JPH01203258A - 酸化物超電導焼結体の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導焼結体の製造方法Info
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- JPH01203258A JPH01203258A JP63029589A JP2958988A JPH01203258A JP H01203258 A JPH01203258 A JP H01203258A JP 63029589 A JP63029589 A JP 63029589A JP 2958988 A JP2958988 A JP 2958988A JP H01203258 A JPH01203258 A JP H01203258A
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- 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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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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- Physical Vapour Deposition (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。
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、Y−Ba−Cu−0,系の超電導焼結体の製
造方法に関し、特に、焼結法と気相蒸着法とを組み合わ
せて緻密な超電導セラミックスを製造する方法に関する
。
造方法に関し、特に、焼結法と気相蒸着法とを組み合わ
せて緻密な超電導セラミックスを製造する方法に関する
。
(従来の技術)
YlBazCusOt−&が液体窒素温度以上でも超電
導性を持つことが発見されて以来、その実用化のための
研究が盛んに行われている。現在のところ、その主流は
酸化物粉末を焼結するバルクセラミックスの製造にある
。
導性を持つことが発見されて以来、その実用化のための
研究が盛んに行われている。現在のところ、その主流は
酸化物粉末を焼結するバルクセラミックスの製造にある
。
・Y−Ba−Cu−0系超電導セラミツクスの焼結体作
製の一般的方法は以下のとおりである。
製の一般的方法は以下のとおりである。
■ Y、03.13acos、CuOの粉末をYlBa
zCusOt−、rの組成になるように秤量、混合する
。
zCusOt−、rの組成になるように秤量、混合する
。
■ 900℃前後で仮焼する。
■ 仮焼した粉末を粉砕し、成形する。
■ この成形体を900〜950 ’Cで焼結し、その
後炉冷する。
後炉冷する。
この方法で得られた焼結体の臨界温度は90に前後であ
る。しかしこの焼結体の相対密度は70〜85%程度で
あり、気孔の多いセラミックスである。
る。しかしこの焼結体の相対密度は70〜85%程度で
あり、気孔の多いセラミックスである。
焼結体の密度が低いということは、焼結体の機械的強度
が低いということであり、更には焼結体に流すことがで
きる電流が低いということであってこれはYlBazC
uiOt−J超電導体の実用化の一つの大きな障害であ
る。
が低いということであり、更には焼結体に流すことがで
きる電流が低いということであってこれはYlBazC
uiOt−J超電導体の実用化の一つの大きな障害であ
る。
一般にセラミックスの緻密焼結体を得るための手段とし
て、焼結温度を上げて焼結反応を促進することが考えら
れる。
て、焼結温度を上げて焼結反応を促進することが考えら
れる。
しかし、本発明が対象としているYIBalCu*0t
−J系セラミックスにおいては、その確たる状態図がな
いため詳細は不明であるが、1000°C以上に加熱す
ると、超電導を示す三層ペロブスカイト構造が分解し、
YzBaCuOsなどの高温で安定な相が生成する。
1000℃以上で生成した化合物は冷却しても安゛
定であり、もとの三層ペロブスカイト構造にもどらな
い。このため、焼結温度をあまり高くすることが出来ず
、現状では最高950’Cで焼結しており、その結果達
成できる相対密度は最高でも85%程度である。
