JPH0712928B2 - 超電導物品の製造方法 - Google Patents
超電導物品の製造方法Info
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- JPH0712928B2 JPH0712928B2 JP1060460A JP6046089A JPH0712928B2 JP H0712928 B2 JPH0712928 B2 JP H0712928B2 JP 1060460 A JP1060460 A JP 1060460A JP 6046089 A JP6046089 A JP 6046089A JP H0712928 B2 JPH0712928 B2 JP H0712928B2
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- superconducting
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- bacuox
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- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
- H10N60/857—Ceramic superconductors comprising copper oxide
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超電導物品の製造方法、特に、高い臨界電
流密度（以下、端にJcという）を得ることができる、超
電導物品の製造方法に関するものである。
流密度（以下、端にJcという）を得ることができる、超
電導物品の製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 超電導材は、粒子加速器、医療診断器具等において、超
電導磁石の形で既に実用化されている。また、超電導材
は、発電機、エネルギー貯蔵装置、リニアモーターカ
ー、磁気選別機、核融合炉、送電ケーブル、磁気遮断器
等への応用が期待されている。更に、ジョセフソン効果
を利用した超電導素子は、超高速コンピューター、赤外
線センサー、低雑音増幅器等への応用が期待されてお
り、これらが本格的に実用化された場合の産業的、社会
的インパクトの大きさは、未だ側りがたい。
電導磁石の形で既に実用化されている。また、超電導材
は、発電機、エネルギー貯蔵装置、リニアモーターカ
ー、磁気選別機、核融合炉、送電ケーブル、磁気遮断器
等への応用が期待されている。更に、ジョセフソン効果
を利用した超電導素子は、超高速コンピューター、赤外
線センサー、低雑音増幅器等への応用が期待されてお
り、これらが本格的に実用化された場合の産業的、社会
的インパクトの大きさは、未だ側りがたい。
これまでに開発された超電導材の代表的なものの１つと
して、Nb−Ti合金がある。これは、現在、磁界発生用線
材として広く実用に供されている。Nb−Ti合金の臨界温
度（即ち、超電導状態が生じる臨界温度）（以下、Tcと
いう）は、9Kである。また、Nb−Ti合金よりも格段に高
いTcを有する超電導材として化合物系超電導材が開発さ
れ、現在、Nb3Sn（Tc:18K）とV3Ga（Tc:15K）が線材化
され実用に供せられている。
して、Nb−Ti合金がある。これは、現在、磁界発生用線
材として広く実用に供されている。Nb−Ti合金の臨界温
度（即ち、超電導状態が生じる臨界温度）（以下、Tcと
いう）は、9Kである。また、Nb−Ti合金よりも格段に高
いTcを有する超電導材として化合物系超電導材が開発さ
れ、現在、Nb3Sn（Tc:18K）とV3Ga（Tc:15K）が線材化
され実用に供せられている。
近年、上述した、合金系および化合物系の超電導材より
もさらに高い、Tcを有する超電導材として、CuxOy基を
含む複合酸化物超電導材が開発された。例えば、Ｙ−Be
−Cu−Ｏ系の超電導材のTcは、約93Kである。液体窒素
の温度は、77Kであるから、複合酸化物超電導材につい
ては、液体ヘリウムより安価な液体窒素を冷却材として
使用することができる。液体窒素温度で使用可能な高温
超電導材料の発見は、前述した応用分野への期待度を増
々高めるものであるが、実際の応用化に当っては、超電
導材を皮膜化および線材化することは勿論、このような
超電導物品のJcをいかにして高めるかが問題となる。
もさらに高い、Tcを有する超電導材として、CuxOy基を
含む複合酸化物超電導材が開発された。例えば、Ｙ−Be
−Cu−Ｏ系の超電導材のTcは、約93Kである。液体窒素
の温度は、77Kであるから、複合酸化物超電導材につい
ては、液体ヘリウムより安価な液体窒素を冷却材として
使用することができる。液体窒素温度で使用可能な高温
超電導材料の発見は、前述した応用分野への期待度を増
々高めるものであるが、実際の応用化に当っては、超電
導材を皮膜化および線材化することは勿論、このような
超電導物品のJcをいかにして高めるかが問題となる。
Jcを高くするには、超電導皮膜の組織を緻密にし、且
つ、超電導皮膜を超電導相単相にする必要がある。
