JPH02175668A - 酸化物超電導体焼成用装置 - 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］ 本発明は各種セラミクス、酸化物超電導体などの焼ｔに
用いる焼成装置に関するものである。

［従来の技術］ Ｙ−Ｂａ２−Ｃｕ３−０７−６をはじめ、超電導転移温
度の高い酸化物超電導体が、あいついで発見、発表され
ている。これら酸化物超電導体の製造には、焼結および
超電導相生成のためのアニールを含む焼成工程が必要で
ある。酸化物超電導体の超電導特性は、焼成条件に大き
く影響され、特に焼成の各過程における雰囲気の制御が
重要である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、これまで被焼成物近傍の酸素分圧を焼成の各過
程に応じて厳密に制御し得る装置は提案されていない。

本発明は被焼成物が、その最良の特性を出現し得るよう
、焼成の各過程に応じて焼成雰囲気を制御し得る焼成装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、焼成炉本体と、加熱手段と、被焼成物の温度
を所定の時間−温度曲線に従フて変化させるよう加熱手
段を制御する温度制御手段と、焼成炉に、酸素および非
活性ガスを供給するガス供給手段と、焼成炉内のガス圧
を所定の値に制御するガス圧制御手段と、被焼成物近傍
の酸素量を検出する酸素検出手段と、あらかじめ定めら
れた酸素分圧−時間曲線を記憶し、酸素検出手段の検出
結果にもとずいて、被焼成物近傍の酸素分圧が所定の値
となるように、酸素および非活性ガスの供給量を制御す
る手段とを具えたことを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、焼成に際して、炉内全圧および被焼成
物近傍の酸素分圧を制御できるので、焼成体はその材料
が木来有するすぐれた特性を現すことができる。

［実施例］ 第１図に本発明による焼成装置の実施例を模式的に示し
、その動作を説明する。まず焼成炉１内を、ロータリポ
ンプ２Ａ、真空電磁弁２Ｂ、排気フィルター２Ｃ，リー
ク弁２Ｄおよび真空計２Ｅを具えた排気系２によって、
所定の真空度まで排気する。次に酸素と窒素（またはア
ルゴン）の混合ガスを焼成炉１に供給する。酸素はポン
ベ３Ａからストップバルブ３Ｂ、ニードル弁３Ｇ、マス
フローコントローラ３Ｄ、チャツキバルブ３Ｅおよび制
御弁３Ｆを経由し、窒素（またはアルゴン）は同様にボ
ンへ４八からストップバルブ４Ｂ、ニードル弁４Ｇ、マ
スフローコントローラ４Ｄ、チャツキバルブ４Ｅおよび
制御弁４Ｆを経由してそれぞれガスミキサー５に入り、
混合される。混合ガス（または単独のガス）はガス導入
弁６を通って焼成炉１に導かれる。３Ｇおよび４Ｇはそ
れぞれ一次圧力計である。焼成炉１内の被焼成物の近傍
には酸素センサ７か置かれ、被焼成物近傍の酸素量を検
知する。この検知信号は酸素濃度計８に入力され、濃度
計８から酸素濃度信号が酸素分圧コントローラ９に人力
される。一方、焼成炉１の温度を制御する温度調節計１
０には、焼成の各過程に応じてあらかじめ定められた酸
素分圧が記憶されており、この所定の酸素分圧と、酸素
濃度計８からの酸素濃度信号が酸素分圧コントローラ９
によって比較され、酸素分圧コントロラは、被焼成物近
傍の酸素分圧が所定の値になるように制御弁３Ｆおよび
４Ｆの開閉を制御する。

方、焼成炉１に導入されるガスの圧力信号は連成計１１
に入力される。連成計１１は炉内の圧力が所定の値に保
たれるよう、排気弁１２を動作させる。１３は安全弁、
　１４は抵抗発熱体である。焼成炉１の炉体は水冷可能
である。

本発明装置を用い、ＬａＢａ２ｃｕ３０ｔ　ＪにＡｇ２
Ｏを添加した酸化物超電導体を作製した。

Ｌａ２Ｏ３，Ｂａ（ＯＨ）２Ｈ８Ｈ２０および　ＣｕＯ
を、Ｌａ　：　Ｂａ　：Ｃｕの比が１：２：３となるよ
うにそれぞれ秤量し、乾式で混合し、粉砕した。混合粉
末を８００〜９００℃で１０時間熱処理した。熱処理雰
囲気は空気中、酸素中および窒素中のいずれてもよい。

