JPH02296778A - セラミック超電導体の製法 - 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］ 本発明は複数のセラミック超電導基材を接合して一体で
一様な特性のセラミック超電導体を製造する方法に関す
る。

［従来の技術］ 近年、セラミック超電導体は高い臨界温度を示すことで
注目を集め、電力分野、核磁気共鳴装置、磁気シールド
等の各分野ての用途か期待されている。

これらセラミック超電導体で各種機能部品を構成する場
合、特に磁気シールド用に使用する大型部品を構成する
場合、セラミック超電導体は一体で−様な特性を保有す
ることが好ましい。しかしながら、これら大型部品ある
いは異形部品を一体的に製造することは実際には困難で
あり、通常各パーツを作製し、次いでこれら各パーツを
接合し一体物を得ることにより、大型部品あるいは異形
部品を製造することか考えられる。

現在、セラミック超電導基材（部材）の接合においては
、被接合セラミック超電導基材と同一組成のセラミック
超電導体を接合層とすることが知られている。

さらに、被接合セラミック超電導基材とその接合層との
密着性改善のために非超電導体を一部添加することか知
られている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしなから、前者の場合、被接合セラミック超電導基
材として超電導特性を有する焼成体を用い、これを同一
・組成の接合形成層て仮接合し、超電導特性を出現させ
る焼成条件て本焼成しているため、得られた焼成体（超
電導体）に於いては接合か良好でなく、しかも機械的強
度および臨界電流密度（Ｊｃ）か低いという問題があっ
た。

又、後者においては接合層に非超電導体を含ませるため
、超電導特性か著しく劣化し実用的ではない。

従って、本発明は前記従来の製造法の問題を解決した、
超電導特性が−様で、一体的に構成された接合セラミッ
ク超電導体を製造する方法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］ そしてその目的は、本発明によれば、複数のセラミック
超電導基材を接合して一体で−様な特性のセラミック超
電導体を製造する方法てあって、被接合セラミック超電
導基材を仮焼成し、次いてこれらの仮焼成成形体を該成
形体と同一の成分を含む接合成形層で仮接合して一体の
成形体を得た後、該成形体を焼成することにより、超電
導特性を有するセラミック超電導体を得ることを特徴と
するセラミック超電導体の製法、により達成される。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のセラミック超電導体は、例えばＭ−ＲａＣｕ−
０県北合物（但し、ＭはＳｃ、　Ｔｌ、Ｙ及びｈａ、Ｅ
ｕ、　Ｇｄ、Ｅｒ、　Ｙｂ、Ｌｕ等のランタニドから選
ばれる一種以上を表わす。）及びＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ系化合物等の多層ベロフスカイト構造を有するもので
ある。

例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７、ＬａＢａ２Ｃｕ：＋０７
等Ｍ−ＢａＪ：ｕ−０県北合物のＭかランタニド金属で
ある場合には、超電導特性を示す最適焼成温度は９２０
〜９６０°Ｃてあり、接合されるセラミック超電導基材
の仮焼成温度はこの温度よりも低いことが必要である。

具体的な仮焼成温度としては、好ましくは７５０〜９０
０℃か良い。また、この材料の場合、焼成中の酸素分圧
により臨界電流密度Ｊｃが影響を受ける。酸素分圧か１
〜１０ａｔｍのときに臨界電流密度Ｊｃが良好となるの
で、仮焼成条件としては酸素分圧を例えばｌａｔｍに下
げて焼成することにより仮焼体を得ることもてきる。

又Ｂｉ２５ｒ２ＣａＣｕＯ，、Ｂｉ２５ｒ２Ｃａ２ＣＩ
Ｊ＋０＋ｏ等Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ系化合物、及びこ
の化合物に更にｐｂあるいは／及びｓｂを添加した化合
物の場合には、構成成分を含んで半融状態あるいは溶融
状態とする工程を経た後、溶融温度以下、酸素存在下で
熱処理すると良好なセラミック超電導体を得ることが知
られている。従って、この材料の場合の仮焼成体は半融
あるいは溶融状態になる温度以下で仮焼成することによ
り得られる。これらは融点か９２０°Ｃ近傍にあるため
、仮焼成温度は７５０°Ｃ〜９００°Ｃか好ましい。又
、熱処理時に、上記化合物からなる超電導体か超電導特
性を生じる条件よりも酸素分圧を下げた状態で焼成する
ことによっても仮焼結体か得られる。

