JPH01290531A - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents

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〕 この発明は、酸化物超電導体の製造方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 近年、より高い臨界温度を示す超電導材料として酸化物
系のものが注目されている。この酸化物よりなる超電導
体は、原料の酸化物粉末をプレス成形した後に焼結する
ことによって作製されている。原料粉末として、炭酸化
物等を用いる場合には、脱炭酸ガスを行なう必要があり
、プレス成形した後、本焼の前に仮焼を行なうこともあ
る。

最近、高い臨界温度を示す酸化物系の超電導材料として
、Ｂ　ｉ　−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系酸化物超電導体が見出
された。このＢ　ｉ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系酸化物超電導
体においては、臨界温度が８０に程度の低温相と１１５
に程度の高温相が存在することが知られている。この酸
化物系超電導体は、従来、８００〜８８０℃の温度範囲
で複数回焼結することにより製造されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の方法で製造した酸化物
超電導体は、乳鉢などで原料粉末を混合するものである
ため、原料粉末を均一に分散させるには限度かあり、均
一な相を得るのは困難であった。また、より均一な相を
得るためには、焼結体を粉砕した後再度成形し焼結する
というサイクルを何度も繰返さなければならなかった。

上述のように、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系酸化物超電導
体においては、低温和と高温相とが存在し、臨界電流密
度を向上させる目的からは、より高い臨界温度を示す高
温相を多く含むものが好ましく、このような超電導体を
得る方法の開発が従来から望まれていた。

さらに、従来の方法により得られる焼結体は、多孔質で
あり密度か低（、臨界電流密度を向上させる目的からは
、より高密度の酸化物超電導体を得る方法が望まれてい
た。

この発明の目的は、高温相をより多く含み、高密度で臨
界電流密度の向上したＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系酸化物
超電導体を製造する方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の製造方法は、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｃａ５ＣＵおよび
Ｐｂの金属元素と酸素を構成元素として有する酸化物超
電導体を製造する方法であって、金属元素の酸化物の融
体または金属元素の合金の融体を急冷凝固した後、熱処
理することを特徴としている。

この発明の好ましい１つの態様では、金属元素の酸化物
融体は、Ｂ　ｉＳＳ　ｒ、　Ｃａｓ　ＣｕおよびＰｂの
それぞれの金属元素の酸化物粉末および、／または炭酸
化物粉末を混合し溶融して調製され、各金属元素の組成
比がＢｉ　：Ｓｒ　：Ｃａ　：Ｃｕ　：Ｐｂ−（１−ｘ
）：ｕ：ｖ：ｙ：ｘ　（０，１≦ｘ≦０．４．１．２≦
ｙ≦２．５．０．５≦ｕ、　　ｖ≦１，５）となるよう
に混合される。

金属元素の酸化物の融体または前記金属元素の合金の融
体は、９７０℃〜１２００℃の範囲内で溶融されること
が好ましい。

また、熱処理の温度は５００°Ｃ〜８５０℃の範囲内で
あることが好ましい。

［作用］ この発明の製造方法によれば、金属元素の酸化物の融体
または金属元素の合金の融体を急冷凝固した後、熱処理
して酸化物超電導体を製造する。

このように液相である融体で反応させるため、高密度で
均質な超電導体を得ることができる。

この発明の製造方法では、まず液相から急冷することに
より、超電導性を示さないアモルファス相が形成される
。このアモルファス相を熱処理することにより、超電導
性の結晶質相が形成される。

このように、アモルファス相などの非平衡相から熱処理
により結晶質相を得ているため、結晶方位や組織を制御
することかできる。

このように、結晶方位等が制御でき、かつ高密度のもの
を得ることができるので、この発明の製造方法によれば
、臨界電流密度Ｊｃの向上を図ることができる。

また、この発明の製造方法では溶融状態から製造してい
るため、従来の製造方法に比べ、より任意の形状に加工
しやすい。また、熱処理の温度を、従来の固相反応に比
べて低い温度にすることができる。

この発明の製造方法により得られる酸化物超電導体は、
Ｂ　ｉ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系酸化物中のＢｉをＰｂで置
換している。このようなＰｂの置換により、融点が低下
し、るつぼ材等との反応を少なくすることかでき、かつ
アモルファス化しやすくなる。また、このＰｂの置換に
より、Ｐｂの置換を行なわないものに比べ高温相化がし
やすくなっている。

