JPH1111943A - 酸化物超電導体およびその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体およびその製造方法Info
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Abstract
化物超電導体およびその製造する方法を提供すること。 【解決手段】RE化合物(REはY,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luから選
ばれる1種又は2種以上の希土類元素)、Ba化合物及
びそのCu化合物を含む原料混合体に、少なくとも該原
料混合体の融点より高い温度領域における焼成工程を含
む処理を施してREーBaーCuーO系酸化物超電導体
を製造する酸化物超電導体の製造方法において、Mg,
Al,Si,Ca,Sc,Ti,V,Cr,Mn,F
e,Co,Ni,Zn,Sr,Zr,Nb,Mo,T
c,In,Sn,Sb,Te,Cs,La,Ce,P
r,Nd,Hf,Ta,W,Bi,の何れか1種ないし
2種以上の元素を0.05wt%〜1wt%添加するこ
とで、高磁場下においても高い臨界電流密度を示す酸化
物超電導体を製造することを可能にした。
Description
気軸受け、磁気シールド、バルクマグネット等に用いら
れる均一で高い臨界電流密度を示す酸化物超電導体およ
びその製造方法に関するものである。
ド、バルクマグネット等に用いられる均一で高い臨界電
流密度を示す酸化物超電導体の製造方法としては、RE
化合物(REはY,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,H
o,Er,Tm,Yb,Luから選ばれる1種又は2種
以上の希土類元素)、Ba化合物及びCu化合物を含む
原料混合体に、少なくとも該原料混合体の融点より高い
温度領域における焼成工程を含む処理を施してREーB
aーCuーO系酸化物超電導体を製造する方法が知られ
ている(例えば、特公平7ー51463号公報参照)。
は、RE、Ba、Cuの化合物を所定のモル比で混合し
た原料混合体を、一度溶融させた後、急冷凝固させ、こ
の凝固した原料混合体を微細に粉砕し、再び部分的に液
相を呈する高温領域に加熱してその後徐冷することによ
って、超電導相を成長させる。そしてさらに、酸素雰囲
気中でアニール処理を行なうことにより、比較的高い臨
界電流密度を示す酸化物超電導体を得るようにしたもの
である。
系超電導体を作製すると、REBa2 Cu3 O7-X 相中
にRE2 BaCuO5 相が微細に分散した組織となり、
このRE2 BaCuO5 相が磁束をピン止めするピンニ
ングセンターとして働き臨界電流密度を高める効果があ
る。
BaCuO5 相によるピン止め力は磁場の存在によって
弱められてしまうため、このRE2 BaCuO5 相によ
るピン止め点だけでは高磁場において十分な特性が得ら
れなかった。
されたものであり、高磁場においてもより高い臨界電流
密度特性を有する酸化物超電導体及びその製造方法を提
供することを目的としている。
として、請求項1の発明は、REBa2 Cu3 O7-X 相
(REはY,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,E
r,Tm,Yb,Luから選ばれる1種又は2種以上の
希土類元素)中にRE2 BaCuO5 相が微細に分散し
た酸化物超電導体において、Mg,Al,Si,Ca,
Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Z
n,Sr,Zr,Nb,Mo,Tc,In,Sn,S
b,Tc,Cs,La,Ce,Pr,Nd,Hf,T
a,W,Biの何れか1種ないし2種以上の元素が0.
