JPH01308602A - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体の製造方法Info
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- JPH01308602A JPH01308602A JP63139103A JP13910388A JPH01308602A JP H01308602 A JPH01308602 A JP H01308602A JP 63139103 A JP63139103 A JP 63139103A JP 13910388 A JP13910388 A JP 13910388A JP H01308602 A JPH01308602 A JP H01308602A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、臨界電流密度値の優れた酸化物超電導体の製
造方法に関する。
造方法に関する。
(従来の技術)
近年、La−Ba−Cu−0系の層状ペロブスカイト型
の酸化物が高い臨界温度を有する可能性のあることが発
表されて以来、各所で酸化物超電導体の研究が行われて
いる(z、Phys、B Condensed Mat
ter64.189−193(1988))、その中で
もY−Ba−Cu−0系で代表される酸素欠陥を有する
欠陥ペロブスカイト型((ABa2Cus O□−8
型)(δは酸素欠陥を表わし通常1以下、Aは、Y 5
Las Scs Nds S1% Eus Gd5Dy
SHO% ErSTm、ybおよびLuから選ばれた少
なくとも 1種の元素、Baの一部はS「等で置換可能
。)の酸化物超電導体は、臨界温度が90に以上と液体
窒素の沸点以上の高い温度を示すため非常に有望な材料
として注目されている(Phys、Rev、Lett。
の酸化物が高い臨界温度を有する可能性のあることが発
表されて以来、各所で酸化物超電導体の研究が行われて
いる(z、Phys、B Condensed Mat
ter64.189−193(1988))、その中で
もY−Ba−Cu−0系で代表される酸素欠陥を有する
欠陥ペロブスカイト型((ABa2Cus O□−8
型)(δは酸素欠陥を表わし通常1以下、Aは、Y 5
Las Scs Nds S1% Eus Gd5Dy
SHO% ErSTm、ybおよびLuから選ばれた少
なくとも 1種の元素、Baの一部はS「等で置換可能
。)の酸化物超電導体は、臨界温度が90に以上と液体
窒素の沸点以上の高い温度を示すため非常に有望な材料
として注目されている(Phys、Rev、Lett。
Vol、58 No、9.908−910)。
しかしながら、この酸化物超電導体は、結晶性の酸化物
の焼結体またはその粉末として得られ、これらを例えば
線材として利用する場合には、金属管等に酸化物超電導
体粉末を充填して長尺化することが考えられるが、上述
した酸化物超電導体はその結晶の0面に沿って超電導電
流が流れるため、この酸化物超電導体粉末を単に長尺化
しただけでは、結晶の配列方向がランダムになり、所望
の電流密度が得にくいという問題がある。
の焼結体またはその粉末として得られ、これらを例えば
線材として利用する場合には、金属管等に酸化物超電導
体粉末を充填して長尺化することが考えられるが、上述
した酸化物超電導体はその結晶の0面に沿って超電導電
流が流れるため、この酸化物超電導体粉末を単に長尺化
しただけでは、結晶の配列方向がランダムになり、所望
の電流密度が得にくいという問題がある。
また、この酸化物超電導体をブロック状、あるいは膜状
に形成する場合にも同様の問題がある。
に形成する場合にも同様の問題がある。
(発明が解決しようとする課題)
このように酸化物超電導体は、焼結体またはその粉末で
あって、その結晶の0面に沿って超電導電流が流れるた
め、これらを単に焼成したり長尺化しただけでは得られ
る電流密度が小さく、実用的な充分な電流密度を有する
酸化物超電導体を得ることが困難であるという問題があ
る。
あって、その結晶の0面に沿って超電導電流が流れるた
め、これらを単に焼成したり長尺化しただけでは得られ
る電流密度が小さく、実用的な充分な電流密度を有する
酸化物超電導体を得ることが困難であるという問題があ
る。
本発明はこのような従来の事情に対処するためになされ
たもので、実用的な電流密度で超電導電流を流すことが
可能な酸化物超電導体の製造方法を提供することを目的
とする。
たもので、実用的な電流密度で超電導電流を流すことが
可能な酸化物超電導体の製造方法を提供することを目的
