JPH02239116A - 超電導物品の製造方法 - Google Patents
超電導物品の製造方法Info
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- JPH02239116A JPH02239116A JP1060460A JP6046089A JPH02239116A JP H02239116 A JPH02239116 A JP H02239116A JP 1060460 A JP1060460 A JP 1060460A JP 6046089 A JP6046089 A JP 6046089A JP H02239116 A JPH02239116 A JP H02239116A
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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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］
この発明は、超電導物品の製造方法，特に、高い臨界電
流密度（以下、単にＪｃという） を得ることができる
、超電導物品の製造方法に関するものである。
流密度（以下、単にＪｃという） を得ることができる
、超電導物品の製造方法に関するものである。
［従来の技術コ
超電導材は、粒子加速器、医療診断器具等において，超
電導磁石の形で既に実用化されている。
電導磁石の形で既に実用化されている。
また、超電導材は、発電機、エネルギー貯蔵装置、リニ
アモーターカー．ｍ気選別機，核融合炉、送電ケーブル
、磁気遮蔽器等への応用が期待されている。更に、ジョ
セフソン効果を利用した超電導素子は、超高速コンピュ
ーター，赤外線センサー低雑音増幅器等への応用が期待
されており、これらが本格的に実用化された場合の産業
的、社会的インパクトの大きさは、未だ偏りがたい。
アモーターカー．ｍ気選別機，核融合炉、送電ケーブル
、磁気遮蔽器等への応用が期待されている。更に、ジョ
セフソン効果を利用した超電導素子は、超高速コンピュ
ーター，赤外線センサー低雑音増幅器等への応用が期待
されており、これらが本格的に実用化された場合の産業
的、社会的インパクトの大きさは、未だ偏りがたい。
これまでに開発された超電導材の代表的なものの１つと
して．Ｎｂ−Ｔｉ合金がある。これは、現在、磁界発生
用線材として広く実用に供されている。Ｎｂ−Ｔｉ合金
の臨界温度（即ち、超電導状態が生じる臨界温度）（以
下、Ｔｃという）は、 ９Ｋである。また、Ｎｂ−Ｔｉ
合金よりも格段に高いＴｅを有する超電導材として化合
物系超電導材が開発され、現在、Ｎｂ３Ｓ ｎ（Ｔｃ
： １ ８ Ｋ）とＶ，Ｇａ（Ｔｃ：１５Ｋ） が線
材化され実用に供せられている。
して．Ｎｂ−Ｔｉ合金がある。これは、現在、磁界発生
用線材として広く実用に供されている。Ｎｂ−Ｔｉ合金
の臨界温度（即ち、超電導状態が生じる臨界温度）（以
下、Ｔｃという）は、 ９Ｋである。また、Ｎｂ−Ｔｉ
合金よりも格段に高いＴｅを有する超電導材として化合
物系超電導材が開発され、現在、Ｎｂ３Ｓ ｎ（Ｔｃ
： １ ８ Ｋ）とＶ，Ｇａ（Ｔｃ：１５Ｋ） が線
材化され実用に供せられている。
近年，上述した、合金系および化合物系の超電導材より
もさらに高い．Ｔｃを有する超電導材として、ＣｕｘＯ
ｙ基を含む複合酸化物超電導材が開発された。例えば、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電導材のＴｃは、約９３Ｋで
ある。液体窒素の温度は，７７Ｋであるから、複合酸化
物超電導材については、液体ヘリウムより安価な液体窒
素を冷却材として使用することができる。液体窒素温度
で使用可能な高温超電導材料の発見は、前述した応用分
野への期待度を増々高めるものであるが、実際の応用化
に当っては、超電導材を皮膜化および線材化することは
勿論、 このような超電導物品のＪｃをいかにして高め
