JPH03223117A - Ｂｉ系酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
Ｂｉ系酸化物超電導体の製造方法Info
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- JPH03223117A JPH03223117A JP2017447A JP1744790A JPH03223117A JP H03223117 A JPH03223117 A JP H03223117A JP 2017447 A JP2017447 A JP 2017447A JP 1744790 A JP1744790 A JP 1744790A JP H03223117 A JPH03223117 A JP H03223117A
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- Japan
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- compound
- oxide superconductor
- heat
- precursor
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。
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」
この発明は溶融法を適用してＢｉ系酸化物超電導体を製
造する方法に関し、特に溶融後に熱処理を施すことでそ
の超電導特性を向上せしめるものである。
造する方法に関し、特に溶融後に熱処理を施すことでそ
の超電導特性を向上せしめるものである。
「従来の技術」
近年、臨界温度が液体窒素温度を超える値を示す酸化物
系の超電導体が次々と発見されているが、この種の酸化
物超電導体において、高い臨界温度を示し、希土類元素
を含まない酸化物超電導体としてＢｉ系の酸化物超電導
体が注目されている。
系の超電導体が次々と発見されているが、この種の酸化
物超電導体において、高い臨界温度を示し、希土類元素
を含まない酸化物超電導体としてＢｉ系の酸化物超電導
体が注目されている。
ところが、発見当初に得られたＢｉ系の酸化物超電導体
は、ｌＮ０Ｋ近傍の臨界温度を示すＢｉ。
は、ｌＮ０Ｋ近傍の臨界温度を示すＢｉ。
Ｓ ｒｔｃ ａｒｃ ｕｓｏ ｙなる組成の高１相と、
８０に近傍の臨界１度を示すＢｉｔＳｒ＊Ｃａ＋Ｃｕ堂
Ｏｙなる組成の低温相の混合体であることが判明した。
８０に近傍の臨界１度を示すＢｉｔＳｒ＊Ｃａ＋Ｃｕ堂
Ｏｙなる組成の低温相の混合体であることが判明した。
このため高温相のみからなるＢｉ系酸化物超電導体の製
造が種々試みられている。
造が種々試みられている。
「発明が解決しようとする課題」
以上のような背景に鑑みて研究が進められた結果、Ｂ
ｉｗｏ ｓ、Ｐ ｂｏ 、Ｓ ｒ（Ｎ Ｏｓ）＊ ・４
Ｈｔｏ 、Ｃｕ。
ｉｗｏ ｓ、Ｐ ｂｏ 、Ｓ ｒ（Ｎ Ｏｓ）＊ ・４
Ｈｔｏ 、Ｃｕ。
の各粉末を）（Ｎ Ｏ３で溶解し、攪拌、加熱混合後、
８００℃で３０分間加熱して仮焼し、更に粉砕して成形
し焼成することにより、高温相のバルクの単相化に成功
したとの発表がなされている。そして、このようなバル
クの単相化が成功したのは、成分元素にＰｂを添加した
ことと、共沈法により原料を調製したことが要因とされ
ている。
８００℃で３０分間加熱して仮焼し、更に粉砕して成形
し焼成することにより、高温相のバルクの単相化に成功
したとの発表がなされている。そして、このようなバル
クの単相化が成功したのは、成分元素にＰｂを添加した
ことと、共沈法により原料を調製したことが要因とされ
ている。
そこで前記のようにＢｉ系酸化物超電導体にＰｂを添加
する方法が種々試みられているが、前述の製造方法を行
った場合、仮焼段階でＣａｘ５ｒｓ−ｘＣｕｓＯｙなる
組成の化合物が生成し易い傾向があり、この組成の化合
物が生成するためにＣａとＳｒとＣｕが消費されること