とする。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明の酸化物超電導体の製造方法は、酸化物超電導体
粉末を所定の形状に成形した後、加熱焼成することから
なる酸化物超電導体の製造方法において、前記成形を磁
場中でプレスすることにより行なうことを特徴としてい
る。
粉末を所定の形状に成形した後、加熱焼成することから
なる酸化物超電導体の製造方法において、前記成形を磁
場中でプレスすることにより行なうことを特徴としてい
る。
酸化物超電導体としては多数のものが知られているが、
臨界温度の高い、希土類元素含有のペロブスカイト型の
酸化物超電導体を用いることが実用上好ましい。ここで
いう希土類元素を含有しペロブスカイト型構造を有する
酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるものであれ
ばよく、LnBa Cu O系 237−δ (LnはYbS Tms Ers DYS HO%
Y S La、 ScS Nds Sm。
臨界温度の高い、希土類元素含有のペロブスカイト型の
酸化物超電導体を用いることが実用上好ましい。ここで
いう希土類元素を含有しペロブスカイト型構造を有する
酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるものであれ
ばよく、LnBa Cu O系 237−δ (LnはYbS Tms Ers DYS HO%
Y S La、 ScS Nds Sm。
EuおよびGdから選ばれた少なくとも 1種の元素、
δは酸素欠陥を表し通常1以下の数を表し、Baの一部
はSr等で置換可能。)等の酸素欠陥を有する欠陥ペロ
ブスカイト型、La−3r−Cu−0系等の層状ペロブ
スカイト型等の広義にペロブスカイト型を有する酸化物
が例示される。
δは酸素欠陥を表し通常1以下の数を表し、Baの一部
はSr等で置換可能。)等の酸素欠陥を有する欠陥ペロ
ブスカイト型、La−3r−Cu−0系等の層状ペロブ
スカイト型等の広義にペロブスカイト型を有する酸化物
が例示される。
なお、本発明においては、希土類元素は広義の定義とし
、Sc、 YおよびLa系を含むものとする。
、Sc、 YおよびLa系を含むものとする。
代表的な系としては、Y−Ba−Cu−0系のほかに、
Yの全部または一部をYl)s Tm、Ers Dy、
)to、 Eu等の希土類で置換した系、5e−Ba
−Cu−0系、La−8r−Cu−〇系、さらにSrを
Ba5Caで置換した系等が挙げられる。
Yの全部または一部をYl)s Tm、Ers Dy、
)to、 Eu等の希土類で置換した系、5e−Ba
−Cu−0系、La−8r−Cu−〇系、さらにSrを
Ba5Caで置換した系等が挙げられる。
特に本発明においては、Yの全部または一部を、Yb、
Tm、 Er、Dy、 HOSNd、 S1% Eu
s Gdのような磁性元素で置換したLnBa Cu
O系 の層状ぺ237−δ ロブスカイト型の酸化物超電導体が適している。
Tm、 Er、Dy、 HOSNd、 S1% Eu
s Gdのような磁性元素で置換したLnBa Cu
O系 の層状ぺ237−δ ロブスカイト型の酸化物超電導体が適している。
本発明に使用される酸化物超電導体粉末は、例えば以下
のような方法で製造される。
のような方法で製造される。
まず、Ho、 Ba5Cu等のペロブスカイト型酸化物
超電導体の構成元素を十分混合する。混合の際には、)
io203 、BaO5CuO等の酸化物を原料として
用いることができる。また、これらの酸化物のほかに、
焼成後酸化物に転化する炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の
化合物を用いてもよい。さらには、共沈法等で得たシュ
ウ酸塩等を用いてもよい。ペロブスカイト型酸化物超電
導体を構成する元素は、基本的に化学量論比の組成とな
るように混合するが、多少製造条件等との関係等でずれ
ていても差支えない。例えば、Ho−Ba−Cu−0系
ではJio 1Ilolに対しBa 2sol 、 C
u 3solが標準組成であるが、実用上はllo 1
solに対して、Ba 2±0.6sol 、Cu 3
± 0.2sol程度のずれは問題ない。
超電導体の構成元素を十分混合する。混合の際には、)
io203 、BaO5CuO等の酸化物を原料として
用いることができる。また、これらの酸化物のほかに、
焼成後酸化物に転化する炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の
化合物を用いてもよい。さらには、共沈法等で得たシュ
