JP2812465B2 - Manufacturing method of oxide superconductor - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は超微粒子状の酸化物超電導体を製造する方
法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an ultrafine oxide superconductor.
「従来の技術」 近年に至り、臨界温度が液体窒素温度を超える値を示
す酸化物系の超電導体が種々発見されている。この種の
酸化物超電導体は、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系、Bi−Sr−Ca−Cu
−Ｏ系、Tl−Ca−Ba−Cu−Ｏ系などに代表される酸化物
であり、液体ヘリウムで冷却する必要があった従来の合
金系あるいは金属間化合物系の超電導体に比較して格段
に有利な冷却条件で使用できることから、有望な超電導
体として応用開発が進められている。[Prior Art] In recent years, various oxide-based superconductors having a critical temperature exceeding the liquid nitrogen temperature have been discovered. This type of oxide superconductor is a Y—Ba—Cu—O system, Bi—Sr—Ca—Cu
-O-based, Tl-Ca-Ba-Cu-O-based oxides, etc., which are much higher than conventional alloy-based or intermetallic compound-based superconductors that had to be cooled with liquid helium. Since it can be used under favorable cooling conditions, application development as a promising superconductor is being promoted.
ここで従来から、この種の酸化物超電導体を製造する
方法の代表例として、粉末法（混練法）と共沈法が知ら
れている。Here, conventionally, a powder method (kneading method) and a coprecipitation method are known as typical examples of a method for producing this type of oxide superconductor.
前記粉末法とは、酸化物超電導体を構成する元素を含
有する複数の化合物粉末（例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系の
場合、Y2O3粉末とBaO粉末とCuO粉末）を所定の割合で混
合し、仮焼した後に、粉砕してプレス成形を行い、得ら
れた成形体を焼結して酸化物超電導体を製造する方法で
ある。また、共沈法とは、酸化物超電導体を構成する元
素を含む溶液を作成し、この溶液に（NH4）2CO3などの
沈澱剤を添加し、更にCu（NO3）２などの添加剤を加え
てろ過し、採集物を乾燥させた後に粉砕して粉末を得、
この粉末を焼成した後にプレス成形を行い、成形体を焼
結して酸化物超導電体を製造する方法である。The powder method refers to a method in which a plurality of compound powders (for example, in the case of a Y-Ba-Cu-O system, Y 2 O 3 powder, BaO powder, and CuO powder) containing an element constituting the oxide superconductor are subjected to a predetermined method. In this method, the mixture is calcined, calcined, pulverized and press-formed, and the obtained molded body is sintered to produce an oxide superconductor. Also, the coprecipitation method is to prepare a solution containing the elements constituting the oxide superconductor, add a precipitant such as (NH 4 ) 2 CO 3 to the solution, and further add Cu (NO 3 ) 2 or the like. Add additives, filter, collect and dry, then pulverize to obtain a powder,
In this method, after the powder is fired, press molding is performed, and the compact is sintered to produce an oxide superconductor.
「発明が解決しようとする課題」 ところで、現在得られている酸化物超電導体のバルク
にあっては、臨界温度は液体窒素温度を超えるものの、
臨界電流密度は数百〜１万A/cm2程度であって、実用的
な線材用として必要とされる10万A/cm2には及ばない状
況である。この理由は、酸化物超電導体を製造する場
合、粉末をプレス成形して得られた成形体を焼結しても
成形体の内部には微細な気孔が存在する関係から、焼結
密度が理論密度の100％にはならないために、電流パス
が少なくなるためであるとされている。従って成形体の
内部の気孔を少なくして焼結密度を向上させるならば、
臨界電流密度も向上するものと推定できるが、前記粉末
法で得られる粉末の粒径は５μｍ程度、共沈法で得られ
る粉末の粒径は１〜２μｍ程度であるために、これらの
粉末をプレス成形して焼結しても焼結密度には限界があ
り、結果的に焼結密度を向上できないために、高い臨界
電流密度を有する酸化物超電導体を得ることができない
問題があった。"Problems to be solved by the invention" By the way, in the bulk of the currently obtained oxide superconductor, although the critical temperature exceeds the liquid nitrogen temperature,
The critical current density is about several hundreds to 10,000 A / cm 2 , which is less than 100,000 A / cm 2 required for practical wire rods. The reason for this is that when producing oxide superconductors, the sintered density is theoretically low, because even if a compact obtained by press-molding powder is sintered, there are fine pores inside the compact. It is said that the current path is reduced because the density does not reach 100%. Therefore, if the porosity inside the compact is reduced to increase the sintering density,
Although it can be estimated that the critical current density is also improved, the particle size of the powder obtained by the powder method is about 5 μm, and the particle size of the powder obtained by the coprecipitation method is about 1 to 2 μm. There is a limit on the sintering density even when press-molding and sintering. As a result, the sintering density cannot be improved, so that an oxide superconductor having a high critical current density cannot be obtained.
