JPH02307810A - 酸化物超電導体構造物の製法 - 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、酸化物超電導体構造物の製法に関する。

〔従来の技術〕

近年、酸化物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（ＭＲＩ　：Ｍａｇ
ｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ　Ｉｍａｇｉｎｇ）、
磁気シールド等の各分野での用途が期待されている。特
に磁気シールド用に適用するためには、大型の構造物が
簡便に且つ一体的に自由に得られるのが望ましい。

現在提案されている酸化物超電導体の殆どは、スパッタ
リング、塗布等の方法により金属等の基板状に酸化物超
電導体層を形成する方法（特開昭６３−２７９５１７号
、特開昭６３−２５８０９８号）や、溶融成形、溶融鋳
込成形（特開昭６３−２６６７１６号、特開昭６３−２
５７１２９号）、金型加圧成形（特開昭６３−２７０３
４６号）、ドクターブレード法（特開昭６３−２８４７
２２号）によりシート状のものや電線状のものを得るも
のであり、大型の構造物に適用するには実際的でない。

〔発明が解決しようとする課題〕

発明者らは、上記従来法では得ることが困難である大型
の酸化物超電導体構造物を簡便且つ一体的に得ることを
目的に検討した結果、本発明を完成した。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、構造物基体の表面に酸化物超電導原料
溶融液を付着させた後、焼成することを特徴とする酸化
物超電導体構造物の製法が提供される。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明における酸化物超電導体としては、例えば、要す
れば微量のＣａが混入してもよいＭ−Ｂａ−Ｃｕ−〇系
化合物（但し、ｈはＳｃ、　Ｔｊ！、　Ｙ及びＬａ、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す。）及び３ｉ−３ｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０県北合物の多層ペロブスカイト構造を有するも
のが挙げられる。好ましくは、溶融が容易である融点の
低いＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０県北合物からなる酸化
物超電導体がよい。Ｍ−Ｂａ−Ｃｕ−０県北合物は、一
般に融点が９６０°Ｃ以上であり、Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０県北合物の融点は大気中で約８６０〜９２０°
Ｃである。

本発明における上記酸化物超電導体の酸化物超電導原料
は、上記酸化物超電導体化合物の塊状物、金属酸化物、
炭酸塩及び硝酸塩の粉末を焼成により酸化物超電導体を
構成するように配合された粉末、超電導特性を有する酸
化物粉末、またはこれらの混合粉末等を適用することが
できる。

本発明は、上記原料の溶融液を所定の構造物を形成した
基体に付着させることにより酸化物超電導体構造物を得
ることができる。

原料溶融液の付着方法としては、例えば一端が封止され
た円筒体の内表面を被覆する場合、予め溶融した酸化物
超電導原料溶融液を、一定の傾斜で回転させた円筒体内
に流し込み、全内表面を溶融液で濡らした後、余分の溶
融液を円筒体外に排出し、冷却により溶融液を固化させ
て行うことができる。付着させる酸化物超電導体の厚み
は、溶融液の粘度、円筒体の回転数、流し込み温度及び
円筒体の加熱温度等を勘案して制御することができる。

また、砂型中子を円筒体中央部に吊るし、中子と円筒体
との間隙に酸化物超電導体溶融液を鋳込み、固化させて
酸化物超電導体層を得ることができる。

さらに酸化物超電導体溶融液の中に円筒体等の構造物基
体を浸漬させることにより、基体の全表面を溶融付着さ
せて酸化物超電導体層の付着を行ってもよい。この場合
の付着酸化物超電導体の厚みは、溶融液の温度及び構造
物基体の形状等により制御することができる。

また酸化物超電導原料を熔融せずに、例えば一端封止の
円筒体内または平板上等構造物基体上に設置したのち、
酸化物超電導原料の溶融温度に当該基体と共に加熱して
酸化物超電導原料を溶融液化して、余分な溶融液を円筒
体外に排出し、酸化物超電導体層を付着させてもよい。

本発明において、構造物基体を形成する材質は特に限定
されないが、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、ハステロイ
、インコネル等の金属、ジルコニア、炭化ケイ素、ガラ
ス、その他無機酸化物等のセラミックス、セラミックス
に金属をコーティングしたもの、金属にセラミックス等
の無機物をコーティングしたもの等を用いることができ
る。さらに、これら構造物基体材質は、酸化物超電導原
料溶融液に対し不活性で、且つ溶融液温での耐熱性を有
するものであり、通常は１０００℃以上の融点または軟
化点を有するものであればよい。また、超電導特性を極
低温の臨界温度で発現させるため、該当する極低温で劣
化しないものを選択する必要がある。

