JPH04108604A - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体の製造方法

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JPH04108604A
JPH04108604A JP2225632A JP22563290A JPH04108604A JP H04108604 A JPH04108604 A JP H04108604A JP 2225632 A JP2225632 A JP 2225632A JP 22563290 A JP22563290 A JP 22563290A JP H04108604 A JPH04108604 A JP H04108604A
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JP
Japan
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superconductor
oxide superconductor
group
oxide
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Pending
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JP2225632A
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English (en)
Inventor
Hiroko Higuma
弘子 樋熊
Hidefusa Uchikawa
英興 内川
Mitsunobu Wakata
光延 若田
Makoto Utsunomiya
真 宇都宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は1M!化物超電導体の製造方法に関するもの
である。さらに詳しくは、バルク材料、金属シース線材
などの臨界電流密度を向上させることを可能とする酸化
物超電導体の製造方法に関するものである。
[従来の技術] 酸化物超電導体の製造方法として、焼結体では、酸化物
および炭酸塩などの出発原料を800℃程度の仮焼によ
り熱分解、固相反応を行ない、さらに粉砕後プレス成形
したものを焼結して作製することが一般的である。また
、酸化物超電導体の製造工程において、雰囲気制御熱処
理が酸化物Il!電導体中の酸素濃度に影響を与えてい
る。さらに、酸化物超電導体中の酸素濃度は結晶構造や
キャリア密度などに影響して、結果的に超電導特性に大
きく影響するため、雰囲気制御熱処理を施すことは非常
に重要である。このため、焼成時または焼成後に雰囲気
′1fJ11I+シて雰囲気制御熱処理を施していた。
なお、これらの技術については、刊行物(Jap、J、
Appl、、Phys、2B(1987)L1228−
L1230)に記載されている。
[発明が解決しようとする課題] 大きなバルク材料や長尺の金属シース線材の製造におい
ては、内部や合板と接している部分の酸素濃度、酸化物
超電導材および酸化物超電導原料材中のCuの価数など
を表面からの雰囲気制御熱処理のみによって表面と同じ
になるようにすることは難しく、従来の技術では長時間
熱処理を施すなどしていたが充分ではなかった。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、高い臨界電流密度を有し、例えば大型化及び長尺化
の可能な酸化物超電導体の製造方法を得ることを目的と
している。
[課題を解決するための手段] この発明の酸化物超電導体の製造方法は、Cuを含有す
る酸化物超電導材およびCuを含有する酸化物超電導原
料材の内の少なくとも一種並びにVa族、VIa族、V
IIajIおよび強磁性元素を除く■族の内の少なくと
も一種を混合し、焼結するものである。
[作用] 金属は、一般に高温では酸化されやすいが5その温度、
過程は種類により異なる。このような金属は超電導体を
還元する働きがあると考えられる。また化学的に安定な
貴金属の中には、昇温時に酸素を取り込み、降温時に酸
素を放出するものがある。このような金属は外部から超
電導体内部に酸素が拡散することを促進し、内部の酸素
濃度を高めることができるものと考えられる。すなわち
この発明では、上記のような金属の性質を利用して、酸
化物超電導体中の酸素濃度または酸化物超電導体で重要
な役割をしている構成元素の一つであるCuの価数の増
減を行なうことができるため特性が向上すると考えられ
る。
[実施例コ 以下、この発明を、実施例と比較例により詳細に説明す
る。
実施例l YBa2Cu30y−vの超電導体となるようにY2O
3,CUOおよびBaCO3を秤量し、自動乳鉢にて混
合後、ペレット化して大気中850℃、10時間仮焼き
を行った。この仮焼きペレットを再び自動乳鉢にて粉砕
して粉末を得た。この粉末にYBa2Cu3(17−、
、、の超電導体に対し5重量%の■族の金属白金(純度
99.99%、平均粒径1.u m )を混合し、油圧
プレスにより長さ50mm、@10mm、厚さ10mm
の棒状ペレットに成形した。このものを酸素気流中98