本発明は、前記課題を解決するためになされたもの
で、臨界電流密度の高い酸化物超電導線などを製造する
ために用いることができる超微粒子状の酸化物超電導体
を製造することができるとともに、融点の異なる元素を
含む組成系の超微粒子状の酸化物超電導体を構成元素割
合の整った状態で製造することができる方法を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is possible to produce an ultrafine oxide superconductor that can be used for producing a high critical current density oxide superconducting wire and the like. It is another object of the present invention to provide a method capable of producing an ultrafine oxide superconductor having a composition containing elements having different melting points in a state in which the proportions of constituent elements are adjusted.
「課題を解決するための手段」 本発明は、前記課題を解決するために、ガスの循環経
路内に反応炉と補集装置を組み込み、循環経路に沿って
不活性ガスと水素ガスと酸素ガスの少なくとも１つを循
環可能に構成し、反応炉内に導電ベースと電極を設けた
プラズマアーク装置を用いて行う製造方法であって、反
応炉内に設けた導電ベースに複数の収納部を設け、これ
ら収納部の各々に別々の電極を対峙させて設け、酸化物
超電導体を構成する元素を含有する原料を前記各収納部
に収納し、前記各電極と導電ベースの各収納部との間で
個々に温度の異なるプラズマアークを生じさせて前記原
料から酸化物超電導体を構成する元素の超微粒子を発生
させるとともに、前記ガスの少なくとも１つを循環させ
て反応炉内の超微粒子を補集装置に送り、超微粒子を回
収するものである。"Means for Solving the Problems" In order to solve the above problems, the present invention incorporates a reactor and a collection device in a gas circulation path, and inert gas, hydrogen gas, and oxygen gas along the circulation path. A production method performed by using a plasma arc apparatus provided with a conductive base and an electrode in a reaction furnace, wherein a plurality of storage sections are provided in the conductive base provided in the reaction furnace. A separate electrode is provided to face each of these storage sections, and a raw material containing an element constituting the oxide superconductor is stored in each of the storage sections, and between each of the electrodes and each of the storage sections of the conductive base. To generate ultrafine particles of the elements constituting the oxide superconductor from the raw material by individually generating plasma arcs having different temperatures, and circulate at least one of the gases to collect the ultrafine particles in the reactor. Sent to the device, It is for collecting fine particles.
「作用」 電極と導電ベース間でプラズマアークを発生させて原
料を溶融することにより原料の溶融部分から酸化物超電
導体またはその前駆体の超微粒子が発生する。この超微
粒子をガスとともに補集装置に搬送することにより酸化
物超電導体の超微粒子または酸化物超電導体の前駆体の
超微粒子が補集される。なお、不活性ガスと水素ガスを
反応炉に送ることにより原料から酸化物超電導体の前駆
体の超微粒子が発生し、不活性ガスと酸素ガスを反応炉
に送ることにより原料から酸化物超電導体の超微粒子が
発生する。[Operation] By generating a plasma arc between the electrode and the conductive base to melt the raw material, ultrafine particles of the oxide superconductor or a precursor thereof are generated from a molten portion of the raw material. By transporting the ultrafine particles together with the gas to the collection device, the ultrafine particles of the oxide superconductor or the ultrafine particles of the precursor of the oxide superconductor are collected. By sending an inert gas and a hydrogen gas to the reaction furnace, ultrafine particles of a precursor of the oxide superconductor are generated from the raw material, and by sending the inert gas and the oxygen gas to the reaction furnace, the oxide superconductor is converted from the raw material. Are generated.