ウ酸塩等を用いてもよい。ペロブスカイト型酸化物超電
導体を構成する元素は、基本的に化学量論比の組成とな
るように混合するが、多少製造条件等との関係等でずれ
ていても差支えない。例えば、Ho−Ba−Cu−0系
ではJio 1Ilolに対しBa 2sol 、 C
u 3solが標準組成であるが、実用上はllo 1
solに対して、Ba 2±0.6sol 、Cu 3
± 0.2sol程度のずれは問題ない。
そして、前述の原料を充分に混合した後、850〜98
0℃程度で焼成する。この焼成は十分に酸素が供給でき
るような酸素含有雰囲気で行うことが好ましい。次いで
、酸素含有雰囲気中、好ましくは酸素気流中で熱処理す
るか、または同様な雰囲気中で300℃程度まで徐冷す
ることにより、酸素欠陥δに酸素を導入し超電導特性を
向上させることができる。この熱処理は、通常300〜
700℃程度で行う。次に、この焼成物をボールミル、
サンドグラインダ、その他公知の手段により 0.5〜
2μm程度に粉砕する。このとき、ペロブスカイト型の
酸化物超電導体は、へき開面から分割されて微粉末とな
る。この粉砕は、平均粒径(C面上の最大の軸の長さ)
が1〜5μm1軸比(粒径対厚さの比)が3〜5程度と
なるように行うことが好ましい。
0℃程度で焼成する。この焼成は十分に酸素が供給でき
るような酸素含有雰囲気で行うことが好ましい。次いで
、酸素含有雰囲気中、好ましくは酸素気流中で熱処理す
るか、または同様な雰囲気中で300℃程度まで徐冷す
ることにより、酸素欠陥δに酸素を導入し超電導特性を
向上させることができる。この熱処理は、通常300〜
700℃程度で行う。次に、この焼成物をボールミル、
サンドグラインダ、その他公知の手段により 0.5〜
2μm程度に粉砕する。このとき、ペロブスカイト型の
酸化物超電導体は、へき開面から分割されて微粉末とな
る。この粉砕は、平均粒径(C面上の最大の軸の長さ)
が1〜5μm1軸比(粒径対厚さの比)が3〜5程度と
なるように行うことが好ましい。
このようにして得られた酸化物超電導体粉末は、酸素欠
陥δを有する、例えば酸素欠陥型ペロブスカイト型構造
(LnBa Cu O(δは通常1以237−δ 下の数))のものとなる。なお、この系の酸化物超電導
体では、BaをSrやCa等で置換することも可能であ
り、さらにCuの一部をTi5V SCr1Mn5Pe
sCo、旧、Zn等で置換することもできる。この置換
量は、超電導特性を低下させない程度の範囲で適宜設定
可能であるが、あまり多量の゛置換は超電導特性を低下
させてしまうので8011o1%以下、さらに実用上は
20mo1%以下程度までとする。
陥δを有する、例えば酸素欠陥型ペロブスカイト型構造
(LnBa Cu O(δは通常1以237−δ 下の数))のものとなる。なお、この系の酸化物超電導
体では、BaをSrやCa等で置換することも可能であ
り、さらにCuの一部をTi5V SCr1Mn5Pe
sCo、旧、Zn等で置換することもできる。この置換
量は、超電導特性を低下させない程度の範囲で適宜設定
可能であるが、あまり多量の゛置換は超電導特性を低下
させてしまうので8011o1%以下、さらに実用上は
20mo1%以下程度までとする。
本発明の酸化物超電導体の製造方法についてさらに詳述
すると、まず上述したような方法により作製した酸化物
超電導体粉末を所定の形状に成形する。この成形工程と
しては、例えば次のような方法が挙げられる。
すると、まず上述したような方法により作製した酸化物
超電導体粉末を所定の形状に成形する。この成形工程と
しては、例えば次のような方法が挙げられる。
■ 酸化物超電導体粉末を管体形状の基材内に充填し、
長手方向に磁場を加えながら、スェージングマシン等に
より管体形状の基材外から粉末をつき固めた後、線引き
して管体の外径を元の管体の外径の1110以下、好ま
しくはl/20以下程度となるまで縮径加工して、粉末
の充填率が50〜70%となるように長尺化する。
長手方向に磁場を加えながら、スェージングマシン等に
より管体形状の基材外から粉末をつき固めた後、線引き
して管体の外径を元の管体の外径の1110以下、好ま
しくはl/20以下程度となるまで縮径加工して、粉末
の充填率が50〜70%となるように長尺化する。
このとき、必要に応じて中間で焼鈍を施すようにしても
よい。
よい。
■ 酸化物超電導体粉末を、上下方向に磁場を加えなが
らプレス成形法により、ブロック状。
らプレス成形法により、ブロック状。
線状、管状、膜状等の各種形状の成形体を作製する。
この場合もプレス成形の際に酸化物超電導体粉末が圧縮
されて個々の粉末の動きが拘束される前に、磁場を電路