構造物基体が金属である場合は、金属の熱膨張係数が５
〜２０　ｘ　１０−’に一’であるものが好ましい。金
属の熱膨張係数が５Ｘ１０−６に−１より低い場合や、
２０　Ｘ　Ｉ　０−ｈＫ−’を超えた場合には、基体上
に付着させる酸化物超電導体層の熱膨張係数との差が大
きくなり過ぎ、酸化物超電導体層と金属基体とが剥離す
るため好ましくない。

Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０県北合物をステンレス鋼等
の金。

属の構造物基体に溶融付着する場合には、Ｂ１−３ｒ−
Ｃａ−Ｃｕ−０県北合物と当該基体の金属との反応が起
こり超電導特性が発現されないおそれがあるため、当該
基体金属上に予め無機物等でセラミックスコーティング
した基体を用いるのが好ましい。セラミックスコーティ
ングは、プラズマ溶射、スプレー塗布、スラリー塗布、
スラリー浸漬等公知の方法で行うことができる。

二の場合、セラミックスコーティング層は、厚さが１０
μｍ以上、気孔率が５０％以下、表面粗さが１０μｍ　
（Ｒｚ）以上であるのが好ましい。厚さがｌＯＩＩｍよ
り少ない場合や、気孔率が５０％を超えた場合は、超電
導体層がコーティング層を通じて基体金属と反応するの
で超電導特性が発現しにくくなる。また表面粗さが１０
μｍ　（Ｒｚ）より小さい場合には、超電導体層とコー
ティング層との密着性が急くなる。特に、円筒状の磁気
シールド用として金属基体の外表面に超電導体層を設け
る場合は、金属の材質は反磁性体または非磁性体のもの
が好ましい。

本発明の酸化物超電導体構造物は、上記のようにして構
造物基体上に酸化物超電導原料を溶融付着した後、酸素
含有ガス雰囲気下で約８００°Ｃ以上で焼成することに
より溶融付着させた超電導原料を結晶化させ、超電導特
性を付与させて超電導体層とする。この場合、酸素含有
ガスとして一般には酸素ガスを用いるが、空気を用いて
行ってもよい。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。但
し、本発明は、本実施例に限定されるものでない。

実施例１ 酸化物超電導体ＢｔｚＳｒｚＣａＣｕ２０Ｂ約１０Ｋｇ
を、内表面をＺｒＯ２で厚さ約１００μｍに被覆した一
端を封止した内径１００ｍｍ、高さ３００ｍｍ、肉厚２
ｍｍのハステロイ製円筒体内に入れ、１３００°Ｃに加
熱して酸化物超電導原料を溶融した。雰囲気温度を１２
００°Ｃに保ちながら、円筒体を傾斜回転させて溶融液
を円筒内金体を覆うようにし、円筒体内面に溶融液を付
着させ、余分の溶融液を排出した。その後、放冷して付
着酸化物超電導体を凝固したのち、酸素雰囲気中で最高
温度９２０°Ｃで熱処理して円筒内面に付着した超電導
体層を結晶化した。得られた溶融付着層は均一で、約０
゜８〜５ｍｍの厚さを有していた。　ここで得られた酸
化物超電導体構造物は、液体窒素中で４端子法にて臨界
電流密度（Ｊｃ）を測定したところ、平均１４３Ａ／ｃ
ｍ！であった。

上記のようにして作製した円筒体の酸化物超電導体構造
物の磁気シールド能を、第１図に示した説明図のような
装置を用いて測定した。第１図において、強磁性体８で
実験装置容器５を囲い、そ　。

の容器５内に作製した構造物基体６と酸化物超電導体溶
融付着層７とが一体化された円筒体ｌを置き、液体窒素
を満たした。さらに、容器外の電源に接続した円筒状コ
イル２を円筒体ｌを囲み設置し、・容器外のガウスメー
ター４に接続した磁気検−出プル〒ブ３を円筒体１の円
筒内に設置した。コイルに通電して、そのとき発生する
磁場強度を磁気検出プルーブ３を通してガウスメーター
４で測定した。磁場強度は１０−３ガウスであった。