なお、導電ベースの各収納部に収納された原料は融点
の異なる元素を含んでいるが、各収納部と電極との間で
発生させるプラズマアークの温度を収納部毎に個々に調
整することができ、それにより各収納部毎に所定の割合
の超微粒子を発生させることができ、よって所望の組成
比の酸化物超電導体の超微粒子またはその前駆体微粒子
が得られる。The raw materials stored in the respective storage portions of the conductive base contain elements having different melting points, but the temperature of the plasma arc generated between each storage portion and the electrode can be individually adjusted for each storage portion. Accordingly, a predetermined ratio of ultrafine particles can be generated for each storage section, and thus, ultrafine particles of the oxide superconductor having a desired composition ratio or precursor particles thereof can be obtained.
以下に本発明を更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
第１図は本発明方法を実施する場合に用いて好適な装
置の一例を示すもので、この例の装置は、ガスの循環経
路に反応炉２と補集装置３と循環ポンプ４を組み込んで
構成されている。FIG. 1 shows an example of a device suitable for use in carrying out the method of the present invention. The device of this example incorporates a reactor 2, a collection device 3, and a circulation pump 4 in a gas circulation path. It is configured.
前記反応炉２は、内部を調圧可能な密閉構造にされ、
その底部には銅などの導電性の金属材料からなる水冷可
能な導電ベース５が設けられ、反応炉２の天井部の中央
には排気管６が接続されるとともに、排気管６の両側方
には導電ベース５の上面中央部近くまで延出するパイプ
7,8が貫通され、これらのパイプ7,8の内部にロッド状の
銅又はタングステンなどからなる電極が組み込まれてい
る。また、パイプ7,8には供給管９が接続され、供給管
９に仕切弁10を介して酸素ガスの供給源（ガスボンベ）
12とArガスの供給源（ガスボンベ）13と水素ガスの供給
源（ガスボンベ）14が各々接続されていて、供給源12,1
3,14に設けられている仕切弁16,17,18と前記仕切弁10を
適宜選択して開閉することにより反応炉２に酸素ガスと
Arガスと水素ガスの少なくとも１つを送ることができる
ようになっている。また、前記供給管９には接続管19を
介して循環ポンプ４の排出部が接続されている。The reactor 2 has a sealed structure capable of adjusting the pressure inside,
A water-coolable conductive base 5 made of a conductive metal material such as copper is provided at the bottom thereof, and an exhaust pipe 6 is connected to the center of the ceiling of the reactor 2, and is provided on both sides of the exhaust pipe 6. Is a pipe extending to near the center of the upper surface of the conductive base 5
Rods 7 and 8 are penetrated, and rod-shaped electrodes made of copper or tungsten are incorporated in the pipes 7 and 8. A supply pipe 9 is connected to the pipes 7 and 8, and an oxygen gas supply source (gas cylinder) is connected to the supply pipe 9 via a gate valve 10.
12 and an Ar gas supply source (gas cylinder) 13 and a hydrogen gas supply source (gas cylinder) 14 are connected to each other.
Oxygen gas is supplied to the reaction furnace 2 by appropriately selecting and opening and closing the gate valves 16, 17, 18 and the gate valve 10 provided at 3,14.
At least one of Ar gas and hydrogen gas can be sent. Further, the discharge part of the circulation pump 4 is connected to the supply pipe 9 via a connection pipe 19.
一方、前記排気管６には、粒径１μｍ以下の超微粒子
を補集可能な微細な透孔を有するフィルタ20を備えた補
集装置３が接続され、補集装置３の排出部には接続管21
を介して循環ポンプ４の吸入部が接続されている。On the other hand, the exhaust pipe 6 is connected to a collection device 3 having a filter 20 having fine through-holes capable of collecting ultra-fine particles having a particle size of 1 μm or less, and is connected to a discharge portion of the collection device 3. Tube 21
The suction part of the circulation pump 4 is connected via the.
