JP2554235B2 - Tl系酸化物超電導線材およびその製法 - Google Patents
Tl系酸化物超電導線材およびその製法Info
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Tl系酸化物超電導線
材およびその製法に関する。
材およびその製法に関する。
【0002】
【従来の技術】1986年、約40Kと云うこれまでに
ない高い超電導転移温度(Tc)を有する酸化物超電導
体〔La,Sr〕CuO4、〔La,Ba〕CuO4が発
見され、以来この方面の研究開発が盛んに行われるよう
になった。その結果、現在ではいろいろな酸化物超電導
体が知られるようになった。
ない高い超電導転移温度(Tc)を有する酸化物超電導
体〔La,Sr〕CuO4、〔La,Ba〕CuO4が発
見され、以来この方面の研究開発が盛んに行われるよう
になった。その結果、現在ではいろいろな酸化物超電導
体が知られるようになった。
【0003】特に、Y系、Bi系、Tl系はTcが液体
窒素温度よりも高いので、これらを用いれば液体窒素冷
却による超電導システムを構成できる可能性がある。
窒素温度よりも高いので、これらを用いれば液体窒素冷
却による超電導システムを構成できる可能性がある。
【0004】それまでの超電導システムは、液体ヘリウ
ムで冷却していたが、液体窒素は安価な上に比熱が大き
く、これを用いることができればシステムの簡略化、小
型化、ランニングコストの低減などが期待される。その
ために、前記Y系、Bi系、Tl系の実用化の研究が各
方面で行われている。中でも、Tl系はTcが125K
と最も高い系であり、液体窒素冷却による超電導システ
ムを構成する上で最も有利な材料と考えられる。
ムで冷却していたが、液体窒素は安価な上に比熱が大き
く、これを用いることができればシステムの簡略化、小
型化、ランニングコストの低減などが期待される。その
ために、前記Y系、Bi系、Tl系の実用化の研究が各
方面で行われている。中でも、Tl系はTcが125K
と最も高い系であり、液体窒素冷却による超電導システ
ムを構成する上で最も有利な材料と考えられる。
【0005】さて、酸化物超電導体の長尺線材の製法は
いろいろあるが、その一例としてプラズマ溶射法を挙げ
る。この方法は、粉末状の原料をプラズマフレームで溶
融して液滴化し、これを基材上に吹き付けることによっ
て成膜する方法である。この方法は、100cm2当り
100μm/分以上と云う成膜速度が得られので、大量
生産向きと云う特徴がある。
いろいろあるが、その一例としてプラズマ溶射法を挙げ
る。この方法は、粉末状の原料をプラズマフレームで溶
融して液滴化し、これを基材上に吹き付けることによっ
て成膜する方法である。この方法は、100cm2当り
100μm/分以上と云う成膜速度が得られので、大量
生産向きと云う特徴がある。
【0006】上記の方法を用いてTl系超電導線材を製
造するには次のような方法で行う。まず、基板上にTl
を含まない酸化物層を溶射し、次にこの溶射された酸化
物層にTlを導入して熱処理することでTl系酸化物超
電導体層を形成する。
造するには次のような方法で行う。まず、基板上にTl
を含まない酸化物層を溶射し、次にこの溶射された酸化
物層にTlを導入して熱処理することでTl系酸化物超
電導体層を形成する。
【0007】上記において、まず、Tlを含まない酸化
物層を溶射形成する理由は、Tlは蒸気圧が高く、例え
Tl系酸化物を予め合成して溶射しても、Tlの一部が
溶射中に蒸発し、溶射後の酸化物層中にTlが不足して
しまうからである。
物層を溶射形成する理由は、Tlは蒸気圧が高く、例え
Tl系酸化物を予め合成して溶射しても、Tlの一部が
溶射中に蒸発し、溶射後の酸化物層中にTlが不足して
しまうからである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記のようなプラズマ
溶射法でTl系酸化物超電導線材を製造することができ
るが、前記の方法では酸化物超電導体層がむき出しにな
っているため、実用化を考えた場合は該酸化物層に保護
のための被覆層を設けることが必要である。
溶射法でTl系酸化物超電導線材を製造することができ
るが、前記の方法では酸化物超電導体層がむき出しにな
っているため、実用化を考えた場合は該酸化物層に保護
のための被覆層を設けることが必要である。
【0009】上記被覆層を設ける方法としては、該酸化
物超電導体層上に金属の溶射層を形成することが考えら
れるが、これには問題がある。それは、被覆層を溶射に
