JPH01172212A - 易焼結性超伝導材料 - Google Patents

易焼結性超伝導材料

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JPH01172212A
JPH01172212A JP62329946A JP32994687A JPH01172212A JP H01172212 A JPH01172212 A JP H01172212A JP 62329946 A JP62329946 A JP 62329946A JP 32994687 A JP32994687 A JP 32994687A JP H01172212 A JPH01172212 A JP H01172212A
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JP
Japan
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rare earth
alkaline earth
easily sinterable
superconducting material
elements
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Pending
Application number
JP62329946A
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English (en)
Inventor
Hideaki Imai
秀秋 今井
Akinobu Sudo
須藤 昭信
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は希土類−アルカリ土類〜銅−酸素系化合物から
なる高密度化することができ、かつ高臨界電流密度とす
ることが可能な易焼結性超伝導材料に関する。
(従来の技術) 従来、超伝導性を示す物質は数多く知られており、合金
系においてもNbzGe ’P NbNのようなNb系
合金が高い超伏S臨界温度(以下、Tcと記述する)を
示し、Nb、Geが23.6 KというTcを有するこ
とが10年程前に報告されていたが(Applied 
PhysicsLett、 23480 (1973)
 ]最近までそれ以上のTcを有する物質は知られてい
なかった。最近になって、Ba−La−Cu−0系の複
合酸化物が30にという高いTcを持つことが報告され
(Zeitschrift fur Physik。
B 64.189 (1986)) 、更に液体窒素の
沸点以上のTcを有するY−Ba−Cu−0県北合物が
報告された(Phys。
Rev、Lett、 58 911 (1987)) 
、また、Yのサイトを他の希土類元素で置換した希土類
−B a −Cu −0県北合物も、Y−Ba−Cu−
0県北合物と同程度のTcを有することが報告されてい
る(Jap、J、Appl、Phys、 26 L85
6 (1987))。
これら希土類−Ba−Cu−0県北合物は、超伝導磁石
、ジョセフソン素子等に応用するにあたり、従来の超伝
導材料のように冷媒として高価で資源的にも問題のある
液体ヘリウムを用いる必要はなく、安価で資源的にも豊
富な液体窒素を使用することができる。しかしながら、
希土類−アルカリ土類−制御酸素系化合物は焼結性が低
く、密度の小さい材料しか得ることができない。したが
って、粒子間の接触面積は小さくなり、臨界電流密度(
以下、Jcと記述する)も低くなってしまう。実用的な
Jcを有する材料を得るためには希土類−アルカリ土類
−制御酸素系化合物の高密度化が必要とされている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高いJc
を付与することが可能な易焼結性超伝導材料を提供する
ものである。
〔問題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、希土類−アルカリ土類−制御酸素系化合物におい
て、Ag + Pb 、 Ta 、Nb 、 Sb 、
 Bt。
V + W + Mo + Cr + GeあるいはS
nの化合物を液状で添加混合して熱処理することにより
易焼結性超伝導材料が得られ焼結して高密度化すること
により高いJcが発現することを見出し本発明を完成す
るに至った。
すなわち、本発明の易焼結性超伝導材料は原子百分比と
して4〜15%のRC但しRはY 、 La 。
Nd、 Sum 、Eu lGd + Dy + Ho
 + Er + Tm 、YbあるいはLuから選ばれ
た少なくとも1種の希土類元素)、8〜25%のアルカ
リ土類金属(但しアルカリ土類金属はCa + Srあ
るいはBaがら選ばれた少な(とも1種)、12〜30
%のCu、 0.01〜5%の添加元素M(但し旧よA
g r Pb 、 Ta 、 Nb。
Sb 、 Bi + V + W * Mo + Cr
 * GeあるいはSnから選ばれた少なくとも1種)
、および残部は実質上酸素からなる組成を有し、添加元
素を含む化合物を液状で添加混合して熱処理をほどこし
た易焼結性材・料である。
以下、本発明の易焼結性超伝導材料について詳細に説明
する。
本発明における易焼結性超伝導材料は、希土類元素とし
てはY + La + Nd + Sm + Eu +
 Gd + Dy 。
Ho + Er + Trl+ YbおよびLuの1種
または2種以上を用いることができ、原子百分比として
4〜15%を含有するものである。原子百分比が4%未
満、あるいは15%を超えると超伝導性を示さない結晶
層が大量に生成するためJcが小さくなるので好ましく
