JPH0446053A - 酸化物超電導体およびその製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体およびその製造方法

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JPH0446053A
JPH0446053A JP2151607A JP15160790A JPH0446053A JP H0446053 A JPH0446053 A JP H0446053A JP 2151607 A JP2151607 A JP 2151607A JP 15160790 A JP15160790 A JP 15160790A JP H0446053 A JPH0446053 A JP H0446053A
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JP
Japan
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crystal
superconductor
oxide superconductor
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JP2151607A
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English (en)
Inventor
Junichi Shimoyama
淳一 下山
Toshiya Matsubara
俊哉 松原
Eiji Yanagisawa
栄治 柳沢
Takeshi Morimoto
剛 森本
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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    • 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)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • 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】 [産業上の利用分野] 本発明は新規な組織を有するB1づr−Ca−Cu−0
系酸化物超t、!J1体およびその製造方法に賀するも
のである。
[従来の技術] 従来、B1−5r−Ca−Cu−0系超電導体(以下B
i系起電導体ともいう)に、BizSr2Ca2Cum
Oy (以下2223相ともいう) 、 BiaSri
CaC+gOy  (以下2212相ともいう) 、 
Bi*5rtCuOy (以下2201相ともいう)の
3種の構造があり、それぞれの臨界温度がおよそll0
K 90K 20にであることが知られている。液体窯
素温度(77K)における実用をめざした研究開発は臨
界温度が高い2223相、2212相を中心に行われて
いる。Bi類系超電導体のバルク体の製造方法としては
、上言己の組成を有する結晶粉末を合成した後、これを
成形し焼結させる方法がある。他にも、ゾルゲル法、溶
融凝固法にて製造することが知られている。
[発明が解決しようとする問題点] 焼結する方法により製造された超電導体は、通常多孔質
な多結晶体で、それぞれの結晶粒が無秩序な方向に配列
し、かつ粒間の結合が弱い。Bi系超電導体は、結晶粒
子内で電流の流れやすい方向が決まっているので、向き
が異なる結晶粒子間では電流が流れにくい性質がある。
また粒同士の結合面積が小さいことは実効的な電流経路
が細(なっていることを意味する。このため、焼結法に
よる多結晶のBi系超電導体では高い臨界電流密度を有
するものが得られなかった0 これらの多結晶体をプレスなどして、結晶粒の方向を制
置すると結晶粒の方向が揃うため、臨界電流密度は向上
する。また同様に、溶融凝固法により製造すると、結晶
粒が太き(成長すること、緻密になり、粒同士の結合が
強くなることにより臨界電流密度が向上する。
結晶粒の方向の制置と溶融凝固を組み合わせた一方向凝
固法により製造するとBi系超電導体の臨界電流密度は
さらに高められるが、これらいずれの手法において製造
した場合にも、液体窒素温度での臨界電流密度は磁場中
において著しく低下してしまう。これはBi系超電導体
の下部臨界磁場以上の磁場中で結晶を貫通する磁束のビ
ン止め力が弱いことによると考えられている。
超電導体の応用分野としては、線材またはテープ材料を
コイル状に加工し、強力な磁場を作る電磁石としての利
用が中心に考えられている。そこで、Bi系超電導体の
実用化には、綾密に結晶の方向が揃った組織を作り、さ
らにビン止め力を強くするためのビン止め中心を結晶中
に導入することにより、強磁場中で高い臨界電流密度を
有する材料を作製することが必要と考えられている。
Bi系超電導体は釣880℃以上の温度で部分溶融し、
凝固初期には2201相結晶が生成し、そのまま徐冷す