なお、前記排気管６と接続管21と接続管19と供給管９
とパイプ７によってガスの循環経路が構成される。更
に、導電ベース５の上面中央部には２つの収納部が形成
され、各収納部に対して電極の先端部が臨ませられてい
る。また、第１図において、符号22はパイプ７に組み込
まれた電極と導電ベース５の一方の収納部に通電するた
めの電源装置を示し、符号22′はパイプ８に組み込まれ
た電極と導電ベース５の他方の収納部に通電するための
電源装置を示し、パイプ７の電極と一方の収納部との間
と、パイプ８の電極と他方の収納部との間の各々にプラ
ズマアークを生じさせることができるようになってい
る。The exhaust pipe 6, the connection pipe 21, the connection pipe 19, and the supply pipe 9
And a pipe 7 constitute a gas circulation path. Further, two storage portions are formed in the center of the upper surface of the conductive base 5, and the tip of the electrode faces each storage portion. In FIG. 1, reference numeral 22 denotes a power supply device for energizing the electrode incorporated in the pipe 7 and one of the storage portions of the conductive base 5, and reference numeral 22 'denotes an electrode incorporated in the pipe 8 and the conductive base. 5 shows a power supply device for supplying electricity to the other storage part, and generates a plasma arc between the electrode of the pipe 7 and one storage part and between the electrode of the pipe 8 and the other storage part. You can do it.
次に前記構成の装置を用いて酸化物超電導体の超微粒
子または超電導体の前駆体の超微粒子を製造する方法に
ついて説明する。Next, a method for producing ultrafine particles of an oxide superconductor or ultrafine particles of a precursor of a superconductor using the apparatus having the above-described configuration will be described.
酸化物超電導体の超微粒子を製造するには、まず、原
料を用意する。この原料は、製造する酸化物超電導体の
種類に合わせて種々のものが用いられる。まず、Ｙ−Ba
−Cu−Ｏ系の酸化物超電導体を製造する場合には、Ｙの
金属チップとBaの金属チップとCuの金属チップをY:Ba:C
u＝1:2:3の割合になるような量を用意して使用する。な
おここで、ＹとBaの融点が大きく異なるので、ＹとBaの
金属チップを使用する場合は、図面にも示すように２つ
の凹部状の収納部を導電ベース５の上面に形成し、Ｙの
金属チップを１つの収納部に挿入し、BaとCuの金属チッ
プを他の収納部に挿入するものとする。なお、原料とし
て用いる金属チップは酸化物超電導体を構成する元素か
らなる合金、例えばBa−Cu合金チップなどを用いても良
い。なおまた、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系あるいはTl−Ca−
Ba−Cu−Ｏ系の酸化物超電導体を製造する場合は、これ
らの各酸化物超電導体の構成元素の金属チップあるいは
合金チップを各酸化物超電導体の好ましい組成比率に合
わせて混合した原料を使用すれば良い。In order to produce ultrafine particles of an oxide superconductor, first, a raw material is prepared. Various raw materials are used according to the type of oxide superconductor to be manufactured. First, Y-Ba
-When manufacturing a Cu-O-based oxide superconductor, the Y metal chip, the Ba metal chip, and the Cu metal chip are Y: Ba: C
Prepare and use an amount such that u = 1: 2: 3. Here, since the melting points of Y and Ba are greatly different, when using a metal chip of Y and Ba, as shown in the drawing, two concave storage portions are formed on the upper surface of the conductive base 5 and Y and Ba are formed. Is inserted into one storage section, and the Ba and Cu metal chips are inserted into the other storage section. Note that as a metal chip used as a raw material, an alloy made of an element constituting the oxide superconductor, for example, a Ba-Cu alloy chip may be used. In addition, Bi-Sr-Ca-Cu-O or Tl-Ca-
When manufacturing a Ba-Cu-O-based oxide superconductor, a raw material obtained by mixing a metal chip or an alloy chip of the constituent elements of each of these oxide superconductors in accordance with a preferable composition ratio of each oxide superconductor is used. Just use it.