05wt%〜1wt%含まれることを特徴とする酸化物
超電導体である。
物超電導体において、Pt、Pd、Ru、Rh,Ir、
Os、Reの各金属又は各化合物の1種又は2種以上を
0.05〜5wt%(但し、化合物の場合は、その化合
物に含有される前記金属の量で示す)含むことを特徴と
する酸化物超電導体である。
れかに記載の酸化物超電導体において、Agを1〜30
wt%含むことを特徴とする酸化物超電導体である。
Y,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,T
m,Yb,Luから選ばれる1種又は2種以上の希土類
元素)、Ba化合物及びCu化合物を含む原料混合体
に、少なくとも該原料混合体の融点より高い温度領域に
おける焼成工程を含む処理を施してREーBaーCuー
O系酸化物超電導体を製造する酸化物超電導体の製造方
法において、Mg,Al,Si,Ca,Sc,Ti,
V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Zn,Sr,Z
r,Nb,Mo,Tc,In,Sn,Sb,Tc,C
s,La,Ce,Pr,Nd,Hf,Ta,W,Biの
何れか1種ないし2種以上の元素を0.05wt%〜1
wt%(但し、化合物の場合は、その化合物に含有され
る前記金属の量で示す)添加することを特徴とする酸化
物超電導体の製造方法である。
物超電導体の製造方法において、前記原料混合体に、さ
らに、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Os、Reの各
金属又は各化合物の1種又は2種以上を0.05〜5w
t%(但し、化合物の場合は、その化合物に含有される
前記金属の量で示す)添加することを特徴とする酸化物
超電導体の製造方法である。
の酸化物超電導体の製造方法において、前記原料混合体
に、さらに、Agを1〜30wt%添加することを特徴
とする酸化物超電導体の製造方法である。
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luから選
ばれる1種又は2種以上の希土類元素)、Ba化合物及
びCu化合物を含む原料混合体に、少なくとも該原料混
合体の融点より高い温度領域における焼成工程を含む処
理を施してREーBaーCuーO系酸化物超電導体を製
造すると、REBa2 Cu3 O7-X 相中に0.1〜30
μm程度のRE2 BaCuO5 相が微細に分散し、臨界
電流密度を高めることができる。
i,Ca,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,
Ni,Zn,Sr,Zr,Nb,Mo,Tc,In,S
n,Sb,Te,Cs,La,Ce,Pr,Nd,H
f,Ta,W,Bi,の何れか1種ないし2種以上の元
素を0.05wt%〜1wt%添加すると、これらの元
素が超電導性を示すREBa2 Cu3 O7-X 相中のR
E、BaないしCuサイトに一部置換され、微細且つ部
分的に超電導性が弱い部分ができる。このような部分は
高磁場下において超電導状態から常電導状態になり、新
たなピンニングセンターとして働くことになる。よっ
て、高磁場下においてもこのような新たなピンニングセ
ンターが発生するため、高磁場下においても高い臨界電
流密度が得られる。
が薄く、1wt%以上では超電導特性の低い部分が多く
なりすぎるために、全体の特性も劣化させてしまう。
原料混合体を作製する処理を行なう際に、白金坩堝など
から混入することがあるが、これは0.05〜5wt%
の範囲で含まれていても、同様に高特性を示すことが確
認されている。また、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、
Os、Reの金属もしくは化合物粉末を0.05〜5w
t%の範囲で添加しても、同様に高特性を示すことが確
認されている。
〜30wt%添加すると、機械強度、耐水性が向上す
る。
末をY:Ba:Cu=18:24:34になるように秤
量した後、BaCO3 、CuOのみを大気中、880℃
で30時間焼成してBaCuO2 とCuOの仮焼粉を得
た(モル比でBaCuO2 :CuO=24:10)。次
に、この仮焼粉をポットミルを使用して粉砕することに
よって平均粒径を約2μmとした後、あらかじめ秤量し
ておいた平均粒径約1μmのY2 O3 と平均粒径約0.
02μmのPt粉末を0.5wt%添加した。次に、こ
うして作製される混合物を必要な数だけ用意し、各々
に、さらなる添加物として、Mg,Al,Si,Ca,
Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Z
n,Sr,Zr,Nb,Mo,Tc,In,Sn,S
b,Te,Cs,La,Ce,Pr,Nd,Hf,T
a,W,Biをそれぞれ0.4wt%添加して混合した
ものをそれぞれ作製した。次に、これらの混合粉をそれ
ぞれ大気中、室温から930℃まで10時間で昇温し、
30時間保持した後、10時間かけて室温まで降温する
ことにより焼成した。この仮焼されたそれぞれの混合粉
をライカイ機により粉砕し、平均粒径を約5μmとし
た。次に、これらそれぞれを外径50mm厚さ20mm
のディスク状にプレス成形して成形体を作製した。
に乗せて、大気中、1130℃で50時間で昇温した