一方、酸化物超電導体を溶融付着しない同一のステンレ
ス鋼製円筒体で同様にして磁場強度を測定した結果は、
５ガウスであった。

この結果、本発明の酸化物超電導体構造物は磁場強度が
減少し、磁気シールド能を有することが明らかである。

実施例２ 酸化物超電導体Ｂｉ２５ｒｚＣａＣｕｚＯｓの原料５Ｋ
ｇをアルミナルツボ中で１３００　’Ｃに加熱して融解
した。第２図に示したように、内表面をＺｒ（ｈで厚さ
約１００μｍに被覆した内径１００ｍｍ、高さ３００ｍ
ｍ、肉厚２ｍｍのステンレスＭ（ＳＵＳ３０４）製円筒
体状構造物基体６を、７００〜９００°Ｃに加熱し、３
０’に傾斜して、３００ｒｐｍで回転させながら、酸化
物超電導原料溶融液を基体６内に流し込んだ。溶融液を
基体６内面に付着させ、余分の溶融液を基体６下部より
排出した。また、円筒体状構造物基体６を加熱しなかっ
た場合は、超電導原料溶融液が円筒体内部で、部分的に
凝固して超電導体層が不均一となった。

このようにして得た酸化物超電導体溶融付着層７は１〜
３ｍｍの均一な厚さのものであった。また円筒体と一体
化された酸化物超電導体溶融付着層を、液体窒素中で４
端子法で測定した臨界電流密度Ｊｃは、平均１２５　Ａ
／　ｃ　ｍ”であった。

上記のようにして得られた酸化物超電導体溶融付着層と
一体化された円筒体１を、実施例１と同様にして磁場強
度を測定し、酸化物超電導体溶融付着層を設けない円筒
体の５ガウスが１０−３ガウスまで減少した。

実施例３ 第３図において示したように、内径１００ｍｍ、高さ３
００ｍｍ、肉厚２ｍｍ、有底のステンレス鋼（ＳＵＳ３
０４）製円筒状構造基体６の中央部に砂型中子９を吊る
した鋳型に、酸化物超電導体Ｂｉ２５ｒｚＣａＣｕ、Ｏ
，の原料３ＫｇをアルミナＪＬ／　ツボ中で１３００°
Ｃに加熱して融解して湯口１０より注入し、逃げ口１１
より押出すようにして鋳込んだ。

なお、鋳込み直前まで鋳型を電気炉にて加熱し、９′０
０°Ｃにした。

鋳込み後、砂型中子９を崩壊し、酸化物超電導体溶融付
着層が一体化された円筒体ｌを得て、これを酸素雰囲気
下で最高温度９２０°Ｃで熱処理し酸化物超電導体溶融
付着層を結晶化した。酸化物超電導体層の厚さは、４ｍ
ｍであった。　この円筒体１を、液体窒素中で４端子法
で測定した臨界電流密度Ｊｃは、平均９８Ａ／ｃｍ２で
あった。

また実施例１と同様な方法で磁場強度を測定し、酸化物
超電導体溶融付着層を設けない円筒体の１０ガウスが１
０−３ガウスまで減少した。この場合、実施例１及び２
より磁気シールド能が向上したが、溶融付着した酸化物
超電導体層の肉厚が、実施例１及び２に比しより均一と
なったためと考えられる。

実施例４ 実施例３において、円筒状構造物基体６の外側に砂型を
設けた以外は、同様にして基体６の外面に酸化物超電導
体溶融付着層７を付着させ一体化した円筒体１を得た。

得られた円筒体においても、実施例３と同等の磁気シー
ルド能を有した。

〔発明の効果〕

本発明は、構造物基体上に酸化物超電導原料を溶融付着
し、構造物基体と酸化物超電導体溶融付着層を一体化し
た酸化物超電導体構造物を得る方法である。

本発明の方法によれば、大型の酸化物超電導体構造物を
面側に得ることができ、酸化物超電導体の実用化におい
て工業上有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における磁場強度測定装置
の説明図である。第２図及び第３図は、本発明の酸化物
超電導体構造物の製法の一実施例の説明図である。′ １・・・酸化物超電導体構造物 ２；・−コイル　　　　３・−・プルーブ４・・・ガウ
スメーター ５・・・磁場強度測定容器 ６・・・構造物基体 ７・・・酸化物超電導体溶融付着層 ８・・・強磁性体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）構造物基体の表面に酸化物超電導原料溶融液を付
   着させた後、焼成することを特徴とする酸化物超電導体
   構造物の製法。
2. （２）前記酸化物超電導原料を該基体上で溶融液化させ
   て該基体と接触させる請求項（１）記載の酸化物超電導
   体構造物の製法。