に対して垂直方向に加えながら粉末を圧縮する。このと
きの磁場の大きさは、1.0T以上が好ましい。この磁
場の大きさが1.OT未満では、磁場による結晶の再配
列が不十分となる。
されて個々の粉末の動きが拘束される前に、磁場を電路
に対して垂直方向に加えながら粉末を圧縮する。このと
きの磁場の大きさは、1.0T以上が好ましい。この磁
場の大きさが1.OT未満では、磁場による結晶の再配
列が不十分となる。
この磁場中におけるプレスにより、酸化物超電導体内の
結晶組織が磁場の影響によって電流の流れ易い方向に再
配列し、電流密度が向上する。
結晶組織が磁場の影響によって電流の流れ易い方向に再
配列し、電流密度が向上する。
なお、上記■に方法に使用される管体形状の基材の素材
としては、Ag、 Nb、^gSPds Cu等の金属
やガラス等が挙げられ、特にAg5Pd等の金属管は、
高温下でも酸化されないので、所望の外径の線材を線引
き加工により製造した後、酸素含有雰囲気下で焼鈍して
、前述したペロブスカイト型超電導体粉末の酸素空席に
酸素を導入する際に充分に酸素導入が行えるので好まし
い。
としては、Ag、 Nb、^gSPds Cu等の金属
やガラス等が挙げられ、特にAg5Pd等の金属管は、
高温下でも酸化されないので、所望の外径の線材を線引
き加工により製造した後、酸素含有雰囲気下で焼鈍して
、前述したペロブスカイト型超電導体粉末の酸素空席に
酸素を導入する際に充分に酸素導入が行えるので好まし
い。
次に、酸化物超電導体粉末の成形体に酸素含有雰囲気中
で焼結処理を施す。焼結温度は700℃ないし融点未満
の温度、通常800〜950℃程度の範囲が好ましい。
で焼結処理を施す。焼結温度は700℃ないし融点未満
の温度、通常800〜950℃程度の範囲が好ましい。
しかる後、酸素雰囲気中で徐冷するか、もしくは酸素雰
囲気中で700〜200℃の温度で酸素欠陥へ酸素を導
入するための熱処理を行なう。
囲気中で700〜200℃の温度で酸素欠陥へ酸素を導
入するための熱処理を行なう。
なお、上記の焼結およびアニールの段階でも、成形時と
同様の磁場をかけるようにしてもよい。
同様の磁場をかけるようにしてもよい。
(作 用)
本発明の酸化物超電導体の製造方法において、酸化物超
電導体粉末による成形体を磁場中プレス後、焼結してい
るので、この磁場の影響によりプレス中に酸化物超電導
体の組織が電流の流れ易い方向に再配列し、電流密度が
格段に向上する。
電導体粉末による成形体を磁場中プレス後、焼結してい
るので、この磁場の影響によりプレス中に酸化物超電導
体の組織が電流の流れ易い方向に再配列し、電流密度が
格段に向上する。
(実施例)
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例1
粒径2〜5μmの、BaC03粉末2mo1%、Ho2
O3粉末0.5mo1%、CuO粉末3nりo1%を、
充分混合して大気中900℃で48時間焼成して反応さ
せた後、この焼成物をさらに酸素中で800℃で24時
間焼成して反応させ、次いで徐冷して酸素空席に酸素を
導入した。
O3粉末0.5mo1%、CuO粉末3nりo1%を、
充分混合して大気中900℃で48時間焼成して反応さ
せた後、この焼成物をさらに酸素中で800℃で24時
間焼成して反応させ、次いで徐冷して酸素空席に酸素を
導入した。
この焼結体を、ボールミルを用いて粉砕し、分級して、
平均粒径0.85μ厘、直径対厚さの比が3〜5のペロ
ブスカイト型酸化物超電導体粉末を得た。
平均粒径0.85μ厘、直径対厚さの比が3〜5のペロ
ブスカイト型酸化物超電導体粉末を得た。
次に、この酸化物超電導体粉末をプレス金型に入れ垂直
方向に7.0Tの磁場を印加しなから2t/cdでプレ
ス成形した。
方向に7.0Tの磁場を印加しなから2t/cdでプレ
ス成形した。
その後、940℃で7時間酸素フローさせながら熱処理
を行ない、3℃ノ分で徐冷した。
を行ない、3℃ノ分で徐冷した。
このようにして得た超電導体ブロックの超電導特性を測
定したところ、図示するように、臨界温度は90にで、
臨界電流密度は400〜800A/cシと良好な結果が
得られた。
定したところ、図示するように、臨界温度は90にで、
臨界電流密度は400〜800A/cシと良好な結果が
得られた。
比較例1
本発明との比較のため、実施例1と同様にして製造した
磁性イオンを含有しないYBa2Cu30 を磁場を
かけないでプレスした後、焼結し7−δ て超電導体ブロックを製造した。
磁性イオンを含有しないYBa2Cu30 を磁場を
かけないでプレスした後、焼結し7−δ て超電導体ブロックを製造した。