後、30分間保持して半溶融状態にした後、成形体の上
部が低温側となるように上下に5℃/cmの温度勾配が
加わるように成形上の上部温度が約1000℃となるま
で急降温(約10℃/min )し、予め作製しておいたN
dBaCuO系溶融体の種結晶を成長方向がc軸と平行
になるように成形体の上部に接触させ、結晶化が始まる
995℃付近で約60時間温度保持を行なった後、1℃
/hrの速度で900℃まで徐冷し、そこから室温まで
10℃/hで降温することによって結晶化を行なった。
図1は実施例1の焼成温度パターンを示した図である。
行える炉の中に設置される。すなわち、まず、ロータリ
ーポンプで0.1Torrまで炉内を排気した後、酸素ガス
を流し込んで酸素分圧が95%以上である大気圧の雰囲
気にする。その後も0.5L/min の流量で酸素ガスを
炉内に流しながら、室温から450℃まで10時間で昇
温し、450℃から250℃まで200時間かけて徐冷
し、250℃から室温まで10時間で降温させる。
光学顕微鏡で観察したところ、YBa2 Cu3 O7-X 相
中に0.1〜30μmのY2 BaCuO5 相が微細に分
散していた。また、種結晶を反映して材料全体がc軸に
配向し、実質的に単結晶状の材料が得られた。
1.5mm程度の単一結晶を切り出し、試料振動型磁力
計によりc軸に平行に磁場を加えて温度77〔K〕にお
いて磁化率の測定を行なった。この磁化率の測定結果か
らBeanモデルを適用して臨界電流密度を求めた。
電流密度の磁場依存性を図2に示す。 Srを添加した
試料では0〔T〕付近の低磁場では臨界電流密度が低い
が、磁場の増加に対して減衰が少なく、0.2〔T〕以
上では無添加のものより高くなっている。
部磁場1〔T〕における臨界電流密度を図3にそれぞれ
示す。高磁場下においても高い臨界電流密度を示してい
ることがわかる。
及びバルクマグネット等の応用の際には試料に実質的に
加わる外部磁場は0.5T以上となる。よって、高磁場
下での臨界電流密度が高められたことで、前記応用技術
の特性値を著しく向上させることが可能となった。
uOの各原料粉末をHo:Ba:Cu=18:24:3
4になるように秤量した後、BaCO3 、CuOのみを
大気中、880℃で30時間焼成してBaCuO2 とC
uOの仮焼粉を得た(モル比でBaCuO2 :CuO=
24:10)。次に、この仮焼粉をポットミルを利用し
て粉砕することによって平均粒径を約2μmとした後、
あらかじめ秤量しておいた平均粒径約1μmのHo2 O
3 と平均粒径約0.02μmのPt粉末を0.5wt%
添加した。次に、こうして作製される混合物を必要な数
だけ用意し、各々に、さらなる添加物として、Alを
0.1wt%及びCaを0.3wt%、Srを0.1w
t%及びMgを0.2wt%、Znを0.2wt%及び
Nbを0.3wt%、Inを0.1wt%及びSnを
0.5wt%、Tiを0.3wt%及びLaを0.4w
t%、Ceを0.3wt%及びPr0.3をwt%、N
dを0.1wt%及びBiを0.5wt%、それぞれ添
加して混合したものを作製した。次に、これらの混合粉
をそれぞれ大気中、室温から930℃まで10時間で昇
温し、30時間保持した後、10時間かけて室温まで降
温することにより焼成した。これら仮焼されたそれぞれ
の混合粉をライカイ機により粉砕し、平均粒径を約5μ
mとした。次に、これらをそれぞれ外径50mm厚さ2
0mmのディスク状にプレス成形して成形体を作製し
た。
ミナ基板上に乗せて、大気中、1130℃で半溶融状態
にした後、成形体の上部が低温側となるように上下に5
℃/cmの温度勾配が加わるように成形体の上部温度が約
1000℃となるまで急降温(約10℃/min )し、予
め作製しておいたNdBaCuO系溶融体の種結晶を成
長方向がc 軸と平行になるように成形体の上部に接触さ
せ結晶化が始まる995℃付近で約60時間温度保持を
行なった後、1℃/hrの速度で900℃まで徐冷し、
そこから室温まで10℃/hで降温することによって結
晶化を行なった。
る炉の中に設置した。すなわち、まず、ロータリーボン
プで0.1Torrまで炉内を排気した後、酸素ガスを流し
込んで酸素分圧が95%以上である大気圧の雰囲気にす
る。その後も0.5L/minの流量で酸素ガスを炉内に
流しながら、室温から450℃まで10時間で昇温し、
450℃から250℃まで200時間かけて徐冷し、2
50℃から室温まで10時間で降温させる。
て断面を光学顕微鏡で観察したところ、YBa2 Cu3
O7- X相中に0.1〜30μmのY2 BaCuO5 相が
微細に分散していた。また、種結晶を反映して材料全体
がc軸に配向し、実質的に単結晶状の材料が得られた。
1.5mm程度の単一結晶を切り出し、試料振動型磁力計
によりc軸に平行に磁場を加えて温度77〔K〕におい
て磁化率の測定を行なった。この磁化率の測定結果から
Beanモデルを適用して臨界電流密度を求めた。
図4にそれぞれ示す。高磁場下においても高い臨界電流
密度を示していた。
Oの各原料粉末をY:Ba:Cu=18:24:34に
なるように秤量混合した後、Pt坩堝中で、大気中、1
400℃で30分間溶融して、銅板に流し込み急冷し
た。こうして得られる凝固物を必要な数だけ作製し、各
々に、Mg,Al,Ca,Zn,Sr,Zr,Nb,S
n,Sb,La,Ce,Bi,をそれぞれ0.1wt%
添加し、それぞれをポットミルを使用して粉砕及び混合
