JPH0524829A - 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Info
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- JPH0524829A JPH0524829A JP3203357A JP20335791A JPH0524829A JP H0524829 A JPH0524829 A JP H0524829A JP 3203357 A JP3203357 A JP 3203357A JP 20335791 A JP20335791 A JP 20335791A JP H0524829 A JPH0524829 A JP H0524829A
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Classifications
-
- 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
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 臨界電流の高密度化を図ることができると共
に、１個当りの浮上力を大幅に向上させることができる
大型製品の製造が可能であり、しかも単位面積当りの浮
上力を大幅に向上させることができる酸化物超電導体の
製造方法を提供する。 【構成】 第１ステップではＹ2 Ｏ3 の融点以下の温度
でＢａＣＯ3 とＣｕＯとが加熱・溶融されるので、この
第１ステップではＹ2 Ｏ3 を投入させず、ＢａＣＯ3 と
ＣｕＯとが溶融・急冷されて固化したのちの原料材に対
し、第２ステップにてＹ2 Ｏ3 を投入して粉砕・混合さ
せるようになっている。これにより溶融中にＹ2 Ｏ3 が
凝集現象等をおこすおそれがなくなり、換言すれば均一
な分散状態の非超電導相Ｙ(211) が形成できるようにな
り、ピン止め力の強化を図ることができる。
に、１個当りの浮上力を大幅に向上させることができる
大型製品の製造が可能であり、しかも単位面積当りの浮
上力を大幅に向上させることができる酸化物超電導体の
製造方法を提供する。 【構成】 第１ステップではＹ2 Ｏ3 の融点以下の温度
でＢａＣＯ3 とＣｕＯとが加熱・溶融されるので、この
第１ステップではＹ2 Ｏ3 を投入させず、ＢａＣＯ3 と
ＣｕＯとが溶融・急冷されて固化したのちの原料材に対
し、第２ステップにてＹ2 Ｏ3 を投入して粉砕・混合さ
せるようになっている。これにより溶融中にＹ2 Ｏ3 が
凝集現象等をおこすおそれがなくなり、換言すれば均一
な分散状態の非超電導相Ｙ(211) が形成できるようにな
り、ピン止め力の強化を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、臨界電流密度の高い
酸化物超電導体の製造方法に係り、特に超電導相内部に
微細なＲＥ2 ＢａＣｕＯ5 相とＡｇが略均一に分散して
いる酸化物超電導体の製造方法に関するものである。
酸化物超電導体の製造方法に係り、特に超電導相内部に
微細なＲＥ2 ＢａＣｕＯ5 相とＡｇが略均一に分散して
いる酸化物超電導体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、臨界温度（Ｔｃ) が９０Ｋを越え
る超電導体、例えばＹＢａＣｕＯ系酸化物超電導体の発
見により、低廉で比較的簡単に手に入れることができる
液体窒素を冷却剤として使用することが可能となってお
り、このためこのような超電導体（以下これを高温超電
導体とよぶ）に対し幅広い分野での利用方法が試みられ
ている。ところで、このような高温超電導体にあって
は、臨界温度（Ｔｃ) 以下の超電導状態で発生する臨界
電流密度（Ｊｃ）が、その温度の低下に伴って増大する
という特性を有しており、従って液体窒素雰囲気中のよ
うな比較的高温域では大きな臨界電流密度を得ることが
不可能であった。またこのような高温超電導体は、臨界
電流密度（Ｊｃ）が外部磁場の増大とともに減少すると
いう特性も有しており、このため高磁場中でも高電流密
度が保持できる、換言すれば高磁場下でも所謂クエンチ
現象をおこさぬ高品質のものを得るのが困難であった。
る超電導体、例えばＹＢａＣｕＯ系酸化物超電導体の発
見により、低廉で比較的簡単に手に入れることができる
液体窒素を冷却剤として使用することが可能となってお
り、このためこのような超電導体（以下これを高温超電
導体とよぶ）に対し幅広い分野での利用方法が試みられ