るかが問題となる． Ｊｃを高くするには、超電導皮膜の組織を緻密にし，且
つ，超電導皮膜を超電導相単相にする必要がある。
もさらに高い．Ｔｃを有する超電導材として、ＣｕｘＯ
ｙ基を含む複合酸化物超電導材が開発された。例えば、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電導材のＴｃは、約９３Ｋで
ある。液体窒素の温度は，７７Ｋであるから、複合酸化
物超電導材については、液体ヘリウムより安価な液体窒
素を冷却材として使用することができる。液体窒素温度
で使用可能な高温超電導材料の発見は、前述した応用分
野への期待度を増々高めるものであるが、実際の応用化
に当っては、超電導材を皮膜化および線材化することは
勿論、 このような超電導物品のＪｃをいかにして高め
るかが問題となる． Ｊｃを高くするには、超電導皮膜の組織を緻密にし，且
つ，超電導皮膜を超電導相単相にする必要がある。
従来、上述した目的を達成するために、以下に述べる、
超電導物品の製造方法が、１９８８年８月に発行サレタ
ｒＪＡＰＡＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬ
ＩＥＤＰＨＹＳＩＣＳＪ ＶＯＬ。２７， Ｎａ８
（以下、先行技術ト云ウ）に開示されている。以下、先
行技術を図面を参照しながら説明する。
超電導物品の製造方法が、１９８８年８月に発行サレタ
ｒＪＡＰＡＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬ
ＩＥＤＰＨＹＳＩＣＳＪ ＶＯＬ。２７， Ｎａ８
（以下、先行技術ト云ウ）に開示されている。以下、先
行技術を図面を参照しながら説明する。
先づ，粉末焼結法によって、Ｙ２ＢａＣｕＯｘの第１層
を形成する。次いで．ＢａとＣｕとの割合がモル比で３
対５となるように、 ＢａＣＯ，とＣｕとを混合して、
第２層用原料を調製する。次いで、前記第２暦川原料を
８ｏＯ℃で２４時間加熱し、次いで、９００℃で２４時
間加熱する。次いで、このように熱処理を施した前記第
２層用原料を粉砕する。次いで、第３図に示すように，
前記第２層用原料の粉末を第１層の表面上に塗布して、
第１】１の表面上に第２Ｎ２を形成する。次いで，第２
層２を９３０℃から９５０’Ｃの温度で１から２４時間
加熱する。
を形成する。次いで．ＢａとＣｕとの割合がモル比で３
対５となるように、 ＢａＣＯ，とＣｕとを混合して、
第２層用原料を調製する。次いで、前記第２暦川原料を
８ｏＯ℃で２４時間加熱し、次いで、９００℃で２４時
間加熱する。次いで、このように熱処理を施した前記第
２層用原料を粉砕する。次いで、第３図に示すように，
前記第２層用原料の粉末を第１層の表面上に塗布して、
第１】１の表面上に第２Ｎ２を形成する。次いで，第２
層２を９３０℃から９５０’Ｃの温度で１から２４時間
加熱する。
このようにして、第２層２が溶融すると，第２／！２の
融液が第１層１中に浸透して，前記融液と第１層１の一
部を構成するＹ，ＢａＣｕＯｘとが反応する．この結果
、第４図に示すように、未反応の第１層１上に、ＹＢａ
，Ｃｕ３０ｘの超電導皮膜３が形成される． 上記超電導皮膜３は、その組織が緻密で且つ超電導相単
相からなっているので、高いＪｃを有する超電導物品を
製造することができる．［発明が解決しようとする課題
コ しかしながら、上述した先行技術によって、超電導材を
皮膜化する場合、次のような問題がある，即ち，第１層
１および第２層２をセラミックスまたは金属基材４上に
形成し，その後、第２層２を加熱した時に、超電導皮膜
３に割れが生じる。これは、第１層１中のＹ２ＢａＣｕ
Ｏｘが第２層２の融液と反応して、ＹＢａ．２Ｃｕ３Ｏ
ｘが生成される際に、体積が膨張するため、および、Ｙ
２ＢａＣｕＯｘの第ＩＷ！Ｊ１とＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘの
超電導皮膜３との熱膨張率に差があるためと解釈される
