JPH01226722A - 酸化物超電導材料 - Google Patents
酸化物超電導材料Info
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- JPH01226722A JPH01226722A JP63054203A JP5420388A JPH01226722A JP H01226722 A JPH01226722 A JP H01226722A JP 63054203 A JP63054203 A JP 63054203A JP 5420388 A JP5420388 A JP 5420388A JP H01226722 A JPH01226722 A JP H01226722A
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- Japan
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- oxide
- heat treatment
- superconducting material
- temperature
- samples
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- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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)
- 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、超電導マグネットやジョセフソン接合素子等
に用いられる、酸化物超電導材料に間するものである。
に用いられる、酸化物超電導材料に間するものである。
従来の技術
超電導材料は、（１）電気抵抗がゼロである、（２）完
全反磁性である、（３）ジョセフソン効果がある、とい
った、池の材料にない特性を持っており、電力輸送、発
電器、核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮上列車、磁気シ
ールド、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待されて
いる。ところが、従来の金属系超電導体では、超電導転
移温度は最も高いものでも２３に程度であり、このため
使用時には高価な液体ヘリウムと大がかりな断熱装置を
使って冷却する必要があり、工業上大きな問題であった
。このためより高温で超電導体となる材料の探索が行わ
れていた。
全反磁性である、（３）ジョセフソン効果がある、とい
った、池の材料にない特性を持っており、電力輸送、発
電器、核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮上列車、磁気シ
ールド、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待されて
いる。ところが、従来の金属系超電導体では、超電導転
移温度は最も高いものでも２３に程度であり、このため
使用時には高価な液体ヘリウムと大がかりな断熱装置を
使って冷却する必要があり、工業上大きな問題であった
。このためより高温で超電導体となる材料の探索が行わ
れていた。
１９８７年２月に、新たなセラミックス系超電導物質、
ＹＢａ２ｃｕ３０７−ｘが見いだされ、さらにＹを他の
希土類元素（Ｌａ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｆ、ｕ。
ＹＢａ２ｃｕ３０７−ｘが見いだされ、さらにＹを他の
希土類元素（Ｌａ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｆ、ｕ。
Ｇｄ、 Ｄｙ、 Ｈｏ、 Ｅｒ、 Ｔｍ、 Ｙｂ、 Ｌ
ｕ）で置き換えた物質についても、超電導状態となるこ
とが確認された。これらのセラミックスは、超電導転移
温度が９５に程度と高く、冷却には安価な液体窒素（沸
点７７Ｋ）を用いる事が出来、また冷却装置も小型とな
るので、応用範囲も広がるものと期待される。このため
現在、この化合物及びＹを他の稀土類金属で置き換えた
化合物の製造法、物性、応用等に間して多くの研究がな
されている。
