789987A JP H01119556 A JPH01119556 A JP H01119556A
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- superconductor
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- periodic table
- group
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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。
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」
この発明は、例えば超電導マグネット用ワイヤ、送電線
等の超電導線材、ジョセフソン素子などに用いられる酸
化物系超電導体の製造方法に関する。
等の超電導線材、ジョセフソン素子などに用いられる酸
化物系超電導体の製造方法に関する。
「従来の技術およびその問題点」
最近に至り、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界
温度（Ｔｃ）が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物
系の超電導体が種々発見されつつある。そして、このよ
うな酸化物系の超電導体は、液体ヘリウムで冷却する必
要のあった従来の合金系あるいは金属間化合物系の超電
導体に比較して格段にａ刊な冷却条件で使用できること
から、実用上極めて有望な超電導材料とされている。
温度（Ｔｃ）が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物
系の超電導体が種々発見されつつある。そして、このよ
うな酸化物系の超電導体は、液体ヘリウムで冷却する必
要のあった従来の合金系あるいは金属間化合物系の超電
導体に比較して格段にａ刊な冷却条件で使用できること
から、実用上極めて有望な超電導材料とされている。
ところで、このような酸化物系超電導体における臨界電
流密度（Ｊｃ）は、製造方法、製造条件などの種々のフ
ァクターにより極めて大きく変動することが知られてお
り、高い臨界電流密度の得られる酸化物系超電導体の製
造方法の研究と開発が種々なされている。
流密度（Ｊｃ）は、製造方法、製造条件などの種々のフ
ァクターにより極めて大きく変動することが知られてお
り、高い臨界電流密度の得られる酸化物系超電導体の製
造方法の研究と開発が種々なされている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高 ゛臨界
電流密度の得られる酸化物系超電導体の製造方法を提供
することを目的とする。
電流密度の得られる酸化物系超電導体の製造方法を提供
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、前記問題点を解決するために、Ａ−Ｉ３−Ｃ
−Ｄ系（ただしＡはＹ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ
。
−Ｄ系（ただしＡはＹ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ
。
Ｄｙ等の周期律表ＩＴＩａ族元素のうち１種以上を示し
、ＢはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ等の周期律表ＩＩａ族元素のう
ち１種以上を示し、ＣはＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどの周期律
表Ｉｂ族元素とＮｂのうちＣｕあるいはＣｕを含む２種
以上を示し、Ｄは０ 、Ｓ 、Ｓｅ等の周期律表ＶＩｂ
族元素およびＦ，Ｃｌ，Ｂｒ等の周期律表ＶＩＩｂ族元
素のうちＯを含む１種以上を示す。）の酸化物系超電導
体の製造方法であって、酸化物超電導体を措成する各元
素を含む混合材料を予備焼結上た予備焼結体に、超電導
体中の磁束のピン止め効果を有する元素を含む添加材を
添加し、この後熱処理を施すことを問題解決の手段とし
た。
、ＢはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ等の周期律表ＩＩａ族元素のう
ち１種以上を示し、ＣはＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどの周期律
表Ｉｂ族元素とＮｂのうちＣｕあるいはＣｕを含む２種
以上を示し、Ｄは０ 、Ｓ 、Ｓｅ等の周期律表ＶＩｂ
族元素およびＦ，Ｃｌ，Ｂｒ等の周期律表ＶＩＩｂ族元
素のうちＯを含む１種以上を示す。）の酸化物系超電導
体の製造方法であって、酸化物超電導体を措成する各元
素を含む混合材料を予備焼結上た予備焼結体に、超電導
体中の磁束のピン止め効果を有する元素を含む添加材を
添加し、この後熱処理を施すことを問題解決の手段とし
た。
「作用」
上記予備焼結体に、超電導体中の磁束のピン止め効果を
有する元素を含む添加材を添加し、この後熱処理を施す
ことにより、超電導体の粒界に上記添加材の元素からな
る不純物が偏析し、これが超電・導体中の量子化された
糸状の磁束線（フラクソイド）のピン止め点として作用
する。
有する元素を含む添加材を添加し、この後熱処理を施す
