JPH05301716A - 固相拡散を利用した酸化物超電導体および作製方法 - Google Patents

固相拡散を利用した酸化物超電導体および作製方法

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JPH05301716A
JPH05301716A JP4109855A JP10985592A JPH05301716A JP H05301716 A JPH05301716 A JP H05301716A JP 4109855 A JP4109855 A JP 4109855A JP 10985592 A JP10985592 A JP 10985592A JP H05301716 A JPH05301716 A JP H05301716A
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superconductor
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JP4109855A
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English (en)
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Masamoto Tanaka
将元 田中
Toruuyu Re
レ・トルーユ
Mitsuru Morita
充 森田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 RE(希土類元素),Ba,Cuからなる酸
化物超電導体において、微細常電導析出物を超電導体中
に均一分散させる。 【構成】 本酸化物超電導体作製前に、銅酸化物、銅化
合物、希土類酸化物、希土類化合物等に白金またはRh
を微量添加し、固相拡散熱処理を施し、白金またはRh
を、これら材料中の固相に均一拡散させてから、酸化物
超電導体を作製することにより、超電導材料中に析出す
る常電導析出物を微細かつ均一分散させる。このように
して微細常電導析出物が均一分散した超電導体を作製す
ることにより、高い臨界電流密度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導材料およ
び、その製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】REBa2 Cu3 7-x (123相)の
組成を有する酸化物超電導材料は、臨界電流密度向上の
ために、主に溶融法による材料作製がなされている。溶
融法と呼ばれる製造プロセスは、MTG(米国出願:
5,011,823),QMG(特願昭63−2616
07),MPMG(米国出願:07,606,20
7),白金添加QMG法(特願平3−38911)等が
知られている。これらの製造プロセスは、MTG法を除
き、いずれも1〜5μm程度の微細なRE2 BaCuO
5 (211相)を123相中に含んでいるが、部分的に
は分散が密であったり、粗であったり均一性に欠けると
いう不均一性の問題があった。
【0003】即ち、より高い臨界電流密度を得るために
は0.5μm以下の常電導析出物が超電導材料内に均一
分散していることが望ましい。このような微細常電導析
出物を酸化物超電導材料中に導入することは、現在まで
に上記211相を利用した手法以外にもBaSnO3
で試みられているが、いずれも1μm程度の常電導析出
物の導入までしかできていない。酸化物超電導材料中に
微細な常電導析出物を導入することは、臨界電流密度向
上、材料内クラック低減の意味からも重要であると認識
されているが、これまでのところ有効な手法は存在して
いない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】高い臨界電流密度を有
する超電導材料を得るためには、超電導材料中の磁束と
相互作用する微細常電導析出物を均一分散させることが
重要である。この考えに基づき、従来上記溶融法により
211相を微細分散させる試みがなされてきたが、それ
らの方法では211相を1μm以下に均一微細分散させ
ることは非常に難しい。臨界電流密度を向上させるため
には、量子化磁束サイズと同等程度の常電導析出物が望
ましく、0.5μm以下の微細均一分散した常電導析出
物を123相中に導入する必要がある。以上のことか
ら、現状の1μm程度より更に細かい0.5μm以下の
微細均一分散させた常電導析出物を123相に導入する
ことを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、さまざま
な微細析出物を超電導材料中に導入することや、211
相を微細分散させることを研究してきた。特に白金を添
加することにより、添加しない製造法に比較して211
相が微細になることに注目して、研究を精力的に行った