−J系セラミックスにおいては、その確たる状態図がな
いため詳細は不明であるが、1000°C以上に加熱す
ると、超電導を示す三層ペロブスカイト構造が分解し、
YzBaCuOsなどの高温で安定な相が生成する。
1000℃以上で生成した化合物は冷却しても安゛
定であり、もとの三層ペロブスカイト構造にもどらな
い。このため、焼結温度をあまり高くすることが出来ず
、現状では最高950’Cで焼結しており、その結果達
成できる相対密度は最高でも85%程度である。
(発明が解決しようとする課題)
本発明の課題は、YlBazCusOy−J超電導焼結
体の密度を上げ緻密な焼結体となすことにより、線材化
による電力貯蔵、コイル化による高磁場磁石、更に高速
コンピューター基板、各種素子などへの利用の可能性を
高めることにある。
体の密度を上げ緻密な焼結体となすことにより、線材化
による電力貯蔵、コイル化による高磁場磁石、更に高速
コンピューター基板、各種素子などへの利用の可能性を
高めることにある。
本発明の直接的な目的は、緻密なYlBalCuiOt
−z超電導焼結体を製造する新しい方法を提供すること
にある。
−z超電導焼結体を製造する新しい方法を提供すること
にある。
(課題を解決するための手段)
′ 本発明者は、Y1Ba*CLlsOt−!を構成す
る3種の酸化物の中、2種だけの焼結体を予め製造し、
この焼結体に残りの酸化物を気相蒸着法で被着させ、加
熱処理することにより、極めて密度の高いY、Ba1C
u30t−x焼結体が製造できることを確認した。ここ
に、本発明は、次の(+) 〜(3)のY1BatCu
iO?4焼結体の製造方法をその要旨とする。
る3種の酸化物の中、2種だけの焼結体を予め製造し、
この焼結体に残りの酸化物を気相蒸着法で被着させ、加
熱処理することにより、極めて密度の高いY、Ba1C
u30t−x焼結体が製造できることを確認した。ここ
に、本発明は、次の(+) 〜(3)のY1BatCu
iO?4焼結体の製造方法をその要旨とする。
(1) BaOとCuOのモル比が2=3である焼結
体表面に気相蒸着法でY2O,またはYの膜を生成させ
た後酸化性奪回下で加熱することを特徴とするY+Ba
zCusoq−1系酸化物超電導焼結体の製造方法。
体表面に気相蒸着法でY2O,またはYの膜を生成させ
た後酸化性奪回下で加熱することを特徴とするY+Ba
zCusoq−1系酸化物超電導焼結体の製造方法。
(2) Yt03とBaOのモル比が1:4である焼
結体表面に気相蒸着法でCuOまたはCuの膜を生成さ
せた後酸化性奪回下で加熱することを特徴とするY、B
a、Cu30y−!系酸化物超電導焼結体の製造方法。
結体表面に気相蒸着法でCuOまたはCuの膜を生成さ
せた後酸化性奪回下で加熱することを特徴とするY、B
a、Cu30y−!系酸化物超電導焼結体の製造方法。
(3) via3とCuOのモル比1:6である焼結
体表面に気相蒸着法でBaOまたはBaの膜を生成させ
た後、酸化性雰囲下で加熱することを特徴とするY、B
a1Cu30t−J系酸化物超電導焼結体の製造方法。
体表面に気相蒸着法でBaOまたはBaの膜を生成させ
た後、酸化性雰囲下で加熱することを特徴とするY、B
a1Cu30t−J系酸化物超電導焼結体の製造方法。
以下、本発明の製造方法について、各構成要件とその作
用効果を説明する。
用効果を説明する。
(作用)
前述のように、本発明方法の特徴は、Y+BazCus
O1−sの原料となるYIIO,、BaO1CuOのう
ちの2つを組合わせてまず焼結することにある。いずれ
の組み合わせでも2元系の焼結反応の場合加熱温度に制
限がない、即ち、たとえ焼結の過程で融体が生成しても
、第三の成分を蒸着して加熱すれば、超電導性をもつY
lBatCusOt−!が生成するのである。
O1−sの原料となるYIIO,、BaO1CuOのう
ちの2つを組合わせてまず焼結することにある。いずれ
の組み合わせでも2元系の焼結反応の場合加熱温度に制
限がない、即ち、たとえ焼結の過程で融体が生成しても
、第三の成分を蒸着して加熱すれば、超電導性をもつY
lBatCusOt−!が生成するのである。
言い換えれば、本発明は焼結時の高温で生成する相が他
の1つと反応してY、Ba1Cu30t−fが生成する
という知見に基づいている。
の1つと反応してY、Ba1Cu30t−fが生成する
という知見に基づいている。
上記本発明者の知見を裏付けるひとつの実験結果を次に
紹介する。
紹介する。
2モルのBaCO2と3モルのCuOの粉末を混合し、
