JPH05246713A - 酸化物超電導体バルクの製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体バルクの製造方法

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JPH05246713A
JPH05246713A JP3028293A JP2829391A JPH05246713A JP H05246713 A JPH05246713 A JP H05246713A JP 3028293 A JP3028293 A JP 3028293A JP 2829391 A JP2829391 A JP 2829391A JP H05246713 A JPH05246713 A JP H05246713A
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JP
Japan
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phase
oxide superconductor
temperature
fired
bulk
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Application number
JP3028293A
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English (en)
Inventor
Yuichi Ishikawa
雄一 石川
Shiyuuichi Kobayashi
秀一 小早志
Hideji Yoshizawa
秀二 吉澤
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Dowa Holdings Co Ltd
Original Assignee
Dowa Mining Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • 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)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Re1 Ba2 Cu3 x (ただし、Reは、
Y,Yb ,Sm,Nd等のランタン系元素を表す)の組
成式で表される酸化物超電導体バルクを得る。 【構成】 Reを含む化合物、Baを含む化合物及びC
uを含む化合物の粉末からなる原料粉を所定比に混合し
て成形し、この成形体を900〜1000°Cで焼成し
て123相(Re1 Ba2 Cu3 x の組成を有する物
質の相)を部分的に形成し、次に、この焼成した成形体
を1000〜1200°Cでさらに燃成して211相
(Re2 Ba1 Cu1 x の組成を有する物質の相)を
主相とする高密度体を作製し、しかるのち、この高密度
体を徐冷して結晶化することにより、比較的単純な工程
で、123相を主相とし、高密度で高い臨界電流密度を
有する比較的大型な酸化物超電導体バルクを得ること可
能としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Re1 Ba2 Cu3
x (ただし、Reは、Y,Yb ,Sm,Nd等のランタ
ン系元素である)の組成式で表される酸化物超電導体バ
ルク(以下、Y系123相バルクと略称する)製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】Y系123相バルクの製造方法として
は、従来から以下の方法が提案されていた。
【0003】(1)焼結法:Y2 3 、BaCO3 、C
uO等の原料粉を用いて123相の粉体を合成し、これ
をプレス成形して成形体を作製し、次に、この成形体を
940°Cから960°Cで10時間ないし30時間焼
成して結晶化し、Y系123相バルクを得る。
【0004】(2)部分溶融法:Y2 3 、BaC
3 、CuO等の原料粉を用いて123相の粉体を合成
し、これをプレス成形して成形体を作製する。この成形
体を1100°Cないし1200°Cで熱処理し、12
3相を分解して211相と液相とにする。こうして21
1相主相のバルクを形成した後に1000°C以下から
徐冷し、123相の結晶成長をさせてY系123相バル
クを得る。
【0005】(3)溶融法:123相の粉体を白金ルツ
ボに入れ、1450°C〜1500°Cに昇温し、12
3相を分解しY2 3 分散の溶融体を作製した後、急冷
し、これを粉砕して粉を作製する。この粉をプレス成形
してペレットを作製する。このペレットを1100°C
程度で211相主相のバルクを形成し、1000°C以
下で徐冷して123相の結晶成長を行ってY系123相
バルクを得る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の方法では以下のような欠点があった。
【0007】上述の従来の焼結法(1)では、高密度で
高い臨界電流密度を有するバルクを得ることができな
い。これは、焼結体の場合、多結晶体となる故に結晶粒
界に弱結合や不純物相が生成されるためであると考えら
れる。
【0008】また、上述の従来の部分溶融法(2)及び
溶融法(3)にあっては、いずれも123相の粉体をプ
レス成形した後に、この粉体成形体を1050°C〜1
200°Cで焼成する工程が必要であるが、この工程に
よって成形体の多くの部分が溶融状態になるために成形
体の形状が大きい場合には形状を維持することができな
くなる。それゆえ、大きな成形体を作ることができな
い。加えて、これらの方法は、予め123相の粉体を合
成しておく工程、焼成工程及び溶融工程等が必要であ
り、工程数が多く、製造が煩雑でコストがかさむという
欠点もある。
【0009】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、高密度で高い臨界電流密度を有し、比較的大
きな形状を有する酸化物超電導体バルクを低コストで得
ることが可能な酸化物超電導体バルク製造方法を提供す
ることを目的としたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の構成と
することにより上述の課題を解決している。
【0011】Re1 Ba2 Cu3 x (ただし、Re