ことにより、超電導体の粒界に上記添加材の元素からな
る不純物が偏析し、これが超電・導体中の量子化された
糸状の磁束線（フラクソイド）のピン止め点として作用
する。
「実施例」
以下、本発明方法をＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系の超電導
体の製造方法に適用した一実施例を基に詳細に説明する
。
体の製造方法に適用した一実施例を基に詳細に説明する
。
この実施例では、まず、Ｙ −ｎ ａ−Ｃｕ−０系超電
導体の各原料粉末を所定の配合比となるように均一に混
合して混合粉末とし、更にこの混合粉末を予備焼結して
予備焼結体を作成する。Ｙ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電
導体の原料粉末として好適に使用されろ原料粉末として
は、Ｙ、０３、Ｉ３ ａ Ｃ０３、ＣｕＯなどである。
導体の各原料粉末を所定の配合比となるように均一に混
合して混合粉末とし、更にこの混合粉末を予備焼結して
予備焼結体を作成する。Ｙ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電
導体の原料粉末として好適に使用されろ原料粉末として
は、Ｙ、０３、Ｉ３ ａ Ｃ０３、ＣｕＯなどである。
予備焼結の条件としては、酸素含有雰囲気中、５００〜
１０００℃で１〜１００時間程度とすることが好ましい
。また、予備焼結においては、得られる予備焼結０体の
相対密度が６０〜９０％程度の比較的多孔質の焼結体と
なっている。
１０００℃で１〜１００時間程度とすることが好ましい
。また、予備焼結においては、得られる予備焼結０体の
相対密度が６０〜９０％程度の比較的多孔質の焼結体と
なっている。
次に、この予備焼結体を粉砕して予備焼結粉末とし、更
にこの粉末中にＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導体中の
磁束のピン止め効果を有する元素を含む添加材を所定の
比率となるように均一に添加する。
にこの粉末中にＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導体中の
磁束のピン止め効果を有する元素を含む添加材を所定の
比率となるように均一に添加する。
この添加材としては、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、
Ｄｙ。
Ｄｙ。
Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂなどのランタノイド系元素の単
体粉末やこれら各元素の化合物粉末が用いられる。
体粉末やこれら各元素の化合物粉末が用いられる。
これら各元素の化合物としては、各元素の酸化物、水酸
化物、炭酸塩、フヅ化物、塩化物、臭化物、硝酸塩、シ
ュウ酸塩などが使用できる。また、添加材の添加量は、
使用する添加材の種類と超電導体の種類により適宜設定
されるが、Ｙ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導体にランタ
ノイド元素を添加する場合、添加材の配合量は１〜５重
量％程度が好適である。
化物、炭酸塩、フヅ化物、塩化物、臭化物、硝酸塩、シ
ュウ酸塩などが使用できる。また、添加材の添加量は、
使用する添加材の種類と超電導体の種類により適宜設定
されるが、Ｙ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導体にランタ
ノイド元素を添加する場合、添加材の配合量は１〜５重
量％程度が好適である。
添加材の配合量が１重量％以下であると、超電導体にお
ける磁束のピン止め効果が十分に得られず、また添加材
を５重量％以上添加しても超電導体における磁束のピン
止め効果は頭打ちとなり、超電導体への添加材の拡散ｍ
が増加して超電導体の組成を変化させることとなる。
ける磁束のピン止め効果が十分に得られず、また添加材
を５重量％以上添加しても超電導体における磁束のピン
止め効果は頭打ちとなり、超電導体への添加材の拡散ｍ
が増加して超電導体の組成を変化させることとなる。
次に、添加材が均一に混合された予備焼結粉末を、例え
ば金属管内に充填するなど使用目的に応じて成形し・て
成形体を作成する。
ば金属管内に充填するなど使用目的に応じて成形し・て
成形体を作成する。
次に、成形体を８００〜１０００℃で１〜数十時間程度
加熱した後、例えば−１００’Ｃ／時間で室温まで徐冷
する熱処理を行う。この熱処理は酸素雰囲気、酸素とア
ルゴンなどの不活性ガスとの混合ガス雰囲気、酸素と不
活性ガスとフッ素ガスや塩素ガスなどのハロゲンガスと
の混合ガス雰囲気などの酸素含有雰囲気中で行うことが
好ましい。
加熱した後、例えば−１００’Ｃ／時間で室温まで徐冷
する熱処理を行う。この熱処理は酸素雰囲気、酸素とア
ルゴンなどの不活性ガスとの混合ガス雰囲気、酸素と不
活性ガスとフッ素ガスや塩素ガスなどのハロゲンガスと
の混合ガス雰囲気などの酸素含有雰囲気中で行うことが
好ましい。
この熱処理の過程で成形体は焼結が進み、相対密度９０
％以上の緻密な超電導体となる。この焼結と同時に超電
導体中の添加材は、超電導体と固相反応してその結品拉
内にも拡散するが、大部分は超電導体の結晶粒界に第２
相の不純物として偏析ずろ。
％以上の緻密な超電導体となる。この焼結と同時に超電
導体中の添加材は、超電導体と固相反応してその結品拉