。
融液が第１層１中に浸透して，前記融液と第１層１の一
部を構成するＹ，ＢａＣｕＯｘとが反応する．この結果
、第４図に示すように、未反応の第１層１上に、ＹＢａ
，Ｃｕ３０ｘの超電導皮膜３が形成される． 上記超電導皮膜３は、その組織が緻密で且つ超電導相単
相からなっているので、高いＪｃを有する超電導物品を
製造することができる．［発明が解決しようとする課題
コ しかしながら、上述した先行技術によって、超電導材を
皮膜化する場合、次のような問題がある，即ち，第１層
１および第２層２をセラミックスまたは金属基材４上に
形成し，その後、第２層２を加熱した時に、超電導皮膜
３に割れが生じる。これは、第１層１中のＹ２ＢａＣｕ
Ｏｘが第２層２の融液と反応して、ＹＢａ．２Ｃｕ３Ｏ
ｘが生成される際に、体積が膨張するため、および、Ｙ
２ＢａＣｕＯｘの第ＩＷ！Ｊ１とＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘの
超電導皮膜３との熱膨張率に差があるためと解釈される
。
［課題を解決するための手段］
この発明は，セラミックスまたは金属製基材の表面上に
、Ｌｎ，ＢａＣｕＯｘおよびＬ ｎ Ｂ ａ２Ｃ ｕ，
○Ｘの混合物からなる第１層を形成し、次いで、前記第
１層の表面上に、前記第１暦の一部を構成する前記Ｌｎ
，ＢａＣｕＯｘと反応して、ＬｎＢａ２Ｃｕ＝Ｏｘが生
成される成分組成からなる第２Ｎを形成し（但し、Ｌｎ
は，Ｙおよび希土類元素を表わす）、次いで、前記第２
．１！！を加熱して、前記第２層を溶融させることに特
徴を有するものである。
、Ｌｎ，ＢａＣｕＯｘおよびＬ ｎ Ｂ ａ２Ｃ ｕ，
○Ｘの混合物からなる第１層を形成し、次いで、前記第
１層の表面上に、前記第１暦の一部を構成する前記Ｌｎ
，ＢａＣｕＯｘと反応して、ＬｎＢａ２Ｃｕ＝Ｏｘが生
成される成分組成からなる第２Ｎを形成し（但し、Ｌｎ
は，Ｙおよび希土類元素を表わす）、次いで、前記第２
．１！！を加熱して、前記第２層を溶融させることに特
徴を有するものである。
次に，この発明の，超電導物品の製造方法の一実施態様
を図面を参照しながら説明する。
を図面を参照しながら説明する。
第１図および第２図は、この発明の、超電導物品の製造
方法を示す工程図である。
方法を示す工程図である。
第１図に示すようにＮｉ合金等の基材４の表面上に、Ｌ
ｎ，ＢａＣｕＯｘおよびＬ ｎ Ｂ ａ， Ｃ ｕ３０
ｘがらなり、Ｌｎ２ＢａＣｕＯｘの割合がモル比で５
がら８ｏ％の第１，層５を、プラズマ溶射法等によって
形成する。但し−Ｌｎは，Ｙおよび希土類元素を表わす
。次いで、第１層５の表面上に，第１層５の一部を構成
するＬｎ．ＢａＣｕＯｘと反応して、ＬｎＢａ２Ｃｕ３
Ｏｘが生成される成分組成を有する第２層６を形成する
。第２Ｎ６は、Ｃｕの酸化物およびＢａの酸化物からな
り．ＣｕとＢａとの割合がモル比で、Ｃｕ：Ｂａ＝１
： ０．１から０．９５ となる組成を有するもの、ま
たは、Ｃｕの酸化物、Ｂａの酸化物およびＹの酸化物か
らなり、ＣｕとＢａとＹとの割合がモル比で．Ｃｕ：
Ｂａ： Ｙ＝１ ： ０．１から０．９５：Ｏ．ＯＯ１
から０．３３となる組成を有するものからなっている。
ｎ，ＢａＣｕＯｘおよびＬ ｎ Ｂ ａ， Ｃ ｕ３０
ｘがらなり、Ｌｎ２ＢａＣｕＯｘの割合がモル比で５
がら８ｏ％の第１，層５を、プラズマ溶射法等によって
形成する。但し−Ｌｎは，Ｙおよび希土類元素を表わす
。次いで、第１層５の表面上に，第１層５の一部を構成
するＬｎ．ＢａＣｕＯｘと反応して、ＬｎＢａ２Ｃｕ３
Ｏｘが生成される成分組成を有する第２層６を形成する
。第２Ｎ６は、Ｃｕの酸化物およびＢａの酸化物からな
り．ＣｕとＢａとの割合がモル比で、Ｃｕ：Ｂａ＝１
： ０．１から０．９５ となる組成を有するもの、ま
たは、Ｃｕの酸化物、Ｂａの酸化物およびＹの酸化物か
らなり、ＣｕとＢａとＹとの割合がモル比で．Ｃｕ：
Ｂａ： Ｙ＝１ ： ０．１から０．９５：Ｏ．ＯＯ１
から０．３３となる組成を有するものからなっている。