900°Cに加熱すると[1aCuOtとCuOの混合
焼結体が得られた。これを粉砕し、更にこれに2モルの
Yt03を添加して混合した。この混合粉末を成形し、
900°Cに加熱すると三層ペロブスカイト構造のY、
Ba、CuzOt−rとなり、液体窒素温度で超電導状
態になることがわかった。しかし、この方法で得られた
焼結体は、相対密度が75%であり、臨界電流密度は5
0^/cIlz程度に過ぎない。
900°Cに加熱すると[1aCuOtとCuOの混合
焼結体が得られた。これを粉砕し、更にこれに2モルの
Yt03を添加して混合した。この混合粉末を成形し、
900°Cに加熱すると三層ペロブスカイト構造のY、
Ba、CuzOt−rとなり、液体窒素温度で超電導状
態になることがわかった。しかし、この方法で得られた
焼結体は、相対密度が75%であり、臨界電流密度は5
0^/cIlz程度に過ぎない。
次に、上記と同じBaCO5とのCuOの粉末の混合物
を950°Cに加熱すると融液が生成し、これを徐冷す
ると気孔率が1%以下のセラミックスが得られることが
わかった。これに気相蒸着法(この場合はイオンブレー
ティングを使用)でY2O,の被膜を5〜10μmの厚
さに蒸着した。この被膜は気孔率が0%の透明な膜であ
る。この試料を850°Cに加熱すると下地のBa−C
u−0酸化物とY!0.が拡散反応し、表面に緻密なL
BalCu30フイ系のセラッミクス膜が得られること
がわかった。このY+Ba1Cus(1+−z皮膜の超
電導臨界温度は90K、臨界電流密度は900A/cm
”であった。
を950°Cに加熱すると融液が生成し、これを徐冷す
ると気孔率が1%以下のセラミックスが得られることが
わかった。これに気相蒸着法(この場合はイオンブレー
ティングを使用)でY2O,の被膜を5〜10μmの厚
さに蒸着した。この被膜は気孔率が0%の透明な膜であ
る。この試料を850°Cに加熱すると下地のBa−C
u−0酸化物とY!0.が拡散反応し、表面に緻密なL
BalCu30フイ系のセラッミクス膜が得られること
がわかった。このY+Ba1Cus(1+−z皮膜の超
電導臨界温度は90K、臨界電流密度は900A/cm
”であった。
同1.;試験を、酸化物の組み合わせを変えて繰り返し
、YzO=−CuO系にBaO1BaO−YiOi系に
CuOの組み合わせでも同じ結果が得られることを確認
した。
、YzO=−CuO系にBaO1BaO−YiOi系に
CuOの組み合わせでも同じ結果が得られることを確認
した。
上記のとおり、いずれか二種の酸化物の焼結では、緻密
な焼結体が得られるような高い温度を選ぶことが可能に
なる。焼結の温度として望ましい範囲は、 BaOとCuOの場合: 930〜1000°CY2
O,とBaOの場合: 1400〜1600°CY2O
,とCuOの場合: 1000〜1300℃である。
な焼結体が得られるような高い温度を選ぶことが可能に
なる。焼結の温度として望ましい範囲は、 BaOとCuOの場合: 930〜1000°CY2
O,とBaOの場合: 1400〜1600°CY2O
,とCuOの場合: 1000〜1300℃である。
焼結体を構成するこれら二種の酸化物のモル比は、最終
目標のY1Ba*Cu5Oy−!の組成が得られるよう
に選ばなければならない。そのモル比が、BaOとCu
Oの場合で2=3 Y2O,とBaOの場合で1=4 Y2O,とCuOの場合で1:6 である。
目標のY1Ba*Cu5Oy−!の組成が得られるよう
に選ばなければならない。そのモル比が、BaOとCu
Oの場合で2=3 Y2O,とBaOの場合で1=4 Y2O,とCuOの場合で1:6 である。
このようにして予め用意された焼結体の上に、第三の成
分を気相蒸着法によって被着する。ここで気相蒸着法を
用いる理由は、この方法が緻密な膜を生成させるのに最
も適しているからである。
分を気相蒸着法によって被着する。ここで気相蒸着法を
用いる理由は、この方法が緻密な膜を生成させるのに最
も適しているからである。
膜を作る方法としては、簡単にはスクリーン印刷の如き
粉末をペースト状にして塗布する方法や少し?1雑であ
るが溶射法などの方法が考えられる。
粉末をペースト状にして塗布する方法や少し?1雑であ
るが溶射法などの方法が考えられる。
′しかしこれらの方法では気孔率の高い膜しかできない
ため、本発明の目的には適していない。
ため、本発明の目的には適していない。
気相蒸着法には化学気相蒸着法、スパッタリング法、真
空蒸着法、イオンブレーティング法などがあるが、いず