より形成する際の温度上昇によって、Tl系酸化物超電
導体層中のTlが蒸発してしまうためである。
物超電導体層上に金属の溶射層を形成することが考えら
れるが、これには問題がある。それは、被覆層を溶射に
より形成する際の温度上昇によって、Tl系酸化物超電
導体層中のTlが蒸発してしまうためである。
【0010】本発明の目的は、前記の課題を克服した被
覆層付きのTl系酸化物超電導線材を提供することにあ
る。
覆層付きのTl系酸化物超電導線材を提供することにあ
る。
【0011】本発明の他の目的は、前記の課題を克服し
た被覆層付きのTl系酸化物超電導線材の製法を提供す
ることにある。
た被覆層付きのTl系酸化物超電導線材の製法を提供す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次のとお
りである。
りである。
【0013】(1) 基材上にTl系酸化物超電導体層
が形成され、その上に空隙率が5〜50%の金属,金属
酸化物または無機質の溶射被覆層が設けられていること
を特徴とするTl系酸化物超電導線材。
が形成され、その上に空隙率が5〜50%の金属,金属
酸化物または無機質の溶射被覆層が設けられていること
を特徴とするTl系酸化物超電導線材。
【0014】(2) 基材上にTl系酸化物超電導体層
が形成され、その上に空隙率が5〜50%の金属,金属
酸化物または無機質の溶射被覆層が設けられており、前
記Tl系酸化物超電導体層が下式〔1〕または〔2〕で
示されることを特徴とするTl系酸化物超電導線材。
が形成され、その上に空隙率が5〜50%の金属,金属
酸化物または無機質の溶射被覆層が設けられており、前
記Tl系酸化物超電導体層が下式〔1〕または〔2〕で
示されることを特徴とするTl系酸化物超電導線材。
【0015】
【数2】
【0016】〔但し、0.8≦A≦1.2、0≦x≦0.
4、0≦y≦0.2、0≦z≦0.4である。〕 (3) 前記基材および溶射被覆層の主成分がAg、A
u、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O3またはYS
Z(イットリウム安定化ジルコニア)である前記(1)
または(2)に記載のTl系酸化物超電導線材。
4、0≦y≦0.2、0≦z≦0.4である。〕 (3) 前記基材および溶射被覆層の主成分がAg、A
u、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O3またはYS
Z(イットリウム安定化ジルコニア)である前記(1)
または(2)に記載のTl系酸化物超電導線材。
【0017】(4) 基材上にTlを含まない酸化物層
を形成し、該酸化物層上に空隙率が5〜50%の金属,
金属酸化物または無機質の溶射被覆層を形成し、次いで
Tl含有物質蒸気中で熱処理して前記酸化物層とTlを
反応させるTl系酸化物超電導線材の製法。
を形成し、該酸化物層上に空隙率が5〜50%の金属,
金属酸化物または無機質の溶射被覆層を形成し、次いで
Tl含有物質蒸気中で熱処理して前記酸化物層とTlを
反応させるTl系酸化物超電導線材の製法。
【0018】(5) 前記基材および溶射被覆層の主成
分がAg、Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O
3またはYSZである前記(4)に記載のTl系酸化物
超電導線材の製法。
分がAg、Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O
3またはYSZである前記(4)に記載のTl系酸化物
超電導線材の製法。
【0019】(6) 前記Tl含有物質がTl2O3であ
る前記(4)または(5)に記載のTl系酸化物超電導
線材の製法。
る前記(4)または(5)に記載のTl系酸化物超電導
線材の製法。
【0020】前記において、溶射被覆層(以下、単に被
覆層と云う)の空隙率を5〜50%としたのは、5%未
満ではTl含有物質の蒸気中で熱処理を行っても、酸化
物層がTlと十分反応せず、77K,0T(ゼロテス
ラ)における超電導臨界電流密度(Jc)が5×102
A/cm2未満となる。また、50%を超えるときは作
製した超電導線材を大気中に30日放置しておくと、大
気中の水分等の影響により、77K,0TにおけるJc
が作製時の1/50以下に低下する経時劣化が生ずると
云う問題がある。
覆層と云う)の空隙率を5〜50%としたのは、5%未
満ではTl含有物質の蒸気中で熱処理を行っても、酸化
物層がTlと十分反応せず、77K,0T(ゼロテス