例えば、ＹとＢａとＣｕとの割合がモル比で１対１３対
２６となるような，ＹとＢａとＣｕの酸化物の混合物か
らなっている。そして，第２暦６を９００から１０００
℃の温度範囲に加熱して、第２層６を溶融させる。
２６となるような，ＹとＢａとＣｕの酸化物の混合物か
らなっている。そして，第２暦６を９００から１０００
℃の温度範囲に加熱して、第２層６を溶融させる。
第１層５中のＬｎ，ＢａＣｕＯｘの割合をモル比で５か
ら８ｏ％としたのは、Ｌｎ．ＢａＣｕＯｘの割合がモル
比で５％未満であると、第１層５中に浸透した第２層６
の融液がＬｎ．ＢａＣｕＯｘと十分に反応せず，未反応
の融液が超電導皮膜７中に残存して、皮膜７の特性が低
下し、一方．８０％を超えると、超電導皮膜７に割れが
生じるからである。
ら８ｏ％としたのは、Ｌｎ．ＢａＣｕＯｘの割合がモル
比で５％未満であると、第１層５中に浸透した第２層６
の融液がＬｎ．ＢａＣｕＯｘと十分に反応せず，未反応
の融液が超電導皮膜７中に残存して、皮膜７の特性が低
下し、一方．８０％を超えると、超電導皮膜７に割れが
生じるからである。
て、第２Ｎ６の融液が、第１層Ｓ中に浸透する。
この結果、第２層６の融液と第１層５の一部を構成する
Ｌｎ，ＢａＣｕＯｘとが反応して，第２図に示すように
、母材１の表面上に未反応の第１層５を介してＬｎＢａ
２Ｃｕ３０ｘの超電導皮膜７が割れが生じることなく形
成される。超電導皮膜７の組織は緻密で且つ超電導相単
和からなっている。
Ｌｎ，ＢａＣｕＯｘとが反応して，第２図に示すように
、母材１の表面上に未反応の第１層５を介してＬｎＢａ
２Ｃｕ３０ｘの超電導皮膜７が割れが生じることなく形
成される。超電導皮膜７の組織は緻密で且つ超電導相単
和からなっている。
超電導皮膜７に割れが生じにくいのは、次の理由による
。即ち、第１層５中に、超電導皮膜７と同一成分組成で
あるＬ ｎ Ｂ ａ２Ｃ １１，○Ｘが含まれているた
めに、第１層１中のＹ ２Ｂ ａ Ｃ ｕ Ｏ ｘが第
２相２の融液と反応して、ＹＢａ２Ｃｕ，Ｏｘが生成さ
れる際の体積膨張が減少し、且つ、 Ｌｎ．ＢａＣｕＯ
ｘの第１層５とＬｎＢａ．Ｃｕ，Ｏｘの超電導皮膜７と
の熱膨張率の差が小さくなるためである。
。即ち、第１層５中に、超電導皮膜７と同一成分組成で
あるＬ ｎ Ｂ ａ２Ｃ １１，○Ｘが含まれているた
めに、第１層１中のＹ ２Ｂ ａ Ｃ ｕ Ｏ ｘが第
２相２の融液と反応して、ＹＢａ２Ｃｕ，Ｏｘが生成さ
れる際の体積膨張が減少し、且つ、 Ｌｎ．ＢａＣｕＯ
ｘの第１層５とＬｎＢａ．Ｃｕ，Ｏｘの超電導皮膜７と
の熱膨張率の差が小さくなるためである。
次に、この発明の実施例について説明する。
［実施例］
ＹとＢａとＣｕとの割合がモル比で１．５対１．５対２
となるように、 ｙ，ｏ，とＢ ａ Ｃ Ｏ ｚとＣｕ
Ｏとを混合したものからなる第１層用原料を，９００℃
の温度で１０時間１時焼成し、次いで、この１次焼成原
料を粉砕し、次いで、この粉砕した１次焼成原料を、９
２０℃の温度で１０時間２次焼成し、次いで、この２次
焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した２次焼成原料
を、９５０℃の温度で１０時間３次焼成し、そして、こ
の３次焼成原料を粉砕して、粒径２６から４４μｍの第
ＩＮ用粉末原料を調製した。このようにして調製した第
１層用粉末原料は、ＹとＢａとＣｕとのモル比から、５
０％のＹ２ＢａＣｕＯｘと５０％のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ
とからなっている。
となるように、 ｙ，ｏ，とＢ ａ Ｃ Ｏ ｚとＣｕ
Ｏとを混合したものからなる第１層用原料を，９００℃
の温度で１０時間１時焼成し、次いで、この１次焼成原
料を粉砕し、次いで、この粉砕した１次焼成原料を、９
２０℃の温度で１０時間２次焼成し、次いで、この２次
焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した２次焼成原料