れの方法も本発明の目的に適う。
空蒸着法、イオンブレーティング法などがあるが、いず
れの方法も本発明の目的に適う。
特に望ましい方法は、高速で緻密な膜が容易に得られる
イオンブレーティング法である。
イオンブレーティング法である。
次に、気相蒸着法によって焼結体の上に第三成分を蒸着
させた後の加熱について説明する。
させた後の加熱について説明する。
この加熱は、3種の酸化物に相互拡散を生じさせ均一な
YlBazCusOtJfとすること、および酸化物中
の酸素を増加させ超電導性を示す斜方晶の結晶にするこ
とが目的である−従って・その雰囲気は酸化性でなけれ
ばならない。具体的には、大気、純酸素、酸素と不活性
ガスの混合ガスのような雰囲気とする。
YlBazCusOtJfとすること、および酸化物中
の酸素を増加させ超電導性を示す斜方晶の結晶にするこ
とが目的である−従って・その雰囲気は酸化性でなけれ
ばならない。具体的には、大気、純酸素、酸素と不活性
ガスの混合ガスのような雰囲気とする。
加熱温度は概ね800〜900 ”Cの範囲にする。8
00゛Cよりも低温ではY、 Ba5Cu各元素の拡散
が遅く、また900°Cを超える高温では一部融液が生
成することがある。加熱時間は、蒸着する膜の厚さにも
よるが、通常6時間以上が必要である。
00゛Cよりも低温ではY、 Ba5Cu各元素の拡散
が遅く、また900°Cを超える高温では一部融液が生
成することがある。加熱時間は、蒸着する膜の厚さにも
よるが、通常6時間以上が必要である。
(実施例1)
BaCOsとCuOの2:3モル比の混合粉末を白金る
つぼ中で1000°Cに加熱し溶解させた。これを徐冷
し、BaCOxとCuOの緻密な塊りを得た。この塊り
を板状に切断、研磨した。この試料の表面にイオンブレ
ーティングでY2O,を5μmコーティングした。更に
この試料を850°CX12hr大気中熱処理した後、
炉冷した。試料表面に約12μmのY+BazCuff
Ot−J’の緻密な層が生成し、臨界温度89に、臨界
電流密度8BOA/am”の超電導体となることが確認
された。
つぼ中で1000°Cに加熱し溶解させた。これを徐冷
し、BaCOxとCuOの緻密な塊りを得た。この塊り
を板状に切断、研磨した。この試料の表面にイオンブレ
ーティングでY2O,を5μmコーティングした。更に
この試料を850°CX12hr大気中熱処理した後、
炉冷した。試料表面に約12μmのY+BazCuff
Ot−J’の緻密な層が生成し、臨界温度89に、臨界
電流密度8BOA/am”の超電導体となることが確認
された。
(実施例2)
BaCOzとY2O,の4:1モル比の混合粉末を15
00°Cで仮焼後、ペレットに成形し、再び1600℃
に加熱し緻密な焼結体を得た。この試料に熱CVD法で
CuOを4μ−蒸着した。純酸素中で850°Cに加熱
処理した結果10μmのY、BazCu30.−Jの緻
密な層が生成した。
00°Cで仮焼後、ペレットに成形し、再び1600℃
に加熱し緻密な焼結体を得た。この試料に熱CVD法で
CuOを4μ−蒸着した。純酸素中で850°Cに加熱
処理した結果10μmのY、BazCu30.−Jの緻
密な層が生成した。
この膜は臨界温度88に、臨界電流密度900M/cm
”の超電導体となることがわかった。
”の超電導体となることがわかった。
(実施例3)
Yオ0.とCuOの1:6モル比の混合粉末を白金るつ
ぼ中で1200°Cに加熱し溶解させた。これを徐冷し
、YよCubsとCuOの緻密な塊りを得た。この塊り
を板状に切断、研磨した。この試料表面にスパッタリン
グ法でBaOを1μ層コーティングした後、大気中90
0’Cで熱処理し、更に100°C/hrで冷却した。
ぼ中で1200°Cに加熱し溶解させた。これを徐冷し
、YよCubsとCuOの緻密な塊りを得た。この塊り
を板状に切断、研磨した。この試料表面にスパッタリン
グ法でBaOを1μ層コーティングした後、大気中90
0’Cで熱処理し、更に100°C/hrで冷却した。
約2μ閣のY+BazCusOt4が生成し、臨界温度
90K。
90K。
臨界電流密度1050A/cm”の超電導体の膜である
ことが確認された。
ことが確認された。
(発明の効果)
本発明方法によれば、YlBalCuiOt−J系セラ
ミックスの緻密焼結体が得られる。また、2種の酸化物
を細いテープ状にすることにより擬(I!線材にして、
例えば超電導コイルを製造することができる。
ミックスの緻密焼結体が得られる。また、2種の酸化物
を細いテープ状にすることにより擬(I!線材にして、