になり、最終的に得られるＢｉ系酸化物超電導体の組成
が目的の組成からずれる問題があった。また、Ｐｂを添
加した場合であっても、バルク内の一部では臨界温度８
０にの低温相ができることがあり、低温相の生成が高温
相の生成を阻害する問題があった。
する方法が種々試みられているが、前述の製造方法を行
った場合、仮焼段階でＣａｘ５ｒｓ−ｘＣｕｓＯｙなる
組成の化合物が生成し易い傾向があり、この組成の化合
物が生成するためにＣａとＳｒとＣｕが消費されること
になり、最終的に得られるＢｉ系酸化物超電導体の組成
が目的の組成からずれる問題があった。また、Ｐｂを添
加した場合であっても、バルク内の一部では臨界温度８
０にの低温相ができることがあり、低温相の生成が高温
相の生成を阻害する問題があった。
一方、前記のように原料粉末を混合した後に熱処理を行
って酸化物超電導体を製造する粉末焼結法を行う場合、
特定の出発材料の組成比を厳格に守り、厳密な温度管理
条件で熱処理を行わなくては、高い臨界温度を発揮する
酸化物超電導体を製造できない問題があった。また、仮
に、臨界温度の高い酸化物超電導体を製造できたとして
も、粉末焼結法で製造した酸化物超電導体はあくまで焼
結体であるために、結晶粒界やクラブク発生などの問題
により高い臨界電流密度は得られない問題がある。
って酸化物超電導体を製造する粉末焼結法を行う場合、
特定の出発材料の組成比を厳格に守り、厳密な温度管理
条件で熱処理を行わなくては、高い臨界温度を発揮する
酸化物超電導体を製造できない問題があった。また、仮
に、臨界温度の高い酸化物超電導体を製造できたとして
も、粉末焼結法で製造した酸化物超電導体はあくまで焼
結体であるために、結晶粒界やクラブク発生などの問題
により高い臨界電流密度は得られない問題がある。
更に、最近に至り、原料粉末を溶融して反応させる溶融
法により緻密な構造の酸化物超電導体を製造する試みが
なされているが、溶融法でＢｉ系酸化物超電導体を製造
すると、臨界温度８０に程度の低温相が得られてしまい
、７７にの液体窒素で冷却して使用する場合、温度マー
ジンが低いので、高い臨界電流密度を得ることができな
い問題があった。
法により緻密な構造の酸化物超電導体を製造する試みが
なされているが、溶融法でＢｉ系酸化物超電導体を製造
すると、臨界温度８０に程度の低温相が得られてしまい
、７７にの液体窒素で冷却して使用する場合、温度マー
ジンが低いので、高い臨界電流密度を得ることができな
い問題があった。
本発明は前記背景に鑑みてなされたもので、臨界温度が
高いＢｉ系酸化物超電導体を溶融法を応用して製造する
方法の擾供を目的とする。
高いＢｉ系酸化物超電導体を溶融法を応用して製造する
方法の擾供を目的とする。
［課題を解決するための手段」
本発明はｎ記課題を解決するために、Ｂｉ化合物とｐｂ
化合物とＳｒ化合物とＣａ化合物とＣｕ化合物をＢｉ：
Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝（２−ｘ）：ｘ ：２ ：２
：３なる比率になるように配合して出発材料を調製し
、この出発材料を８００〜８５０℃で熱処理してＢｉｗ
−ｘ ＰｂｘＳｒ、Ｃａ１ＣｕｔＯｙなる組成の前駆体
を形成し、更にこの前駆体を９００〜９５０℃で溶融さ
せ、この後に８６０〜８８０℃で熱処理するものである
。
化合物とＳｒ化合物とＣａ化合物とＣｕ化合物をＢｉ：
Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝（２−ｘ）：ｘ ：２ ：２
：３なる比率になるように配合して出発材料を調製し
、この出発材料を８００〜８５０℃で熱処理してＢｉｗ
−ｘ ＰｂｘＳｒ、Ｃａ１ＣｕｔＯｙなる組成の前駆体
を形成し、更にこの前駆体を９００〜９５０℃で溶融さ
せ、この後に８６０〜８８０℃で熱処理するものである
。
「作用」
所定成分に調製した出発材料を熱処理して所定成分の前
駆体を形成し、この前駆体を溶融反応させることで粉末
焼結法による場合よりも緻密な組織を有する酸化物超電