つ、超電導皮膜を超電導相単相にする必要がある。
従来、上述した目的を達成するために、以下に述べる、
超電導物品の製造方法が、1988年８月に発行された「JA
PANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS」VOL.27,No.8（以
下、先行技術と云う）に開示されている。以下、先行技
術を図面を参照しながら説明する。
超電導物品の製造方法が、1988年８月に発行された「JA
PANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS」VOL.27,No.8（以
下、先行技術と云う）に開示されている。以下、先行技
術を図面を参照しながら説明する。
先づ、粉末焼結法によって、Y2BaCuOx′の第１層を形成
する。次いで、BaとCuとの割合がモル比で３対５となる
ように、BaCO3とCuとを混合して、第２層用原料を調製
する。次いで、前記第２層用原料を800℃で24時間加熱
し、次いで、900℃で24時間加熱する。次いで、このよ
うに熱処理を施した前記第２層用原料を粉砕する。次い
で、第３図に示すように、前記第２層用原料の粉末を第
１層の表面上に塗布して、第１層１の表面上に第２層２
を形成する。次いで、第２層２を930℃から950℃の温度
で１から24時間加熱する。
する。次いで、BaとCuとの割合がモル比で３対５となる
ように、BaCO3とCuとを混合して、第２層用原料を調製
する。次いで、前記第２層用原料を800℃で24時間加熱
し、次いで、900℃で24時間加熱する。次いで、このよ
うに熱処理を施した前記第２層用原料を粉砕する。次い
で、第３図に示すように、前記第２層用原料の粉末を第
１層の表面上に塗布して、第１層１の表面上に第２層２
を形成する。次いで、第２層２を930℃から950℃の温度
で１から24時間加熱する。
このようにして、第２層２が溶融すると、第２層２の融
液が第１層１中に浸透して、前記溶液と第１層１の一部
を構成するY2BaCuOx′とが反応する。この結果、第４図
に示すように、未反応の第１層１上に、YBa2Cu3Oxの超
電導皮膜３が形成される。
液が第１層１中に浸透して、前記溶液と第１層１の一部
を構成するY2BaCuOx′とが反応する。この結果、第４図
に示すように、未反応の第１層１上に、YBa2Cu3Oxの超
電導皮膜３が形成される。
上記超電導皮膜３は、その組織が緻密で且つ超電導相単
相からなっているので、高いJcを有する超電導物品を製
造することができる。
相からなっているので、高いJcを有する超電導物品を製
造することができる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した先行技術によつて、超電導材を
皮膜化する場合、次のような問題がる。即ち、第１層１
および第２層２をセラミックスまたは金属基材４上に形
成し、その後、第２層２を加熱した時に、超電導皮膜３
に割れが生じる。これは、第１層１中のY2BaCuOx′が第
２層２の融液と反応して、YBa2Cu3Oxが生成される際
に、体積が膨張するため、および、Y2BaCuOx′の第１層
１とYBa2Cu3Oxの超電導皮膜３との熱膨張率に差がある
ためと解釈される。
皮膜化する場合、次のような問題がる。即ち、第１層１
および第２層２をセラミックスまたは金属基材４上に形
成し、その後、第２層２を加熱した時に、超電導皮膜３
に割れが生じる。これは、第１層１中のY2BaCuOx′が第
２層２の融液と反応して、YBa2Cu3Oxが生成される際
に、体積が膨張するため、および、Y2BaCuOx′の第１層
１とYBa2Cu3Oxの超電導皮膜３との熱膨張率に差がある
ためと解釈される。
［課題を解決するための手段］ この発明は、セラミックスまたは金属製基材の表面上
に、Ln2BaCuOx′およびLnBa2Cu3Oxの混合物からなる第
１層を形成し、次いで、前記第１層の表面上に、前記第
１層の一部を構成する前記Ln2BaCuOx′と反応して、LnB
a2Cu3Oxが生成される成分組成からなる第２層を形成し
（但し、Lnは、Ｙおよび希土類元素を表わす）、次い
で、前記第２層を加熱して、前記第２層を溶融させるこ
とに特徴を有するものである。
に、Ln2BaCuOx′およびLnBa2Cu3Oxの混合物からなる第
１層を形成し、次いで、前記第１層の表面上に、前記第
１層の一部を構成する前記Ln2BaCuOx′と反応して、LnB
a2Cu3Oxが生成される成分組成からなる第２層を形成し
（但し、Lnは、Ｙおよび希土類元素を表わす）、次い
で、前記第２層を加熱して、前記第２層を溶融させるこ
とに特徴を有するものである。
次に、この発明の、超電導物品の製造方法の一実施態様
を図面を参照しながら説明する。
を図面を参照しながら説明する。
第１図および第２図は、この発明の、超電導物品の製造
方法を示す工程図である。
方法を示す工程図である。
第１図に示すようにNi合金等の基材４の表面上に、Ln2B
aCuOx′およびLnBa2Cu3Oxからなり、Ln2BaCuOx′の割合
がモル比で５から80％の第１層５を、プラズマ溶射法等