は、Y,Yb ,Sm,Nd等のランタン系元素を表す)
の組成式で表される酸化物超電導体バルクを製造する方
法であって、Reを含む化合物、Baを含む化合物及び
Cuを含む化合物の粉末からなる原料粉を所定比に混合
して成形し、この成形体を900〜1000°Cで焼成
して123相(Re1 Ba2 Cu3x の組成を有する
物質の相)を部分的に形成し、次に、この焼成した成形
体を1050〜1200°Cでさらに燃成して211相
(Re2 Ba1 Cu1 x の組成を有する物質の相)を
主相とする高密度体を作製し、しかるのち、この高密度
体を徐冷して結晶化することにより123相を主相とす
る酸化物超電導体バルクを製造することを特徴とした構
成。
【0012】
【作用】上述の構成によれば、最終工程において、21
1相主相の高密度体を結晶化することにより、123相
を主相とする酸化物超電導体バルクが得られる。
【0013】この場合、211相主相の高密度体を形成
するのに、まず、原料粉の成形体を900〜1000°
Cの比較的低い温度で焼成して123相を部分的に形成
してから1000〜1200°Cでの燃成を行うように
しているので、この1000〜1200°Cでの燃成工
程で成形体の形状が崩れるようなことがない。
【0014】すなわち、原料粉の成形体を900〜10
00°Cの比較的低い温度で焼成する過程で、成形体内
で、次の1000〜1200°Cの燃成工程では液相成
分となるCuO、BaCuO2 のような低融点酸化物の
一部をY2 3 と反応させて高融点の123相を生成さ
せているので、1000〜1200°Cの燃成工程で成
形体内の液相が少なくなり、この工程で成形体全体が溶
融状態となることがなく、成形体の形状が崩れることが
なくなる。
【0015】なお、ここで、最初に原料粉を焼成する温
度範囲を900〜1000°Cとしたのは、900°C
以下では、123相の生成がしにくく、一方、1000
°C以上では、123相が分解して211相の液相とな
って形状を維持できなくなるからである。
【0016】また、生成した123相は1000〜12
00°Cの燃成工程で徐々に分解して211相と液相成
分等になる為に、211相主相の成形体を形状を崩さな
いで高密度化することができる。
【0017】ここで、この焼成工程の温度範囲を100
0〜1200°Cとしたのは、1000°C以下では、
温度が低すぎて123相が分解して211相と液相とを
生成できず、一方、1200°C以上では、液相がしみ
出してきて、形状を維持できなくなるからである。
【0018】そして、この211相主相の高密度体を徐
冷して結晶化することにより、123相を主相とする高
密度で高い臨界電流密度を有する大型の酸化物超電導体
バルクが得られる。
【0019】
【実施例】実施例1 原料粉Y2 3 、BaCO3 及びCuOを重量比で1.
3:1.7:2.4に混合した。
【0020】この混合粉を用いてプレス成形により直径
約2インチ、厚さ約1cmのペレットを作製した。この
場合のプレス圧は、内径2インチの金型を用いて全圧約
20トンとした。
【0021】次に、このペレットを酸素雰囲気中におい
て以下の手順で焼成した。
【0022】(1) 室温から20°C/minの昇温速度
で950°Cまで昇温した。
【0023】(2) 950°Cで1時間保持した。
【0024】(この工程終了後のサンプルを抽出して調
べたところ、ペレット中の各所に123相が形成されて
いることが確認された) (3) 950°Cから1°C/minの昇温速度で110
0°Cまで昇温した。 (4) 1100°Cで2時間保持した。
【0025】(この工程の種々の時点におけるサンプル
を抽出して調べたところ、工程進行につれて123相が
しだいに分解されて高密度の211相になっていくこと
が確認された) (5) 1100°Cから20°C/minの降温速度で9
70°Cまで降温した。 (6) 970°Cから0.5°
C/時間の降温速度で950°Cまで降温した。 (7)
950°Cから30時間かけて20°Cまで降温した。
【0026】これにより、直径40mmφ、厚さ0.5
cmのペレットが得られた。
【0027】このペレットは、X線回折その他の分析に
よれば、ペロブスカイト結晶構造を有する123相を主
相とする超電導体であることが確認できた。
【0028】超電導特性は以下の通りであった。
【0029】臨界温度 ;Tc=90K 臨界電流密度;Jc=9×103 A/cm2 実施例2 実施例1の焼成工程(1) (2) を次のように変えたほかは
実施例1と同一の条件で行ったところ、実施例1と同一
の超電導体ペレットが得られた。
【0030】(1) 室温から20°C/minの昇温速度
で900°Cまで昇温した。
【0031】(2) 900°Cから10°C/minの昇
温速度で950°Cまで昇温した。実施例3 原料粉Nd2 3 、BaCO3 、CuOを重量比で1.
5:1.9:2.7に混合した。
【0032】この混合粉を用いてプレス成形により直径
約2インチ、厚さ約1cmのペレットを作製した。この
場合のプレス圧は、内径2インチの金型を用いて全圧約
20トンとした。
【0033】次に、このペレットを酸素雰囲気中におい
て以下の手順で焼成した。
【0034】(1) 室温から20°C/minの昇温速度
で960°Cまで昇温した。
【0035】(2) 960°Cで3時間保持した。
【0036】(この工程終了後のサンプルを抽出して調
べたところ、ペレット中の各所に123相が形成されて
いることが確認された) (3) 960°Cから1°C/minの昇温速度で113
0°Cまで昇温した。 (4) 1130°Cで2時間保持した。
【0037】(この工程の種々の時点におけるサンプル
を抽出して調べたところ、工程進行につれて123相が
しだいに分解されて高密度の211相になっていくこと
が確認された) (5) 1130°Cから20°C/minの降温速度で9
60°Cまで降温した。 (6) 960°Cで30時間保
持した。
【0038】(7) 960°Cから30時間かけて20°
Cまで降温した。
【0039】これにより、直径40mmφ、厚さ0.5
cmのペレットが得られた。
【0040】このペレットは、123相を主相とする超
電導体であることが確認できた。
【0041】超電導特性は以下の通りであった。
【0042】臨界温度 ;Tc=90K 臨界電流密度;Jc=2×103 A/cm2 実施例4 原料粉Yb2 3 、BaCO3 、CuOを重量比で1.
