JPH01219057A - 酸化物超電導体及びその製法 - Google Patents
酸化物超電導体及びその製法Info
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- JPH01219057A JPH01219057A JP63046458A JP4645888A JPH01219057A JP H01219057 A JPH01219057 A JP H01219057A JP 63046458 A JP63046458 A JP 63046458A JP 4645888 A JP4645888 A JP 4645888A JP H01219057 A JPH01219057 A JP H01219057A
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- Japan
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- powder
- raw material
- superconductor
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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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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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、例えば磁気浮上列車および粒子加速器等の磁
気コイル部分や電子デバイスおよびジョセフソンコンピ
ュータの回路基板等に使用される酸化物超電導体に関す
るものである。
気コイル部分や電子デバイスおよびジョセフソンコンピ
ュータの回路基板等に使用される酸化物超電導体に関す
るものである。
〔先行技術及び発明が解決しようとする問題点〕高密度
体で臨界電流密度(Jc)が103A/co+2以上を
示す酸化物超電導体の例としては、例えばATT、BE
L研究所が“Melt−Textured Grout
h ” (MTG)法により得られた相対密度100χ
で高い臨界電流密度(JC)を有する超電導体が得られ
たという報告書例があるが、MTG法では一旦焼結した
サンプルを酸素ガス中1300℃で溶融後室温迄徐冷し
、さらに900℃迄加熱後1晩かけて徐冷するという極
めて複雑な工程をとる必要があり実用的ではなかった。
体で臨界電流密度(Jc)が103A/co+2以上を
示す酸化物超電導体の例としては、例えばATT、BE
L研究所が“Melt−Textured Grout
h ” (MTG)法により得られた相対密度100χ
で高い臨界電流密度(JC)を有する超電導体が得られ
たという報告書例があるが、MTG法では一旦焼結した
サンプルを酸素ガス中1300℃で溶融後室温迄徐冷し
、さらに900℃迄加熱後1晩かけて徐冷するという極
めて複雑な工程をとる必要があり実用的ではなかった。
そのため、従来より粉末の調整や、仮焼・本焼成条件の
改善により何かと相対密度及び臨界電流密度の向上を図
ろうと努力されてきたが、未だ充分な特性が得られてい
なかった。
改善により何かと相対密度及び臨界電流密度の向上を図
ろうと努力されてきたが、未だ充分な特性が得られてい
なかった。
本発明者等は上記の点に鑑み鋭意研究の結果、仮焼・本
焼成といった通常のセラミックス材料の製法でありなが
ら、仮焼後の未反応物の制御と焼成条件を適正化するこ
とにより比較的容易に95%以上の相対密度と1.I
X 10’A/cm”以上、好ましくは1.6 X 1
0’A/cm”以上の臨界電流密度が得られることが分
かった。
焼成といった通常のセラミックス材料の製法でありなが
ら、仮焼後の未反応物の制御と焼成条件を適正化するこ
とにより比較的容易に95%以上の相対密度と1.I
X 10’A/cm”以上、好ましくは1.6 X 1
0’A/cm”以上の臨界電流密度が得られることが分
かった。
本発明においては、RE−Ba−Cu−0系組成(RE
=希土類元素)で、仮焼・本焼成といった通常のセラミ
ックの焼成法により得られる超電導体及びその製法であ
って、その相対密度を上昇させて機械的強度(3点曲げ