例えば超電導コイルを製造することができる。
また高速コンピューターの基板、素子などに利用できる
超電導体の製造にも、本発明方法は広く応用することが
できる。
超電導体の製造にも、本発明方法は広く応用することが
できる。
Claims (3)
- (1) BaOとCuOのモル比が2:3である焼結体
表面に気相蒸着法でY_2O_3またはYの膜を生成さ
せた後、酸化性雰囲下で加熱することを特徴とする Y_1Ba_2Cu_3O_7_−_δ系酸化物超電導
焼結体の製造方法。 - (2) Y_2O_3とBaOのモル比が1:4である
焼結体表面に気相蒸着法でCuOまたはCuの膜を生成
させた後、酸化性雰囲下で加熱することを特徴とする Y_1Ba_2Cu_3O_7_−_δ系酸化物超電導
焼結体の製造方法。 - (3) Y_2O_3とCuOのモル比1:6である焼
結体表面に気相蒸着法でBaOまたはBaの膜を生成さ
せた後、酸化性雰囲下で加熱することを特徴とする Y_1Ba_2Cu_3O_7_−_δ系酸化物超電導
焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029589A JPH01203258A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 酸化物超電導焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029589A JPH01203258A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 酸化物超電導焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01203258A true JPH01203258A (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=12280264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63029589A Pending JPH01203258A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 酸化物超電導焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01203258A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013136816A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Fujikura Ltd | 超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法、超電導薄膜作製用ターゲット、酸化物超電導導体の製造方法 |
| CN105063565A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种p型红外透明导电氧化物薄膜的制备方法 |
| CN105112869A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种钇掺杂氧化铜红外透明导电薄膜的制备方法 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP63029589A patent/JPH01203258A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013136816A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Fujikura Ltd | 超電導薄膜作製用ターゲットの製造方法、超電導薄膜作製用ターゲット、酸化物超電導導体の製造方法 |
| CN105063565A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种p型红外透明导电氧化物薄膜的制备方法 |
| CN105112869A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种钇掺杂氧化铜红外透明导电薄膜的制备方法 |
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