JPH02307860A - 超伝導物質及びその製造方法 - Google Patents

超伝導物質及びその製造方法

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JPH02307860A
JPH02307860A JP1127895A JP12789589A JPH02307860A JP H02307860 A JPH02307860 A JP H02307860A JP 1127895 A JP1127895 A JP 1127895A JP 12789589 A JP12789589 A JP 12789589A JP H02307860 A JPH02307860 A JP H02307860A
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calcium
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Takuya Uzumaki
拓也 渦巻
Kazunori Yamanaka
一典 山中
Atsushi Tanaka
厚志 田中
Nobuo Kamehara
亀原 伸男
Koichi Niwa
丹羽 紘一
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 超伝導物質及びその製造方法の改良に関し、臨界電流密
度が高く、機械強度が高く、クエンチによる衝撃が少°
ない超伝導91質及びその製造方法を提供することを目
的とし、 超伝導物質は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシ
ウムと銅との酸化物、または、タリウムとノ4AJウム
とカルシウムと銅との酸化物よりなり、110に超伝導
体相の多結晶の集合と、インジウムとアンチモンと銀と
ビスマスとの群から選択された少なくとも1つの元素と
を含有する組成物をもって構成される。また、超伝導物
質の製造方法は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカル
シウムと銅との酸化物、もしくは、タリウムとバリウム
とカルシウムと銅との酸化物よりなる超伝導体物質、ま
たは、この超伝導体物質の成形体を圧縮して製造した高
密度の超伝導体物質の成形体と、インジウムとアンチモ
ンと銀とビスマスとの群から選択された少なくとも1つ
の元素とを、高温において接触させるか、さらに、この
接触部に超音波を印加するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超伝導物質及びその製造方法の改良に関する
。特に、臨界電流密度を向上する改良に関する。
〔従来の技術〕 B1−Pb−3r−Ca−Cu−0系超伝導体、または
、Tl−Ba−Ca−Cu−0系超伝導体の臨界電流密
度を増加させる手法として、超伝導体を圧縮して密度を
高め、ダレイン間の結合性を増加させる方法、または、
圧縮してC−軸配向性を高める方法等が一般に知られて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、酸化物超伝導体を実用化するにあたりでは、
さらに高い臨界電流密度が得られることが望まれるとと
もに、機械強度の増加とクエンチによる衝撃の軽減とが
課題となっている。ニーで、クエンチとは、超伝導体に
大電流が流れている時に、超伝導性が破壊して抵抗が増
大し、温度上昇が高くなって周囲に存在する液体ヘリウ
ム等の冷却側が急激に膨張して超伝導体や超伝導体を収
容している容器を破壊する現象を云う。
本発明の目的は、これらの課題を解決することにあり、
二つの独立した目的を有する。
第1の目的は、臨界電流密度が高く、機械強度が高く、
クエンチによる衝撃が少ない超伝導物質を提供すること
にある。
第2の目的は、臨界電流密度が高く、機械強度が高(、
クエンチによる衝撃が少ない超伝導物質の製造方法を提
供することにある。
〔tI題を解決するための手段〕
上記二つの目的のうち、第1の目的は、ビスマスと鉛と
ストロンチウムとカルシウムと銅との酸化物、または、
タリウムとバリウムとカルシウムと銅との酸化物よりな
る、超伝導体の多結晶の集合と、インジウムとアンチモ
ンと銀とビスマスとの群から選択された少なくとも1つ
の元素とを含有する組成物よりなる超伝導物質によって
達成される。
上記二つの目的のうち、第2の目的は、下記いづれの手
段によっても達成される。第1の手段は、ビスマスと鉛
とストロンチウムとカルシウムと銅との酸化物、または
、タリウムとバリウムとカルシウムと鯛との酸化物より
なる超伝導体物質と、インジウムとアンチモンと根とビ
スマスとの群から選択された少なくとも1つの元素とを
、高温において接触させる超伝導物質の製造方法である
第2の手段は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシ
ウムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウムとカ
ルシウムと銅との酸化物よりなる超伝導体物質の成形体
を製造し、この成形体を圧縮して高密度のll0K相超
伝導体物質の成形体を製造し、この高密度の110に相
超伝導体物質の成形体とインジウムとアンチモンと銀と
ビスマスとの群から選択された少なくとも1つの元素と
を高温において接触させる超伝導物質の製造方法である
。第3の手段は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカル
シウムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウムと
カルシウムと銅との酸化物よりなるll0K相超伝導体
物質と、インジウムとアンチモンと銀とビスマスとの群
から選択された少なくとも1の元素とを、高温において
接触させ、この接触部に超音波を印加する超伝導物質の
製造方法である。第4の手段は、ビスマスと鉛とストロ
ンチウムとカルシウムと銅との酸化物、または、タリウ
ムとバリウムとカルシウムと銅との酸化物よりなる超伝
導体物質の成形体を製造し、この成形体を圧縮して高密
度の超伝導体物質の成形体を製造し、この高密度の超伝
導体物質の成形体とインジウムとアンチモンと銀とビス
マスとの群から選択された少な(とも1つの元素とを高
温において接触させ、この接触部に超音波を印加する超
伝導物質の製造方法である。
〔作用〕
本発明に係る超伝導物質及びその製造方法は、通常の方
法を使用して超伝導体を製造した後、超伝導体の融点よ
り低い融点を有するインジウム、アンチモン、銀等の金
属、または、ビスマス等の半金属を溶融して超伝導体内
に形成されている空孔内に充填し固化して臨界電流を増
大することを特徴とする。
また、本発明に係る超伝導物質及びその製造方法は、通
常の方法を使用して製造した超伝導体は超伝導体の組織
がランダムな方向に伸延しており配向性が悪く、そのた
め空孔密度が極めて多いのでこれを圧縮して空孔密度を
減少し超伝導体の密度を増大した後超伝導体の融点より
低い融点を有するインジウム、アンチモン、銀等の金属
、または、ビスマス等の半金属を溶融して超伝導体内に
形成されている空孔内に充填し固化して臨界電流を増大
することを特徴とする。
第3図参照 1例として、上記の〔作用〕の項の第2パラグラフに記
載した方法(通常の方法を使用して超伝導体を製造し、
この空孔密度の多い超伝導体を圧縮して空孔密度を減少
し、超伝導体密度を増大しである、B t−Pb−3r
−Ca−Cu−0系超伝導体組織の断面の結晶組織の電
子顕微鏡写真のコピーを第3図に示す0図において、白
色部分は超伝導体の薄層であって多層に積層されており
、黒色部分は空孔であり、超伝導体の薄層の配向性が良
好であり、空孔密度が小さいことが明瞭に判読しうる。
第1図、第2図参照 第2図は第3図に示すB 1−Pb−3r−Ca−Cu
−0系超伝導体&fl織の断面の結晶組織の電子顕微鏡
写真のコピーの模式図である。
また、第1図はこれに超伝導体の融点より低い融点を有
するインジウム、アンチモン、銀等の金属、または、ビ
スマス等の半金属を溶融して超伝導体内に形成されてい
る空孔内に充填し固化した状態の本発明の請求項[2]
に係る超伝導体の製造方法を実施して製造した超伝導体
の模式図である。
空孔2内に超伝導体の融点より低い融点を有するインジ
ウム、アンチモン、銀等の金属、または、□ビスマス等
の半金属を溶融して充填し固化させると、超伝導体の薄
層lの弱結合部分(超伝導体の薄層と薄層との弱い接触
領域)が分離され、強結合からなる超伝導バス(超伝導
体の薄層とE1層とが強く結合されてできたバス)のみ
が形成される。
この結果、超伝導体の薄層1がインジウム、アンチモン
、銀、ビスマス等の常伝導層3を介して多  。
層に積層された構造となるので、電流は厚さ数nの超伝
導体の薄層1の各々に分布して流れるようになる。した
がって、特に高周波電流を流す場合に、電流の表皮作用
が改善されて臨界電流密度が大幅に増大する。
また、超伝導体の薄層1に結合の弱い部分があって、そ
の結合が破壊した場合には、インジウム、アンチモン、
銀、ビスマス等の層3に一時的に電流が流れ、その後、
再び超伝導体の薄層1に流れるように電流バスが形成さ
れるので、超伝導体の薄層1の結合が破壊しても、抵抗
の増加は低く抑えられ、したがって温度上昇は低く抑え
られてクエンチによる衝撃は軽減される。
また、空孔にインジウム、アンチモン、銀、ビスマス等
が充填されるので、超伝導体の機械強度が向上する。
なお、タリウム系超伝導体もビスマス系超伝導体と同様
な結晶構造を存しているので、ビスマス系超伝導体と同
様な作用がある。
〔実施例] 以下、図面を参照しつ一2本発明の一実施例に係る超伝
導物質の製造方法を、B1−Pb−5r−Ca−Cu−
0系超伝導物質を製造する場合を例として説明する。
BizO*とPbOと5rCO,とCaCO5とCuO
との粉末を、組成比がBi:Pb:Sr: Ca : 
Cu−1,6:0.4 :1.8 :2.0 :2.8
になるように秤量して混合し、大気中において820°