ｕ）で置き換えた物質についても、超電導状態となるこ
とが確認された。これらのセラミックスは、超電導転移
温度が９５に程度と高く、冷却には安価な液体窒素（沸
点７７Ｋ）を用いる事が出来、また冷却装置も小型とな
るので、応用範囲も広がるものと期待される。このため
現在、この化合物及びＹを他の稀土類金属で置き換えた
化合物の製造法、物性、応用等に間して多くの研究がな
されている。
発明が解決しようとする課題
均質な焼結体を得るには、できるだけ高温で熱処理し個
々の元素の移動を容易にするのが最も容易な方法である
。しかしながら、ＬｎＢａ２Ｃｕ３０７−×は９００〜
ｉ ｏｏｏ℃以上で分解してしまう事が知られている。
々の元素の移動を容易にするのが最も容易な方法である
。しかしながら、ＬｎＢａ２Ｃｕ３０７−×は９００〜
ｉ ｏｏｏ℃以上で分解してしまう事が知られている。
９００℃未満で焼成・熱処理した場合、焼結体中には未
反応あるいは副成分が残りやすく、均質性を欠く焼結体
しか得られない。一方、９００℃以上で焼成・熱処理し
た場合、超電導を示すＬ ｎＢ ａ２ｃ ｃｚｏ７−ｘ
相が分解し始め、副成分が析出し、焼結体中の超電導成
分は減ってしまう。そのため、従来は不均質な焼結体し
か得られず、その不均質性が特性の安定性や信頼性に悪
影響を与えていた。
反応あるいは副成分が残りやすく、均質性を欠く焼結体
しか得られない。一方、９００℃以上で焼成・熱処理し
た場合、超電導を示すＬ ｎＢ ａ２ｃ ｃｚｏ７−ｘ
相が分解し始め、副成分が析出し、焼結体中の超電導成
分は減ってしまう。そのため、従来は不均質な焼結体し
か得られず、その不均質性が特性の安定性や信頼性に悪
影響を与えていた。
また、優れた特性を得るためには、焼成時、あるいはそ
の後で、酸素中で加熱処理する必要があり、製造プロセ
スが複雑となり、応用範囲が狭くなるという欠点もあっ
た。
の後で、酸素中で加熱処理する必要があり、製造プロセ
スが複雑となり、応用範囲が狭くなるという欠点もあっ
た。
課題を解決するための手段
化学式Ｌ ｎ （Ｂ ａｔ−ｚ Ｍｇｚ） ２Ｃｕａｏ
ｖ−ｘ （ＬｎはＹ、 Ｌａ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、
Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｄｙ。
ｖ−ｘ （ＬｎはＹ、 Ｌａ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、
Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｄｙ。
Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの内の少なくとも一種の
金属）で表され、Ｚが０．０１≦Ｚ≦０゜３の範囲内に
ある酸化物超電導材料とする。
金属）で表され、Ｚが０．０１≦Ｚ≦０゜３の範囲内に
ある酸化物超電導材料とする。
作用
本発明のＬｎ （Ｂａ＋−ｚ Ｍｇｚ）２Ｃｕ３０ｖ−
ｘでは、バリウムの一部をマグネシウムで置き換える事
により、超電導転移温度を変化させる事なく、均質な酸
化物超電導材料が容易に製造できる。
ｘでは、バリウムの一部をマグネシウムで置き換える事
により、超電導転移温度を変化させる事なく、均質な酸
化物超電導材料が容易に製造できる。
また酸素中熱処理をせず、空気中熱処理でもＹＢ ａ
２Ｃｕ ３０７−Ｘと同様の特性となる。さらに１０５
０℃の熱処理でも分解しない。
２Ｃｕ ３０７−Ｘと同様の特性となる。さらに１０５
０℃の熱処理でも分解しない。
実施例
以下、 Ｌｎ （Ｂ ａｔ−ｚ Ｍｇｚ）２Ｃｕａｏｖ
−ｘの代表として、Ｙ （Ｂ ａ ｓ−ｚ Ｍ ｇ ２
） ２Ｃｕ ３０Ｔ−Ｘ、Ｄ ｙ （Ｂ ａｔ−ｚ Ｍ
ｇｚ） ２Ｃｕａｏｖ−ｘ、Ｅｒ（Ｂａ＋−ｚ Ｍｇｚ
）２Ｃｕａｏｖ−ｘの場合について本発明を説明する。
−ｘの代表として、Ｙ （Ｂ ａ ｓ−ｚ Ｍ ｇ ２
） ２Ｃｕ ３０Ｔ−Ｘ、Ｄ ｙ （Ｂ ａｔ−ｚ Ｍ
ｇｚ） ２Ｃｕａｏｖ−ｘ、Ｅｒ（Ｂａ＋−ｚ Ｍｇｚ
）２Ｃｕａｏｖ−ｘの場合について本発明を説明する。
実施例１
純度９９％のＹ２Ｏ３、ＢａＣ０ａ、ＭｇＯ，ＣＵＯ粉
末をＹ （Ｂ ａｔ−ｚ Ｍｇｚ） ２Ｃｕａｏｖ−ｘ
（Ｚ：０、０． ０１０． ０． １００、０．２００
．０．３００．０．４００，０．５００）の組成となる