ラ)における超電導臨界電流密度(Jc)が5×102
A/cm2未満となる。また、50%を超えるときは作
製した超電導線材を大気中に30日放置しておくと、大
気中の水分等の影響により、77K,0TにおけるJc
が作製時の1/50以下に低下する経時劣化が生ずると
云う問題がある。
【0021】
【作用】本発明の超電導線材は、基材上に形成したTl
を含まない酸化物層上に空隙率が5〜50%の被覆層を
形成し、Tl含有物質の蒸気中で熱処理を施すことによ
って、上記被覆層の空隙を介してTlが浸透し酸化物層
と反応し、Tl系酸化物超電導体層が形成される。しか
し、前記被覆層の空隙率が5〜50%の範囲でなければ
好ましくない。その詳細な理由はまだ明らかでない。
を含まない酸化物層上に空隙率が5〜50%の被覆層を
形成し、Tl含有物質の蒸気中で熱処理を施すことによ
って、上記被覆層の空隙を介してTlが浸透し酸化物層
と反応し、Tl系酸化物超電導体層が形成される。しか
し、前記被覆層の空隙率が5〜50%の範囲でなければ
好ましくない。その詳細な理由はまだ明らかでない。
【0022】
【実施例】次に実施例により本発明を説明する。
【0023】〔実施例 1〕モル比がBa:Sr:C
a:Cuが1.6:0.4:2.0:3.0となるようにB
aO,SrO,CaO,CuOを混合し、880℃で1
0時間焼成した。焼成後、焼成体を粉砕,分級して粒径
10〜100μmの粉末を得た。
a:Cuが1.6:0.4:2.0:3.0となるようにB
aO,SrO,CaO,CuOを混合し、880℃で1
0時間焼成した。焼成後、焼成体を粉砕,分級して粒径
10〜100μmの粉末を得た。
【0024】上記粉末を用いて、厚さ50μm×幅2m
mのAg基材上に、酸化物層の厚さが50μmとなるよ
う溶射し、さらにその上に厚さ50μmのAgの被覆層
を溶射した試料を作製した。なお、上記の溶射条件は、
次のとおりである。
mのAg基材上に、酸化物層の厚さが50μmとなるよ
う溶射し、さらにその上に厚さ50μmのAgの被覆層
を溶射した試料を作製した。なお、上記の溶射条件は、
次のとおりである。
【0025】溶射装置 :大気圧溶射装置 プラズマガス:Ar+H2(圧力100psi,流量1
00cfh) cfh(cubic foot per hour):立方フィート毎時 プラズマ電圧:30〜60V プラズマ電流:400〜900A 溶射距離 :50〜200mm 溶射粉末 :粒径10〜100μm(但し、溶射装置
に入れる際に、最大粒径から最小粒径を差し引いた値が
50μm以下になるように調節した。) Ag層の空隙率は、上記の溶射条件を一部変えることに
より調節した。空隙率の異なる試料(No.1〜9)を
作製し、Al2O3製密封容器中でTl2O3粉末とともに
810℃で20時間の焼成を2回行った。
00cfh) cfh(cubic foot per hour):立方フィート毎時 プラズマ電圧:30〜60V プラズマ電流:400〜900A 溶射距離 :50〜200mm 溶射粉末 :粒径10〜100μm(但し、溶射装置
に入れる際に、最大粒径から最小粒径を差し引いた値が
50μm以下になるように調節した。) Ag層の空隙率は、上記の溶射条件を一部変えることに
より調節した。空隙率の異なる試料(No.1〜9)を
作製し、Al2O3製密封容器中でTl2O3粉末とともに
810℃で20時間の焼成を2回行った。
【0026】なお、前記Ag被覆層の空隙率γ(%)は
(a×100)/b(但し、aは顕微鏡観察による被覆層
中の空隙の総断面積、bは被覆層の総断面積である。)
によって求めた。
(a×100)/b(但し、aは顕微鏡観察による被覆層
中の空隙の総断面積、bは被覆層の総断面積である。)
によって求めた。
【0027】上記により作製した試料は、77K,0T
において直流4端子法でJcを測定した。結果を表1に
示す。
において直流4端子法でJcを測定した。結果を表1に
示す。
【0028】
【表1】
【0029】〔実施例 2〕モル比がBa:Sr:C
a:Cuが1.6:0.4:2.0:3.0となるようにB
aO,SrO,CaO,CuOを混合し、880℃で1
0時間焼成した。焼成後、焼成体を粉砕,分級して粒径
10〜100μmの粉末を得た。
a:Cuが1.6:0.4:2.0:3.0となるようにB
aO,SrO,CaO,CuOを混合し、880℃で1
0時間焼成した。焼成後、焼成体を粉砕,分級して粒径
10〜100μmの粉末を得た。
【0030】上記粉末を用いて、厚さ50μm×幅2m
