JPH0574548B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0574548B2 JPH0574548B2 JP62170397A JP17039787A JPH0574548B2 JP H0574548 B2 JPH0574548 B2 JP H0574548B2 JP 62170397 A JP62170397 A JP 62170397A JP 17039787 A JP17039787 A JP 17039787A JP H0574548 B2 JPH0574548 B2 JP H0574548B2
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- superconducting
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- 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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
利用産業分野
この発明は、マイスナー効果を呈する超電導セ
ラミツクスの製造方法に係り、得られた焼結体全
体が、超電導性を有する低温安定相からなる
BaO−Y2O3−CuO系超電導セラミツクスの製造
方法に関する。 背景技術 従来、超電導材料としてはNb−Ti、Nb−Sn、
Nb3Sn等の合金系、あるいは金属間化合物材料が
知られている。 前記超電導材料は、電気抵抗が零になる臨界温
度Tcがせいぜい30Kでマイスナー効果を示すも
のであつた。 しかし、最近、臨界温度Tcが90K付近でマイ
スナー効果を示す、高温超電導材料として、
BaO−Y2O3−CuO系超電導セラミツクスが提案
され、多くの研究調査が行われるようになつた。 このBaO−Y2O3−CuO系超電導セラミツクス、
例えば、YBa2Cu3O7-xセラミツクスは 550℃〜600℃付近で相転移が行われ、この場
合、高温相の正方晶組織では超電導相を示さず、
低温安定相の斜方晶組織が超電導相を示すことが
知られている。 一方、かかる超電導セラミツクスの焼成に関
し、従来の粉末冶金法による焼成法では、950℃
付近で５日間焼結し、その後冷却する方法が取ら
れていた。 この焼結に際し、正方晶組織の高温相から斜方
晶組織の低温安定相への変態の際に酸素の吸収が
行われる。 ところが、変態時の供給酸素が不足した場合、
低温においても、正方晶組織が準安定相として存
在し、特に、緻密な焼結体においては内部まで酸
素を供給することができず、得られた焼結体の全
体を超電導相の斜方晶組織に変態させることは困
難であつた。 発明の目的 この発明は、BaO−Y2O3−CuO系超電導セラ
ミツクスの製造に際して、得られた焼結体の全体
を超電導相の斜方晶組織に変態できる超電導セラ
ミツクスの製造方法を目的としている。 発明の概要 この発明は、 仮焼原料粉末としてBaCO3、Y2O3、CuOを所
要量混合後、大気中で700℃〜900℃に１時間以上
の仮焼を行つた後、斜方晶組織と正方晶組織との
混合組織からなる粒度1μm以下のYBa2Cu3O7-x
組成（ｘ＝０〜0.25）の原料粉末を、 １気圧〜10気圧のO220vol％以上の雰囲気中
で、600℃〜1050℃の温度、300Kg／cm2〜2000Kg／
cm2の圧力にて２時間〜20時間の加圧焼結した後、
２℃／分以下の冷却速度で徐冷することを特徴と
する超電導セラミツクスの製造方法である。 発明の構成 この発明を詳述すると、まず、BaO−Y2O3−
CuO系超電導セラミツクスの出発原料粉である
BaCO3、Y2O3、CuOを所要量混合した後、大気
中で700℃〜900℃、１時間以上の仮焼を行なう。 さらに、微粉砕して、斜方晶の低温安定相と正
方晶の高温不安定相の混合組織からなる粒度1μm
以下の仮焼粉末を得る。 この仮焼粉末を、１気圧〜10気圧の20vol％以
上のO2雰囲気中で、300Kg／cm2〜2000Kg／cm2の圧
力に保持し、600℃〜1050℃で２時間〜20時間加
熱して、加圧焼結し、その後２℃／分以下の徐冷
を行つて、組織が斜方晶の低温安定相からなる
BaO−Y2O3−CuO系超電導セラミツクスを製造