導体が生成する。更に、溶融処理に続いて所定の温度で
熱処理することで所定の組成の高い臨界温度を示すＢｉ
系酸化物超電導体が得られる。
駆体を形成し、この前駆体を溶融反応させることで粉末
焼結法による場合よりも緻密な組織を有する酸化物超電
導体が生成する。更に、溶融処理に続いて所定の温度で
熱処理することで所定の組成の高い臨界温度を示すＢｉ
系酸化物超電導体が得られる。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
本発明を実施してＢ ｉ−９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の酸
化物超電導体を製造するには、まず、出発材料を用意す
る。この出発材料としては、Ｂｉ化合物とＰｂ化合物と
Ｓ「化合物とＣａ化合物とＣｕ化合物を用いる。前記化
合物として、各元素の酸化物、塩化物、炭酸塩、硫化物
、フッ化物などのいずれを用いてモ良い。この例で風体
的に用いるのは、Ｂｉ。
化物超電導体を製造するには、まず、出発材料を用意す
る。この出発材料としては、Ｂｉ化合物とＰｂ化合物と
Ｓ「化合物とＣａ化合物とＣｕ化合物を用いる。前記化
合物として、各元素の酸化物、塩化物、炭酸塩、硫化物
、フッ化物などのいずれを用いてモ良い。この例で風体
的に用いるのは、Ｂｉ。
０、粉末とＰｂＯ粉末と５ｒＣＯｓ粉末とＣａ ＣＯｓ
粉末とＣｕＯ粉末を用いる。なお、用いる化合物は粒状
、粉末状を問わないが、できる限り粒径の小さなものが
好ましい。
粉末とＣｕＯ粉末を用いる。なお、用いる化合物は粒状
、粉末状を問わないが、できる限り粒径の小さなものが
好ましい。
前記各粉末を用意したならばＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：
Ｃｕ＝（２−ｘ）：ｘ：２ ：２ ：３の割合（ただし
、０≦Ｘく２）になるように秤量して自動乳鉢などで所
要時間かけて均一に混合し、混合粉末を作製する。
Ｃｕ＝（２−ｘ）：ｘ：２ ：２ ：３の割合（ただし
、０≦Ｘく２）になるように秤量して自動乳鉢などで所
要時間かけて均一に混合し、混合粉末を作製する。
次に混合粉末を大気中において８００〜８５０℃で２４
時間以上加熱して仮焼することにより不要成分を除去し
、Ｂ １ｓ−ｘ Ｐ ｂｘ Ｓ ｒ＊ｃａ＋ｃｕｔ０１
１なる組成の前駆体を作製する。なお、仮焼処理の時間
は数時間〜数百時間程度の範囲で、Ｘ線回折により、完
全なり１ｔ−ｘ Ｐｂｘ ＳｒｍＣａ＋Ｃｕｍ０ｙ相の
単相状態となることを確認できるまで行うことが好まし
く、仮焼処理の雰囲気は酸素ガス雰囲気でも差し支えな
い。
時間以上加熱して仮焼することにより不要成分を除去し
、Ｂ １ｓ−ｘ Ｐ ｂｘ Ｓ ｒ＊ｃａ＋ｃｕｔ０１
１なる組成の前駆体を作製する。なお、仮焼処理の時間
は数時間〜数百時間程度の範囲で、Ｘ線回折により、完
全なり１ｔ−ｘ Ｐｂｘ ＳｒｍＣａ＋Ｃｕｍ０ｙ相の
単相状態となることを確認できるまで行うことが好まし
く、仮焼処理の雰囲気は酸素ガス雰囲気でも差し支えな
い。
次に、前記のように製造した前駆体の粉末を白金などの
金属からなる耐熱容器につめて赤外線イメージ炉などの
加熱炉中において９００〜９５０℃の温度で３０分程度
溶融する。所定時間の溶融後、好ましくは、急冷する。
金属からなる耐熱容器につめて赤外線イメージ炉などの
加熱炉中において９００〜９５０℃の温度で３０分程度
溶融する。所定時間の溶融後、好ましくは、急冷する。
この急冷処理により、生成する結晶粒を小さくすること
ができ、後に行う熱処理の反応が単時間で進行する。な
お、加熱溶融する際に、９５０℃より高い温度で溶融す
ると、Ｂｉｔ−ｘＰｂｘＳｒ＊Ｃａ＋ＣｕｔＯｙ相の分
解が起こってしまうために好ましくない。
ができ、後に行う熱処理の反応が単時間で進行する。な
お、加熱溶融する際に、９５０℃より高い温度で溶融す
ると、Ｂｉｔ−ｘＰｂｘＳｒ＊Ｃａ＋ＣｕｔＯｙ相の分
解が起こってしまうために好ましくない。