Ｐｂ置換ｆｆ１ｘは、上述のように０．１≦ｘ≦０゜４
であることが好ましい。Ｐｂ置換ｆｆ１ｘが、０゜４を
越える場合には、むしろ超電導物質の生成が阻害され、
得られた焼結体は有効な超電導特性を示さない。一方、
Ｐｂ置換ｍｘが、０．１よりも少ない場合は、Ｐｂを置
換しないものと比較して、を意な特性の差が認められな
い。

金属元素の合金の融体を急冷凝固して酸化物超電導体を
製造する場合には、酸素雰囲気下で熱処理を行なう。こ
の熱処理により、少なくとも表面部分が酸化され所望の
組成の酸化物超電導体が形成される。また、金属元素の
酸化物の融体から製造する場合にも、酸素雰囲気下で熱
処理することができる。このような酸素雰囲気下の熱処
理により、所望の組成になるように酸素量を制御するこ
とができる。

［実施例］ Ｂ　ｉｘ　Ｓ　ｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＰｂの各金属元素
の酸化物を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ：Ｐｂ＝０．８：
１：１：２＋０．２の組成比となるように混合し、乾燥
した後、プレス成形し、焼結して焼結体を作製した（以
下、この方法を固相法という）。

この固相法により得られた焼結体を粉砕し、金るつぼ中
に入れて秤量し、１０００℃で１時間加熱溶融した後、
金板上でプレスし急冷した。急冷後のものはアモルファ
ス状態であった。

次に、これを８２０℃で８時間熱処理し冷却した（以下
、この方法を液体急冷法という）。得られたものについ
て臨界温度（Ｔｃ）をａｌｌ＋定したところ、１００Ｋ
を示した。また、液体窒素中で臨界電流密度（Ｊ　ｃ）
を測定したところ、２００Ａ／ｃｍ２であった。

比較として、上述の固相法により得られた焼結体につい
て臨界温度（Ｔｃ）を１ｌｌｌｌ定したところ、１００
　Ｋを示しこの実施例と同じ温度を示した。

しかし、液体窒素中で臨界電流密度（Ｊ　ｃ）をｌｌｌ
’１定したところ、１００Ａ／ｃｍ２であり、この実施
例のものに比べはるかに低い値であった。

また、比較として、ＢｉをＰｂで置換しないものを、上
述の実施例と同様にして液体急冷法により作製し、臨界
温度（Ｔｃ）を測定したところ、６５にであり、Ｐｂを
置換したものに比べはるかに低い温度を示した。

以上の結果から明らかなように、この発明に従う実施例
で製造された酸化物超電導体は、従来の固相法と同様の
臨界温度を有し、しかも従来の固相法よりも高い臨界電
流密度を示すものが１１られることかわかった。

また、ＢｉをＰｂで置換することにより、臨界温度の高
い高温相をより多く含む酸化物超電導体が得られること
がわかった。

この実施例では、金属元素の酸化物の融体を金属板上で
プレスし急冷凝固しているが、その他の方法により急冷
凝固させてもよいことは言うまでもない。

［発明の効果］ この発明の方法により製造される酸化物超電導体は、１
００Ｋ以上の臨界温度を有する高温相をより多（含んで
おり、かつ結晶性が高（高密度であるため、高い臨界電
流密度を何する。したがって、この発明の製造方法によ
れば、優れた超電導特性を有する酸化物超電導体を製造
することかてきる。

手続補正書 平成１年８月４日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｂｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、およびＰｂの金属元素
   と酸素を構成元素として有する酸化物超電導体を製造す
   る方法であって、 前記金属元素の酸化物の融体または前記金属元素の合金
   の融体を急冷凝固した後、熱処理することを特徴とする
   、酸化物超電導体の製造方法。
2. （２）Ｂｉ、Ｓｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＰｂのそれぞれの
   金属元素の酸化物粉末および／または炭酸化物粉末を、
   各金属元素の組成比がＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ：Ｐｂ＝
   （１−ｘ）：ｕ：ｖ：ｙ：ｘ（０．１≦ｘ≦０．４、１
   ．２≦ｙ≦２．５、０．５≦ｕ、ｖ≦１．５）となるよ
   うに混合し、溶融して、前記金属元素の酸化物の融体に
   する、請求項１記載の酸化物超電導体の製造方法。
3. （３）前記金属元素の酸化物の融体または前記金属元素
   の合金の融体の溶融温度が９７０℃〜１２００℃の範囲
   内である、請求項１記載の酸化物超電導体の製造方法。
4. （４）前記熱処理の温度が５００℃〜８５０℃の範囲内
   である、請求項１記載の酸化物超電導体の製造方法。