ると容易に2212相に相変態する。しかし、Bi系超
電導体の溶融凝固法により製造する方法で現在のところ
、2223相を凝固成長する手法は確立されていない。
ビン止め中心としては微析出物、粒界、各種欠陥が考え
られる。希土類系超電導体については、RE2BaCu
Oi相(REは希土類元素)ほか結晶中に細か(分散し
た非超電導相の微粒子がビン止め中心になりうることが
知られている。Bi系超電導体にはREzBaCuOs
相のような超電導結晶中に析土する非超電導相がなく、
超電導体と全く別の非超電導物質を結晶中に導入した報
告もない。
しかし、Bi系超電導体の溶融状態において存在する、
あらゆる固相、液相と反応せず、かつ溶融温度という高
温で粒成長しない非超電導物質の微粒子を凝固前の材料
中に均質に分散させ、これを一方向凝固し超電導相結晶
中に均質に分散させる方法は材料のビン止め中心の強化
に優れていると考えられる。
[課題を解決するための手段] 本発明は、Bi、 Sr、 Ca、 Cu、 Oを構成
元素として含む結晶中に、2A族元素から選ばれた少な
くとも1種以上の金属と4A族、4B族および希土類元
素から選ばれた少なくとも1種以上の金属との複合酸化
物が分散した組織を有する酸化物超電導体を提供するも
のである。
本発明において2A族元素から選ばれた少な(とも1種
以上の金属と4A族、4B族および希土類元素から選ば
れた少な(とも1種以上の金属との複合酸化物は^BO
,(AはMg、 Ca、 Sr、 Baから選ばれる1
種以上、BはZr、 Sn、 Ce、 Tiから選ばれ
る1種以上)の組成式で表される(のであることが好ま
しい、この場合^Bowはペロブスカイト型構造の結晶
となる。この結晶はいずれも大気中では1200℃付近
まで組成的に安定な物質でBi系超電導体の部分溶融温
度である880〜900℃の温度ではBi系超電導体の
融液と反応せず、またほとんど粒成長しない。
本発明の超電導体は、例えば2212相組成の原料をア
ルカリ土類金属のうち1種以上とそれ以外の金属との複
合酸化物と混合し、これを2212相の部分溶融温度以
上に加熱した後、冷却して凝固することにより好適に製
造することができる。
2212相と上記複合酸化物の混合物を2212相の部
分溶融温度以上に加熱した後、これを冷却して凝固した
場合、仕込時に添加した粒径な保った状態で上記複合酸
化物結晶が2212相結晶中に島状に取り込まれる。こ
のとき、細かい粒子だけ選粒した上記複合酸化物を用い
れば、これと同じ大きさの非超電導物質を2212相結
晶中に分散させることができるわけでビン止め力の強化
という観点から望ましい。特に0.5μm以下の粒子だ
けを用いた場合は、臨界電流密度は飛躍的に増大し磁場
を印加してもあまり低下しない。
ABO,を用いる場合は、その添加量は、0.5wt%
以上かつ20wt%以下が好ましい。添加量が05wt
%未滴の場合は本発明の効果が十分発現しない恐れがあ
り、また添加量が20wt%を越える場合は材料中の一
部にABO,相が偏析してしまい超電導体の不連続が生
じる恐れがあるので好ましくない。さらに好ましいAB
O3の添加量は1〜10wt%である。
本発明の超電導体は、温度勾配が20℃/cm以上、結
晶成長速度が20mm/h以下の条件で融液から超電導
体相結晶を一方向装置することにより製造することが好
ましい。この結果、配置した超電導体の板状結晶が層状
に重なり合ったマトリックス中に、上記複合酸化物の粒
状結晶が島状に分散した組織の凝固物が得られる。
[実施例] 実施例I Bi : Sr : Ca :Cuの原子比が2:2:
1:2となるような酸化物の仮焼粉末を作り、これに表
1に示したAとBの組合せからなるABO,の粉末(平
均粒径0.5μm)を5wt%加え混合した後、その粉
末を金型ブレスにより70mmX 40mmX 2mm
に成型し、酸素気流中において860°Cで10時間焼
成を行い、冷却後ダイヤモンドカッターを用いて切りま
し、70mmx 4mm X 2mmの角柱状の焼結体
を得た。
次に、この角柱状の焼結体の一端を固定し、酸素気流下
で最高温度部分が890°Cで50’ C/cmの温度
勾配を有する電気炉を用いて、この中を長軸方向に3 
mm/hの速度で移動させた。この結果得られた凝固物
をさらに酸素分圧0001気圧の雰囲気中で500“C
まで加熱し10時間保持した後急冷した。
このようにして得た凝固物の走査型電子顕微鏡およびX
線元素分析装置を用いて観察したところ第1図に示した
ような板状の2212相の結晶粒子が層状に重なり合い
、その中に粒径0.5μm程度のABO,粒子が島状に
分数した組織を有していることが確認された。試料の全
体にわたり上記のような良好な組−織が認められた。
超電導特性の測定結果を表1に示す。これらの測定には
試料を1mm X 0.1mm X 10mmの大きさ
に切断したものを用いた。臨界温度は直流四端子法によ
り測定し零抵抗を示した温度で、臨界電流密度は液体窒
素温度において、外部磁場を2テスラ印加した状態で同
じく直流四端子法で測定したものである。磁場は起電J
結晶のC軸に平行にビカロした。
