JPH04317415A - Bi系酸化物超電導々体の製造方法 - Google Patents

Bi系酸化物超電導々体の製造方法

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JPH04317415A
JPH04317415A JP3106694A JP10669491A JPH04317415A JP H04317415 A JPH04317415 A JP H04317415A JP 3106694 A JP3106694 A JP 3106694A JP 10669491 A JP10669491 A JP 10669491A JP H04317415 A JPH04317415 A JP H04317415A
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JP
Japan
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phase
raw material
oxide
oxide superconductor
superconductor
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Application number
JP3106694A
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English (en)
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Sukeyuki Kikuchi
菊地 祐行
Masanao Mimura
三村 正直
Kiyoshi Nemoto
清 根本
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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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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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ケーブル,マグネット
,電流リード等に好適なBi系酸化物超電導々体の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−
O系やBi−Sr−Ca−Cu−O系等の臨界温度(T
c)が液体窒素温度を超える酸化物超電導体が見出され
、種々分野で応用研究が進められている。ところで、こ
れらの酸化物超電導体は脆い為、これらを所定形状の線
状体に加工するには、例えば酸化物超電導体となし得る
粉末状の原料物質を所定形状に圧粉成形し、これを加熱
焼結してバルク状の酸化物超電導々体となす方法、或い
は金属製パイプ内に前記原料物質を充填して複合ビレッ
トとなし、次いでこの複合ビレットを所望形状の線材に
縮径加工し、この線材に所定の加熱処理を施す方法によ
り製造されている。又前記の酸化物超電導線材の多数本
を金属製パイプ内に充填して複合ビレットとなし、又は
金属でシースしたシート状の酸化物超電導体を渦巻状又
は同心状の多重複合体に成形して複合ビレットとなし、
これらの複合ビレットに縮径加工及び加熱処理を施して
多芯酸化物超電導々体となす方法等も用いられている。 前記の金属製パイプ又は金属シースの材料には銀,銀合
金,銅,銅合金等の熱及び電気伝導性に優れた金属材料
が用いられるが、特に銀は酸素透過性に優れている為、
得られる酸化物超電導々体が超電導特性に優れ、好まし
い材料である。又金属製パイプの形状は丸,楕円,多角
,テープ等任意の形状のパイプが用いられる。又前記金
属製パイプに原料物質を充填した複合ビレットを所望形
状に加工する方法としては、押出し,引抜き,スエージ
ング,圧延等任意の加工法が適用される。
【0003】ところで、近年、酸化物超電導体は、液体
Heの極低温下では、高磁場下における臨界電流密度(
Jc)を大きく取れることが見出された。そして、Bi
系酸化物超電導体には、Bi2 Sr2 CaCu2 
Ox 結晶相〔以下(2212)相と略記する。〕の酸
化物超電導体とBi2 Sr2 Ca2 Cu3 Ox
 結晶相〔以下(2223)相と略記する。〕の酸化物
超電導体とが主に知られているが、前者の方が後者より
、液体He中での特性が優れており、従って前者の(2
212)相の酸化物超電導体の研究が盛んに行われるよ
うになってきた。而して、前記の(2212)相の酸化
物超電導体の製造は、一般にBi2 O3,SrCO3
,CaCO3,CuOの複合酸化物又は酸化物をそれぞ
れ所定量配合し混合して混合粉体となし、これを所定温
度で仮焼成し、次いでこの仮焼成体を粉砕混合して仮焼
成粉となし、この仮焼成粉を再び仮焼成するという工程
を複数回繰り返して(2212)相の複合酸化物を作製
し、この複合酸化物を所望形状に成形し、この成形体に
所定の加熱処理を施して(2212)相の酸化物超電導
々体となす方法によりなされていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな工程を経て調製した(2212)相の複合酸化物を
原料物質として用いると、最終の加熱処理工程において
、原料物質が焼結し難くくなる傾向があり、そこで焼結
させようとして高温に加熱すると(2212)相の複合