2:1.6:2.2で混合した。
【0043】この混合粉を用いてプレス成形により直径
約2インチ、厚さ約1cmのペレットを作製した。この
場合のプレス圧は、内径2インチの金型を用いて全圧約
20トンとした。
【0044】次に、このペレットを酸素雰囲気中におい
て以下の手順で焼成した。
【0045】(1) 室温から20°C/minの昇温速度
で920°Cまで昇温した。
【0046】(2) 920°Cで3時間保持した。
【0047】(この工程終了後のサンプルを抽出して調
べたところ、ペレット中の各所に123相が形成されて
いることが確認された) (3) 920°Cから1°C/minの昇温速度で110
0°Cまで昇温した。 (4) 1100°Cで2時間保持した。
【0048】(この工程の種々の時点におけるサンプル
を抽出して調べたところ、工程進行につれて123相が
しだいに分解されて高密度の211相になっていくこと
が確認された) (5) 1100°Cから20°C/minの降温速度で9
60°Cまで降温した。 (6) 960°Cから0.5°
C/minの降温速度で930°Cまで降温した。
【0049】(7) 930°Cから30時間かけて20°
Cまで降温した。
【0050】これにより、直径40mmφ、厚さ0.5
cmのペレットが得られた。
【0051】このペレットは、123相を主相とする超
電導体であることが確認できた超電導特性は以下の通り
であった。
【0052】臨界温度 ;Tc=90K 臨界電流密度;Jc=5×103 A/cm2 比較例 原料粉Y2 3 、BaCO3 、CuOを重量比で1.
3:1.7:2.4に混合した。
【0053】この混合粉を用いてプレス成形により直径
約2インチ、厚さ約1cmのペレットを作製した。この
場合のプレス圧は、内径2インチの金型を用いて全圧約
20トンとした。
【0054】次に、このペレットを酸素雰囲気中におい
て以下の手順で焼成しようとした。 (1) 室温から20°C/minの昇温速度で1100°
Cまで昇温する。
【0055】(2) 1100°Cで1時間保持する。
【0056】(3) 1100°Cから20°C/minの
降温速度で970°Cまで降温する。 (4) 970°C
から0.5°C/minの降温速度で950°Cまで降
温する。 (5) 950°Cから30時間かけて20°C
まで降温する。
【0057】ところが、上述の(1) 〜(2) の工程中に成
形体が溶融状態になって形状を維持することができなく
なり、以後の工程を行うことができなかった。
【0058】なお、以上の実施例は、Re1 Ba2 Cu
3 x (ただし、Reは、Y,Yb,Sm,Nd等のラ
ンタン系元素を表す)の組成式で表される酸化物超電導
体バルクを製造する方法のうち、Reが、Y,Yb ,N
dである場合の例であるが、本発明はReがSm等の他
のランタン系元素である場合にも適用できることが確認
されている。
【0059】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明は、Re
1 Ba2 Cu3 x (ただし、Reは、Y,Yb ,S
m,Nd等のランタン系元素を表す)の組成式で表され
る酸化物超電導体バルクを製造する方法であって、Re
を含む化合物、Baを含む化合物及びCuを含む化合物
の粉末からなる原料粉を所定比に混合して成形し、この
成形体を900〜1000°Cで焼成して123相(R
1 Ba2 Cu3 x の組成を有する物質の相)を部分
的に形成し、次に、この焼成した成形体を1000〜1
200°Cでさらに燃成して211相(Re2 Ba1
1 x の組成を有する物質の相)を主相とする高密度
体を作製し、しかるのち、この高密度体を徐冷して結晶
化することにより、比較的単純な工程で、123相を主
相とし、高密度で高い臨界電流密度を有する比較的大型
な酸化物超電導体バルクを得ること可能としたものであ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Re1 Ba2 Cu3 x (ただし、Re
    は、Y,Yb ,Sm,Nd等のランタン系元素を表す)
    の組成式で表される酸化物超電導体バルクを製造する方
    法であって、 Reを含む化合物、Baを含む化合物及びCuを含む化
    合物の粉末からなる原料粉を所定比に混合して成形し、 この成形体を900〜1000°Cで焼成して123相
    (Re1 Ba2 Cu3x の組成を有する結晶性物質の
    相)を部分的に形成し、 次に、この焼成した成形体を1000〜1200°Cで
    さらに燃成して211相(Re2 Ba1 Cu1 x の組
    成を有する結晶性物質の相)を主相とする高密度体を作
    製し、 しかるのち、この高密度体を徐冷して結晶化することに
    より123相を主相とする酸化物超電導体バルクを製造
    することを特徴とした酸化物超電導体バルクの製造方
    法。
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