ない。したがって、希土類元素の原子百分比としては4
〜15%であることが好ましく、さらに好ましくは6〜
12%である。
アルカリ土類金属としては、Ca + SrおよびBa
のうちから1種または2種以上を用いることができ、原
子百分比として8〜25%を含有するものである。原子
百分比が8%未満では超伝導相が生成しないことがあり
、25%を超えると絶縁体相が大量に生成するためJc
が小さくなるので好ましくない、したがって、アルカリ
土類金属の原子百分比としては8〜25%であることが
好ましく、さらに好ましくは10〜20%である。銅の
含有量は原子百分比で12〜30%である。原子百分比
が12%未満、あるいは30%を超えると超伝導性を示
さない結晶相が大量に生成するためJcが小さくなるの
で好ましい。したがって、銅の原子百分比としては12
〜30%であることが好ましく、さらに好ましくは18
〜25%である。
本発明における添加元素とは、Ag 、 Pb 、 T
a。
Nb 、Sb 、 Bi + V t W t Mo 
、 Cr + GeあるいはSnであり、その量は原子
百分比として0.01〜5%である。原子百分比が06
01%未満では高密度の超伝導材料を得ることができな
いし、5%をこえると絶縁体相が生成してJcが小さく
なるので好ましくない。したがって、これらの添加元素
の百分比としては0.01〜5%であることが好ましく
、さらに好ましくは0.05〜3%である。4 また、本発明においては上記の添加元素を含む化合物を
液状にして希土類−アルカリ土類−制御酸素系複合酸化
物の粉末、あるいは該超伝導体の原料混合物に添加して
均一混合して加熱処理することにより、易焼結性の超伝
導材科料とすることができるものである。
次に本発明の易焼結性超伝導材料の製造方法について説
明するが、特にこれらに限定されるものではない。一つ
の方法としては、希土類−アルカリ土類−制御酸素系化
合物をあらかじめ合成した後に、本発明の添加元素を含
む液状の化合物を添加するものがある。希土類−アルカ
リ土類−制御酸素系化合物の合成方法としては、例えば
希土類の酸化物、硝酸塩、塩化物、炭酸塩やシュウ酸塩
等の化合物とカルシウム、ストロンチウムやバリウムの
ようなアルカリ土類金属の酸化物、硝酸塩、塩化物、炭
酸塩やシュシ酸塩等の化合物および酸化第二銅、炭酸第
二銅や硝酸第二銅のような銅化合物を所定量混合した後
、所定の温度、所定の雰囲気下において加熱することに
よる固相反応、あるいは、希土類元素、アルカリ土類金
属や銅の塩化物や硝酸塩のような可溶性塩水溶液の混合
物にシュウ酸や炭酸アンモニウムのような沈澱剤を添加
して共沈せしめた後、該共沈化合物を加熱・分解するこ
とにより合成する方法がある。ついで、上記のような方
法で得られた希土類−アルカリ土類−制御酸素系化合物
の粉末に本発明の添加元素を含む化合物を液状で添加し
て均一混合する。該添加元素を含む化合物とは、炭化水
素類、ケトン類、アルコール類、エーテル類、あるいは
ハロゲン化合物のような有機溶媒に可溶な、アルコラー
ド、カルボン酸塩、ビスベンゼン系譜体、フタロシアニ
ン系錯体、アルキル化合物、アリール化合物、シクロペ
ンタジェニル系錯体、アセチルアセトン系錯体やエチレ
ンジアミン四酢酸系錯体のような有機金属化合物、ある
いはカルボニル系化合物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、
硝酸塩や過塩素酸塩からなる無機化合物より選ばれた少
なくとも1種である。
上記のような添加元素を含む化合物は、それが液体であ
ればそのまま希土類−アルカリ土類−銅−酸素系化合物
の粉末に添加して均一混合することができる。しかし、
より均一に分散させるためには該化合物を有機溶媒に溶
解した後に混合することが好ましい。該化合物が固体の
場合は適当な有機溶媒に溶解した後に混合する方法が必
要となる。易焼結性超伝導材料を得るためには、添加元
素を微粒子状で均一分散させる必要があり、これは添加
元素を含む化合物を液状で添加した後に適当な温度で熱
処理することにより達成することができる。熱処理する
温度は、有機溶媒を用いる場合はそれが蒸発する温度以
上で、かつ希土類−アルカリ土類−制御酸素系化合物が
焼結しない温度以下であればよい。
本発明の易焼結性超伝導材料製造の他の方法としては、
希土類化合物、アルカリ土類金属や銅化合物のような原
料中に前述のような本発明の添加元素を含んだ化合物を
液状で均一混合した後に、適当な温度で加熱処理するも
のがある。この場合の温度は、希土類−アルカリ土類−
銅−酸素系化合物が生成、あるいはそのプレカーサーが
生成する温度以上であればよく、好ましくは500℃以
上の温度で加熱処理することである。
上記のような方法で得られる易焼結性超伝導材料は比較
的低温で焼結することができ、930℃以上の温度で焼
結することにより理論密度の95%以上の高密度の超伝
導材料を得ることができる。
このような高密度の超伝導材料は、機械的強度が大きく
、かつJcを高くすることが可能である。
また、本発明のような添加元素は磁束をピニングする効
果もあり、磁場中のJcを向上させることもできるので
超伝導磁石や電気配線への応用については有効であると
考えられる。
〔実施例〕
以下実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1 酸化イツトリウム8.48 g 、硫酸バリウム39.
20gおよび酸化第二銅17.90gを乳鉢中で混合し
た後、960℃の温度で空気中において12時間焼成し
た。
得られた複合酸化物はジェットミルで粉砕して平均粒径
3μmの粒末とした。該複合酸化物1 、95gに0.