酸化物が過剰反応を起こして異相が析出し、これが粗大
化して得られる酸化物超電導々体の超電導特性が低下し
てしまうという問題があった。
【0005】
【課題を解決する為の手段】本発明はかかる状況に鑑み
鋭意研究を行った結果、従来通りにて調製した(221
2)相の複合酸化物Aに、平均組成は前記複合酸化物A
と同じであるがBi2 Sr2 CuOY 結晶相の複
合酸化物並びにCuO等の酸化物を主成分とする原料物
質Bを混合させるとこの混合原料は、比較的低温で焼結
できることを知見し、更に研究を進めて本発明を完成す
るに到ったものである。即ち、本発明は、Bi系酸化物
超電導体となし得る原料物質を所望形状に成形し、この
成形体に所定の加熱処理を施してBi系酸化物超電導々
体を製造するにあたり、原料物質として、Bi2 Sr
2 Ca1 Cu2 Ox 結晶相の複合酸化物からな
る原料物質(A)と、平均組成はA原料物質と同じであ
るが、Bi2 Sr2 CuOY 結晶相の複合酸化物
並びにCuO等の酸化物を主成分とする原料物質(B)
とを、Bi2 Sr2 CaCu2 Ox 結晶相の複
合酸化物が10〜90重量%含有するように両者を混合
した混合原料を用いることを特徴とするものである。
【0006】本発明方法において、混合原料中に含有さ
せる(2212)相の複合酸化物の比率を10〜90重
量%に限定した理由は、10重量%未満では、混合原料
を(2212)相の酸化物超電導体に反応させる加熱処
理に長時間を要し、この間に異相の析出と粗大化が起き
ること、又90重量%を超えると混合原料が焼結し難く
くなり、焼結させようとして加熱処理温度を高めると(
2212)相の過剰反応が進み、異相が急速に粗大化し
て得られる酸化物超電導々体の超電導特性が低下する為
である。本発明において、上記原料物質A又は原料物質
Bを作製する方法は、例えばBi2 O3 ,SrCO
3,,CaCO3,CuOの出発原料をBi,Sr,C
a,Cuの元素が原子比で2:2:1:2になるように
配合し、これを粉砕混合して混合粉体となし、この混合
粉体を、例えば大気中で840℃×50時間の仮焼成を
5回以上施すと、ほぼ全体が(2212)相の複合酸化
物となる。又同一混合粉体を750℃×50時間の仮焼
成を1〜2回施すと、Bi2 Sr2 CuOz,相の
複合酸化物やCuO等の酸化物が混在したものが得られ
る。このように、仮焼成にて得られる複合酸化物の種類
は、仮焼成する際の雰囲気,加熱温度,時間,加熱回数
等により変化するので、予備実験により調べておいて、
仮焼成条件を決めることが望ましい。又前記混合原料は
(2212)相を主成分とする原料物質AとBi2 S
r2 CuOY 相の複合酸化物とCuO等の酸化物を
主成分とする原料物質Bとを混合して作製するので、(
2212)相の含有量を正確に調整できる。又前記混合
原料を粉砕しておくと、(2212)相の複合酸化物が
微細化して、その核作用が顕著となるばかりでなく、仮
焼成段階で既に粗大化した異相は微細化して無害なもの
となる上、この微細化した異相は通電使用時に磁束をピ
ンニングする作用も果たすようになる。
【0007】
【作用】本発明方法では、Bi系酸化物超電導体となし
得る原料物質を所望形状に成形し、この成形体に所定の
加熱処理を施してBi系酸化物超電導々体を製造するに
あたり、原料物質に(2212)相のBi系酸化物超電
導体となし得る原料物質Aと平均組成はA原料物質と同
じであるが、Bi2 Sr2CuOY 結晶相の複合酸
化物並びにCuO等の酸化物を主成分とする原料物質B
とをBi2 Sr2 CaCu2 Ox 結晶相の複合
酸化物が10〜90重量%含有するように両者を混合し
た混合原料を用いると、低い温度で焼結することができ
、又超電導体への反応の核となる(2212)相の複合
酸化物が均一に分布するので、(2212)相のBi系
酸化物超電導体への反応が迅速になされ、従って(22
12)相の過剰反応による異相の析出と粗大化が阻止さ
れる。
【0008】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明する
。 実施例1 Bi2 O3 ,SrCO3 ,CaCO3 ,CuO
等の出発原料粉をBi:Sr:Ca:Cuが原子比で2
:2:1:2になるように配合し混合したのち、大気中
で840℃×20時間仮焼成し、この仮焼成体を粉砕し
て仮焼成粉となし、この仮焼成粉を再び仮焼成する、仮
焼成粉の仮焼成と粉砕を1サイクルとする工程を7回繰
り返して(2212)相の複合酸化物からなる原料物質
Aを作製した。他方大気中で750℃×50時間の仮焼
成を2回繰り返してBi2 Sr2 Cu1 OY と
CuO等からなる原料物質Bを作製した。次に、これら
の原料物質A及び原料物質Bを(2212)相の複合酸
化物が10〜90%の範囲になる種々の比率で配合し混
合して混合原料となし、この混合原料を圧粉成形して3
mm×3mm×50mmの角棒状のバルク体となし、次
にこのバルク体を大気中で845℃×50時間加熱処理
して(2212)相のバルク状Bi系酸化物超電導々体
を製造した。
【0009】比較例1 実施例1において、混合原料中の(2212)相の複合
酸化物の配合比率を10%未満又は90%を超える値と
した他は、実施例1と同じ方法により(2212)相の
バルク状Bi系酸化物超電導々体を製造した。 比較例2 比較例1において、混合原料中の(2212)相の複合
酸化物の配合比率を7%とし最終工程の加熱処理条件を
840℃×100時間とした他は、比較例1と同じ方法
により(2212)相のバルク状Bi系酸化物超電導々