することを要旨とする。 この発明において、加圧焼結方法は熱間静水圧
プレス法でも、またホツトプレス法でもよい。 限定理由 この発明において、仮焼原料粉末の粒度を1μm
以下に限定した理由は、粒度1μmを超えると緻密
な焼結体を得るために高温を要し、また、結晶粒
が大きくなるため、粒内部まで斜方晶へ相転移が
困難であるので好ましくない。 この発明における加圧焼結条件は以下のとおり
である。 加圧焼結における雰囲気は、斜方晶のみを生成
させる理由から少なくとも20vol％のO2雰囲気に
する必要がある。 また、加熱条件は600℃未満では焼結が進行し
難く、1050℃を超えると、CuOが分解するので好
ましくなく、600℃〜1050℃にする必要がある。 また、加圧条件は、300Kg／cm2未満では、粉体
が緻密化せず、加圧焼結の効果が認められず、
2000Kg／cm2を超えると装置本体が実用的でないた
め、300Kg／cm2〜2000Kg／cm2に限定する。 また、加圧焼結条件として１気圧〜10気圧の
20vol％以上のO2雰囲気を用いる理由は、１気圧
未満では酸素量が減少して好ましくなく、10気圧
を超えると、高圧設備を要するので好ましくな
い。また、保持時間を２時間〜20時間に限定した
理由は、２時間未満では緻密化が完了せず、20時
間を超えると設備的にまた安全上も実用的でな
く、さらに特性の向上に効果がないことによる。 この発明において、上記加熱温度よりの冷却
は、徐冷とし、冷却速度が小さい程好ましく、２
℃／分以下が望ましい。 発明の効果 この発明は、配合原料粉末の仮焼粉末が製造の
容易な斜方晶（超電導相）と正方晶（非超電導
相）との混合相であるが、配合原料粉末を超電導
相が安定して生成する条件で加圧焼結されるた
め、正方晶が全て斜方晶に変態し、焼結体全体が
均質な超電導相からなり、高い臨界温度Jcを有す
る超電導材料を得ることができる。 実施例 純度99.9％以上の粒度2μm以下のBaCO3、Y2
O3、CuO粉末を、組成比２：１：３のモル比に
配合して、アルコールを収容したボールミル中
で、６時間混合した後、乾燥させた。 その後、大気中で900℃、20時間の仮焼し、さ
らに、微粉砕して得られた粒度1μm以下の仮焼粉
を得た。 仮焼粉をＸ線回析法にて結晶構造を調査した結
果、斜方晶からなる低温安定相と正方晶からなる
高温不安定相の混合組成よりなることが分つた。 この仮焼微粉砕粉を、材質SiCからなる寸法径
20mmφ×高さ30mm寸法のダイスを用いて、５気圧
のO2100vol％雰囲気中で、920℃まで２℃／Hrの
加熱速度で加熱後、920℃で圧力1000Kg／cm2にて
10時間保持して、ホツトプレスを行つた。 その後、１℃／分の冷却速度を冷却して、寸法
径20mm×高さ５mmの焼結体を得た。 得られた焼結体をＸ線回析法、及び顕微鏡にて
組織、結晶構造を調査した結果、焼結体は斜方晶
の低温安定相組織を示すことは明らかであり、
Tcは90°Kでマイスナー効果を示す超電導セラミ
ツクスが得られた。 （比較例） 実施例と同一組成比の純度99.9％以上の粒度
2μm以下のBaCO3、Y2O3、CuO粉末を混合後、
実施例と同一の仮焼条件にて仮焼後、仮焼粉を平
均粒度1μm以下に微粉砕した仮焼粉はＸ線回析法
にて調査した結果斜方晶からなる低温安定相と正
方晶からなる高温不安定相の混合組織からなるこ
とが分つた。 前記仮焼粉を実施例と同一寸法、材質のダイス
内に装入後、第１表に表す加熱条件、加圧焼結条
件にて加圧焼結した後、徐冷して焼結体を得た。 得られた焼結体をＸ線回析法、及び顕微鏡にて
調査した結果を第１表に表す。 【表】
ラミツクスの製造方法に係り、得られた焼結体全
体が、超電導性を有する低温安定相からなる
BaO−Y2O3−CuO系超電導セラミツクスの製造
方法に関する。 背景技術 従来、超電導材料としてはNb−Ti、Nb−Sn、
Nb3Sn等の合金系、あるいは金属間化合物材料が
知られている。 前記超電導材料は、電気抵抗が零になる臨界温
度Tcがせいぜい30Kでマイスナー効果を示すも
のであつた。 しかし、最近、臨界温度Tcが90K付近でマイ
スナー効果を示す、高温超電導材料として、
BaO−Y2O3−CuO系超電導セラミツクスが提案