によって形成する。但し、Lnは、Ｙおよび希土類元素を
表わす。次いで、第１層５の表面上に、第１層５の一部
を構成するLn2BaCuOxと反応して、LnBa2Cu3Oxが生成さ
れる成分組成を有する第２層６を形成する。第２層６
は、Cuの酸化物およびBaの酸化物からなり、CuとBaとの
割合がモル比で、Cu:Ba＝1:0.1から0.95となる組成を有
するもの、または、Cuの酸化物、Baの酸化物およびＹの
酸化物からなり、CuとBaとＹとの割合がモル比で、Cu:B
a:Y＝1:0.1から0.95:0.001から0.33となる組成を有する
ものからなっている。例えば、ＹとBaとCuとの割合がモ
ル比で１対13対26となるような、ＹとBaとCuの酸化物の
混合物からなっている。そして、第２層６を900から100
0℃の温度範囲に加熱して、第２層６を溶融させる。
aCuOx′およびLnBa2Cu3Oxからなり、Ln2BaCuOx′の割合
がモル比で５から80％の第１層５を、プラズマ溶射法等
によって形成する。但し、Lnは、Ｙおよび希土類元素を
表わす。次いで、第１層５の表面上に、第１層５の一部
を構成するLn2BaCuOxと反応して、LnBa2Cu3Oxが生成さ
れる成分組成を有する第２層６を形成する。第２層６
は、Cuの酸化物およびBaの酸化物からなり、CuとBaとの
割合がモル比で、Cu:Ba＝1:0.1から0.95となる組成を有
するもの、または、Cuの酸化物、Baの酸化物およびＹの
酸化物からなり、CuとBaとＹとの割合がモル比で、Cu:B
a:Y＝1:0.1から0.95:0.001から0.33となる組成を有する
ものからなっている。例えば、ＹとBaとCuとの割合がモ
ル比で１対13対26となるような、ＹとBaとCuの酸化物の
混合物からなっている。そして、第２層６を900から100
0℃の温度範囲に加熱して、第２層６を溶融させる。
第１層５中のLn2BaCuOx′の割合をモル比で５から80％
としたのは、Ln2BaCuOx′の割合がモル比で５％未満で
あると、第１層５中に浸透した第２層６の溶液がLn2BaC
uOx′と十分に反応せず、未反応の融液が超電導皮膜７
中に残存して、皮膜７の特性が低下し、一方、80％を超
えると、超電導皮膜７に割れが生じるからである。この
ように、第２層６を溶融させることによって、第２層６
の融液が、第１層５中に浸透する。この結果、第２層６
の融液と第１層５の一部を構成するLn2BaCuOx′とが反
応して、第２図に示すように、基材４の表面上に未反応
の第１層５を介してLnBa2Cu3Oxの超電導皮膜７が割れが
生じることなく形成される。超電導皮膜７の組織は緻密
で且つ超電導相単相からなっている。
としたのは、Ln2BaCuOx′の割合がモル比で５％未満で
あると、第１層５中に浸透した第２層６の溶液がLn2BaC
uOx′と十分に反応せず、未反応の融液が超電導皮膜７
中に残存して、皮膜７の特性が低下し、一方、80％を超
えると、超電導皮膜７に割れが生じるからである。この
ように、第２層６を溶融させることによって、第２層６
の融液が、第１層５中に浸透する。この結果、第２層６
の融液と第１層５の一部を構成するLn2BaCuOx′とが反
応して、第２図に示すように、基材４の表面上に未反応
の第１層５を介してLnBa2Cu3Oxの超電導皮膜７が割れが
生じることなく形成される。超電導皮膜７の組織は緻密
で且つ超電導相単相からなっている。
超電導皮膜７に割れが生じにくいのは、次の理由によ
る。即ち、第１層５中に、超電導皮膜７と同一成分組成
であるLnBa2Cu3Oxが含まれているために、第１層５中の
Y2BaCuOx′が第２層６の融液と反応して、YBa2Cu3Oxが
生成される際の体積膨張が減少し、且つ、Ln2BaCuOx′
の第１層５とLnBa2Cu3Oxの超電導皮膜７との熱膨張率の
差が小さくなるためである。
る。即ち、第１層５中に、超電導皮膜７と同一成分組成
であるLnBa2Cu3Oxが含まれているために、第１層５中の
Y2BaCuOx′が第２層６の融液と反応して、YBa2Cu3Oxが
生成される際の体積膨張が減少し、且つ、Ln2BaCuOx′
の第１層５とLnBa2Cu3Oxの超電導皮膜７との熱膨張率の
差が小さくなるためである。
次に、この発明の実施例について説明する。
［実施例］ ＹとBaとCuとの割合がモル比で1.5対1.5対２となるよう
に、Y2O3とBaCO3とCuOとを混合したものからなる第１層
用原料を、900℃の温度で10時間１時焼成し、次いで、
この１次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した１次
焼成原料を、920℃の温度で10時間２次焼成し、次い
で、この２次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した
２次焼成原料を、950℃の温度で10時間３次焼成し、そ
して、この３次焼成原料を粉砕して、粒径26から44μｍ
の第１層用粉末原料を調製した。このようにして調製し
た第１層用粉末原料は、ＹとBaとCuとのモル比から、50
％のY2BaCuOx′と50％のYBa2Cu3Oxとからなっている。