結果、白金は211相の粗粒化を抑制していることを明
らかにし、白金をBa化合物以外に拡散させておくこと
により、上記課題を解決できることを発見し、本発明を
完成させた。
【0006】Ptは211相結晶の粒成長を抑制してい
ると考えられているが、これまで報告されているような
RE2 3 ,Ba,Cuの化合物を混合し、白金坩堝中
で溶融することにより白金坩堝からとけ込む微量白金を
活用する方法や、RE2 3,Ba,Cuの化合物に白
金粉を添加して溶融する方法では、白金の拡散速度に比
べて211相の成長速度が速いため、十分に211相の
粒成長を抑制し切れていないことが明らかになった。ま
た添加またはとけ込んだ大半の白金は、211相の成長
を抑制するより、Ba化合物と反応していることも明ら
かになり、Baと白金の化合物を作らないように、白金
を原料粉中に微細分散させておくか本課題解決の決め手
となることが明らかになった。具体的には、溶融以前に
211相が固相反応中で成長する際、その周囲に白金が
存在することにより有効に211相の粒成長を抑制でき
ることが上記の研究から明らかになった。またRh元素
においても同様の効果があることを確認した。
【0007】即ち、PtまたはRh粉末、あるいはPt
またはRhの化合物を0.001wt%から1.0wt%を
Cuの酸化物(例えばCuOまたはCu2 O)あるいは
Baを含まないCuの化合物または、REの酸化物ある
いはBaを含まないREの化合物に添加し、Cuの場合
700℃から融点まで、REの場合900℃から160
0℃の間の温度においてPtまたはRhを、それぞれの
材料中に拡散反応させた後、RE2 3 ,およびBa,
Cuの化合物において、各々の金属元素比(RE:B
a:Cu)が原子パーセントで(10:60:30),
(10:20:70),(50:20:30)の点で囲
まれる領域内の組成になるように、上記元素化合物と混
練、加圧成形し酸化物超電導体の前駆体を作製する。
【0008】このような前処理を用いることにより、P
tまたはRhをCu酸化物またはBaを含まないCu化
合物もしくは、REの酸化物またはBaを含まないRE
の化合物中に微量拡散させておくことにより211相の
初期結晶粒成長を非常に効果的に抑制でき、その熱処理
条件により0.5μm以下の微細211相を均一に12
3相中に微細分散させることができる。更に作製条件お
よび熱処理条件を最適化することにより、0.1μm更
には0.05μm以下の微細211相を均一分散でき
る。
【0009】
【作用】均一微細分散した常電導析出物を超電導体に含
有することにより、超電導体内の量子化磁束と有効に作
用し、高い臨界電流密度を有することができるため、本
発明のような0.5μm以下の211相を超電導体に均
一分散させれば高い臨界電流密度が得られる。また、微
細分散させた常電導析出物は、クラックの防止に有効に
作用すると考えられる。
【0010】
【実施例】
実施例1 CuOに、超電導体に対して白金の重量比が0.5wt%
になるような白金粉を添加し、十分混練した後、白金坩
堝中で900℃で10時間、1000℃で10時間、1
100℃で1時間の3種類の熱処理を施した銅酸化物粉
体を用意した。これらの銅酸化物粉体を、Y2 3 ,B
aO2 と混合、混練、成形加工した前駆体を作製した。
この前駆体を1150℃まで2時間で加熱、30分間保
持した後、1005℃まで30分で冷却した後950℃
まで1℃/時間で徐冷して123相を成長させた。酸素
富化処理は酸素雰囲気中で600℃で5時間保持した
後、室温まで10℃/時間で徐冷した。ここで得られた
211相の微細分散組織の観察結果および臨界電流密度
測定結果を表1に示す。
【0011】特に、1100℃で熱処理をしたCu粉末
を用いた場合、0.1μm以下の211相を多く含む超
電導体が得られ、77K,1Tにおける臨界電流密度
は、磁化測定の結果から35000A/cm2 以上の高い
値が得られた。本発明のような白金を銅酸化物中に固相
拡散させておかない通常の白金添加溶融法、即ちY2
3 ,BaO2 ,CuOに白金を添加し、溶融処理した結
果を比較のために同じく表1に示す。この場合、211
相の大きさは1〜3μm程度であり、臨界電流密度は1
8000A/cm2 であった。
【0012】本比較から本発明により、211相の微細
化および臨界電流密度向上が達成できている。しかしな
がら、本実施例試料中には、作製時に冷間等静水圧圧縮
成形等を施していないため、試料中にまだボイド等の欠
陥を含んでいる。これらの欠陥は容易に改善でき、従来
の金属系超電導材料における常電導析出物の果たすピン
ニング理論から、105 A/cm2 以上の高い臨界電流密
度が得られるものと考えられる。実施例1で、白金を単
に銅酸化物に混合したのみで、他は同一の条件で作製し
たものの特性を表1に示す。
【0013】
【表1】
【0014】実施例2 CuOに、超電導体に対してRhの重量比が0.5wt%