され、多くの研究調査が行われるようになつた。 このBaO−Y2O3−CuO系超電導セラミツクス、
例えば、YBa2Cu3O7-xセラミツクスは 550℃〜600℃付近で相転移が行われ、この場
合、高温相の正方晶組織では超電導相を示さず、
低温安定相の斜方晶組織が超電導相を示すことが
知られている。 一方、かかる超電導セラミツクスの焼成に関
し、従来の粉末冶金法による焼成法では、950℃
付近で５日間焼結し、その後冷却する方法が取ら
れていた。 この焼結に際し、正方晶組織の高温相から斜方
晶組織の低温安定相への変態の際に酸素の吸収が
行われる。 ところが、変態時の供給酸素が不足した場合、
低温においても、正方晶組織が準安定相として存
在し、特に、緻密な焼結体においては内部まで酸
素を供給することができず、得られた焼結体の全
体を超電導相の斜方晶組織に変態させることは困
難であつた。 発明の目的 この発明は、BaO−Y2O3−CuO系超電導セラ
ミツクスの製造に際して、得られた焼結体の全体
を超電導相の斜方晶組織に変態できる超電導セラ
ミツクスの製造方法を目的としている。 発明の概要 この発明は、 仮焼原料粉末としてBaCO3、Y2O3、CuOを所
要量混合後、大気中で700℃〜900℃に１時間以上
の仮焼を行つた後、斜方晶組織と正方晶組織との
混合組織からなる粒度1μm以下のYBa2Cu3O7-x
組成（ｘ＝０〜0.25）の原料粉末を、 １気圧〜10気圧のO220vol％以上の雰囲気中
で、600℃〜1050℃の温度、300Kg／cm2〜2000Kg／
cm2の圧力にて２時間〜20時間の加圧焼結した後、
２℃／分以下の冷却速度で徐冷することを特徴と
する超電導セラミツクスの製造方法である。 発明の構成 この発明を詳述すると、まず、BaO−Y2O3−
CuO系超電導セラミツクスの出発原料粉である
BaCO3、Y2O3、CuOを所要量混合した後、大気
中で700℃〜900℃、１時間以上の仮焼を行なう。 さらに、微粉砕して、斜方晶の低温安定相と正
方晶の高温不安定相の混合組織からなる粒度1μm
以下の仮焼粉末を得る。 この仮焼粉末を、１気圧〜10気圧の20vol％以
上のO2雰囲気中で、300Kg／cm2〜2000Kg／cm2の圧
力に保持し、600℃〜1050℃で２時間〜20時間加
熱して、加圧焼結し、その後２℃／分以下の徐冷
を行つて、組織が斜方晶の低温安定相からなる
BaO−Y2O3−CuO系超電導セラミツクスを製造
することを要旨とする。 この発明において、加圧焼結方法は熱間静水圧
プレス法でも、またホツトプレス法でもよい。 限定理由 この発明において、仮焼原料粉末の粒度を1μm
以下に限定した理由は、粒度1μmを超えると緻密
な焼結体を得るために高温を要し、また、結晶粒
が大きくなるため、粒内部まで斜方晶へ相転移が
困難であるので好ましくない。 この発明における加圧焼結条件は以下のとおり
である。 加圧焼結における雰囲気は、斜方晶のみを生成
させる理由から少なくとも20vol％のO2雰囲気に
する必要がある。 また、加熱条件は600℃未満では焼結が進行し
難く、1050℃を超えると、CuOが分解するので好
ましくなく、600℃〜1050℃にする必要がある。 また、加圧条件は、300Kg／cm2未満では、粉体
が緻密化せず、加圧焼結の効果が認められず、
2000Kg／cm2を超えると装置本体が実用的でないた
め、300Kg／cm2〜2000Kg／cm2に限定する。 また、加圧焼結条件として１気圧〜10気圧の
20vol％以上のO2雰囲気を用いる理由は、１気圧
未満では酸素量が減少して好ましくなく、10気圧
を超えると、高圧設備を要するので好ましくな
い。また、保持時間を２時間〜20時間に限定した
理由は、２時間未満では緻密化が完了せず、20時
間を超えると設備的にまた安全上も実用的でな
く、さらに特性の向上に効果がないことによる。 この発明において、上記加熱温度よりの冷却
は、徐冷とし、冷却速度が小さい程好ましく、２
℃／分以下が望ましい。 発明の効果 この発明は、配合原料粉末の仮焼粉末が製造の
容易な斜方晶（超電導相）と正方晶（非超電導
相）との混合相であるが、配合原料粉末を超電導
相が安定して生成する条件で加圧焼結されるた
め、正方晶が全て斜方晶に変態し、焼結体全体が
均質な超電導相からなり、高い臨界温度Jcを有す