0℃、24時間の焼成後100℃/hで冷却した。超電
導特性測定前に、X線回折法により結晶構造を調べたと
ころ、おもにYBa2Cu307− 、、の超電導体が
同定された0図面はこの発明の実施例および比較例によ
る酸化物超電導体の上記棒状ペレットの斜視図であり1
図において、(a)および(b)は上記酸化物超電導体
の棒状ペレットの表面近傍および内部の特性測定用サン
プルの切り出し部分である。即ち、上記この発明の一実
施例による酸化物超電導体の棒状ペレットの内部(b)
および表面近傍(a)より図に示すように長さ50II
M1幅2厘厘、厚さ1層mの棒状ペレットを切削、研磨
して作製し特性測定用サンプルとした。
次に、4@子抵抗法により77に、0磁場における臨界
電流密度を測定した。結果を表に示す。
比較例1 YBa2Cu307− yの超電導体となるようにY2
O3、CuOおよびBaCO3を秤量し、自動乳鉢にて
混合後、ペレット化して大気中850°C110時間仮
焼きを行った。この仮焼きペレットを再び自動乳鉢にて
粉砕して粉末を得た。この粉末を油圧プレスにより長さ
50m■、幅10層厘、厚さ10麓嘗の棒状ペレットに
成形した。このものを酸素気流中980℃、24時間の
焼成後100℃/hで冷却した0M電導特性沼定前に、
X線回折法により結晶構造を調べたところ、おもにYB
a2Cu3O7−、の超電導体が同定された。実施例1
と同様に表面近傍と内部より長さ50−層、輻2■臘、
厚さ1.mmの棒状ペレットを切削、研磨により作製し
比較例1の特性測定用サンプルとした0次に、4@子抵
抗法により77に、Om場における臨界電流密度を測定
した。結果を表に示す。
実施例2 Bi2Sr2CaCu20.の超電導体となるようにB
12(h、SrCO3,CaCO3およびCuOを秤量
し、自動乳鉢にて混合後、ペレット化して大気中820
℃、10時間仮焼きを行った。この仮焼きペレットを再
び自動乳鉢にて粉砕して粉末を得た。この粉末にBi2
5r2CaCu2ouの超電導体に対し5重量%のVa
族の金属ニオブ(純度99゜99%、平均粒径5u璽)
を混合し、油圧プレスにより長さ50mm、@10■■
、厚さ10+s+wの棒状ペレットに成形した。
このものを大気中850℃、24時間の焼成後200℃
/hで冷却した。超電導特性測定前に、X線回折法によ
り結晶構造を調べたところ、おもにBi25r2CaC
u20.の超電導体が同定された0次に、実施例1と同
様に内部より長さ50■■、輻2mm、厚さ1■の棒状
ペレットを切削、研磨により作製し実施例2の特性測定
用サンプルとした6次に、4端子抵抗法により77に、
O磁場における臨界電流密度を測定した0M果を表に示
す。
比較例2 Bi2Sr2CaCu20vの超電導体となるようにB
i2O3,5rCOi 、 CaCO3およびCuOを
秤量し、自動乳鉢にて混合後、ペレット化して大気中8
20℃、10時間仮焼きを行った。これらの仮焼きペレ
ットを再び自動乳鉢にて粉砕した。この粉3末を油圧プ
レスにより長さ50ffiII+、@10+u+、厚さ
10mmの棒状ペレットに成形した。このものを大気中
870℃、24時間の焼成後冷却し比較例2のサンプル
を得た。超電導特性測定前に、X線回折法により結晶構
造を調べたところ、おもにBi25r2CaCu20v
の超電導体が同定された0次に、実施例1と同様に内部
より長さ50mm、輻2■■、厚さ11mの棒状ペレッ
トを切削、研磨により作製し比較例2の特性測定用サン
プルとした9次に、特性として4@子抵抗法により77
に、O磁場における臨界電流密度を測定した。
結果を表に示す。
実施例3 (La89sre、 l )2cuOj−yの超電導体
となるようにLa2(h 、 5rC(hおよびCuO
を秤量し、自動乳鉢にて混合後、ペレット化して大気中
850℃、10#間仮焼きを行った。この仮焼きペレッ
トを再び自動乳鉢にて粉砕して粉末を得た。この粉末に
(Lae9Srl!、 + )2cu(L−1yの超電
導体に対し5重量%の■族の金属イリジウム(純度99
.99%、平均粒径1um)を混合し、油圧プレスによ
り長さ50+iw、幅10+a+s、厚さ10mmの棒
状ペレットに成形した。このものを大気中1000℃、
24時間の焼成後200℃/hで冷却した。超電導特性
測定前に、X線回折法により結晶構造を調べたところ、
おもに(La89sre、 +)2cuoト、の超電導
体が同定さtlJ:、次ニ。
実施例1と同様に内部より長さ50mm、@2mm、厚
さlll11の棒状ペレットを切削、研磨により作製し
実施例3の特性測定用サンプルとした0次に、特性とし
て4端子抵抗法により4.2に、0磁場における臨界電
流密度を測定した1M果を表に示す。
比較例3 (La89sre、+)2cuoa−yの超電導体とな
るようにLa2O3,SrCO3およびCuOを秤量し
、自動乳鉢にて混合後、ペレット化して大気中850℃
、10時間仮焼きを行った。この仮焼きペレットを再び
自動乳鉢にて粉砕して粉末を得た。この粉末を油圧プレ
スにより長さ5011ffl、@]Omm、厚さ10m
mの棒状ペレットに成形した。
このものを大気中1000℃、24時間の焼成後200
’C/hで冷却した。超電導特性測定前に、X線回折法