次に、溶融体の入っている耐熱容器を大気中において電
気炉に挿入して８６０〜８８０℃の温度で１００〜３０
０時間加熱する。ここで、８６０℃より低い温度で熱処
理すると臨界温度１１０Ｋを示す高温相の生成反応が起
こらないために好ましくなく、８８０℃以上では溶融体
が再び溶融するだけで臨界温度１１０Ｋを示す相の生成
反応が起こらないために好ましくない。なお、前記熱処
理は、溶融体を凝固させる前に直接電気炉に挿入して行
っても良く、凝固させた後に加熱処理しても良い。
気炉に挿入して８６０〜８８０℃の温度で１００〜３０
０時間加熱する。ここで、８６０℃より低い温度で熱処
理すると臨界温度１１０Ｋを示す高温相の生成反応が起
こらないために好ましくなく、８８０℃以上では溶融体
が再び溶融するだけで臨界温度１１０Ｋを示す相の生成
反応が起こらないために好ましくない。なお、前記熱処
理は、溶融体を凝固させる前に直接電気炉に挿入して行
っても良く、凝固させた後に加熱処理しても良い。
以上の加熱処理で前駆体に含まれている低い臨界温度の
相が高い臨界温度の相に変化する。即ち、この熱処理に
よって、Ｂ ｉｔ−ｘ Ｐ ｂｘＳ ｒｔｃ ａｔｃ
ｕｓＯｙなる組成であって、１００〜ｌｌ０Ｋの臨界温
度を示すＢｉ系の酸化物超電導体が生成する。
相が高い臨界温度の相に変化する。即ち、この熱処理に
よって、Ｂ ｉｔ−ｘ Ｐ ｂｘＳ ｒｔｃ ａｔｃ
ｕｓＯｙなる組成であって、１００〜ｌｌ０Ｋの臨界温
度を示すＢｉ系の酸化物超電導体が生成する。
なお、この相変化の際に、前記のように急冷処理を施し
て結晶粒を微細化しておくことにより、微細な結晶粒の
ものが生成する。
て結晶粒を微細化しておくことにより、微細な結晶粒の
ものが生成する。
以上の方法で製造されたＢｉ系の酸化物超電導体は、臨
界温度が液体窒素温度（７７Ｋ）よりも十分に高いので
液体窒素で冷却して使用する際に、温度マーノンが十分
にとれるとともに、焼結法で製造した酸化物超電導体に
比較して更に緻密な結晶組織であるので、高い臨界電流
密度を発揮する。
界温度が液体窒素温度（７７Ｋ）よりも十分に高いので
液体窒素で冷却して使用する際に、温度マーノンが十分
にとれるとともに、焼結法で製造した酸化物超電導体に
比較して更に緻密な結晶組織であるので、高い臨界電流
密度を発揮する。
「実施例」
Ｂ ｊ ｔ ０３粉末とＰｂＯ扮末とＳ ｒ ＣＯｓ粉
末とＣａＣ０，粉末とＣｕＯ粉末をＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：
Ｃａ：Ｃｕ＝１．７５：０．２５：２：２：３のモル比
になるように配合し、自動乳鉢で１時間混合する。
末とＣａＣ０，粉末とＣｕＯ粉末をＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：
Ｃａ：Ｃｕ＝１．７５：０．２５：２：２：３のモル比
になるように配合し、自動乳鉢で１時間混合する。
この混合粉末を大気中において８００〜Ｂ５０℃で２４
時間以上熱処理する。なお、熱処理した混合粉末のＸ線
回折を行って完全なりｉ、−ｘｐｂｘＳｒ＊Ｃａ＋Ｃｕ
＊Ｏｙ相の単相となることを確認できるまで必要時間熱
処理して前駆体を製造する。
時間以上熱処理する。なお、熱処理した混合粉末のＸ線
回折を行って完全なりｉ、−ｘｐｂｘＳｒ＊Ｃａ＋Ｃｕ
＊Ｏｙ相の単相となることを確認できるまで必要時間熱
処理して前駆体を製造する。
次にこの前駆体の粉末を白金テープで作製した容器内に
充填して赤外線イメージ炉内で９００〜９５０℃の温度
で加熱して３０分程度溶融する。
充填して赤外線イメージ炉内で９００〜９５０℃の温度
で加熱して３０分程度溶融する。
なお、この段階で溶融物を凝固させた場合、凝固体は８
０にの臨界温度を示す。
０にの臨界温度を示す。
前記の溶融物が入っている白金容器を溶融物を収納した
まま大気中で電気炉に挿入し、８６０〜８８０℃の温度
において１００〜３００時間熱処理してＢｉ系の酸化物
超電導体を得た。
まま大気中で電気炉に挿入し、８６０〜８８０℃の温度