ている。ところで、このような高温超電導体にあって
は、臨界温度（Ｔｃ) 以下の超電導状態で発生する臨界
電流密度（Ｊｃ）が、その温度の低下に伴って増大する
という特性を有しており、従って液体窒素雰囲気中のよ
うな比較的高温域では大きな臨界電流密度を得ることが
不可能であった。またこのような高温超電導体は、臨界
電流密度（Ｊｃ）が外部磁場の増大とともに減少すると
いう特性も有しており、このため高磁場中でも高電流密
度が保持できる、換言すれば高磁場下でも所謂クエンチ
現象をおこさぬ高品質のものを得るのが困難であった。
【０００３】ところが、最近溶融状態から超電導相を生
成させることによって、サンプルに対し部分的には、高
磁場、例えば２テスラ（Ｔ）（＝２×１０4 ガウス）中
であっても高電流密度、例えば２×１０4 Ａ／cm2 をこ
えるような高電流密度を保持することができる酸化物高
温超電導体を得ることができるようになってきた。
成させることによって、サンプルに対し部分的には、高
磁場、例えば２テスラ（Ｔ）（＝２×１０4 ガウス）中
であっても高電流密度、例えば２×１０4 Ａ／cm2 をこ
えるような高電流密度を保持することができる酸化物高
温超電導体を得ることができるようになってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、先のような
方法によって製造する酸化物高温超電導体にあっては、
製造の際にマクロクラックを発生し易く、このためより
一層大きな臨界電流密度（Ｊｃ）や臨界電流（Ｉｃ）の
ものを形成するのに障害の一因となっている。また、こ
のような方法により酸化物高温超電導体を製造する場合
ピン止め点となるＹ2 ＢａＣｕＯ5 相、即ちＹ(211) 相
を全体に亙って均一に分散させるのが困難であり、その
結果単位体積当りの臨界電流密度（Ｊｃ）がさらに低下
する原因となっている。また、このような方法により製
造する酸化物高温超電導体にあっては、製造の際に結晶
どうしが連結し難くその分大きく連結した結晶が得難い
ので、１個当りの製品として大きな大浮上力を発生させ
ることが可能な大型のものを製造するのが困難である。
そこで、この発明は、上記した事情に鑑み、臨界電流の
高密度化を図ることが可能であるとともに、１個当りの
浮上力を大幅に向上させることができる大型製品の製造
が可能であり、しかも単位面積当りの浮上力を大幅に向
上させることができる高品質でピン止め力の強い酸化物
超電導体の製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
方法によって製造する酸化物高温超電導体にあっては、
製造の際にマクロクラックを発生し易く、このためより
一層大きな臨界電流密度（Ｊｃ）や臨界電流（Ｉｃ）の
ものを形成するのに障害の一因となっている。また、こ
のような方法により酸化物高温超電導体を製造する場合
ピン止め点となるＹ2 ＢａＣｕＯ5 相、即ちＹ(211) 相
を全体に亙って均一に分散させるのが困難であり、その
結果単位体積当りの臨界電流密度（Ｊｃ）がさらに低下
する原因となっている。また、このような方法により製
造する酸化物高温超電導体にあっては、製造の際に結晶
どうしが連結し難くその分大きく連結した結晶が得難い
ので、１個当りの製品として大きな大浮上力を発生させ
ることが可能な大型のものを製造するのが困難である。
そこで、この発明は、上記した事情に鑑み、臨界電流の
高密度化を図ることが可能であるとともに、１個当りの
浮上力を大幅に向上させることができる大型製品の製造
が可能であり、しかも単位面積当りの浮上力を大幅に向
上させることができる高品質でピン止め力の強い酸化物
超電導体の製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明の請求項
１に係る酸化物超電導体の製造方法は、Ｙ2 Ｏ3 を含ま
ない特定当量比のＢａＣＯ3 とＣｕＯとを原料として使
用し、これらを混合粉砕後一定温度下で溶融して流動状
態とするとともに急冷し固化する第１ステップと、この
固化した原料に当量のＹ2 Ｏ3 を投入するとともにクラ
ック発生防止用の添加剤を添加し、粉砕・混合して粉砕
材を形成するとともに、所定形状の形成体を成型する第
２ステップと、前記成形体を少なくとも半溶融温度以上
に加熱・溶融して半成形体を形成する第３ステップと、
前記半成形体を一定温度に一定時間保持するべく半成形
体を均一温度に加熱する第４ステップと、前記半成形体
を短時間で一定温度まで冷却させる第５ステップと、こ
の冷却された半成形体を一定の温度勾配で一定温度まで