内にも拡散するが、大部分は超電導体の結晶粒界に第２
相の不純物として偏析ずろ。
この熱処理によって、結晶粒界に添加材の元素からなる
不純物が偏析した状態のＹ −１３ａ−Ｃｕ−０系超電
導体が得られる。
不純物が偏析した状態のＹ −１３ａ−Ｃｕ−０系超電
導体が得られる。
この酸化物系超電導体の製造方法では、酸化物超電導体
を構成する各元素を含む混合材料を予備焼結した後粉砕
した予備焼結粉末に、この超電導体中の磁束のピン止め
効果を有する元素を含む添加材を添加し、この後熱処理
を施すので、生成された超電導体の粒界に上記添加材の
元素からなる不純物が偏析し、これが超電導体中の量子
化された糸状の磁束線（フラクソイド）の移動を妨げる
ピン止め点として作用し、フラクソイドの移動をピン止
めすることにより超電導体中の電界の発生を防ぎ、超電
導状態を安定化することができ、超電導体の臨界電流密
度を向上させることができる。
を構成する各元素を含む混合材料を予備焼結した後粉砕
した予備焼結粉末に、この超電導体中の磁束のピン止め
効果を有する元素を含む添加材を添加し、この後熱処理
を施すので、生成された超電導体の粒界に上記添加材の
元素からなる不純物が偏析し、これが超電導体中の量子
化された糸状の磁束線（フラクソイド）の移動を妨げる
ピン止め点として作用し、フラクソイドの移動をピン止
めすることにより超電導体中の電界の発生を防ぎ、超電
導状態を安定化することができ、超電導体の臨界電流密
度を向上させることができる。
なお、本発明方法はＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導体
に限定されることなく、超電導体としてＡ −Ｂ −Ｃ
−Ｄ系（ただしＡは、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｐｔａ。
に限定されることなく、超電導体としてＡ −Ｂ −Ｃ
−Ｄ系（ただしＡは、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｐｔａ。
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂ、Ｌｕなどの周期律表■ａ族元素のうち１種あるいは
２種以上を示し、ＢはＳ ｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ
、Ｒａなどの周期律表Ｉｌａ族元素のうち１種あるいは
２種以上を示し、ＣはＣｕ、Ａｇ、Ａｕの周期律表１ｂ
族元素とＮｂのうちＣｕあるいはＣｕを含む２Ｆ１以上
を示し、ＤはＯ，Ｓ、Ｓｅ、’ｒｅ、Ｐｏなどの周期律
表■ｂ族元素お上びＦ、ＣＩ、ｒ３ｒ等の周期律表ＶＩ
Ｉｂ族元元素うち０あるいはＯを含む２種以上を示す）
のものを用いることができる。
ｂ、Ｌｕなどの周期律表■ａ族元素のうち１種あるいは
２種以上を示し、ＢはＳ ｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ
、Ｒａなどの周期律表Ｉｌａ族元素のうち１種あるいは
２種以上を示し、ＣはＣｕ、Ａｇ、Ａｕの周期律表１ｂ
族元素とＮｂのうちＣｕあるいはＣｕを含む２Ｆ１以上
を示し、ＤはＯ，Ｓ、Ｓｅ、’ｒｅ、Ｐｏなどの周期律
表■ｂ族元素お上びＦ、ＣＩ、ｒ３ｒ等の周期律表ＶＩ
Ｉｂ族元元素うち０あるいはＯを含む２種以上を示す）
のものを用いることができる。
（製造例）
本発明方法を実施してＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導
体の製造を実施した。
体の製造を実施した。
まず、Ｙ、０．と、ＢａＣ０＊と、ＣｕＯとを、Ｙ：１
１ａ：Ｃｕ＝ Ｉ ：２ ：３の比率で均一に混合して
混合粉末°とし、この後混合粉末を空気中で９００℃、
２４時間加熱して予備焼結を行った。次にこの予備焼結
体を粉砕して予備焼結粉末を得た。次に、この予備焼結
粉末に、Ｎｄ、ＳＩＩ、Ｅｕ、Ｇｄ、’Ｉ’ｂ、Ｄｙ。
１ａ：Ｃｕ＝ Ｉ ：２ ：３の比率で均一に混合して
混合粉末°とし、この後混合粉末を空気中で９００℃、
２４時間加熱して予備焼結を行った。次にこの予備焼結
体を粉砕して予備焼結粉末を得た。次に、この予備焼結
粉末に、Ｎｄ、ＳＩＩ、Ｅｕ、Ｇｄ、’Ｉ’ｂ、Ｄｙ。
ｆｌｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂの各元素を、谷々２Ｔ１２ｍ
％ずつ添加するように添加材を均一に混合し、更にこれ
らの粉末を各々ペレット状に圧粉成形して１０種類の圧
粉成形体を作成した。次に、これらの圧粉成形体を酸素
雰囲気中、９５０℃で１２時間加熱した後、室温まで一
り００℃／時間で徐冷する熱処理を行って１０種類の超
電導体試料を作成した。
％ずつ添加するように添加材を均一に混合し、更にこれ
らの粉末を各々ペレット状に圧粉成形して１０種類の圧
粉成形体を作成した。次に、これらの圧粉成形体を酸素
雰囲気中、９５０℃で１２時間加熱した後、室温まで一
り００℃／時間で徐冷する熱処理を行って１０種類の超
電導体試料を作成した。
なお、上記試料との比較のために、上記各添加材を予備
焼結前に添加したものを作成した。すなわち、上記混合
粉末に直接上記各元素を２重量％づつ添加し、上記実施
例と同等の条件で予備焼結し、その後圧粉成形し、更に
これらの各成形体を上記実施例と同等の条件で熱処理を
行って、１０種類の超電導体を作成した（初期添加試料
）。