により結晶構造を調べたところ、おもに(La89sr
e 、 + )2Cuba −yの超電導体が同定され
た6次に、実施例1と同様に内部より長さ50■履、幅
2mm、厚さ1■の棒状ペレットを切削、研磨により作
製し比較例3の特性測定用サンプルとした0次に、特性
として4端子抵抗法により4.2に、0磁場における臨
界電流密度を測定した。結果を表に示す。
表より明かなように実施例1により作製したサンプルの
内部と表面近傍では臨界電流密度にほとんど差がない、
また、比較例1では内部と外部の臨界電流密度に顕著に
差が現れ、内部の特性が落ちている。このYBa2Cu
3O7−y系においては酸素濃度が低いと特性の劣化が
見られることは一般に認められている。したがって従来
法による金属添加を行なわない場合、内部に酸素が拡散
しにくいため特性劣化が起こったと考えられるが、この
発明の一実施例による酸化物超電導体(実施例1)では
■族の金属白金を添加したことで内部の酸素濃度が高め
られ1表面近傍と内部との特性の差がなくなったと考え
られる。
また、この発明の他の実施例によるVa族の金属ニオブ
および■族の金属イリジウムを添加した酸化物超電導体
(実施例2および3)においても従来法による比較例2
および3の金属添加しないものとそれぞれ比較すると内
部の臨界電流密度が高く良好であることは明かである。
したがってこの発明によれば、Va族および■族の金属
添加することで、酸素濃度、Cuの価数などが超電導体
内部まで均一に最適化されて特性が向上したものと考え
られる。
上記実施例の酸化物超電導体内部をSEMI!察を行な
ったところ、実施例では添加金属成分は結晶粒内または
3重点などに1〜2μ■の大きさで分散しており、超電
導電流のつながりには影響していないことが判った。
なお、金属添加をしても添加量が少ないと効果が現れに
くいことがあり、逆に金属添加をしても添加量が著しく
多い場合、かえって特性劣化が見られる。
即ち、SEMII察から、金属添加量が多すぎると、添
加金属成分は結品粒内以外に結晶粒界にもおびただしく
析出が見られ、このことが超電導電流のつながりを阻害
して特性を劣化させると考えられる。従って、金属の添
加量は添加金属成分の粒界での析出によりTc、 Jc
が低下することを避けるため0.2〜40重量%である
のが望ましい。
また、実施例では示さなかったがその他のVa族、Vf
a族、VIIa族および強磁性金属を除く■族において
実施例と同様の効果が得られることを発明者らは実験に
おいて見いだしている0強磁性元素を添加すると超電導
特性が劣化することは公知の事実と一致したため除外す
る。また、Va族元素より低層の金属を用いると金属的
陽性が強くなり熱処理前、熱処理初期段階で安定化する
ためこの発明の効果が容易に得られなくなるからである
。また、金属の添加方法も実施例に限定されるものでは
なく、応用例も多結晶体に限らず例えば溶融法などによ
る単結晶、準単結晶の製造においても一層の特性向上を
計るうえで有効である。
また、雰囲気制御とこの発明とを併用しても効果を一層
高められることを発明者らは確認している。
[発明の効果] 以上説明した通り、この発明はCuを含有する酸化物超
電導材およびCuを含有する酸化物超電導原料材の内の
少なくとも一種並びにVa族、 Vl a族、VIIa
族および強磁性元素を除く■族の内の少なくとも一種を
混合し、焼結することにより、高い臨界電流密度を有し
5例えば外部の雰囲気制御のみによって酸素濃度、Cu
の価数などが調整しにくい金属シース線材、バルク材料
の大型化及び長尺化の可能な酸化物超電導体の製造方法
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の実施例および比較側による酸化物超電
導体の棒状ペレットの斜視図である。 図において、(a)および(b)は酸化物超電導体の棒
状ペレットの表面近傍および内部の特性測定用サンプル
の切り出し部分である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  Cuを含有する酸化物超電導材およびCuを含有する
    酸化物超電導原料材の内の少なくとも一種並びにVa族
    、VIa族、VIIa族および強磁性元素を除くVIII族の内
    の少なくとも一種を混合し、焼結する酸化物超電導体の
    製造方法。
JP2225632A 1990-08-27 1990-08-27 酸化物超電導体の製造方法 Pending JPH04108604A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04170321A (ja) * 1990-11-01 1992-06-18 Sumitomo Electric Ind Ltd ビスマス系超電導材料、ならびにそれを用いた超電導線およびその製造方法
JPH04224111A (ja) * 1990-12-20 1992-08-13 Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center 希土類系酸化物超電導体及びその製造方法

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