することによって平均粒径を約2μmとした。次に、こ
れらを外径50mm厚さ20mmのディスク状にそれぞ
れプレス成形して成形体を作製した。
乗せて、大気中、1130℃で半溶融状態にした 後、
成形体の上部が低温側となるように上下に5℃/cmの温
度勾配が加わるように成形体の上部温度が1000℃と
なるまで急降温(約10℃/min )し、予め作製してお
いたNdBaCuO系溶融体の種結晶を成長方向がc軸
と平行になるように成形体の上部に接触させ結晶化が始
まる995℃付近で約60時間温度保持を行なった後、
1℃/hrの速度で900℃まで徐冷し、そこから室温
まで10℃/h で降温することによって結晶化を行なっ
た。
中に設置した。すなわち、まず、ロータリーポンプで
0.1Torrまで炉内を排気した後、酸素ガスを流し込ん
で酸素分圧が95%である大気圧の雰囲気にする。その
後も0.5L/min の流量で酸素ガスを炉内に流しなが
ら、室温から450℃まで10時間で昇温し、450℃
から250℃まで200時間かけて徐冷し、250℃か
ら室温まで10時間で降温させる。
で観察したところ、YBa2 Cu3O7- X相中に0.1
〜30μmのY2 BaCuO5 相が微細に分散してた。
また、種結晶を反映して材料全体がc軸に配向し、実質
的に単結晶状の材料が得られた。
1.5mm程度の単一結晶を切り出し、試料振動型磁力計
によりc軸に平行に磁場を加えて温度77〔K〕におい
て磁化率の測定を行なった。この磁化率の測定結果から
Beanモデルを適用して臨界電流密度を求めた。
図5にそれぞれ示す。高磁場下においても高い臨界電流
密度を示していた。
Oの各原料粉末をY:Ba:Cu=18:24:34に
なるように秤量した後、BaCO3 、CuOのみを大気
中、880℃で30時間焼成してBaCuO2 とCuO
の仮焼粉を得た(モル比でBaCuO2 :CuO=2
4:10)。次に、この仮焼粉をポットミルを使用して
粉砕することによって平均粒径を約2μmとした後、あ
らかじめ秤量しておいた平均粒径約1μmのY2 O3 と
平均粒径約0.02μmのPt粉末を0.5wt%添加
し混合する。次に、この混合紛を大気中、室温から93
0℃まで10時間で昇温し、30時間保持した後、10
時間かけて室温まで降温することにより焼成した。この
仮焼された混合紛をライカイ機により粉砕し平均粒径を
約5μmとした。次に、これを外径50mm厚さ20mm
のディスク状にプレス成形して成形体を作製した。
中、1130℃で半溶融状態にした後、成形体の上部が
低温側となるように上下に5℃/cmの温度勾配が加わる
ように成 形体の上部温度が約1000℃となるまで急
降温(約10℃/min )し、予め作製しておいたNdB
aCuO系溶融体の種結晶を成長方向がc 軸と平行にな
るように成形体の上部に接触させ結晶化が始まる995
℃付近で約60時間温度保持を行なった後、1℃/hr
の速度で900℃まで徐冷し、そこから室温まで10℃
/hで降温することによって結晶化を行なった。
中に設置した。すなわち、まず、ロータリーポンプで
0.1Torrまで炉内を排気した後、酸素ガスを流し込ん
で酸素分圧が95%以上である大気圧の雰囲気にする。
その後も0.5L/min の流量で酸素ガスを炉内に流し
ながら、室温から450℃まで10時間で昇温し、45
0℃から250℃まで200時間かけて徐冷し、250
℃から室温まで10時間かけて降温させる。
で観察したところ、YBa2 Cu3O7- X相中に0.1
〜30μmのY2 BaCuO5 相が微細に分散してい
た。また、種結晶を反映して材料全体がc軸に配向し、
実質的に単結晶状の材料が得られた。
1.5mm程度の単一結晶を切り出し、試料振動型磁力計
によりc軸に平行に磁場を加えて温度77〔K〕におい
て磁化率の測定を行なった。この磁化率の測定結果から
Beanモデルを適用して臨界電流密 度を求めた。
た試料と共に図2に示す。磁場に対して減衰が大きく、
高磁場下においては臨界電流密度が低かった。
Y、Hoをそれぞれの例として示したが、REとして
は、Y,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,
Tm,Yb,Luから選ばれる1種ないし2種以上の元
素を用いても同様な効果が得られることを確認してい
る。
超電導体の製造方法の一つであるいわゆる溶融法を用い
てREーBaーCuーO系超電導体(REはY,Sm,
Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,L
uから選ばれる1種又は2種以上の希土類元素)を製造
する際に、Mg,Al,Si,Ca,Sc,Ti,V,
Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Zn,Sr,Zr,N
b,Mo,Tc,In,Sn,Sb,Te,Cs,L
a,Ce,Pr,Nd,Hf,Ta,W,Bi,の何れ
か1種ないし2種以上の元素を0.05wt%〜1wt
%添加することで、高磁場下でも臨界電流密度を示す酸
化物超電導体の製造を可能としたものである。
ある。
製した材料の温度77〔K〕における臨界電流密度の磁
場依存性を測定した結果を示す図である。
磁場1〔T〕における臨界電流密度を測定した結果を示
す図である。
磁場1〔T〕における臨界電流密度を測定した結果を示