抗折強度)及び臨界電流密度Uc)を向上させることを
目的とする。
=希土類元素)で、仮焼・本焼成といった通常のセラミ
ックの焼成法により得られる超電導体及びその製法であ
って、その相対密度を上昇させて機械的強度(3点曲げ
抗折強度)及び臨界電流密度Uc)を向上させることを
目的とする。
本発明によれば、REt Baz Cu5O4−/ (
RE==希土類元素)の板状単結晶と1μm以下の微小
な単結晶が混在した結晶組織を呈し、前記板状単結晶を
X、微小な単結晶をYとした場合、単位面積当たりに占
めるX、Yの面積割合がX/Y≧0.05である相対密
度が95%以上、臨界電流密度(Jc)が1.lX10
3 A/cm2である酸化物超電導体が提供される。
RE==希土類元素)の板状単結晶と1μm以下の微小
な単結晶が混在した結晶組織を呈し、前記板状単結晶を
X、微小な単結晶をYとした場合、単位面積当たりに占
めるX、Yの面積割合がX/Y≧0.05である相対密
度が95%以上、臨界電流密度(Jc)が1.lX10
3 A/cm2である酸化物超電導体が提供される。
また、REI Bag Cu、0.−/(RE=希土類
元素)の組成の混合粉末もしくは合成原料を800〜9
20℃の温度で大気中または酸素中で仮焼し、未反応生
成物を粉末X線回折強度比で0.03≦I/ Io≦3
.0の範囲におさえた2次原料を焼成することを特徴と
する酸化物超電導体の製法が提供される。
元素)の組成の混合粉末もしくは合成原料を800〜9
20℃の温度で大気中または酸素中で仮焼し、未反応生
成物を粉末X線回折強度比で0.03≦I/ Io≦3
.0の範囲におさえた2次原料を焼成することを特徴と
する酸化物超電導体の製法が提供される。
即ち、REI Baz Cu30?−/ (RE:希土
類元素)の板状結晶(好ましくは5μm以上)と、1μ
m以下の微結晶が混在するため、板状単結晶の粒間を微
結晶が埋め、気孔の少ない組織となる。その結果粒と粒
の接触面積が増加し、単位断面積当たりに流すところの
可能な臨界電流、即ち臨界電流密度(Jc)が向上する
。また本組織は緻密化されているにも拘わらず、微結晶
から成る多数の粒界を通して酸素の拡散が行われるため
、焼結体内部まで良好な超電導体特性が得られる。前記
板状単結晶をX、微小な単結晶をVとした場合、単位面
積当たりに占めるX、Yの面積割合がX/Y≧0.05
であることが必要である。X/Y <0.05であると
上記の効果が得られない。このような超電導体(バルク
)を得るための製法は例えば原料粉末としてREJs+
BaCO3,CuOとかうなるREt Baz Cu3
07−lを混合した粉末、あるいは共沈法、ゾル・ゲル
法によりRE。
類元素)の板状結晶(好ましくは5μm以上)と、1μ
m以下の微結晶が混在するため、板状単結晶の粒間を微
結晶が埋め、気孔の少ない組織となる。その結果粒と粒
の接触面積が増加し、単位断面積当たりに流すところの
可能な臨界電流、即ち臨界電流密度(Jc)が向上する
。また本組織は緻密化されているにも拘わらず、微結晶
から成る多数の粒界を通して酸素の拡散が行われるため
、焼結体内部まで良好な超電導体特性が得られる。前記
板状単結晶をX、微小な単結晶をVとした場合、単位面
積当たりに占めるX、Yの面積割合がX/Y≧0.05
であることが必要である。X/Y <0.05であると
上記の効果が得られない。このような超電導体(バルク
)を得るための製法は例えば原料粉末としてREJs+
BaCO3,CuOとかうなるREt Baz Cu3
07−lを混合した粉末、あるいは共沈法、ゾル・ゲル
法によりRE。
Bag Cu1Ot−/ の組成比となるように合成
された粉末を作製し、800〜920℃の温度で1〜1
0時間、大気中または酸素中で1〜10回仮焼を行い、
BaC0:1やCuO等の未反応生成物の粉末X線回折
による最大ピーク (1) とRFi+ Bat Cu
30.−/の(1,1,0)面のピーク(■。)との強
度比が0.03≦I/ Io≦3.0の範囲となるよう
に未反応生成物の量を制御する必要がある。I/ Io
< 0.03ではREt Bat Cu1OyJ成が
充分に反応生成し凝集している状態であり、焼成後には
ある程度成長しているため、上記に示す如き微粒は得ら
れない。またI/ Io > 3.0では仮焼の効果が
消失する。また、仮焼温度が800℃より低いとREI
Baz C1+30?−/組成の反応が殆ど進行せず
