JPH07106909B2 - Bi‐Pb‐Sr‐Ca‐Cu‐O超伝導体合成方法 - Google Patents

Bi‐Pb‐Sr‐Ca‐Cu‐O超伝導体合成方法

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JPH07106909B2
JPH07106909B2 JP2189977A JP18997790A JPH07106909B2 JP H07106909 B2 JPH07106909 B2 JP H07106909B2 JP 2189977 A JP2189977 A JP 2189977A JP 18997790 A JP18997790 A JP 18997790A JP H07106909 B2 JPH07106909 B2 JP H07106909B2
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    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O型の高温酸化物超伝
導体の粉末を作製する方法に係わる。
通常方法では、高温金属酸化物超伝導体は通常の固相反
応によって作製する。即ち、最終的な金属酸化物超伝導
体中に存在させたい金属成分の酸化物または炭化物を適
当比率で混合し、粉砕し、焼し、かつ焼結して酸化物
超伝導材料を得る。しかし、この通常方法で得られる最
終生成物は粗大粉末(粒径が1μmより大)で、かつ均
質性に乏しく、このことは該生成物の利用に重大な悪影
響を及ぼす。
上記方法の欠点は、より均一な粒径を有し、かつより微
細である先駆粉末粒子をもたらし得る金属共沈法を用い
ることによって改善可能である。金属共沈法では、所望
金属の可溶塩を含有する水溶液に蓚酸塩沈澱剤を添加す
る。溶液のpH値を調節してBi−Pb−Sr−Ca−Cu−O混合
物の蓚酸塩共沈物を生成させるべく、溶液に水酸化ナト
リウム(または水酸化カリウム)を添加する。得られた
共沈物を過し、乾燥し、かつ焼結する。水酸化ナトリ
ウム及び/または水酸化カリウムを溶液に添加すると、
同時に溶液のpHが変化する。共沈物は、迅速に生成する
が均質でない。そのうえ、ナトリウム及び/またはカリ
ウムイオンが残留することにより、上記のようにして得
られる生成物の超伝導性は悪影響を受ける。沈澱剤とし
て時に蓚酸アンモニウムを用いるが、この場合溶液のpH
を調節することはできない。即ち、この従来方法におい
て共沈物の個々の成分の比率を制御することは困難であ
り、この方法は大量生産に用いるには不適当である。
発明の概要 従って、本発明は、上述の従来方法の欠点を軽減し得る
Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O型酸化物超伝導体作製方法を提
供することを目的とする。
即ち本発明は、個々の金属成分の比率を容易に制御でき
るBi−Pb−Sr−Ca−Cu−O型酸化物超伝導体の作製方法
の提供を目的とする。
本発明はまた、超伝導臨界温度が110KであるBi−Pb−Sr
−Ca−Cu−O型酸化物超伝導体の作製方法の提供を目的
とする。
更に本発明は、非常に微細で、しかも均一な粒径を有す
る超伝導材料が得られるBi−Pb−Sr−Ca−Cu−O型酸化
物超伝導体作製方法の提供も目的とする。
溶液の濃度を制御できるBi−Pb−Sr−Ca−Cu−O型酸化
物超伝導体作製方法を提供することも、本発明の目的で
ある。
本発明の上記その他の目的、利点及び特徴は、本明細書
の記述を参照することによってより良く理解及び認識さ
れよう。
本発明を、添付図面を参照しつつ以下に詳述する。
好ましい具体例の説明 本発明は、最終的な超伝導体組成物中に存在させたいB
i、Pb、Sr、Ca及びCu金属成分の硝酸塩を硝酸溶液に溶
解させ、得られた溶液を、予め混合したトリエチルアミ
ン/蓚酸を適当量含有させた溶液に注ぎ込んで共沈物を
生成させるBi−Pb−Sr−Ca−Cu−O型酸化物超伝導体作
製方法に係わる。共沈物過後、得られた生成物を800
〜860℃の温度で焼及び焼結する。非常に微細で、か
つ均一な粒径を有する酸化物超伝導体粉末が得られる。
本発明によれば、Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O型酸化物超伝