徐冷して超電導相（ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx ）と非超電導
相（ＲＥ2 ＢａＣｕＯx ）とを結晶成長させる第６ステ
ップとを有することを特徴とするものである。
１に係る酸化物超電導体の製造方法は、Ｙ2 Ｏ3 を含ま
ない特定当量比のＢａＣＯ3 とＣｕＯとを原料として使
用し、これらを混合粉砕後一定温度下で溶融して流動状
態とするとともに急冷し固化する第１ステップと、この
固化した原料に当量のＹ2 Ｏ3 を投入するとともにクラ
ック発生防止用の添加剤を添加し、粉砕・混合して粉砕
材を形成するとともに、所定形状の形成体を成型する第
２ステップと、前記成形体を少なくとも半溶融温度以上
に加熱・溶融して半成形体を形成する第３ステップと、
前記半成形体を一定温度に一定時間保持するべく半成形
体を均一温度に加熱する第４ステップと、前記半成形体
を短時間で一定温度まで冷却させる第５ステップと、こ
の冷却された半成形体を一定の温度勾配で一定温度まで
徐冷して超電導相（ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx ）と非超電導
相（ＲＥ2 ＢａＣｕＯx ）とを結晶成長させる第６ステ
ップとを有することを特徴とするものである。
【０００６】また、この発明の請求項２に係る酸化物超
電導体の製造方法は、第１ステップにおいてＢａＣＯ3
とＣｕＯとを溶融する際に少量のＣｕＯを添加して融点
を低下させて流動状態にするとともに、第２ステップに
おいて当量のＹ2 Ｏ3 を投入する際に不足分のＣｕＯを
投入して最終的なモル比の調整を行うものである。ま
た、この発明の請求項３に係る酸化物超電導体の製造方
法は、請求項１又は２の酸化物超電導体の製造方法の第
１ステップにおいて、１４００℃でＢａＣＯ3 とＣｕＯ
とを溶融するとともに、その溶融するＢａＣＯ3 とＣｕ
Ｏとを急冷する際にＢａＣＯ3 中のＣＯ3 を分解・除去
するものである。
電導体の製造方法は、第１ステップにおいてＢａＣＯ3
とＣｕＯとを溶融する際に少量のＣｕＯを添加して融点
を低下させて流動状態にするとともに、第２ステップに
おいて当量のＹ2 Ｏ3 を投入する際に不足分のＣｕＯを
投入して最終的なモル比の調整を行うものである。ま
た、この発明の請求項３に係る酸化物超電導体の製造方
法は、請求項１又は２の酸化物超電導体の製造方法の第
１ステップにおいて、１４００℃でＢａＣＯ3 とＣｕＯ
とを溶融するとともに、その溶融するＢａＣＯ3 とＣｕ
Ｏとを急冷する際にＢａＣＯ3 中のＣＯ3 を分解・除去
するものである。
【０００７】
【作用】酸化物超電導体の原料の一部として用いるＢａ
ＣＯ3 とＣｕＯとを溶融・混合する際の加熱温度、例え
ば１４００℃前後ではＹ2 Ｏ3 が溶融しないことを考慮
し、特にこれらが溶融される第１ステップではＹ2 Ｏ3
を投入させず、これらを急冷させたのちの原料に投入さ
せるようになっており、これにより従来しばしば発生し
ていたＹ2 Ｏ3 の沈澱凝集現象が防止できる。即ち、こ
の発明によれば、Ｙ2 Ｏ3 をできるだけ微細にして投入
することができ、また、第２ステップでそのＹ2 Ｏ3 投
入・混合するので、Ｙ2 Ｏ3 の凝集や沈澱がなくなり、
Ｙ2 Ｏ3 をＬ相に均一に微細に分散することができる。
そして、この均一に分散した状態で、Ｙ2 Ｏ3 ＋Ｌ→Ｙ
(211) ＋Ｌ，Ｙ(211) ＋Ｌ→Ｙ(123) ＋Ｙ(211) の反応
がおこるので、最終的に超電導相Ｙ(123) の結晶中に非
超電導相Ｙ(211) が微細にかつ均一に分散し、ピン止め
効果が、延いてはピン止め力が強くなる。なお、この結
晶中に非超電導相Ｙ(211) が残るのは、余分にＹ(211)
の成分を入れてあるからである。
ＣＯ3 とＣｕＯとを溶融・混合する際の加熱温度、例え
ば１４００℃前後ではＹ2 Ｏ3 が溶融しないことを考慮
し、特にこれらが溶融される第１ステップではＹ2 Ｏ3
を投入させず、これらを急冷させたのちの原料に投入さ
せるようになっており、これにより従来しばしば発生し
ていたＹ2 Ｏ3 の沈澱凝集現象が防止できる。即ち、こ
の発明によれば、Ｙ2 Ｏ3 をできるだけ微細にして投入
することができ、また、第２ステップでそのＹ2 Ｏ3 投
入・混合するので、Ｙ2 Ｏ3 の凝集や沈澱がなくなり、
Ｙ2 Ｏ3 をＬ相に均一に微細に分散することができる。
そして、この均一に分散した状態で、Ｙ2 Ｏ3 ＋Ｌ→Ｙ
(211) ＋Ｌ，Ｙ(211) ＋Ｌ→Ｙ(123) ＋Ｙ(211) の反応