に、Y2O3とBaCO3とCuOとを混合したものからなる第１層
用原料を、900℃の温度で10時間１時焼成し、次いで、
この１次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した１次
焼成原料を、920℃の温度で10時間２次焼成し、次い
で、この２次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した
２次焼成原料を、950℃の温度で10時間３次焼成し、そ
して、この３次焼成原料を粉砕して、粒径26から44μｍ
の第１層用粉末原料を調製した。このようにして調製し
た第１層用粉末原料は、ＹとBaとCuとのモル比から、50
％のY2BaCuOx′と50％のYBa2Cu3Oxとからなっている。
次に、ＹとBaとCuとの割合がモル比で１対13対26となる
ように、Y2O3とBaCO3とCuOとを混合したものからなる第
２層用原料を、900℃の温度で10時間１次焼成し、次い
で、この１次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した
１次焼成原料を、920℃の温度で10時間２次焼成し、次
いで、この２次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕し
た２次焼成原料を、950℃の温度で１時間３次焼成し、
そして、この３次焼成原料を粉砕して、粒径26から44μ
ｍの第２層用粉末原料を調製した。
ように、Y2O3とBaCO3とCuOとを混合したものからなる第
２層用原料を、900℃の温度で10時間１次焼成し、次い
で、この１次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕した
１次焼成原料を、920℃の温度で10時間２次焼成し、次
いで、この２次焼成原料を粉砕し、次いで、この粉砕し
た２次焼成原料を、950℃の温度で１時間３次焼成し、
そして、この３次焼成原料を粉砕して、粒径26から44μ
ｍの第２層用粉末原料を調製した。
次に、Ni合金からなる基材の表面上に、上記第１層用粉
末原料を、低圧プラズマ溶射法によって吹き付け、かく
して、基材の表面上に厚さ100μｍの第１層を形成し
た。次いで、第１層の表面上に、上記第２層用粉末原料
を、低圧プラズマ溶射法によって吹き付け、かくして、
第１層の表面上に厚さ50μｍの第２層を形成した。
末原料を、低圧プラズマ溶射法によって吹き付け、かく
して、基材の表面上に厚さ100μｍの第１層を形成し
た。次いで、第１層の表面上に、上記第２層用粉末原料
を、低圧プラズマ溶射法によって吹き付け、かくして、
第１層の表面上に厚さ50μｍの第２層を形成した。
そして、第２層を950℃の温度に30分間加熱した。
この結果、基材の表面上には、未反応の厚さ75μｍの第
１層を介して厚さ50μｍのYBa2Cu3Oxの超電導皮膜が形
成された。
１層を介して厚さ50μｍのYBa2Cu3Oxの超電導皮膜が形
成された。
この超電導皮膜を観察した結果、割れは生じておらず、
組織は緻密で且つ超電導相単相からなっていた。そし
て、超電導皮膜のJcを調べた結果、1100A/cm2であっ
た。
組織は緻密で且つ超電導相単相からなっていた。そし
て、超電導皮膜のJcを調べた結果、1100A/cm2であっ
た。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、優れた超電導
特性を有する皮膜が形成された超電導物品を製造するこ
とができるといった有用な効果がもたらされる。
特性を有する皮膜が形成された超電導物品を製造するこ
とができるといった有用な効果がもたらされる。
第１図および第２図は、この発明の超電導物品の製造方
法を示す工程図、第３図および第４図は、従来の超電導
物品の製造方法を示す工程図である。図面において、 1,5…第１層、2,6…第２層、3,7…超電導皮膜、４…基
材。
法を示す工程図、第３図および第４図は、従来の超電導
物品の製造方法を示す工程図である。図面において、 1,5…第１層、2,6…第２層、3,7…超電導皮膜、４…基
材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 守章 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 小菅 茂義 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 樺沢 真事 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−103810（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−27613（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】セラミックスまたは金属製基材の表面上
に、Ln2BaCuOx′およびLnBa2Cu3Oxの混合物からなる第
１層を形成し、次いで、前記第１層の表面上に、前記第
１層の一部を形成する前記Ln2BaCuOx′と反応して、LnB