本発明により得られるセラミック超電導体は、全体が同
一組成から成る焼結体であっても良いし、基体の表面に
セラミック超電導体か形成された複合体でも良い。特に
Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系材料の場合には、溶融過
程を経て焼成されるために保持基体か必要となる。この
場合には主に金属基体を使うため、接合に当っては金属
同士の接合を行なった後セラミック接合層を形成するこ
とになる。

本発明の接合は、例えばセラミック超電導体粉末を適当
な溶媒を用いてスラリー状にして、接合すべき仮焼成成
形体の各接合部に塗布し、該各接合部を合せた後最適な
焼成条件で接合部を加熱することにより、セラミック超
電導体を接合、製造することかできる。

また、セラミック超電導体からなる成形体を挟んて被接
合板焼成成形体を配置して、加熱処理して同時に接合し
てもよい。

本発明における接合層の厚さは、接合物の使用目的に応
じ適宜選択すればよい。

なお、本発明て得られるセラミック超電導体の接合構造
か強度的に強く、しかも超電導特性か良好であるのは、
被接合体が仮焼成成形体であるため本焼成時に接合界面
てのセラミック粒子同士の焼結か進み、一体位成体と同
様の焼結状態になるためと思われる。

本発明に係るセラミック超電導体を磁気シールド材に適
用する場合であって、空洞を有し、その内部で磁気シー
ルドするような筒状構造物においては、両端からの磁束
侵入を防止するため接合層を軸に直角な方向に設けるよ
うに配置するのか好ましい。この場合、接合層の酸化物
超電導体の超電導特性が被接合体より低くても、シール
ドの効果か損われることがない。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。但し
本発明は本実施例に限定されるものてはない。

（実施例１） ＹＢａ２Ｃｕ：＋Ｏｙ原料粉末を金型ブレス法により、
φ３０ｍａ＋Ｘ　ｌ　Ｏｍｍ（厚さ）のベレット状に成
形した。この成形体２枚を酸素中８８０°Ｃて３時間焼
成し、仮焼体を得た。第１図に示すように、この２枚の
仮焼体２，３をＹＢａ２Ｃｕ３０．粉末ペースト４を介
して積層して積層成形体１を得た。ペーストは、原料粉
末にバインダーとしてポリビニルブチラール（ＰＶＢ）
を加え、溶媒としてテルピネオールを加え混練したもの
を用いた。

この積層体を酸素中９５０’Ｃで５ｈｒ焼成した。

焼結体の両端に金属治具を接着剤で取り付け、弓張り強
度試験機を用いて接合強度を測定した。接合強度は７０
ＭＰａてあり、Ｙ系焼結体単体ての引張り強度ＭＰａの
８割程度てあり、非常に高い接合強度を示した。

この焼結体を接合層か中心となるように２×２×２０■
に切断加工し、液体窒素温度７７にでの臨界電流密度（
Ｊｃ）を四端子法て測定した。接合体のＪｃは２６０　
Ａ／ｃｍ”てＹ系焼結体単体てのＪｃ値とほぼ同じであ
った。

（実施例２） 厚さ１．５ｍｍて５０ｍｍＸ２０ｎ＋ａの５ＵＳ３０４
の板上に厚さ０．２ｍｍの２ｒＯ２溶射を施した基板と
、　Ｂｉ２５ｒ２（：ａｃｕ２０８粉末のスラリーを用
意した。なおスラリーはセラミック（Ｂｉ２５ｒｚＣａ
Ｃｕ２０８）粉末１００重量部に対して１重量部のＰＶ
Ｂと０．２重量部の分散剤を加え、エタノールを溶媒に
して調製した。スラリーの粘度は約２０００ＣＰＳてあ
った。

基板を８０°Ｃに加熱し、この上にスラリーをスプレー
で塗布し乾燥しなからセラミック粉末を埋設させた。セ
ラミック層の厚さは約Ｉｎｎである。

この基板を酸素雰囲気中８３０°Ｃで５ｈｒ焼成し、小
型の仮焼成複合体を得た。次に、第２図に示すように上
記小型板焼成複合体２０．３０を２枚結合させた。また
結合部４１は５ｔＪＳ：１０４基体の端部を数個所煮付
て溶接した。この仮焼成複合体１０の接合部４０に、上
記と同様にスプレーにより接合形成層５０を形成させた
。接合形成層５０は小型板焼成複合体２０及び３０の上
に形成されている仮焼成セラミック超電導体層２１．３
１とオーバーラツプするように形成させた。尚、接合形
成層５０の厚さは約１＋＋＋ｍである。