る超電導材料を得ることができる。 実施例 純度99.9％以上の粒度2μm以下のBaCO3、Y2
O3、CuO粉末を、組成比２：１：３のモル比に
配合して、アルコールを収容したボールミル中
で、６時間混合した後、乾燥させた。 その後、大気中で900℃、20時間の仮焼し、さ
らに、微粉砕して得られた粒度1μm以下の仮焼粉
を得た。 仮焼粉をＸ線回析法にて結晶構造を調査した結
果、斜方晶からなる低温安定相と正方晶からなる
高温不安定相の混合組成よりなることが分つた。 この仮焼微粉砕粉を、材質SiCからなる寸法径
20mmφ×高さ30mm寸法のダイスを用いて、５気圧
のO2100vol％雰囲気中で、920℃まで２℃／Hrの
加熱速度で加熱後、920℃で圧力1000Kg／cm2にて
10時間保持して、ホツトプレスを行つた。 その後、１℃／分の冷却速度を冷却して、寸法
径20mm×高さ５mmの焼結体を得た。 得られた焼結体をＸ線回析法、及び顕微鏡にて
組織、結晶構造を調査した結果、焼結体は斜方晶
の低温安定相組織を示すことは明らかであり、
Tcは90°Kでマイスナー効果を示す超電導セラミ
ツクスが得られた。 （比較例） 実施例と同一組成比の純度99.9％以上の粒度
2μm以下のBaCO3、Y2O3、CuO粉末を混合後、
実施例と同一の仮焼条件にて仮焼後、仮焼粉を平
均粒度1μm以下に微粉砕した仮焼粉はＸ線回析法
にて調査した結果斜方晶からなる低温安定相と正
方晶からなる高温不安定相の混合組織からなるこ
とが分つた。 前記仮焼粉を実施例と同一寸法、材質のダイス
内に装入後、第１表に表す加熱条件、加圧焼結条
件にて加圧焼結した後、徐冷して焼結体を得た。 得られた焼結体をＸ線回析法、及び顕微鏡にて
調査した結果を第１表に表す。 【表】
Claims (1)
- １ 仮焼原料粉末としてBaCO3、Y2O3、CuOを
所要量混合後、大気中で700℃〜900℃に１時間以
上の仮焼を行つた後、斜方晶組織と正方晶組織と
の混合組織からなる粒度1μm以下のYBa2Cu3
O7-x組成の原料粉末を、１気圧〜10気圧のO2
20vol％以上の雰囲気中で、600℃〜1050℃の温
度、300Kg／cm2〜2000Kg／cm2の圧力にて２時間〜
20時間の加圧焼結した後、２℃／分以下の冷却速
度で徐冷することを特徴とする超電導セラミツク
スの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62170397A JPS6414159A (en) | 1987-07-08 | 1987-07-08 | Production of superconducting ceramic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62170397A JPS6414159A (en) | 1987-07-08 | 1987-07-08 | Production of superconducting ceramic |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6414159A JPS6414159A (en) | 1989-01-18 |
| JPH0574548B2 true JPH0574548B2 (ja) | 1993-10-18 |
Family
ID=15904171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62170397A Granted JPS6414159A (en) | 1987-07-08 | 1987-07-08 | Production of superconducting ceramic |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6414159A (ja) |
-
1987
- 1987-07-08 JP JP62170397A patent/JPS6414159A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6414159A (en) | 1989-01-18 |
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