ように、それぞれ秤量し、これをメノウボールミルでエ
タノールにて１８時時間式混合した。
末をＹ （Ｂ ａｔ−ｚ Ｍｇｚ） ２Ｃｕａｏｖ−ｘ
（Ｚ：０、０． ０１０． ０． １００、０．２００
．０．３００．０．４００，０．５００）の組成となる
ように、それぞれ秤量し、これをメノウボールミルでエ
タノールにて１８時時間式混合した。
混合物を１２０℃で乾燥した後、アルミナ坩堝に入れ、
８５０℃で５時間、空気中で仮焼した。仮焼粉を粗粉砕
し、さらに９００℃で５時間、空気中で再仮焼した。こ
の２回仮焼粉を、メノウボールミルでエタノールにて１
８時時間式粉砕し、１２０℃で乾燥した。こうして得た
粉末にポリビニルブチラールを５重量％濃度で溶解した
、イソプロパツール溶液を５重量％加えて造粒した。こ
の造粒粉０．８ｇを１８ｍｔｎＸ５ｍｍの金型で一、５
００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で一軸加圧成形した。
８５０℃で５時間、空気中で仮焼した。仮焼粉を粗粉砕
し、さらに９００℃で５時間、空気中で再仮焼した。こ
の２回仮焼粉を、メノウボールミルでエタノールにて１
８時時間式粉砕し、１２０℃で乾燥した。こうして得た
粉末にポリビニルブチラールを５重量％濃度で溶解した
、イソプロパツール溶液を５重量％加えて造粒した。こ
の造粒粉０．８ｇを１８ｍｔｎＸ５ｍｍの金型で一、５
００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で一軸加圧成形した。
これらの成形体を酸素中で昇温速度３００℃／時間、バ
インダアウト６００℃で２時閏、焼成９００〜１４００
℃で２０時間、降温速度１００℃／時間の条件で焼成し
た。
インダアウト６００℃で２時閏、焼成９００〜１４００
℃で２０時間、降温速度１００℃／時間の条件で焼成し
た。
得られた焼結体の電気抵抗の温度変化を四端子法で測定
した。焼成温度、収縮率（＝（し−ΔＬ）／Ｌ、ただし
１．は焼成前の成形体の長さ（１８ｍ＋ｗ）、（し−Δ
Ｌ）は焼成後の長さ）、抵抗が急激に低下し始める温度
（ＴｅＯ″）と抵抗が０となる温度（ＴｃＲ−１１）を
、表１に示す。
した。焼成温度、収縮率（＝（し−ΔＬ）／Ｌ、ただし
１．は焼成前の成形体の長さ（１８ｍ＋ｗ）、（し−Δ
Ｌ）は焼成後の長さ）、抵抗が急激に低下し始める温度
（ＴｅＯ″）と抵抗が０となる温度（ＴｃＲ−１１）を
、表１に示す。
表１． Ｙ（Ｂａ＋−ＺＭｇＺ）ｐｃｕ３０７−ｘの
超電導転移温度 表１より明らかなように、ＢａをＭｇで３０％まで澤換
しても、超電導転移温度の低下はほとんどなく、液化窒
素温度以りで［電導を示す。
超電導転移温度 表１より明らかなように、ＢａをＭｇで３０％まで澤換
しても、超電導転移温度の低下はほとんどなく、液化窒
素温度以りで［電導を示す。
空気中で焼成すると、Ｚ＝００場合ではＴｅ。ｌ″で３
度、ＴｃＲ″６で１１度低下したが、ＢａをＭｇで置換
した系では、そのようなＴ、、”ｓ ＴｃＲ″８の低下
は認められなかった。
度、ＴｃＲ″６で１１度低下したが、ＢａをＭｇで置換
した系では、そのようなＴ、、”ｓ ＴｃＲ″８の低下
は認められなかった。
また、発明者等は表１にあるそれぞれの組成に対して３
０個以上の試料を作製したが、Ｚ＝０の場合は作製者や
作製日時が変わる毎に試料間に特性のバラ付きがあった
。作製した全試料の３分の１が、液化窒素温度において
も電気抵抗はＯにならなかった。しかし、Ｚ＝０．０１
〜０．３００に関してはバラ付きの少ない安定した特性
の焼結体が得られ、作製した試料全てが７８ Ｋ以上で
電気抵抗がＯになった。
０個以上の試料を作製したが、Ｚ＝０の場合は作製者や
作製日時が変わる毎に試料間に特性のバラ付きがあった
。作製した全試料の３分の１が、液化窒素温度において
も電気抵抗はＯにならなかった。しかし、Ｚ＝０．０１
〜０．３００に関してはバラ付きの少ない安定した特性
の焼結体が得られ、作製した試料全てが７８ Ｋ以上で
電気抵抗がＯになった。
エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーを用いて表
１にあるそれぞれの組成の試料の破断面を分析した。２
＝０の場合は、Ｙ Ｂ ８２Ｃｕ ３０７−Ｘの他に、
ＣｕＯやＢａＣｕＯ２等の結晶粒が認められた。 Ｚ≧