がおこるので、最終的に超電導相Ｙ(123) の結晶中に非
超電導相Ｙ(211) が微細にかつ均一に分散し、ピン止め
効果が、延いてはピン止め力が強くなる。なお、この結
晶中に非超電導相Ｙ(211) が残るのは、余分にＹ(211)
の成分を入れてあるからである。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例について添付図面を
参照しながら説明する。第１実施例 図１はこの発明に係る酸化物超電導体の製造方法を示す
ものであり、この製造方法は、第１ステップ１〜第７ス
テップ７から構成されている。第１ステップ１では、ま
ず原料粉として、Ｙ2 Ｏ3 を含ませずに、つまりＢａＣ
Ｏ3 とＣｕＯとを構成するバリウム（Ｂａ）と銅（Ｃ
ｕ）との各当量比が２．４：３．４となるように調合
し、自動乳鉢で約３時間程度混合して用意する。そし
て、この原料粉を白金るつぼ等を用いて約１４００℃に
加熱させると、熱対流によりＢａx Ｃｕy Ｏz の化合物
となり溶融して流動状態となる。その後、その溶融する
原料（溶融物）を銅ブロック又は双ロールで急冷し固化
させる。なお、ここで急冷させるのはＢａＣＯ3 とＣｕ
Ｏとの溶融物であり、これにはＹ2 Ｏ3 （酸化イットリ
ウム）がまだ混合されていないが、そのＹ2 Ｏ3は次に
説明する第２ステップにて混合する。また、この急冷時
には、即ち１４００℃から原料を急冷させる際には、絶
縁体として作用する不要なＣＯ3が１３００℃前後で分
解・気化して都合良く除去されるようになっている。第
２ステップ２では、第１ステップ１にて急冷固化された
原料材（溶融物）にＹ2 Ｏ3 の粉状物をモル比で１．８
だけ混合する。なおそのときの調合割合としては、イッ
トリウムとバリウムと銅との当量比が、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ
＝１．８：２．４：３．４となるようにする。このよう
にしてＹ2 Ｏ3 を混合した原料材にさらにクラック発生
防止用の添加剤として１０重量％のＡｇ2 Ｏを添加し、
その後これらを粉砕・混合して粉砕材を形成する。そし
て、その粉砕材を加圧等により所定形状の成形体を成型
し、次の第３ステップ３で使用する炉内へ投入しやすい
状態にしておく。
参照しながら説明する。第１実施例 図１はこの発明に係る酸化物超電導体の製造方法を示す
ものであり、この製造方法は、第１ステップ１〜第７ス
テップ７から構成されている。第１ステップ１では、ま
ず原料粉として、Ｙ2 Ｏ3 を含ませずに、つまりＢａＣ
Ｏ3 とＣｕＯとを構成するバリウム（Ｂａ）と銅（Ｃ
ｕ）との各当量比が２．４：３．４となるように調合
し、自動乳鉢で約３時間程度混合して用意する。そし
て、この原料粉を白金るつぼ等を用いて約１４００℃に
加熱させると、熱対流によりＢａx Ｃｕy Ｏz の化合物
となり溶融して流動状態となる。その後、その溶融する
原料（溶融物）を銅ブロック又は双ロールで急冷し固化
させる。なお、ここで急冷させるのはＢａＣＯ3 とＣｕ
Ｏとの溶融物であり、これにはＹ2 Ｏ3 （酸化イットリ
ウム）がまだ混合されていないが、そのＹ2 Ｏ3は次に
説明する第２ステップにて混合する。また、この急冷時
には、即ち１４００℃から原料を急冷させる際には、絶
縁体として作用する不要なＣＯ3が１３００℃前後で分
解・気化して都合良く除去されるようになっている。第
２ステップ２では、第１ステップ１にて急冷固化された
原料材（溶融物）にＹ2 Ｏ3 の粉状物をモル比で１．８
だけ混合する。なおそのときの調合割合としては、イッ
トリウムとバリウムと銅との当量比が、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ
＝１．８：２．４：３．４となるようにする。このよう
にしてＹ2 Ｏ3 を混合した原料材にさらにクラック発生
防止用の添加剤として１０重量％のＡｇ2 Ｏを添加し、
その後これらを粉砕・混合して粉砕材を形成する。そし
て、その粉砕材を加圧等により所定形状の成形体を成型
し、次の第３ステップ３で使用する炉内へ投入しやすい
状態にしておく。
【０００９】第３ステップ３では、第２ステップ２にお
いて成型した成形体（原料材）を所定の容器に搭載させ
たものを電気炉内にセットし、少なくとも半溶融可能な
１０１０℃〜１２００℃、好ましくは１１００〜１２０
０℃になる迄、特にこの実施例では図２に示すように１
１２０℃迄、約２時間〜３時間程度の時間をかけて加熱
し、半溶融状態にする（以下これを半成形体とよぶ）。