焼結前に添加したものを作成した。すなわち、上記混合
粉末に直接上記各元素を２重量％づつ添加し、上記実施
例と同等の条件で予備焼結し、その後圧粉成形し、更に
これらの各成形体を上記実施例と同等の条件で熱処理を
行って、１０種類の超電導体を作成した（初期添加試料
）。
以上のように作成した本発明試料および初期添加試料の
臨界電流密度（Ｊｃ）を測定した。その結果を表１に示
す。
臨界電流密度（Ｊｃ）を測定した。その結果を表１に示
す。
また、添加材の添加を行わず、上記実施例と同等の製造
条件によりＹ ＩＢ ａｒｃ ｕｓＯ？−ｘなる組成の
超電導体を作成し、この臨界電流密度を測定した結果、
臨界電流密度（Ｊ ｃ）＝ ６４ ＯＡ／ｃ＋ｅ”であ
った。
条件によりＹ ＩＢ ａｒｃ ｕｓＯ？−ｘなる組成の
超電導体を作成し、この臨界電流密度を測定した結果、
臨界電流密度（Ｊ ｃ）＝ ６４ ＯＡ／ｃ＋ｅ”であ
った。
表 １
表１に示すように、本発明方法により作成した超電導体
は高い臨界電流密度を示した。
は高い臨界電流密度を示した。
「発明の効果」
以」−説明したように、本発明による酸化物系超電導体
の製造方法は、酸化物超電導体を構成する各元素を含む
混合材料を予備焼結した予備焼結体に、この超電導体中
の磁束のピン止め効果を有する元素を含む添加材を添加
し、この後熱処理を施すので、生成された超電導体の粒
界に上記添加材の元素からなる不純物が偏析し、これが
超電導体中のｍ子化された糸状の磁束線（フラクソイド
）の移動を妨げるピン止め点として作用し、フラクソイ
ドの移動をピン止めすることにより超電導体中の電界の
発生を防ぎ、超電導状態を安定化されるので、臨界電流
密度の高い酸化物超電導体を製造することができる。
の製造方法は、酸化物超電導体を構成する各元素を含む
混合材料を予備焼結した予備焼結体に、この超電導体中
の磁束のピン止め効果を有する元素を含む添加材を添加
し、この後熱処理を施すので、生成された超電導体の粒
界に上記添加材の元素からなる不純物が偏析し、これが
超電導体中のｍ子化された糸状の磁束線（フラクソイド
）の移動を妨げるピン止め点として作用し、フラクソイ
ドの移動をピン止めすることにより超電導体中の電界の
発生を防ぎ、超電導状態を安定化されるので、臨界電流
密度の高い酸化物超電導体を製造することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ系 （ただし、ＡはＹ，Ｓｃ，Ｌａ，Ｙｂ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｄ
ｙ等の周期律表IIIａ族元素のうち１種以上を示し、Ｂ
はＳｒ，Ｂａ，Ｃａ等の周期律表IIａ族元素のうち１種
以上を示し、ＣはＣｕ，Ａｇ，Ａｕなどの周期律表 I
ｂ族元素とＮｂのうちＣｕあるいはＣｕを含む２種以上
を示し、ＤはＯ，Ｓ，Ｓｅ等の周期律表VIｂ族元素およ
びＦ，Ｃｌ，Ｂｒ等の周期律表VIIｂ族元素のうちＯを
含む１種以上を示す。）の酸化物系超電導体の製造方法
であって、 酸化物超電導体を構成する各元素を含む混合材料を予備
焼結した予備焼結体に、超電導体中の磁束のピン止め効
果を有する元素を含む添加材を添加し、この後熱処理を
施すことを特徴とする酸化物系超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277899A JPH01119556A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 酸化物系超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277899A JPH01119556A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 酸化物系超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119556A true JPH01119556A (ja) | 1989-05-11 |
Family
ID=17589842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62277899A Pending JPH01119556A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 酸化物系超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01119556A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2011132731A1 (ja) * | 2010-04-21 | 2013-07-18 | 株式会社フジクラ | 酸化物超電導導体及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62277899A patent/JPH01119556A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2011132731A1 (ja) * | 2010-04-21 | 2013-07-18 | 株式会社フジクラ | 酸化物超電導導体及びその製造方法 |
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