熱処理された後再粉砕し、３０μｍのふるいを通してＬ
ａＢａ２Ｃｕ＋０ｔ−ｓの粉末を得た。

この粉末１モルに対し、　２０ｗｔ％のへｇ２０粉末（
純度９９．９９％）を添加し、１〜２　ｔｏｎ／ｃｍ２
の圧力を加えて、直径１５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのベレ
ットを作成した。このベレットをるつぼ内に収め、温度
および加熱雰囲気すなわち全圧および酸素分圧を制御し
ながら焼成した。

第２図に焼成時の時間−温度曲線の例を示す。

図示するように、焼成工程は焼結温度までの昇温過程、
一定温度での焼結過程、アニール温度までの降温過程、
および一定温度でのアニールによる超電導相生成過程の
４過程を含んでいる。

以下の例では昇温および降温速度はそれぞれ２００℃／
ｈｒおよび６０℃／ｈｒと一定にした。焼結温度は９３
０℃〜９５０℃の範囲で適宜選定し、焼結時間は５時間
一定とした。アニール温度は３００℃と一定とし、保持
時間は５時間または１０時間としさらに第２図に示した
ように、焼成過程をａ。

ｂ、ｃおよびｄの４つのセグメントにわけて焼成中の雰
囲気を制御した。セグメントａは７００℃までの昇温過
程、セグメントｂは焼結過程を中心とし、７００℃以上
の昇温過程および９００℃までの降温過程を含む。セグ
メントＣは９００℃以下の降温過程、セグメントｄはア
ニールすなわち超電導相生成過程に相当する。本発明に
おいては、炉内の全圧を制御すると同時に、被焼成物近
傍の酸素分圧を検出し、各セグメント単位に酸素分圧を
制御しながら焼成を行った。

作製した各種試料について、超電導転移温度および臨界
電流密度を測定した。超電導転移温度は４端子法・によ
って直流抵抗を測定して電気抵抗がＯとなるＴｃｅｎｄ
を測定し、さらにハーツホーンブリッジを用いて交流磁
化率の温度変化から超電導転移温度ＴＣＩを測定した。

臨界電流密度Ｊｃは、液体窒素下で試料に大電流パルス
を流し、超電導状態が保たれる最大の電流値を求めてＪ
ｃとした。

へｇ２０濃度および焼成条件を変えて作製した各試料の
超電導転移温度Ｔ　ｅｌ！□およびＴｅｌ　と臨界電流
密度Ｊｃを第１表に示す。表から明らかなように、同一
組成の酸化物でも、その超電導特性、特に臨界電流密度
は焼成条件によって大きく変化する。

炉内全圧を１．２ｋｇ／ｃｍ２とし、昇温、焼結、降温
およびアニールの各過程における試料近傍の酸素分圧を
それぞれ２０．０．１００および１００％とした時、臨
界電流密度は３９０Ａ／ｃｍ２という高い値を示した。

第１表 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば焼成工程の各段階
に応じて被焼成物近傍の酸素分圧を制御で餘るので、超
電導材料組成物の超電導特性を向上させることができる
。

本発明による焼成装置は、酸化物超電導体に限らず酸素
分圧の制御を必要とする各種磁器組成物の焼成に広く適
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による焼成装置の実施例の模式第２図は
本発明装置を用いた焼成法を説明する線図である。 １・・・焼成炉、 ７・・・酸素センサー ８・・・酸素濃度計、 ９・・・酸素分圧コントローラ、 １０・・・温度調節計。 １４・・・抵抗発熱体。 へ蹟ヤ各え明す４線図 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）焼成炉本体と、 加熱手段と、 被焼成物の温度を所定の時間−温度曲線に従って変化さ
   せるよう該加熱手段を制御する温度制御手段と、 前記焼成炉に、酸素および非活性ガスを供給するガス供
   給手段と、 前記焼成炉内のガス圧を所定の値に制御するガス圧制御
   手段と、 前記被焼成物近傍の酸素量を検出する酸素検出手段と、 あらかじめ定められた酸素分圧−時間曲線を記憶し、前
   記酸素検出手段の検出結果にもとずいて、被焼成物近傍
   の酸素分圧が所定の値となるように、酸素および非活性
   ガスの供給量を制御する手段とを具えたことを特徴とす
   る焼成装置。