なお、このとき使用する容器としては、アルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）やＹＳＺ（イットリウム・スタビライズド・ジ
ルコニア）で形成したものが好ましい。第４ステップ４
では、半成形体（原料材）を、炉内において特定温度の
範囲内で、例えば１０１０〜１２００℃（特に１１２０
℃が好ましい）で一定時間、例えば３０分〜１時間程度
（この実施例ではおよそ１時間程度）保持・加熱し、半
成形体（原料材）全体が均一温度となるようにする。こ
のような温度下において、この半成形体には次のような
反応、つまり Ｙ2 Ｏ3 ＋Ｌ（ＢａＯ＋ＣｕＯ） →Ｙ2 ＢａＣｕＯ5 ＋Ｌ が第３ステップ３でほぼ完了しており、ピン止め中心点
となるＹ(211) 相、つまり非超電導相Ｙ2 ＢａＣｕＯ5
相が液相（Ｌ）中に均一、かつ微細に、しかも多数分散
した状態になっている。なお、例えば連続成形の場合に
は、特定温度に設定され、かつその温度の保持時間に応
じた長さの炉を使用することで対応することができる。
第５ステップ５では、第４ステップ４にてＹ2 ＢａＣｕ
Ｏ5 相が形成された半成形体（原料材）を、図２に示す
ように１０１０℃乃至１２００℃の炉内温度から１００
０℃迄短時間で、例えば１０分〜３０分程度で冷却す
る。これにより、適当な微細粒径のＹ2 ＢａＣｕＯ5 相
が液相中に万遍なく均一に分散した状態になる。
いて成型した成形体（原料材）を所定の容器に搭載させ
たものを電気炉内にセットし、少なくとも半溶融可能な
１０１０℃〜１２００℃、好ましくは１１００〜１２０
０℃になる迄、特にこの実施例では図２に示すように１
１２０℃迄、約２時間〜３時間程度の時間をかけて加熱
し、半溶融状態にする（以下これを半成形体とよぶ）。
なお、このとき使用する容器としては、アルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）やＹＳＺ（イットリウム・スタビライズド・ジ
ルコニア）で形成したものが好ましい。第４ステップ４
では、半成形体（原料材）を、炉内において特定温度の
範囲内で、例えば１０１０〜１２００℃（特に１１２０
℃が好ましい）で一定時間、例えば３０分〜１時間程度
（この実施例ではおよそ１時間程度）保持・加熱し、半
成形体（原料材）全体が均一温度となるようにする。こ
のような温度下において、この半成形体には次のような
反応、つまり Ｙ2 Ｏ3 ＋Ｌ（ＢａＯ＋ＣｕＯ） →Ｙ2 ＢａＣｕＯ5 ＋Ｌ が第３ステップ３でほぼ完了しており、ピン止め中心点
となるＹ(211) 相、つまり非超電導相Ｙ2 ＢａＣｕＯ5
相が液相（Ｌ）中に均一、かつ微細に、しかも多数分散
した状態になっている。なお、例えば連続成形の場合に
は、特定温度に設定され、かつその温度の保持時間に応
じた長さの炉を使用することで対応することができる。
第５ステップ５では、第４ステップ４にてＹ2 ＢａＣｕ
Ｏ5 相が形成された半成形体（原料材）を、図２に示す
ように１０１０℃乃至１２００℃の炉内温度から１００
０℃迄短時間で、例えば１０分〜３０分程度で冷却す
る。これにより、適当な微細粒径のＹ2 ＢａＣｕＯ5 相
が液相中に万遍なく均一に分散した状態になる。
【００１０】第６ステップ６では、第５ステップ５まで
に形成された半成形体（原料材）を、例えば１０００℃
から特定温度、即ち凝固反応や固相拡散反応をおこして
完全に結晶成長する８００℃迄図２に示すように一定の
温度勾配下で、例えば０．５〜１．０℃／時のような徐
冷を行う。これにより、次のような反応、つまり ２Ｙ2 ＢａＣｕＯ5 ＋Ｌ（３ＢａＣｕＯ2 ＋２ＣｕＯ） →２ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯX ＋Ｙ2 ＢａＣｕＯ5 がおこり、Ｙ(123) 相、つまり超電導相ＹＢａ2 Ｃｕ3
ＯX が大きく、かつ確実に結晶成長するとともに、隣り
合う結晶どうしが連結し、より一層大きな連結した結晶
が形成されるのである。この時未反応分のＹ2 ＢａＣｕ
Ｏ5 がピン止め点として残留し、これが外部磁場内でピ
ン止め力を発生する。第７ステップ７では、第６ステッ
プ６にて形成した超電導相に応力が残らないように徐冷
し、例えば６００℃以下で炉内へ酸素（Ｏ2 ）を充分吹
込み酸化させて酸素アニールを行う。このようにして、
常温まで徐冷していくと、所望の形状の酸化物超電導体
が形成される。従って、この実施例によれば、次式で示
すように浮上力（Ｆ）の大きさは、超電導体の磁化Ｍに