Cの温度に加熱して10時間仮焼成する。
次いで、その粉末をさらに粉砕・混合して圧粉成形した
後、大気中において845°Cの温度に加熱して120
時間焼成する。焼成されたバルクをプレスして密度を増
加させて、C−軸配向性を高めた後、再び845°Cの
温度に加熱して50時間焼成する。
第2図及び第3図再参照 製造された超伝導体バルクの電子類v&鏡写真のコピー
を第3図に示す0図においてlは超伝導体&Ili@(
繊維状組m)であり2は空孔(何も存在しない領域)で
ある、X線回折測定の結果、このバルクは110に相か
らなる単相超伝導体であることが確認された。また、7
7Kにおける臨界電流密度は300 A/cdであった
。(電圧降下が10μV/CI以下の状態を超伝導状態
と定義する。)第1図再参照 前記の超伝導体バルク上に、例えばインジウムの薄膜を
載置し、これに超音波を印加しながら、大気、またはア
ルゴン中において600°Cの温度に2時間加熱し、溶
融したインジウムを超伝導体バルクの空孔内に充填した
後、冷却・固化する。
空孔内にインジウムが充填された超伝導体バルクの臨界
電流密度は700A/c−であった、この値はインジウ
ムを充填する前の値の約2.3倍に相当する。
〔発明の効果〕  − 以上説明したとおり、本発明に係る超伝導物質及びその
製造方法においては、110に相超伝導体物質の空孔に
、インジウム、アンチモン、銀、ビスマス等を充填する
ことによって、超伝導体の薄層の弱結合部分が切断され
、超伝導体の薄層がインジウム、アンチモン、銀、ビス
マス等の層を介して多層に積層された構造となり、電流
の表皮作用が改善されて臨界電流密度が増大する。また
、超伝導体の薄層の結合の弱い部分が破壊しても、電流
は一時的にインジウム、アンチモン、銀、ビスマス等の
層に流れるので、超伝導体の抵抗増加が抑制されてクエ
ンチ現象が軽減される。さらに、空孔がインジウム、ア
ンチモン、銀、ビスマス等によって充填されているので
、機械強度も向上し、加工が容易になる。特に、通常の
方法を使用して超伝導体を製造した後これを圧縮して超
伝導体密度を増大(空孔密度を減少)してあり、その後
インジウム、アンチモン、銀、ビスマス等を充填するこ
とによって、超伝導体の薄層の弱結合部分が切断され、
超伝導体の薄層がインジウム、アンチモン、銀、ビスマ
ス等の層を介して多層に積層された構造となり、超伝導
体密度の向上の効果によって、上記の電流の表皮作用が
さらに改善されて臨界電流密度がさらに増大する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、超伝導体の空孔に金属または半金属が充填さ
れた状態を示す模式図である。 第2図は、超伝導体の結晶模式図である。 第3図は、超伝導体の結晶状態を示す電子顕微鏡写真の
コピーである。 1・・・超伝導体の薄層、 2・・・空孔、 3・・・金属または半金属層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 [1]ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシウムと銅
    との酸化物、または、タリウムとバリウムとカルシウム
    と銅との酸化物よりなる、超伝導体相の多結晶の集合と
    、 インジウムとアンチモンと銀とビスマスとの群から選択
    された少なくとも1つの元素と を含有してなる組成物 よりなることを特徴とする超伝導物質。 [2]ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシウムと銅
    との酸化物、または、タリウムとバリウムとカルシウム
    と銅との酸化物よりなる超伝導体物質の成形体を製造し
    、 該成形体を圧縮して高密度の110K相超伝導体物質の
    成形体を製造し、 該高密度の110K相超伝導体物質の成形体とインジウ
    ムとアンチモンと銀とビスマスとの群から選択された少
    なくとも1つの元素とを高温において接触させる ことを特徴とする超伝導物質の製造方法。 [3]ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシウムと銅
    との酸化物、または、タリウムとバリウムとカルシウム
    と銅との酸化物よりなる超伝導体物質と、インジウムと
    アンチモンと銀とビスマスとの群から選択された少なく
    とも1つの元素とを、高温において接触させ、該接触部
    に超音波を印加する ことを特徴とする超伝導物質の製造方法。
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JPH02307828A (ja) * 1989-05-19 1990-12-21 Kokusai Chiyoudendou Sangyo Gijutsu Kenkyu Center ビスマス系酸化物高温超電導体

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