表 1 実施例2 Bi二Sr:Ca Cu の原子比が2 となるよう な酸化物の仮焼粉末を作り、これに表2に示したAとB
の組合せからなるABO,を平均粒径0.15μmに選
粒したものを5wt%加え混合した後、その粉末を金型
ブレスにより70闘X 40mmX 2no11に成型
し、酸素気流中において860’ Cで10時間焼成を
行い、冷却後ダイヤモンドカッターを用いて切り出し、
70mロX 4mm X 2mmの角柱状の焼結体を得
た。
次に、この角柱状の焼結体の一端を固定し、酸素気流下
で最高温度部分が890’Cで50℃/cmの温度勾配
を有する電気炉を用いて、この中を長軸方向に3 mm
/hの速度で移動させた。この結果得られた凝固物をさ
らに酸素分圧0.001気圧の雰囲気中で500°Cま
で加熱し10時間保持した後急冷した。
このようにして得た凝固物の走査型電子顕微鏡およびX
線元素分析装置を用いて観察したところ第1図に示した
ような板状の2212相の結晶粒子が層状に重なり合い
、その中に粒径0.15μm程度のABOa粒子が島状
に分散した組織を有していることが確認された。試料の
全体にわたり上記のような良好な組織が認められた。
実施例1と同様にして測定した超電導特性をを表2に示
す。
表2 比較例 Bi:Sr:Ca:Cuの原子比が2+2:l:2とな
るような酸化物の仮焼粉末を作り、これを金型ブレスに
より7[)mmX 40mmX 2mmに成型し、酸素
気流中において860’Cで10時間焼成を行い、冷却
後ダイヤモンドカッターを用いて切り出し、70mmX
4mmX2mmの角柱状の焼結体を得た。
次に、この角柱状の焼結体の一端を固定し、酸素気流下
で最高温度部分が890’ Cで50’ C/cmの温
度勾配を有する電気炉を用いて、この中を長軸方向に3
)/hの速度で移動させた。この結果得られた凝固物を
さらに酸素分圧0001気圧の雰囲気中で500’ C
まで加熱し10時間保持した後急冷した。
このようにして得た凝固物の走査型電子顕微鏡およびX
線元素分析装置を用いて観察したところ第2図に示した
ような板状の2212相の結晶粒子が層状に重なり合っ
た組織を有していることが確認された。試料の全体にわ
たり上記のような良好な組織が認められた。また221
2相結中になんらかの微細な析出物は特に認められなか
ったゆ 実施例1と同様に測定したところ、臨界温度は89にで
、臨界電流密度は20OA/cm2であった。
[発明の効果] 本発明の超電導体は、非常に細かい非超電導体の結晶粒
子が分散しており、これが磁束の良好なビン止め中心と
して作用するため、強磁場中でも臨界電流密度が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例において得られた超電導体の組織を示
す模式図である。 第2図は、比較例において得られた超電導体の組織を示
す模式図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.Bi,Sr,Ca,Cu,Oを構成元素として含む
    結晶中に、2A族元素から選ばれた少なくとも1種以上
    の金属と4A族、4B族および希土類元素から選ばれた
    少なくとも1種以上の金属との複合酸化物が分散した組
    織を有する酸化物超電導体。
  2. 2.2A族元素から選ばれた少なくとも1種以上の金属
    と4A族、4B族および希土類元素から選ばれた少なく
    とも1種以上の金属との複合酸化物がABO_3(Aは
    Mg,Ca,Sr,Baから選ばれた1種以上、BはZ
    r,Sn,Ce,Tiから選ばれた1種以上)である請
    求項1の酸化物超電導体。
  3. 3.温度勾配が20℃/cm以上、結晶成長速度が20
    mm/h以下の条件で融液からBi,Sr,Ca,Cu
    ,Oを含む結晶を一方向凝固することを特徴とする請求
    項1または2の酸化物超電導体の製造方法。
JP2151607A 1990-06-12 1990-06-12 酸化物超電導体およびその製造方法 Pending JPH0446053A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100415558B1 (ko) * 2000-03-31 2004-01-24 삼성전기주식회사 유전체 자기 조성물과 이를 이용한 자기 커패시터 및 그 제조방법
WO2020040309A1 (ja) 2018-08-24 2020-02-27 昭和電工株式会社 珪素含有酸化物被覆窒化アルミニウム粒子の製造方法および珪素含有酸化物被覆窒化アルミニウム粒子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100415558B1 (ko) * 2000-03-31 2004-01-24 삼성전기주식회사 유전체 자기 조성물과 이를 이용한 자기 커패시터 및 그 제조방법
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