mのAg、Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O
3、YSZの各基材上に、酸化物層の厚さが50μmと
なるよう溶射し、さらにその上に厚さ50μmのAg、
Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O3、YSZ
の被覆層を溶射した試料(No.10〜57)を作製し
た。なお、上記の溶射条件は、実施例1と同じである。
mのAg、Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O
3、YSZの各基材上に、酸化物層の厚さが50μmと
なるよう溶射し、さらにその上に厚さ50μmのAg、
Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O3、YSZ
の被覆層を溶射した試料(No.10〜57)を作製し
た。なお、上記の溶射条件は、実施例1と同じである。
【0031】上記各試料をAl2O3製密封容器中でTl
2O3粉末とともに810℃で20時間の焼成を2回行っ
た。なお、これらの各試料の被覆層の空隙率は5〜50
%である。
2O3粉末とともに810℃で20時間の焼成を2回行っ
た。なお、これらの各試料の被覆層の空隙率は5〜50
%である。
【0032】上記各試料は77K,0Tにおいて直流4
端子法でJcを測定した。結果を表2,表3に示す。
端子法でJcを測定した。結果を表2,表3に示す。
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】〔実施例 3〕モル比がPb:Sr:B
a:Ca:Cuが0.7:1.6:0.4:2.0:3.0
となるようにPbO,SrO,BaO,CaO,CuO
を混合し、880℃で10時間焼成した。焼成後、焼成
体を粉砕,分級して粒径10〜100μmの粉末を得
た。なお、Pbは溶射中にその一部が蒸発するので多く
配合した。
a:Ca:Cuが0.7:1.6:0.4:2.0:3.0
となるようにPbO,SrO,BaO,CaO,CuO
を混合し、880℃で10時間焼成した。焼成後、焼成
体を粉砕,分級して粒径10〜100μmの粉末を得
た。なお、Pbは溶射中にその一部が蒸発するので多く
配合した。
【0036】上記粉末を用いて、厚さ50μm×幅2m
mのAg、Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O
3、YSZの各基材上に、酸化物層の厚さが50μmと
なるよう溶射し、さらにその上に厚さ50μmのAg、
Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O3、YSZ
の被覆層を溶射した試料(No.58〜106)を作製
した。なお、上記の溶射条件は、実施例1と同じであ
る。
mのAg、Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O
3、YSZの各基材上に、酸化物層の厚さが50μmと
なるよう溶射し、さらにその上に厚さ50μmのAg、
Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O3、YSZ
の被覆層を溶射した試料(No.58〜106)を作製
した。なお、上記の溶射条件は、実施例1と同じであ
る。
【0037】上記各試料をAl2O3製密封容器中でTl
2O3粉末とともに810℃で20時間の焼成を2回行っ
た。これらの各試料の被覆層の空隙率は5〜50%であ
る。
2O3粉末とともに810℃で20時間の焼成を2回行っ
た。これらの各試料の被覆層の空隙率は5〜50%であ
る。
【0038】上記各試料は77K,0Tにおいて直流4
端子法でJcを測定した。結果を表4,表5に示す。
端子法でJcを測定した。結果を表4,表5に示す。
【0039】
【表4】
【0040】
【表5】
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、超電導特性が優れた、
被覆層を有するTl系酸化物超電導線材を得ることがで
き、該線材は経時劣化も少なくと云う優れた効果があ
る。
被覆層を有するTl系酸化物超電導線材を得ることがで
き、該線材は経時劣化も少なくと云う優れた効果があ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 13/00 565 H01B 13/00 565D (56)参考文献 特開 平2−275779(JP,A) 特開 平3−103321(JP,A) 特開 平4−300202(JP,A)