、920℃を超えるとCuO5YJaCu05等の?容
出が起る。また、仮焼時間は1〜10時間が好ましく、
1時間より短いと反応が不十分であり、10時間以上で
は凝集が起こり始める。仮焼の回数は何回でも良いが1
0の1以上は効果が殆ど変わらない。またこの仮焼方法
によって製作された粉末を加工して得られた成形体の本
焼成は先ず最初の設定温度(T、)として例えば820
〜940℃まで昇温後、昇温速度0.1〜4.0℃/時
間で最高温度(Tz)860〜1020℃までの昇温を
大気中または酸素中で行うことにより密度はさらに高ま
り、臨界電流密度(Jc)の向上がより可能となる。即
ち、上記の様な一定昇温の焼成パターンにおいては、一
部の粒成長は促進されるが、微粒は成長速度が遅く、そ
のまま粒間の気泡を埋める形で残されるため緻密化する
。
された粉末を作製し、800〜920℃の温度で1〜1
0時間、大気中または酸素中で1〜10回仮焼を行い、
BaC0:1やCuO等の未反応生成物の粉末X線回折
による最大ピーク (1) とRFi+ Bat Cu
30.−/の(1,1,0)面のピーク(■。)との強
度比が0.03≦I/ Io≦3.0の範囲となるよう
に未反応生成物の量を制御する必要がある。I/ Io
< 0.03ではREt Bat Cu1OyJ成が
充分に反応生成し凝集している状態であり、焼成後には
ある程度成長しているため、上記に示す如き微粒は得ら
れない。またI/ Io > 3.0では仮焼の効果が
消失する。また、仮焼温度が800℃より低いとREI
Baz C1+30?−/組成の反応が殆ど進行せず
、920℃を超えるとCuO5YJaCu05等の?容
出が起る。また、仮焼時間は1〜10時間が好ましく、
1時間より短いと反応が不十分であり、10時間以上で
は凝集が起こり始める。仮焼の回数は何回でも良いが1
0の1以上は効果が殆ど変わらない。またこの仮焼方法
によって製作された粉末を加工して得られた成形体の本
焼成は先ず最初の設定温度(T、)として例えば820
〜940℃まで昇温後、昇温速度0.1〜4.0℃/時
間で最高温度(Tz)860〜1020℃までの昇温を
大気中または酸素中で行うことにより密度はさらに高ま
り、臨界電流密度(Jc)の向上がより可能となる。即
ち、上記の様な一定昇温の焼成パターンにおいては、一
部の粒成長は促進されるが、微粒は成長速度が遅く、そ
のまま粒間の気泡を埋める形で残されるため緻密化する
。
ここで、最初の設定温度(T1)が820℃より低いと
反応が生じないため効果がなく 、940℃以上では微
粒が1μmよりも大きく成長するため緻密化しないこと
がら昇温速度は4.0℃/時間までが望ましい。また最
高温度(T2)は860℃未満であると焼結が不十分で
あり、1020℃以上では溶出が起こることから860
〜1020℃の範囲が望ましい。
反応が生じないため効果がなく 、940℃以上では微
粒が1μmよりも大きく成長するため緻密化しないこと
がら昇温速度は4.0℃/時間までが望ましい。また最
高温度(T2)は860℃未満であると焼結が不十分で
あり、1020℃以上では溶出が起こることから860
〜1020℃の範囲が望ましい。
Y2O3が約15重量%、BaC0,が約53重量%お
よびCuOが約32重量%となる混合粉末を湿式回転ボ
ールミルにより約24時間混合し、この混合粉末を大気
中での仮焼と乳鉢での解砕とを数回繰り返した。
よびCuOが約32重量%となる混合粉末を湿式回転ボ
ールミルにより約24時間混合し、この混合粉末を大気
中での仮焼と乳鉢での解砕とを数回繰り返した。
この仮焼粉末を有機溶媒(エタノール)を用いて湿式回
転ボールミルにより約50時間粉砕を行い得られた微粉
末に成形用バインダー(ポリビニルアルコール)を均一
に混合した後、1cm”当たり約1000にgの圧力で
プレス成形した。この成形体を本焼成した後、約600
℃で酸素中熱処理を行い第1表に示す各測定用の試料片
を得た。粉末X線解析は最終仮焼終了後の粉体を解砕し
たものを用い、2θ:20〜60°までの回折角で比較
を行った。この際、I/ I。は粉末X線回折パターン
に現れる未反応物の最高ピーク強度/RE+ Baz
Cu307−/ の(1,1、O)メインピーク強度
である。上記試料片を得るための仮焼条件及び本焼成条
件は第2表に示した。
転ボールミルにより約50時間粉砕を行い得られた微粉
末に成形用バインダー(ポリビニルアルコール)を均一
に混合した後、1cm”当たり約1000にgの圧力で