比例するが、 Ｆ＝Ｍ・∂Ｈ／∂Ｚ ただしＭ＝Ａ・Ｊｃ・ｒ 〔Ｊｃ：臨界電流密度，Ａ：比例定数，Ｍ：超電導体の
磁化，∂Ｈ／∂Ｚ：外部磁場の磁気勾配〕 シールディングカレント（ｒ）の大きなものを形成でき
るので、大きな浮上力（Ｆ）を発生することが可能であ
る。
に形成された半成形体（原料材）を、例えば１０００℃
から特定温度、即ち凝固反応や固相拡散反応をおこして
完全に結晶成長する８００℃迄図２に示すように一定の
温度勾配下で、例えば０．５〜１．０℃／時のような徐
冷を行う。これにより、次のような反応、つまり ２Ｙ2 ＢａＣｕＯ5 ＋Ｌ（３ＢａＣｕＯ2 ＋２ＣｕＯ） →２ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯX ＋Ｙ2 ＢａＣｕＯ5 がおこり、Ｙ(123) 相、つまり超電導相ＹＢａ2 Ｃｕ3
ＯX が大きく、かつ確実に結晶成長するとともに、隣り
合う結晶どうしが連結し、より一層大きな連結した結晶
が形成されるのである。この時未反応分のＹ2 ＢａＣｕ
Ｏ5 がピン止め点として残留し、これが外部磁場内でピ
ン止め力を発生する。第７ステップ７では、第６ステッ
プ６にて形成した超電導相に応力が残らないように徐冷
し、例えば６００℃以下で炉内へ酸素（Ｏ2 ）を充分吹
込み酸化させて酸素アニールを行う。このようにして、
常温まで徐冷していくと、所望の形状の酸化物超電導体
が形成される。従って、この実施例によれば、次式で示
すように浮上力（Ｆ）の大きさは、超電導体の磁化Ｍに
比例するが、 Ｆ＝Ｍ・∂Ｈ／∂Ｚ ただしＭ＝Ａ・Ｊｃ・ｒ 〔Ｊｃ：臨界電流密度，Ａ：比例定数，Ｍ：超電導体の
磁化，∂Ｈ／∂Ｚ：外部磁場の磁気勾配〕 シールディングカレント（ｒ）の大きなものを形成でき
るので、大きな浮上力（Ｆ）を発生することが可能であ
る。
【００１１】第２実施例
次に、この発明に係る第２実施例について説明する。こ
の第２実施例の酸化物超電導体の製造方法は、第１ステ
ップ〜第７ステップから構成されており、この第２実施
例では第１ステップ及び第２ステップを除き他のステッ
プは先の第１実施例と同様であるので、この実施例中、
第１実施例と同一の第３〜第７ステップについては説明
を省略する。第１ステップでは、まず原料粉として、Ｙ
2 Ｏ3 を含ませずに、つまりＢａＣＯ3 とＣｕＯとを構
成するバリウム（Ｂａ）と銅（Ｃｕ）との各当量比が
１．８：（０．２〜２．３）となるように調合し、自動
乳鉢で約３時間程度混合して用意する。そして、この原
料粉を白金るつぼ等を用いて約１４００℃に加熱・溶融
させる。このとき、その温度下で溶融する原料粉のう
ち、ＢａＣＯ3 だけは融点が高く流動状態にならない
が、少量のＣｕＯを添加させることにより、融点を低下
させることができる。その結果、流動状態を発生させる
ことができるようになり、均一な混合状態が達成でき
る。なお、この場合には熱対流により混合させることが
できる。その後、溶融する原料材を銅ブロック又は双ロ
ールで急冷し固化させる。これにより、先の第１実施例
と同様に未燃カーボンの除去、つまりＢａＣＯ3の炭素
分であるＣＯ3 を分解・除去することができるととも
に、Ｂａx Ｃｕy Ｏz の化合物を作成することができ
る。
の第２実施例の酸化物超電導体の製造方法は、第１ステ
ップ〜第７ステップから構成されており、この第２実施
例では第１ステップ及び第２ステップを除き他のステッ
プは先の第１実施例と同様であるので、この実施例中、
第１実施例と同一の第３〜第７ステップについては説明
を省略する。第１ステップでは、まず原料粉として、Ｙ
2 Ｏ3 を含ませずに、つまりＢａＣＯ3 とＣｕＯとを構
成するバリウム（Ｂａ）と銅（Ｃｕ）との各当量比が
１．８：（０．２〜２．３）となるように調合し、自動
乳鉢で約３時間程度混合して用意する。そして、この原
料粉を白金るつぼ等を用いて約１４００℃に加熱・溶融
させる。このとき、その温度下で溶融する原料粉のう
ち、ＢａＣＯ3 だけは融点が高く流動状態にならない
が、少量のＣｕＯを添加させることにより、融点を低下
させることができる。その結果、流動状態を発生させる
ことができるようになり、均一な混合状態が達成でき
る。なお、この場合には熱対流により混合させることが
できる。その後、溶融する原料材を銅ブロック又は双ロ
ールで急冷し固化させる。これにより、先の第１実施例
と同様に未燃カーボンの除去、つまりＢａＣＯ3の炭素
分であるＣＯ3 を分解・除去することができるととも
に、Ｂａx Ｃｕy Ｏz の化合物を作成することができ
る。
【００１２】第２ステップでは、第１ステップで急冷・