において１００〜３００時間熱処理してＢｉ系の酸化物
超電導体を得た。
熱処理後に得られた酸化物超電導体の臨界温度を測定し
たところ、１００〜ｌｌ０Ｋの温度で電気抵抗が零にな
ることを確認できた。なお、臨界温度を測定したところ
、１００ Ａ／ａｍ”なる値が得られた。
たところ、１００〜ｌｌ０Ｋの温度で電気抵抗が零にな
ることを確認できた。なお、臨界温度を測定したところ
、１００ Ａ／ａｍ”なる値が得られた。
以上の結果から本発明方法を実施することで臨界温度と
臨界電流密度の高い優れたＢｉ系酸化物超電導体を製造
できることが判明した。
臨界電流密度の高い優れたＢｉ系酸化物超電導体を製造
できることが判明した。
なお、比較のために、前述と同様の方法で製造した前駆
体を溶融後、８５０℃で１００時間熱処理した試料は、
臨界温度７５Ｋを示すとともに、８９０℃で１００時間
熱処理した試料は、臨界温度７０Ｋを示し、満足な値は
得られなかった。
体を溶融後、８５０℃で１００時間熱処理した試料は、
臨界温度７５Ｋを示すとともに、８９０℃で１００時間
熱処理した試料は、臨界温度７０Ｋを示し、満足な値は
得られなかった。
「発明の効果」
以上説明したように本発明は、溶融法を適用するので、
焼結法で製造する場合に比較し、より緻密な組織の酸化
物超電導体を得ることができるとともに、溶融後に更に
８６０〜８８０℃で熱処理することで好適な組成に調節
するので、１００〜１１０にの高い臨界１度を示す酸化
物超電導体を得ることができる。
焼結法で製造する場合に比較し、より緻密な組織の酸化
物超電導体を得ることができるとともに、溶融後に更に
８６０〜８８０℃で熱処理することで好適な組成に調節
するので、１００〜１１０にの高い臨界１度を示す酸化
物超電導体を得ることができる。
Claims (1)
- Ｂｉ化合物とＰｂ化合物とＳｒ化合物とＣａ化合物と
Ｃｕ化合物をＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝（２−ｘ
）：ｘ：２：２：３なる比率になるように配合して出発
材料を調製し、この出発材料を８００〜８５０℃で熱処
理してＢｉ＿２＿−＿ｘＰｂ＿ｘＳｒ＿２Ｃａ＿１Ｃｕ
＿２Ｏ＿ｙなる組成の前駆体を形成し、更にこの前駆体
を９００〜９５０℃で溶融させ、この後に８６０〜８８
０℃で熱処理することを特徴とするＢｉ系酸化物超電導
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017447A JPH03223117A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Ｂｉ系酸化物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017447A JPH03223117A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Ｂｉ系酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223117A true JPH03223117A (ja) | 1991-10-02 |
Family
ID=11944280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017447A Pending JPH03223117A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Ｂｉ系酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03223117A (ja) |
-
1990
- 1990-01-26 JP JP2017447A patent/JPH03223117A/ja active Pending
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