になるようなRh粉を添加し、十分混練した後、白金坩
堝中で実施例1と同様な熱処理をした後、Y23 ,B
aO2 と混合、混練、成形加工した前駆体を作製した。
この前駆体を1150℃まで2時間で加熱、30分間保
持した後、1005℃まで30分で冷却した後950℃
まで1℃/時間で徐冷して123相を成長させた。酸素
富化処理は酸素雰囲気中で600℃で5時間保持した
後、室温まで10℃/時間で徐冷した。ここでも、実施
例1と同様の211相の微細分散組織が得られた。
【0015】実施例3 Y2 3 に、超電導体に対して白金の重量比が0.5wt
%になるような白金粉を添加し、十分混練した後、白金
坩堝中で1500℃で1時間熱処理をした後、Cu化合
物、Ba化合物と混合、混練、成形加工した前駆体を作
製した。この前駆体を1150℃まで2時間で加熱、3
0分間保持した後、1005℃まで30分で冷却した後
950℃まで1℃/時間で徐冷して123相を成長させ
た。酸素富化処理は酸素雰囲気中で600℃で5時間保
持した後、室温まで10℃/時間で徐冷した。本実施例
の場合、0.1μm程度の211相を多く含む超電導体
が得られ、77K,1Tにおける臨界電流密度は、磁化
測定の結果から25000A/cm2 以上の高い値が得
られた。
【0016】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明は、白金添加効
果のメカニズムに基づいた微細211相を超電導材料中
に均一導入することを可能とし、その結果高い臨界電流
密度を有する超電導材料の製作を容易に可能とするもの
であり、極めて工業的効果が大きい。本発明により、超
電導バルク応用のみならず、超電導線材への応用も考え
られ、酸化物超電導材料の実用化が可能になる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年6月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RE(Yを含む希土類元素の1種類また
    はそれらの元素の組み合わせ),Ba,Cuからなる酸
    化物超電導体において、超電導相であるREBa2 Cu
    3 7-x 結晶中に常電導相であるRE2 BaCuO
    5 が、0.5μm以下に微細に均一分散した組織を有し
    ていることを特徴とする酸化物超電導体。
  2. 【請求項2】 Baを含まないCu化合物に、Ptまた
    はRh粉末、もしくはPtまたはPhの化合物を、元素
    換算量において0.001wt%から1.0wt%を添加
    し、700℃から融点直下の間の温度においてPtまた
    はRhを固相拡散反応させた後、RE2 3 ,およびB
    a,Cuの化合物において、各々の金属元素比(RE:
    Ba:Cu)が原子パーセントで(10:60:3
    0),(10:20:70),(50:20:30)の
    点で囲まれる領域内の組成であるように、上記元素化合
    物を混練、加圧成形、熱処理、酸素富化をする酸化物超
    電導体を作製する作製方法。
  3. 【請求項3】 RE2 3 に、PtまたはRh粉末、も
    しくはPtまたはPhの化合物を、元素換算量において
    0.001wt%から1.0wt%を添加し、900℃から
    1600℃の間の温度においてPtまたはRhを固相拡
    散反応させた後、RE2 3 ,およびBa,Cuの化合
    物において、各々の金属元素比(RE:Ba:Cu)が
    電子パーセントで(10:60:30),(10:2
    0:70),(50:20:30)の点で囲まれる領域
    内の組成であるように、上記元素化合物を混練、加圧成
    形、熱処理、酸素富化をする酸化物超電導体を作製する
    作製方法。
JP4109855A 1992-04-28 1992-04-28 固相拡散を利用した酸化物超電導体および作製方法 Withdrawn JPH05301716A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995024047A1 (en) * 1994-03-04 1995-09-08 Nippon Steel Corporation Superconducting magnet and production method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995024047A1 (en) * 1994-03-04 1995-09-08 Nippon Steel Corporation Superconducting magnet and production method thereof

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