帆Ｏ１の場合も、ＣｕＯやＢａＣｕＯ２等の副成分が認
められたが、Ｚ＝０の場合と比較してその数は少なく、
粒径は小さくなった。
１にあるそれぞれの組成の試料の破断面を分析した。２
＝０の場合は、Ｙ Ｂ ８２Ｃｕ ３０７−Ｘの他に、
ＣｕＯやＢａＣｕＯ２等の結晶粒が認められた。 Ｚ≧
帆Ｏ１の場合も、ＣｕＯやＢａＣｕＯ２等の副成分が認
められたが、Ｚ＝０の場合と比較してその数は少なく、
粒径は小さくなった。
実施例２
純度９９％（７）Ｄｙ２０３、ＢａＣＯ３、ＭｇＯ１Ｃ
ｕＯ粉末を Ｄｙ （Ｂ ａｔ−ｚ Ｍｇｚ） ２Ｃｕ
３０ｒ−％ ＜ｚ＝ｏ、 ０． ０１０． ０． １
００、０．２００．０．３００．０．４００，０．５０
０）の組成となるように、それぞれ秤量し、実施例１の
場合と同様にして混合・仮焼・粉砕し、成形体を作製し
た。これらの成形体を実施例１と同様の条件で焼成した
。
ｕＯ粉末を Ｄｙ （Ｂ ａｔ−ｚ Ｍｇｚ） ２Ｃｕ
３０ｒ−％ ＜ｚ＝ｏ、 ０． ０１０． ０． １
００、０．２００．０．３００．０．４００，０．５０
０）の組成となるように、それぞれ秤量し、実施例１の
場合と同様にして混合・仮焼・粉砕し、成形体を作製し
た。これらの成形体を実施例１と同様の条件で焼成した
。
得られた焼結体の電気抵抗の温度変化を四端子法で測定
した。焼成温度、収縮率、Ｔｃ０ｎとＴｅｌ″′Ｂを、
表２に示す。
した。焼成温度、収縮率、Ｔｃ０ｎとＴｅｌ″′Ｂを、
表２に示す。
（以下余白）
表２． Ｄ ｙ（Ｂ ａｔ−ｚ Ｍｇｚ） ２Ｃｕ３
０ｖ−ｘ の超電導転移温度 表２より明らかなように、ＢａをＭｇで３０χまて置換
しても、超電導転移温度の低下はほとんどない。
０ｖ−ｘ の超電導転移温度 表２より明らかなように、ＢａをＭｇで３０χまて置換
しても、超電導転移温度の低下はほとんどない。
空気中で焼成すると Ｚ＝０の場合ではＴ。。１で５度
、Ｔ、Ｒ−１１で１０度低下したが、ＢａをＭｇで置換
した系では、その、ようなＴｏ。″、ＴｃＲ″８の低下
は認められなかった。
、Ｔ、Ｒ−１１で１０度低下したが、ＢａをＭｇで置換
した系では、その、ようなＴｏ。″、ＴｃＲ″８の低下
は認められなかった。
また、発明者等は表２にあるそれぞれの組成に対して３
０個以上の試料を作製したが、Ｚ：００場合は作製者や
作製日時が変わる毎に試料間に特性のバラ付きがあった
。作製した全試料の３分の１が、液化窒素温度において
も電気抵抗はＯにならなかった。しかし、ｚ＝ｏ、ｏｔ
〜０．３００に関してはバラ付きの少ない安定した特性
の焼結体が得られ、作製した試料全てが７９ Ｋ以上で
電気抵抗が０になった。
０個以上の試料を作製したが、Ｚ：００場合は作製者や
作製日時が変わる毎に試料間に特性のバラ付きがあった
。作製した全試料の３分の１が、液化窒素温度において
も電気抵抗はＯにならなかった。しかし、ｚ＝ｏ、ｏｔ
〜０．３００に関してはバラ付きの少ない安定した特性
の焼結体が得られ、作製した試料全てが７９ Ｋ以上で
電気抵抗が０になった。
さらに、エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーを
用いて表２にあるそれぞれの組成の試料の破断面を分析
し、実施例１の場合と同様に、本発明による酸化物超電
導材料が従来のものに比べ均質性に優れていることを確
認した。
用いて表２にあるそれぞれの組成の試料の破断面を分析
し、実施例１の場合と同様に、本発明による酸化物超電
導材料が従来のものに比べ均質性に優れていることを確
認した。
実施例３
純度９９％のＥｒ２ｏ３、ＢａＣＯ３、ＭｇＯ，ＣＵＯ
粉末を、Ｅ ｒ （Ｂ ａｌ−Ｚ Ｍｇｚ） ２ＣＬＪ
３０７−Ｘ（Ｚ＝０．０．０１０、ｏ、ｉｏｏ、０．２
００．０．３００．０．４００．０．５００）の組成と
なるように、それぞれ秤量し、実施例１の場合と同様に
して混合・仮焼・粉砕し、成形体を作製した。これらの
成形体を実施例１と同様の条件で焼成した。
粉末を、Ｅ ｒ （Ｂ ａｌ−Ｚ Ｍｇｚ） ２ＣＬＪ
３０７−Ｘ（Ｚ＝０．０．０１０、ｏ、ｉｏｏ、０．２
００．０．３００．０．４００．０．５００）の組成と
なるように、それぞれ秤量し、実施例１の場合と同様に
して混合・仮焼・粉砕し、成形体を作製した。これらの
成形体を実施例１と同様の条件で焼成した。
得られた焼結体の電気抵抗の温度変化を四端子法で測定
した。焼成温度、収縮率、ＴｃｏｎとＴｃＲ″８を、表