a2Cu3Oxが生成される成分組成からなる第２層を形成し
（但し、Lnは、Ｙおよび希土類元素を表す）次いで、前
記第２層を加熱して、前記第２層を溶融させることを特
徴とする、超電導物品の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060460A JPH0712928B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 超電導物品の製造方法 |
| CA002010486A CA2010486A1 (en) | 1989-03-13 | 1990-02-20 | Method for manufacturing superconducting article |
| DE69009247T DE69009247T2 (de) | 1989-03-13 | 1990-02-21 | Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Gegenstandes. |
| EP90103352A EP0387552B1 (en) | 1989-03-13 | 1990-02-21 | Method for manufacturing superconducting article |
| KR1019900002813A KR930003843B1 (ko) | 1989-03-13 | 1990-03-05 | 초전도 물품의 제조방법 |
| CN90101312A CN1045887A (zh) | 1989-03-13 | 1990-03-13 | 超导体制造方法 |
| US07/782,795 US5200389A (en) | 1989-03-13 | 1991-10-25 | Method for manufacturing an oxide superconducting article |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060460A JPH0712928B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 超電導物品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239116A JPH02239116A (ja) | 1990-09-21 |
| JPH0712928B2 true JPH0712928B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=13142900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1060460A Expired - Lifetime JPH0712928B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 超電導物品の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0387552B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0712928B2 (ja) |
| KR (1) | KR930003843B1 (ja) |
| CN (1) | CN1045887A (ja) |
| CA (1) | CA2010486A1 (ja) |
| DE (1) | DE69009247T2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1048706C (zh) * | 1996-05-21 | 2000-01-26 | 浙江大学 | 单相性Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ高温超导体的分步合成方法 |
| CN104795180B (zh) * | 2015-04-07 | 2017-08-11 | 上海大学 | 极低氟mod法快速制备rebco超导膜的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8701788A (nl) * | 1987-07-29 | 1989-02-16 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een supergeleidende dunne laag. |
| JP2707499B2 (ja) * | 1987-11-26 | 1998-01-28 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導体の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1060460A patent/JPH0712928B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
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