を、９５０℃の温度で１０時間３次焼成し、そして、こ
の３次焼成原料を粉砕して、粒径２６から４４μｍの第
ＩＮ用粉末原料を調製した。このようにして調製した第
１層用粉末原料は、ＹとＢａとＣｕとのモル比から、５
０％のＹ２ＢａＣｕＯｘと５０％のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ
とからなっている。
次に、ＹとＢａとＣｕとの割合がモル比で１対１３対２
６となるように、 ｙ，ｏ，とＢａＣＯ，とＣｕＯとを
混合したものからなる第２層用原料を、９ ０ ０ ’
Ｃの温度で１０時間１次焼成し、次いで，この１次焼成
原料を粉砕し、次いで、この粉砕した１次焼成原料を、
９２０℃の温度で１０時間２次焼成し、次いで、この２
次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した２次焼成原
料を、９５０℃の温度で１時間３次焼成し、そして、こ
の３次焼成原料を粉砕して、粒径２６から４４μ園の第
２層用粉末原料を調製した。
６となるように、 ｙ，ｏ，とＢａＣＯ，とＣｕＯとを
混合したものからなる第２層用原料を、９ ０ ０ ’
Ｃの温度で１０時間１次焼成し、次いで，この１次焼成
原料を粉砕し、次いで、この粉砕した１次焼成原料を、
９２０℃の温度で１０時間２次焼成し、次いで、この２
次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した２次焼成原
料を、９５０℃の温度で１時間３次焼成し、そして、こ
の３次焼成原料を粉砕して、粒径２６から４４μ園の第
２層用粉末原料を調製した。
次に，Ｎｉ合金からなる基材の表面上に，上記第１層用
粉末原料を，低圧プラズマ溶射法によって吹き付け 、
かくして、基材の表面上に厚さ１００μｍの第１層を形
成した。次いで，第ＩＭの面上に厚さ５０μｌの第２層
を形成した。
粉末原料を，低圧プラズマ溶射法によって吹き付け 、
かくして、基材の表面上に厚さ１００μｍの第１層を形
成した。次いで，第ＩＭの面上に厚さ５０μｌの第２層
を形成した。
そして、第２層を９５０℃の温度に３０分間加熱した。
この結果、基材の表面上には，未反応の厚さ７５μｍの
第１層を介して厚さ５ｏＡＬＩＩｌのＹＢａ２Ｃｕ，○
Ｘの超電導皮膜が形成された。
第１層を介して厚さ５ｏＡＬＩＩｌのＹＢａ２Ｃｕ，○
Ｘの超電導皮膜が形成された。
この超電導皮膜を観察した結果，割れは生じておらず、
組織は緻密で且つ超電導相単相からなっていた。そして
、超電導皮膜のＪｃを調べた結果、１１００Ａ／ｄであ
った。
組織は緻密で且つ超電導相単相からなっていた。そして
、超電導皮膜のＪｃを調べた結果、１１００Ａ／ｄであ
った。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明によれば，優れた超電導
特性を有する皮膜が形成された超電導物品を製造するこ
とができるといった有用な効果がもたらされる。
特性を有する皮膜が形成された超電導物品を製造するこ
とができるといった有用な効果がもたらされる。
る。図面において、
１，５・・・第１／Ｗ．
３，７・・・超電導皮膜、
２，６・・・第２１、
４・・・基材。
Claims (1)
- １ セラミックスまたは金属製基材の表面上に、Ｌｎ＿
２ＢａＣｕＯｘおよびＬｎＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏｘの混合
物からなる第１層を形成し、次いで、前記第１層の表面
上に、前記第１層の一部を構成する前記Ｌｎ＿２ＢａＣ
ｕＯｘと反応して、ＬｎＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏｘが生成さ
れる成分組成からなる第２層を形成し（但し、Ｌｎは、
Ｙおよび希土類元素を表わす）、次いで、前記第２層を
加熱して、前記第２層を溶融させることを特徴とする、