プレス成形した。この成形体を本焼成した後、約600
℃で酸素中熱処理を行い第1表に示す各測定用の試料片
を得た。粉末X線解析は最終仮焼終了後の粉体を解砕し
たものを用い、2θ:20〜60°までの回折角で比較
を行った。この際、I/ I。は粉末X線回折パターン
に現れる未反応物の最高ピーク強度/RE+ Baz
Cu307−/ の(1,1、O)メインピーク強度
である。上記試料片を得るための仮焼条件及び本焼成条
件は第2表に示した。
(以下、空白)
第1表
上記により得られた各第1表に示す試料片につき相対密
度(χ)、臨界電流密度(Jc)、耐候性および抗折強
度を測定しそれらの結果を第2表の評価欄に示す。相対
密度はアルキメデス法によるカサ比重/理論密度、臨界
電流密度(Jc)は4端子法による実測値(0,047
の磁場中)、耐候性は湿式試験(40℃×90χ×60
分)後の2端子法による室温抵抗ρ及び抗折強度(Mp
a)は3点曲げ抗折強度を夫々測定した。また、各試料
番号のサンプル表面を金属顕微鏡により800倍の倍率
で組織の形態および板状単結晶Xと微小単結晶Yとの単
位面積当たりに占める面積割合を観測した。
度(χ)、臨界電流密度(Jc)、耐候性および抗折強
度を測定しそれらの結果を第2表の評価欄に示す。相対
密度はアルキメデス法によるカサ比重/理論密度、臨界
電流密度(Jc)は4端子法による実測値(0,047
の磁場中)、耐候性は湿式試験(40℃×90χ×60
分)後の2端子法による室温抵抗ρ及び抗折強度(Mp
a)は3点曲げ抗折強度を夫々測定した。また、各試料
番号のサンプル表面を金属顕微鏡により800倍の倍率
で組織の形態および板状単結晶Xと微小単結晶Yとの単
位面積当たりに占める面積割合を観測した。
(以下、空白)
第2表から理解されるように試料番号1および11は本
発明の範囲外のものであり、いずれも仮焼粉末の粉末X
線回折におけるピーク強度比(I/I。
発明の範囲外のものであり、いずれも仮焼粉末の粉末X
線回折におけるピーク強度比(I/I。
)が0.03〜3.0の範囲をはずれており相対密度が
低り、臨界電流密度、抵抗率及び抗折強度のいずれもが
劣っている。これに対し、試料番号2〜10.12〜2
3は夫々本発明の範囲内のものであり、相対密度が94
%以上、臨界電流密度(Jc)が1110以上、抗折強
度(Mpa)が45Mpa以上であり、特に試料番号2
〜10.14.16〜21については相対密度が95%
以上、臨界電流密度Uc)が1620以上、常温抵抗値
が4.6mΩ−cm以下、抗折強度が52.3Mpa以
上と優れている。
低り、臨界電流密度、抵抗率及び抗折強度のいずれもが
劣っている。これに対し、試料番号2〜10.12〜2
3は夫々本発明の範囲内のものであり、相対密度が94
%以上、臨界電流密度(Jc)が1110以上、抗折強
度(Mpa)が45Mpa以上であり、特に試料番号2
〜10.14.16〜21については相対密度が95%
以上、臨界電流密度Uc)が1620以上、常温抵抗値
が4.6mΩ−cm以下、抗折強度が52.3Mpa以
上と優れている。
尚、第1図及び第2図は上記試料番号1と20とのサン
プル表面を金属顕微鏡により800倍の倍率で観測した
Mi織写真の模写図であり、本発明の範囲内の試料番号
20の組織は第1回に示す如く板状単結晶のまわりを1
μm以下の微小な結晶が取囲んでおり、気孔の少ない緻
密化した組織を呈し、板状単結晶Xと微小単結晶Yの単
位面積当たりに占める面積割合がX/Y≧0.05であ
る第2表中の試料番号2〜10.12〜19.21〜2
3も同様の結晶組織である。これに対し本発明の範囲外
の試料番号1の組織は第2図に示す如く一様に成長した
粒Vからなる組織を呈し、板状単結晶Xと微小単結晶Y
との単位面積当たりに占める面積割合がX/Y<0.0
5であり、気孔Zが多く緻密化していない。試料番号1
1も同様である。
プル表面を金属顕微鏡により800倍の倍率で観測した
Mi織写真の模写図であり、本発明の範囲内の試料番号
20の組織は第1回に示す如く板状単結晶のまわりを1
μm以下の微小な結晶が取囲んでおり、気孔の少ない緻
密化した組織を呈し、板状単結晶Xと微小単結晶Yの単
位面積当たりに占める面積割合がX/Y≧0.05であ
る第2表中の試料番号2〜10.12〜19.21〜2
3も同様の結晶組織である。これに対し本発明の範囲外
の試料番号1の組織は第2図に示す如く一様に成長した