３に示す。
した。焼成温度、収縮率、ＴｃｏｎとＴｃＲ″８を、表
３に示す。
表３． Ｅ ｒ （Ｂ ａｔ−ｚ Ｍｇｚ） ２Ｃｕ
３０７−＜の超電導転移温度 表３より明らかなように、ＢａをＭｇで３０×まで置換
しても、超電導転移温度の低下はほとんどない。
３０７−＜の超電導転移温度 表３より明らかなように、ＢａをＭｇで３０×まで置換
しても、超電導転移温度の低下はほとんどない。
空気中で焼成すると、Ｚ＝０の場合ではＴ。。″で７度
、ＴｃＲ″ｅで１１度低下したが、Ｅ３ａｆｅＭｇて置
換した系では、そのようなＴｃＯ″、ＴｃＲ″０の低下
は認められなかった。
、ＴｃＲ″ｅで１１度低下したが、Ｅ３ａｆｅＭｇて置
換した系では、そのようなＴｃＯ″、ＴｃＲ″０の低下
は認められなかった。
また、発明者等は表２にあるそれぞれの組成に対して３
０個以上の試料を作製したが、Ｚ＝０の合は作製者や作
製日時が変わる毎に試料間に特性のバラ付きがあった。
０個以上の試料を作製したが、Ｚ＝０の合は作製者や作
製日時が変わる毎に試料間に特性のバラ付きがあった。
作製した全試料の３分の１が、液化窒素温度においても
電気抵抗は０にならなかった。しかし、Ｚ＝０．０１〜
０．３００に関してはバラ付きの少ない安定した特性の
焼結体が得られ、作製した試料全てが８０ Ｋ以上で電
気抵抗が０になった。
電気抵抗は０にならなかった。しかし、Ｚ＝０．０１〜
０．３００に関してはバラ付きの少ない安定した特性の
焼結体が得られ、作製した試料全てが８０ Ｋ以上で電
気抵抗が０になった。
さらに、エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーを
用いて表３にあるそれぞれの組成の試料の破断面を分析
し、実施例１の場合と同様に、本発明による酸化物超電
導材料が従来のものに比べ均質性に優れていることを確
認した。
用いて表３にあるそれぞれの組成の試料の破断面を分析
し、実施例１の場合と同様に、本発明による酸化物超電
導材料が従来のものに比べ均質性に優れていることを確
認した。
発明の効果
本発明によれば、優れた特性の均質な超電導材料を、容
易かつ安定に得る事が可能である。
易かつ安定に得る事が可能である。
Claims (1)
- 化学式Ｌｎ（Ｂａ＿１＿−＿ＺＭｇ＿Ｚ）＿２Ｃｕ＿
３Ｏ＿７＿−＿Ｘ（ＬｎはＹ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ
，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの内の少
なくとも一種の金属）で表され、Ｚが０．０１≦Ｚ≦０
．３の範囲内に有る事を特徴とする酸化物超電導材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054203A JPH01226722A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 酸化物超電導材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054203A JPH01226722A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 酸化物超電導材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01226722A true JPH01226722A (ja) | 1989-09-11 |
Family
ID=12963992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63054203A Pending JPH01226722A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 酸化物超電導材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01226722A (ja) |
-
1988
- 1988-03-08 JP JP63054203A patent/JPH01226722A/ja active Pending
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