導体を作製する方法は次の諸工程を含む。
(1)金属硝酸塩水溶液の製造 1.698gのBi(NO3・5H2O、0.4971gのPb(NO3
1.059のSr(NO3及び1.182gのCu(NO3・3H2Oを
1.6M硝酸溶液10mlに混入する。溶液を、諸成分が完全に
溶解するまで撹拌する。
(2)トリエチルアミン/蓚酸溶液の製造 4.098gの蓚酸を水50mlに溶解させる。溶液にトリエチル
アミンを次の比率で添加する。比率 トリエチルアミン(ml) 1 4.5 1.5 6.8 1.8 8.1 2.0 9.1 2.2 9.9 2.5 11.4 3.0 13.5 (3)共沈 金属硝酸塩溶液をトリエチルアミン/蓚酸溶液にゆっく
り添加する。溶液を撹拌し、淡青色の沈澱物を生成させ
る。混合が十分に完了した後、懸濁液を過する。固形
の青色沈澱物を集めて炉に入れ、120℃で6時間乾燥す
ると、沈澱物は粉末状となる。
(4)焼 上述のようにして得られた生成物を高温炉に入れ、800
℃で10時間焼する。
焼後、黒色の固体を粉砕し、かつ圧縮して0.5gのディ
スク形ペレットとする。
(5)焼結 上記ディスク形ペレットを860℃で72時間焼結して、非
常に微細な粉末状の金属酸化物超伝導材料を作製する。
本発明によれば、Bi、Pb、Sr、Ca及びCu金属の硝酸塩を
硝酸溶液に溶解させて水溶液を製造する。この水溶液
に、トリエチルアミンと蓚酸とを様々なモル比(1〜
3)で十分に混合した混合溶液を徐々に添加する。混合
溶液添加直後に、上記水溶液のpHが変化する。第1図に
示したように、トリエチルアミン対蓚酸のモル比が1〜
2である時、pHの変化が僅かである。トリエチルアミン
/蓚酸比が2.1を上回ると、pHは激しく変化する。ICP−
AES(高周波誘導結合プラズマ原子発光分析法)を用い
て残留金属イオン濃度を検出し、残留金属イオンの、開
始重量に関して算出した重量比率をトリエチルアミン/
蓚酸比の関数として第2図に示す。第2図から、残留金
属イオンの量はトリエチルアミン/蓚酸比次第で異なる
が、この比が1.8〜2.2付近の時にいずれの残留金属イオ
ンの量も最少となることが明らかである。このことによ
って、諸成分を開始比率に近い比率で含有する均質な共
沈物が生成し得ることが分かる。得られた沈澱物を140
℃で乾燥して、非常に微細な粉末(粒径約0.3μm)を
製造する。
本発明によって得られた共沈物の熱特性を、熱重量分析
装置及び示差熱分析装置で測定する。第3図に示したよ
うに、甚だしい重量損失が400℃において観察される。
対応する発熱反応の高いピークが、有機成分の大部分が
分解したことを示唆している。次に、生成物を、選択し
た4種の温度(140℃、200℃、450℃及び800℃)で2時
間加熱し、IR吸収スペクトルを測定して第4図に示す
(a:140℃、b;200℃、c;450℃、d;800℃)。第4図は蓚
酸塩の吸収特性を示している。図中、1650cm-1、1300cm
-1及び800cm-1において蓚酸塩に関する信号を認めるこ
とができる。トリエチルアミンに関するIR吸収信号は認
められず、このことはトリエチルアミンのカチオンが共
沈物中に残存しないことを示している。沈澱物を200℃
で2時間加熱した場合(第4図の曲線b)、金属蓚酸塩
は徐々に分解する。その結果、1650cm-1での吸収が次第
に弱まる。温度を450℃に高めると(第4図の曲線
c)、蓚酸塩は徐々に分解してビスマス酸化物、銅酸化
物、鉛酸化物、カルシウム炭酸塩及びストロンチウム炭
酸塩となる。カルシウム炭酸塩及びストロンチウム炭酸
塩の存在は1450cm-1及び850cm-1において確認できる。
温度を800℃に高めると、個々の酸化物及び炭酸塩同士
が徐々に反応して超伝導酸化物を生成し、従ってピーク
は消滅する。結論として、上述の諸操作によって得られ
る共沈物は金属蓚酸塩である。450℃で、上記共沈物は
分解して酸化物または炭酸塩を生成し、800℃で粉末状
の酸化物超伝導材料が得られる。
様々な比率のトリエチルアミン/蓚酸を用いて生成させ
た共沈物を、800℃で焼してから粉砕及び圧縮してペ
レットに成形する。ペレットを860℃で72時間焼結し、
その後室温に冷却する。四点プローブ法によって、温度
に関連する抵抗変化を測定する。第5図に示したよう
に、トリエチルアミン/蓚酸比が1.5〜2.2(グラフa;1.