粒Vからなる組織を呈し、板状単結晶Xと微小単結晶Y
との単位面積当たりに占める面積割合がX/Y<0.0
5であり、気孔Zが多く緻密化していない。試料番号1
1も同様である。
以上詳述した通り、本発明の酸化物超電導体はRE+
Bag Cu+07−/系酸化物超電導体の組織を緻密
化し、臨界電流密度および抗折強度を向上させることが
でき、また、本超電導体の製法は比較的容易に再現可能
な方法で実用的である。
Bag Cu+07−/系酸化物超電導体の組織を緻密
化し、臨界電流密度および抗折強度を向上させることが
でき、また、本超電導体の製法は比較的容易に再現可能
な方法で実用的である。
第1図は本発明の実施例に於ける試料番号20のサンプ
ル表面800倍の金属顕微鏡組織写真の模写図、第2図
は実施例に於ける試料番号1の第1図と同様の組織写真
の模写図である。
ル表面800倍の金属顕微鏡組織写真の模写図、第2図
は実施例に於ける試料番号1の第1図と同様の組織写真
の模写図である。
Claims (2)
- (1)RE_1Ba_2Cu_3O_7_−_δ(RE
=希土類元素)の板状単結晶と1μm以下の微小な単結
晶が混在した結晶組織を呈し、前記板状単結晶をX、微
小な単結晶をYとした場合、単位面積当たりに占めるX
、Yの面積割合がX/Y≧0.05である相対密度が9
5%以上、臨界電流密度(Jc)が1.1×10^3A
/cm^2である酸化物超電導体。 - (2)RE_1Ba_2Cu_3O_7_−_δ(RE
=希土類元素)の組成の混合粉末もしくは合成原料を8
00〜920℃の温度で大気中または酸素中で仮焼し、
未反応生成物を粉末X線回折強度比で0.03≦I/I
_o≦3.0の範囲におさえた2次原料を焼成すること
を特徴とする酸化物超電導体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046458A JP2881423B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 酸化物超電導体及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046458A JP2881423B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 酸化物超電導体及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219057A true JPH01219057A (ja) | 1989-09-01 |
| JP2881423B2 JP2881423B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=12747717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63046458A Expired - Lifetime JP2881423B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 酸化物超電導体及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2881423B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006062897A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Nippon Steel Corp | 酸化物超電導材料及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP63046458A patent/JP2881423B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006062897A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Nippon Steel Corp | 酸化物超電導材料及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2881423B2 (ja) | 1999-04-12 |
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