超電導物品の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060460A JPH0712928B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 超電導物品の製造方法 |
| CA002010486A CA2010486A1 (en) | 1989-03-13 | 1990-02-20 | Method for manufacturing superconducting article |
| EP90103352A EP0387552B1 (en) | 1989-03-13 | 1990-02-21 | Method for manufacturing superconducting article |
| DE69009247T DE69009247T2 (de) | 1989-03-13 | 1990-02-21 | Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Gegenstandes. |
| KR1019900002813A KR930003843B1 (ko) | 1989-03-13 | 1990-03-05 | 초전도 물품의 제조방법 |
| CN90101312A CN1045887A (zh) | 1989-03-13 | 1990-03-13 | 超导体制造方法 |
| US07/782,795 US5200389A (en) | 1989-03-13 | 1991-10-25 | Method for manufacturing an oxide superconducting article |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060460A JPH0712928B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 超電導物品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239116A true JPH02239116A (ja) | 1990-09-21 |
| JPH0712928B2 JPH0712928B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=13142900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1060460A Expired - Lifetime JPH0712928B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 超電導物品の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0387552B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0712928B2 (ja) |
| KR (1) | KR930003843B1 (ja) |
| CN (1) | CN1045887A (ja) |
| CA (1) | CA2010486A1 (ja) |
| DE (1) | DE69009247T2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1048706C (zh) * | 1996-05-21 | 2000-01-26 | 浙江大学 | 单相性Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ高温超导体的分步合成方法 |
| CN104795180B (zh) * | 2015-04-07 | 2017-08-11 | 上海大学 | 极低氟mod法快速制备rebco超导膜的方法 |
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