す図である。
磁場1〔T〕における臨界電流密度を測定した結果を示
す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 REBa2 Cu3 O7-X 相(REはY,
Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Y
b,Luから選ばれる1種又は2種以上の希土類元素)
中にRE2 BaCuO5 相が微細に分散した酸化物超電
導体において、Mg,Al,Si,Ca,Sc,Ti,
V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Zn,Sr,Z
r,Nb,Mo,Tc,In,Sn,Sb,Tc,C
s,La,Ce,Pr,Nd,Hf,Ta,W,Biの
何れか1種ないし2種以上の元素が0.05wt%〜1
wt%含まれることを特徴とする酸化物超電導体。 - 【請求項2】 請求項1に記載の酸化物超電導体におい
て、Pt、Pd、Ru、Rh,Ir、Os、Reの各金
属又はこれら金属の化合物の1種又は2種以上を0.0
5〜5wt%(但し、化合物の場合は、その化合物に含
有される前記金属の量で示す)含むことを特徴とする酸
化物超電導体。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の酸化物超電導体
において、Agを1〜30wt%含むことを特徴とする
酸化物超電導体。 - 【請求項4】 RE化合物(REはY,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luから選
ばれる1種又は2種以上の希土類元素)、Ba化合物及
びCu化合物を含む原料混合体に、少なくとも該原料混
合体の融点より高い温度領域における焼成工程を含む処
理を施してREーBaーCuーO系酸化物超電導体を製
造する酸化物超電導体の製造方法において、 Mg,Al,Si,Ca,Sc,Ti,V,Cr,M
n,Fe,Co,Ni,Zn,Sr,Zr,Nb,M
o,Tc,In,Sn,Sb,Tc,Cs,La,C
e,Pr,Nd,Hf,Ta,W,Biの何れか1種な
いし2種以上の元素を0.05wt%〜1wt%(但
し、化合物の場合は、その化合物に含有される前記金属
の量で示す)添加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5】 請求項4に記載の酸化物超電導体の製造
方法において、 前記原料混合体に、さらに、Pt、Pd、Ru、Rh、
Ir、Os、Reの各金属又は各化合物の1種又は2種
以上を0.05〜5wt%添加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6】 請求項4又は5に記載の酸化物超電導体
の製造方法において、 前記原料混合体に、さらに、Agを1〜30wt%添加
することを特徴とする酸化物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP16124297A JP3242350B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 酸化物超電導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16124297A JP3242350B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 酸化物超電導体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1111943A true JPH1111943A (ja) | 1999-01-19 |
| JP3242350B2 JP3242350B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=15731358
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP16124297A Expired - Fee Related JP3242350B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 酸化物超電導体およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3242350B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2757450C1 (ru) * | 2020-09-09 | 2021-10-15 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Высокотемпературный сверхпроводящий гидрид и способ его получения |
-
1997
- 1997-06-18 JP JP16124297A patent/JP3242350B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3242350B2 (ja) | 2001-12-25 |
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