この超電導体ブロックの臨界電流密度は、図示するよう
に、60〜200A/c(であった。
に、60〜200A/c(であった。
実施例2
実施例1で作製したI(oBa Cu Oバルクを
237−δ 実施例1と同様にして粉砕し、この酸化物超電導体粉末
を、外径20■×内径18smX長さ70snの一端を
銀材により封止した鎖管中に充填し、他端に銀の栓をし
て通気孔を残して溶接した後、長手方向に7.0Tの磁
場をかけながら外径3■にまで冷間で線引きし、次いで
940℃で7時間酸素フロー中で徐冷した。この超電導
体線材の臨界電流密度も830A/c7と良好な結果が
得られた。
237−δ 実施例1と同様にして粉砕し、この酸化物超電導体粉末
を、外径20■×内径18smX長さ70snの一端を
銀材により封止した鎖管中に充填し、他端に銀の栓をし
て通気孔を残して溶接した後、長手方向に7.0Tの磁
場をかけながら外径3■にまで冷間で線引きし、次いで
940℃で7時間酸素フロー中で徐冷した。この超電導
体線材の臨界電流密度も830A/c7と良好な結果が
得られた。
[発明の効果]
以上の実施例からも明らかなように、本発明の製造方法
においては、酸化物超電導体粉末を磁場中でブス成形し
た後、焼結しているので、磁場の影響により酸化物超電
導体内の結晶組織が電流の流れ易い方向に再配列して、
臨界電流密度が格段に向上し、実用的な電流密度を有す
る酸化物超電導体が得られる。
においては、酸化物超電導体粉末を磁場中でブス成形し
た後、焼結しているので、磁場の影響により酸化物超電
導体内の結晶組織が電流の流れ易い方向に再配列して、
臨界電流密度が格段に向上し、実用的な電流密度を有す
る酸化物超電導体が得られる。
第1図は本発明の実施例における磁性イオンを含む酸化
物超電導体の臨界電流密度と、磁性イオンを含まない酸
化物超電導体の臨界電流密度を比較して示すグラフであ
る。
物超電導体の臨界電流密度と、磁性イオンを含まない酸
化物超電導体の臨界電流密度を比較して示すグラフであ
る。
Claims (1)
- (1)酸化物超電導体粉末を所定の形状に成形した後、
加熱焼成することからなる酸化物超電導体の製造方法に
おいて、 前記成形を磁場中でプレスすることにより行なうことを
特徴とする酸化物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63139103A JPH01308602A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63139103A JPH01308602A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01308602A true JPH01308602A (ja) | 1989-12-13 |
Family
ID=15237553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63139103A Pending JPH01308602A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01308602A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011251282A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-15 | Air Products & Chemicals Inc | 触媒化イオン輸送膜システムの製造方法 |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP63139103A patent/JPH01308602A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011251282A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-15 | Air Products & Chemicals Inc | 触媒化イオン輸送膜システムの製造方法 |
| US8455382B2 (en) | 2010-05-25 | 2013-06-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Fabrication of catalyzed ion transport membrane systems |
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