体を製造した。 比較例3 比較例1において、混合原料中の(2212)相の複合
酸化物の配合比率を93%とし最終工程の加熱処理条件
を880℃×50時間とした他は、比較例1と同じ方法
により(2212)相のバルク状Bi系酸化物超電導々
体を製造した。
【0010】実施例2 実施例1で作製したのと同じ原料物質A及び原料物質B
を種々比率で配合し混合して混合原料となし、これを外
径7mm,内径4mm,長さ50mmのAg製パイプ内
に充填して複合ビレットとなした。次にこの複合ビレッ
トを溝ロール圧延により外径1mmφの線材となし、次
いでこの線材を平ロール圧延して厚さ0.2mmのテー
プ状複合線材となした。しかるのち、このテープ状複合
線材を大気中で845℃×50時間加熱処理して(22
12)相のテープ状Bi系酸化物超電導々体を製造した
。 比較例4 実施例2において、混合原料中の(2212)相の複合
酸化物の配合比率を10%未満又は90%を超える値と
した他は、実施例2と同じ方法により(2212)相の
テープ状Bi系酸化物超電導々体を製造した。
【0011】比較例5 比較例4において、混合原料中の(2212)相の複合
酸化物の配合比率を7%とし最終工程の加熱処理条件を
840℃×100時間とした他は、比較例4と同じ方法
により(2212)相のテープ状Bi系酸化物超電導々
体を製造した。 比較例6 比較例4において、混合原料中の(2212)相の複合
酸化物の配合比率を93%とし最終工程の加熱処理条件
を880℃×50時間とした他は、比較例4と同じ方法
により(2212)相のテープ状Bi系酸化物超電導々
体を製造した。このようにして製造した各々の酸化物超
電導々体について、臨界電流密度(Jc)を測定した。 Jcは液体He(4.2K)中で、20万ガウスの強磁
場をかけて測定した。又顕微鏡観察により異相の生成状
況等を調べた。結果は実施例1と比較例1〜3、及び実
施例2と比較例4〜6に分けてそれぞれ表1及び表2に
示した。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】表1及び表2より明らかなように、本発明
方法品(No1〜5,11〜15)はそれぞれの比較例
方法品(No6〜10,16〜20)に比べて、いずれ
もJcが高い値を示した。本発明方法品のうち、(22
12)相の複合酸化物の配合比率が20〜40重量%の
もの(No2,3,12,13 )が最も良好な結果を
示した。他方、比較例方法品のNo6と16は、(22
12)相の複合酸化物の比率が7重量%と少なかった為
、混合原料が(2212)相の酸化物超電導体に反応す
るのに加熱処理時間が不足して得られた酸化物超電導体
中に未反応物質つまり異相が多量に残存して超電導特性
が低下した。このことから加熱処理時間を長くしたのが
No9,19であるが、この場合は未反応物質が反応し
終わる前に(2212)相の酸化物超電導体内に別の異
相が析出し粗大化して、やはり超電導特性は低い値のも
のとなった。又No7,8,17,18 は、(221
2)相の複合酸化物が多すぎて、焼結が十分になされず
、得られた酸化物超電導々体が空孔の多い組織となった
。このことから加熱処理温度を高めたのがNo10,2
0 で、今度は過剰反応を起こして異相が粗大化し、や
はりJcは低い値のものとなった。
【0015】
【効果】以上述べたように本発明方法によれば、異相が
粗大化しないので、Jc等の超電導特性に優れた(22
12)相のBi系酸化物超電導々体を製造することがで
き、工業上顕著な効果を奏する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  Bi系酸化物超電導体となし得る原料
    物質を所望形状に成形し、この成形体に所定の加熱処理
    を施してBi系酸化物超電導々体を製造するにあたり、
    原料物質として、Bi2 Sr2 Ca1 Cu2 O
    x 結晶相の複合酸化物からなる原料物質(A)と、平
    均組成はA原料物質と同じであるが、Bi2 Sr2 
    CuOY 結晶相の複合酸化物並びにCuO等の酸化物
    を主成分とする原料物質(B)とを、Bi2 Sr2 
    CaCu2 Ox 結晶相の複合酸化物が10〜90重
    量%含有するように両者を混合した混合原料を用いるこ
    とを特徴とするBi系酸化物超電導々体の製造方法。
JP3106694A 1991-04-11 1991-04-11 Bi系酸化物超電導々体の製造方法 Pending JPH04317415A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194352B1 (en) * 1994-01-28 2001-02-27 American Superconductor Corporation Multifilament composite BSCCO oxide superconductor
US6284712B1 (en) 1993-04-01 2001-09-04 Alexander Otto Processing of oxide superconductors

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US6436876B1 (en) 1993-04-01 2002-08-20 American Superconductor Corporation Processing of oxide superconductors
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