固化して形成した原料材に、当量のＹ2 Ｏ3 と不足分の
ＣｕＯとを投入し、つまり最終的にはイットリウム
（Ｙ）とバリウムと銅とのモル比がＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝
１．８：２．４：３．４となるように、これらＹ2 Ｏ3
とＣｕＯとを一定量添加する。さらにその原料材にＡｇ
2 Ｏをおよそ１０重量％程度添加するとともに粉砕混合
し、粉砕材を形成する。そして、その粉砕材を加圧等し
て所定形状の成形体を成型する。
固化して形成した原料材に、当量のＹ2 Ｏ3 と不足分の
ＣｕＯとを投入し、つまり最終的にはイットリウム
（Ｙ）とバリウムと銅とのモル比がＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝
１．８：２．４：３．４となるように、これらＹ2 Ｏ3
とＣｕＯとを一定量添加する。さらにその原料材にＡｇ
2 Ｏをおよそ１０重量％程度添加するとともに粉砕混合
し、粉砕材を形成する。そして、その粉砕材を加圧等し
て所定形状の成形体を成型する。
【００１３】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明の請
求項１及び２に係る酸化物超電導体の製造方法によれ
ば、Ｙ2 Ｏ3 は、第１ステップでは溶けないので、第２
ステップで投入することが可能であるという事情を巧み
に利用して、つまり、微細に粉砕したＹ2 Ｏ3 をあとの
第２ステップで、固化した非溶融状態の原料材中に投入
混合するので、溶液中で凝集・沈澱するおそれがなくな
る。従って、Ｙ2 Ｏ3 が原料そのままの形で分散するの
で、その後のステップでＬ相中に非超電導相Ｙ(211) を
極めて多数、微細に分散させることができ、その分ピン
止め力をアップさせることができる。またＹ2 Ｏ3 の粒
径を小さくすればＹ(211) も小さくなるので、Ｙ(211)
の結晶中の微細分散に効果があり、その分ピン止め力つ
まり浮上力が大幅に向上し、極めて高品質の酸化物超電
導体が製造できる。また、この発明の請求項１及び２に
係る酸化物超電導体の製造方法によれば、全量のＹ2 Ｏ
3 ，ＢａＣＯ3 ，ＣｕＯを溶融状態にしないので、省力
化がはかれる効果もある。また、この発明の請求項２に
係る酸化物超電導体の製造方法によれば、ＢａＣＯ3 単
独では溶融状態にならないＢａＣＯ3 の融点以下の温度
であっても、ＣｕＯを一部投入することでその融点を下
げることができるので流動状態にすることができ、しか
もＣｕＯを一部投入しない場合と同様の反応をおこさせ
ることができる。また、この発明の請求項３に係る酸化
物超電導体の製造方法によれば、未燃カーボンの除去、
つまりＢａＣＯ3 の炭素分であるＣＯ3 を分解・除去す
ることができるので、Ｙ(123) の結晶成長時に、グレイ
ンバウンダリー（顆粒）に不純物が折出するのを防止
し、大きなＹ(123) の単結晶にすることができる等の効
果がある。
求項１及び２に係る酸化物超電導体の製造方法によれ
ば、Ｙ2 Ｏ3 は、第１ステップでは溶けないので、第２
ステップで投入することが可能であるという事情を巧み
に利用して、つまり、微細に粉砕したＹ2 Ｏ3 をあとの
第２ステップで、固化した非溶融状態の原料材中に投入
混合するので、溶液中で凝集・沈澱するおそれがなくな
る。従って、Ｙ2 Ｏ3 が原料そのままの形で分散するの
で、その後のステップでＬ相中に非超電導相Ｙ(211) を
極めて多数、微細に分散させることができ、その分ピン
止め力をアップさせることができる。またＹ2 Ｏ3 の粒
径を小さくすればＹ(211) も小さくなるので、Ｙ(211)
の結晶中の微細分散に効果があり、その分ピン止め力つ
まり浮上力が大幅に向上し、極めて高品質の酸化物超電
導体が製造できる。また、この発明の請求項１及び２に
係る酸化物超電導体の製造方法によれば、全量のＹ2 Ｏ
3 ，ＢａＣＯ3 ，ＣｕＯを溶融状態にしないので、省力
化がはかれる効果もある。また、この発明の請求項２に
係る酸化物超電導体の製造方法によれば、ＢａＣＯ3 単
独では溶融状態にならないＢａＣＯ3 の融点以下の温度
であっても、ＣｕＯを一部投入することでその融点を下
げることができるので流動状態にすることができ、しか
もＣｕＯを一部投入しない場合と同様の反応をおこさせ
ることができる。また、この発明の請求項３に係る酸化
物超電導体の製造方法によれば、未燃カーボンの除去、
つまりＢａＣＯ3 の炭素分であるＣＯ3 を分解・除去す
ることができるので、Ｙ(123) の結晶成長時に、グレイ