次いて、この仮焼成複合体１０を、酸素雰囲気中９２０
℃で１０分保持した後８９０°Ｃて５ｈｒ焼成した。

得られた焼成体について、その接合層を中心にして端部
の臨界電流密度Ｊｃを液体窒素温度７７Ｋ（但し、磁場
強度Ｂ＝Ｏガウス）て測定したところ８５５　Ａ／ｃｍ
２であり、焼結体単体てのＪｃとほぼ同しであった。

（比較例） 実施例２と同し形状、同し工程で得た小型成形体２枚を
、酸素雰囲気中９２０°Ｃて１０分保持した後８９０°
Ｃて５ｈｒ焼成し、焼成体を得た。得られた焼成体のＪ
ｃは、実施例２と同条件で測定したところ、それぞれ８
２０．８７０Ａ／Ｃ［Ｉ＋２であった。

この本焼成複合体を、実施例２と同様に金属同士を溶接
により接合し、接合層を形成して上記と回し条件で焼成
した。

この焼成体のＪｃを接合層を中心に含む経路て測定した
結果、２５Ａ／ｃｌＩ＋２てあった。この原因は接金層
と本焼成セラミックスの界面で両者の良好な結合か生じ
ていないためと思われる。

（実施例３） 金型ブレスを用いてＹＢａ２Ｃｕ３０．原料粉末より円
筒及び円板を成形した。円筒の形状は、長さか５００ｍ
ｍで内径２００ｍｍ、外径２２０［１１１である。

又、円板の形状は径が２２０ｍｍで厚さがＩＣ１＋ｍで
ある。

この成形体を空気中９２０°Ｃて５ｈｒ焼成した。

このとき、同時にＪＣＩＭ定用の５ｍｍＸ　５ｍｍＸ　
３０ｍｍの成形棒も焼成した。この棒のＪｃを測定した
結果〜ＯＡ／ｃｍ２であった。従って同時に焼成した円
筒および円板も同程度のＪｃであると推定される。

この円筒と円板を用いて、第３図に示すような有底円筒
成形体１００を作製した。なお、円筒１０１と円板１０
２の間には実施例１と同じペースト１０３か積層しであ
る。この成形体を酸素雰囲気中９５０°Ｃて５ｈｒ焼成
し、有底円筒を得た。

このとき同時に焼成したＪｃ測定サンプルのＪｃは２３
０　Ａ／ｃｍ２であった。従りて同時に焼成した有底円
筒も同等のＪｃを示すものと推定てきる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のセラミック超電導体の製
法によれば、仮焼成して得た仮焼成成形体を、これと同
一の成分を含む接合成形層て仮接合して一体の成形体を
得た後焼成しているので、接合部においてセラミック同
士が焼結し、一体焼成物と同等の強度や超電導特性を得
ることかできる。

また、本発明のセラミック超電導体の製法は。

各種大型製品及び異形製品に適用でき、均一性能を有す
る大型セラミックの超電導体を容易且つ経済的に製造す
ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製法に用いる複数の仮焼成体の接合状
態の一例を概略的に示す斜視図、第２図は本発明の製法
に用いる複数の仮焼成体の接合状態の他の例を示す断面
図、第３図は本発明の製法に用いて作製する有底円筒の
例を示す概略断面図である。 ■・・・積層成形体、２，３・・・仮焼成体、４・・・
ペースト、１０・・・仮焼成複合体、２０．３０・・・
仮焼成複合体、２１．３１・・・仮焼成セラミック超電
導体層、４０・・・接合部、４１・・・結合部、５０・
・・接合形成層、１００・・・有底円筒成形体、１０１
・・・円筒、１０２・・・円板、１０３・・・ペースト
。 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のセラミック超電導基材を接合して一体で一
   様な特性のセラミック超電導体を製造する方法であって
   、被接合セラミック超電導基材を仮焼成し、次いでこれ
   らの仮焼成成形体を該成形体と同一の成分を含む接合成
   形層で仮接合して一体の成形体を得た後、該成形体を焼
   成することにより、超電導特性を有するセラミック超電
   導体を得ることを特徴とするセラミック超電導体の製法
   。
2. （２）仮焼成条件が、被接合セラミック超電導基材の超
   電導特性を生じる条件から外れたものである請求項１記
   載のセラミック超電導体の製法。