5、グラフb;1.8、グラフc;2.0、グラフd;2.2)である場
合、得られた共沈物を焼結して得た酸化物超伝導体の臨
界温度は105〜110Kである。次に、得られた酸化物超伝
導体をX線回折によって調べる。第6図に示したよう
に、金属酸化物の主要成分が(2223)相であり、微少成
分は(2212)で、Ca2PbO4であることが判明する。続い
て、上記超伝導体をSQUID(超伝導量子干渉装置)で測
定し、結果を第7図に示す。最初、超伝導体を5Kに冷却
してから100ガウスの磁場を付与する。次いで温度を130
Kまで上昇させ、磁場変化を測定する。第7図に示した
曲線(a)はゼロ磁場冷却(ZFC)曲線である、次に、
超伝導体を、100ガウスの磁場を付与したまま130Kから5
Kに冷却し、磁場変化を測定する。第7図の曲線(b)
は磁場冷却(FC)曲線である。結論として、第7図は、
本発明の超伝導体が100Kで反磁性を有することを示して
いる。
本発明がより良く理解されるように次の実施例を提示す
るが、この実施例は本発明の範囲を限定するものではな
い。時に断らないかぎり、部及びパーセンテージは総て
重量に基づく。
本発明によるBi−Pb−Sr−Ca−Cu−O型高温金属酸化物
超伝導体作製方法では、原料としてBi、Pb、Sr、Ca及び
Cuの硝酸塩を用い、これらの硝酸塩を硝酸溶液に溶解さ
せて水溶液を製造する。この水溶液に適当比率のトリエ
チルアミン/蓚酸を添加して共沈物を生成させる。得ら
れた共沈物を860℃で焼結して、臨界温度110Kの金属酸
化物超伝導体を作製する。このように作製した金属酸化
物は、非常に微細な粉末状である。
本明細書には本発明のただ一つの具体例しか説明しなか
ったが、それでもなお、先に言及したものも含めて本発
明の変形例は当業者により直ちに実現され得ると理解さ
れる。従って、特許請求の範囲には、先に言及したもの
も含めて本発明の真の精神及び範囲を逸脱しないあわゆ
る変形例が包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
第1図は金属イオン沈澱後の残留液のpH値の、トリエチ
ルアミン/蓚酸比に対する変化を示すグラフ、第2図は
溶液過後に残留液中に存在する残留金属イオンの比率
を示すグラフ、第3図は本発明によって得られた沈澱物
の熱重量分析及び示差熱分析の結果を示すグラフ、第4
図は様々な温度で2時間焼結した沈澱物のIR吸収スペク
トルを示す図、第5図は本発明により様々なトリエチル
アミン/蓚酸比で作製した超伝導体における温度と抵抗
との関係を示すグラフ、第6図は本発明方法による超伝
導体のX線回折パターンを示す図、第7図はSQUIDで測
定した磁化のグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O型の高温酸化物超
    伝導体を合成する方法であって、 (a) Bi、Pb、Sr、Ca及びCuの硝酸塩を硝酸溶液(≧
    1.5M)に溶解させ、 (b) (a)で得られた溶液を、十分な混合を行なっ
    たトリエチルアミン/蓚酸(モル比1〜3)水溶液にゆ
    っくり添加して、淡青色を呈する均質な五成分沈澱物を
    得、 (c) (b)で得られた生成物を750〜800℃で10時間
    焼して、後の利用に供される粉末状の超伝導材料を得
    る ことを含むBi−Pb−Sr−Ca−Cu−O超伝導体合成方法。
JP2189977A 1990-07-18 1990-07-18 Bi‐Pb‐Sr‐Ca‐Cu‐O超伝導体合成方法 Expired - Lifetime JPH07106909B2 (ja)

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