ンバウンダリー（顆粒）に不純物が折出するのを防止
し、大きなＹ(123) の単結晶にすることができる等の効
果がある。
【図１】この発明に係る酸化物超電導体の製造方法を示
す工程図である。
す工程図である。
【図２】図１による方法で酸化物超電導体を形成すると
きの各ステップにおける温度の時間的推移を示すグラフ
である。
きの各ステップにおける温度の時間的推移を示すグラフ
である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
Ｈ０１Ｌ 39/00 ＺＡＡ Ｇ 8728−4Ｍ
39/24 ＺＡＡ Ｂ 8728−4Ｍ
// Ｈ０１Ｂ 12/00 ＺＡＡ 8936−5Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｙ2 Ｏ3 を含まない特定当量比のＢａＣ
Ｏ3 とＣｕＯとを原料として使用し、これらを混合粉砕
後一定温度下で溶融して流動状態にしたのち急冷し固化
する第１ステップと、 この固化した原料に当量のＹ2 Ｏ3 を投入するとともに
クラック発生防止用の添加剤を添加し、粉砕・混合して
粉砕材を形成し、所定形状の形成体を成型する第２ステ
ップと、 前記成形体を少なくとも半溶融温度以上に加熱・溶融し
て半成形体を形成する第３ステップと、 前記半成形体を一定温度に一定時間保持するべく半成形
体を均一温度に加熱する第４ステップと、 前記半成形体を短時間で一定温度まで冷却させる第５ス
テップと、 この冷却された半成形体を一定の温度勾配で一定温度ま
で徐冷して超電導相（ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx ）と非超電
導相（ＲＥ2 ＢａＣｕＯx ）とを結晶成長させる第６ス
テップとを有することを特徴とする酸化物超電導体の製
造方法。 - 【請求項２】 第１ステップにおいてＢａＣＯ3 とＣｕ
Ｏとを溶融する際に少量のＣｕＯを添加して融点を低下
させて流動状態にするとともに、 第２ステップにおいて当量のＹ2 Ｏ3 を投入する際に不
足分のＣｕＯを投入して最終的なモル比の調整を行うこ
とを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導体の製造
方法。 - 【請求項３】 第１ステップにおいて、１４００℃でＢ
ａＣＯ3 とＣｕＯとを溶融するとともに、その溶融する
ＢａＣＯ3 とＣｕＯとを急冷する際にＢａＣＯ3 中のＣ
Ｏ3 を分解・除去することを特徴とする請求項１又は２
に記載の酸化物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203357A JPH0524829A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203357A JPH0524829A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0524829A true JPH0524829A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16472694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3203357A Pending JPH0524829A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0524829A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6257559B1 (en) | 1998-08-07 | 2001-07-10 | Yagikuma & Co., Ltd. | Portable fence with foldable components |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP3203357A patent/JPH0524829A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6257559B1 (en) | 1998-08-07 | 2001-07-10 | Yagikuma & Co., Ltd. | Portable fence with foldable components |
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