05 gのテトライソプロポキシゲルマニウムを溶解し
た10mgのトルエン溶液を添加してメノウ乳鉢中で混
合した後に、トルエンを蒸発せしめることにより除去し
、100℃の温度で30分間加熱した。
得られた粉末は2トン/−の圧力で円板状にプレス成形
した後に、940℃の温度で酸素流中において24時間
焼結・アニールを行い、続いて60℃/時の条件で冷却
した。
該焼結体の密度は6.03g/cm’であった。つぎに
、該焼結体を直方体状に切り出して電極を付け、液体窒
素中でJcを測定したところ210OA/cdであった
また、四端子法にて10mAの電流を流しながら電気抵
抗を測定した結果、超伝導臨界温度(以下、Tcと記述
する)は91にであった。
また、抗折力は25 kgf/mu”であった。
実施例2〜11 実施例1において、テトライソプロポキシゲルマニウム
の代りにテトラフェニル鉛、ペンタエトキシタンタル、
ペンタエトキシニオブ、トリエトキシアンチモン、トリ
エトキシバナジル、ペンタエトキシタングステン、テト
ラエトキシスズ、ビスベンゼンモリブデン、ビスベンゼ
ンクロム、あるいはトリフェニルビスマスを添加する以
外は同様の方法を用いることにより粉末を作成し焼結体
とした後、実施例1と同様の測定を行った。その結果を
第1表に示す。
比較例1 実施例1においてテトライソプロポキシゲルマニウムを
添加しないで行う以外は同様の方法を用いて焼結体を測
定し、同様の測定を行った。その結果を第1表に示す。
また、抗折力は3.5 kgf/1m”であった。
以下 余白 実施例13 実施例1においてテトライソプロポキシゲルマニウムの
代りに硝酸銀0.05gを用いてメタノール20n+j
?に溶解して添加する以外は同様の方法によって粉末を
作成し焼結体とした後、実施例1と同様の測定を行った
該焼結体の密度は6.13g/am3で、Tcは92に
、JCは2330A/cdであった。
実施例14 実施例1においてテトライソプロポキシゲルマニウムの
代りに三塩化ビスマス0.05gを用いてアセトン20
mfに溶解して添加する以外は同様の方法によって粉末
を作成し焼結体とした後、実施例1と同様の測定を行っ
た。
該焼結体の密度は6.02g/am3で、Tcは91に
、Jcは1870A/+J!であった。
実施例15 実施例1において酸化イツトリウムの代りに酸化エルビ
ウム6.37gを用いて複合酸化物を合成し、該複合酸
化物1.94gとペンタエトキシニオブ0.03gおよ
びテトライソプロポキシゲルマニウム0.03gをトル
エン20m1に溶解して添加する以外は同様の方法によ
って粉末を作成し焼結体とした後、実施例1と同様の測
定を行った。
該焼結体の密度は6.09g/am”で、Tcは93に
、Jcは206OA/cdであった。
実施例16 酸化ガドリニウム6.05g、炭酸バリウム13.15
gおよび酸化第二銅7.95gを乳鉢中で混合した後、
さらに酢酸鉛三水和物0.6gを20抛lのエタノール
に溶解した溶液を添加して混合しながらエタノールを蒸
発せしめて乾固した。ついで900℃の温度で加熱処理
してガドリニウム−バリウム−銅−酸素からなる複合酸
化物を得た。該複合酸化物をジェットミルにより平均粒
径3μmの粉末とした後、2トン/dの圧力で円板状に
プレス成形した。
該成形体は950℃の温度で酸素流中において24時間
焼結・アニールを行い、続いて60℃/分の速度で冷却
した。
該焼結体の密度は6.07g/cA’であった。実施例
1と同様の方法で測定したTcは92にで、Jcは19
90A/cJであった。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明による易焼結性超伝導材料は
、高密度化することができるために機械的強度が大きく
、かつ臨界電流密度を高くすることができる。したがっ
て、種々の用途に応用することができるので、工業上極
めて有用なものである。
特許出願人  旭化成工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原子百分比で表した組成が 希土類元素4〜15% アルカリ土類金属8〜25% 銅12〜30% 添加元素0.01〜5% 残部が実質的に酸素 (ただし、希土類元素とは、Y,La,Nd,Sm,E
    u,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,YbおよびLuの
    うちから選んだ一つ以上の元素;アルカリ土類金属とは
    、Ca,SrおよびBaのうちから選んだ一つ以上の元
    素;添加元素とは、Ag,Pb,Ta,Nb,Sb,B
    i,V,W.Mo,Cr,GeおよびSnのうちから選
    んだ少なくとも1つ以上の元素である。) であり、添加元素を含む化合物が液状で添加混合された
    後に熱処理されたこと特徴とする易焼結性超伝導材料
JP62329946A 1987-12-28 1987-12-28 易焼結性超伝導材料 Pending JPH01172212A (ja)

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