Claims (6)
- 【請求項1】 基材上にTl系酸化物超電導体層が形成
され、その上に空隙率が5〜50%の金属,金属酸化物
または無機質の溶射被覆層が設けられていることを特徴
とするTl系酸化物超電導線材。 - 【請求項2】 基材上にTl系酸化物超電導体層が形成
され、その上に空隙率が5〜50%の金属,金属酸化物
または無機質の溶射被覆層が設けられており、前記Tl
系酸化物超電導体層が下式〔1〕または〔2〕で示され
ることを特徴とするTl系酸化物超電導線材。 【数1】 〔但し、0.8≦A≦1.2、0≦x≦0.4、0≦y≦
0.2、0≦z≦0.4である。〕 - 【請求項3】 前記基材および溶射被覆層の主成分がA
g、Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O3また
はYSZ(イットリウム安定化ジルコニア)である請求
項1または2に記載のTl系酸化物超電導線材。 - 【請求項4】 基材上にTlを含まない酸化物層を形成
し、該酸化物層上に空隙率が5〜50%の金属,金属酸
化物または無機質の溶射被覆層を形成し、次いでTl含
有物質蒸気中で熱処理して前記酸化物層とTlを反応さ
せることを特徴とするTl系酸化物超電導線材の製法。 - 【請求項5】 前記基材および溶射被覆層の主成分がA
g、Au、Cu、SrTiO3、MgO、Al2O3また
はYSZである請求項4に記載のTl系酸化物超電導線
材の製法。 - 【請求項6】 前記Tl含有物質がTl2O3である請求
項4または5に記載のTl系酸化物超電導線材の製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5263546A JP2554235B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Tl系酸化物超電導線材およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5263546A JP2554235B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Tl系酸化物超電導線材およびその製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07122128A JPH07122128A (ja) | 1995-05-12 |
JP2554235B2 true JP2554235B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=17391049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5263546A Expired - Fee Related JP2554235B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Tl系酸化物超電導線材およびその製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2554235B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02275779A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-09 | Ngk Insulators Ltd | 超電導セラミックス複合体 |
JPH03103321A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-30 | Hitachi Chem Co Ltd | 超電導体用原料及びその製造法並びに該原料を用いた超電導体の製造法 |
JPH04300202A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-23 | Hitachi Ltd | 酸化物を用いた超電導体及びその作製方法 |
-
1993
- 1993-10-21 JP JP5263546A patent/JP2554235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07122128A (ja) | 1995-05-12 |
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