原料を用意したならば、この原料を導電ベース５の中
央部の各収納部に必要量設置し、供給源12,13から酸素
ガスとArガスの混合ガスを反応炉２に送るとともに、循
環ポンプ４を作動させて循環経路に沿って前記混合ガス
を循環させ、２つの電極と導電ベース５との間でプラズ
マアークを発生させる。この際に反応炉２に送る混合ガ
スは酸素ガス濃度を５〜50％程度にすることが好まし
く、20〜40％に設定することがより好ましい。この理由
は、酸素濃度０〜30％程度までは酸素濃度が高い程超微
粒子の発生量を増加させることができるが、30％を超え
ると発生量が減少するためである。ただし酸化物超電導
体を生成させる場合に酸素が不足すると特性の良好なも
のが得られないので混合ガス中の酸素ガスの濃度は30％
に近い値にすることが好ましい。When the raw material is prepared, the raw material is set in a required amount in each storage section at the center of the conductive base 5, and a mixed gas of oxygen gas and Ar gas is supplied from the supply sources 12 and 13 to the reaction furnace 2, and a circulation pump is provided. 4 is operated to circulate the mixed gas along the circulation path to generate a plasma arc between the two electrodes and the conductive base 5. At this time, the mixed gas sent to the reaction furnace 2 preferably has an oxygen gas concentration of about 5 to 50%, more preferably 20 to 40%. The reason is that the generation amount of ultrafine particles can be increased as the oxygen concentration is higher up to an oxygen concentration of about 0 to 30%, but the generation amount is reduced at an oxygen concentration higher than 30%. However, if oxygen is insufficient when producing oxide superconductors, good characteristics cannot be obtained. Therefore, the concentration of oxygen gas in the mixed gas is 30%.
It is preferable to set the value close to.
反応炉２の内部では２つの電極が発生させた各プラズ
マアークの熱により２つの原料は溶融されて溶融部分か
ら酸化物超電導体の超微粒子が煙状になって発生する。
この際に、Ｙの融点が1509℃であり、Baの融点が710℃
であり、Cuの融点が1083℃であることを考慮すると、Ｙ
の融点が高いので、Ｙの金属チップ側に用いるプラズマ
アークの温度は他方のプラズマアークの温度より高くな
るように設定してプラズマアークを生じさせるようにす
る。このようにプラズマアークの温度を調節することで
ＹとBaとCuの超微粒子を所定の割合で生じさせることが
でき、各超微粒子の反応により酸化物超電導体あるいは
その前駆体の超微粒子が生成する。このように発生され
た超微粒子は混合ガスとともに排気管６を介して補集装
置３に送られて補集される。以上の操作により粒径１μ
ｍ以下の極めて微細な酸化物超電導体又はその前駆体の
超微粒子を得ることができる。なお、超微粒子が除去さ
れた後の混合ガスは循環ポンプ４により接続管19に送ら
れ、供給管９を介して再度反応炉２に送られて再利用さ
れる。Inside the reaction furnace 2, the two raw materials are melted by the heat of the respective plasma arcs generated by the two electrodes, and the superfine particles of the oxide superconductor are smoked from the melted portion.
At this time, the melting point of Y is 1509 ° C, and the melting point of Ba is 710 ° C.
Considering that the melting point of Cu is 1083 ° C., Y
Has a high melting point, the temperature of the plasma arc used on the Y metal tip side is set to be higher than the temperature of the other plasma arc to generate a plasma arc. By controlling the temperature of the plasma arc, ultrafine particles of Y, Ba, and Cu can be generated at a predetermined ratio, and the reaction of each of the ultrafine particles produces ultrafine particles of an oxide superconductor or its precursor. I do. The ultrafine particles thus generated are sent to the collection device 3 via the exhaust pipe 6 together with the mixed gas and collected. With the above operation, the particle size is 1μ
It is possible to obtain an ultrafine oxide superconductor of m or less or ultrafine particles of a precursor thereof. The mixed gas from which the ultrafine particles have been removed is sent to the connection pipe 19 by the circulation pump 4, sent again to the reaction furnace 2 via the supply pipe 9, and reused.
以上説明したように補集された酸化物超電導体の超微
粒子はそのままプレス成形して成形体を得、この成形体
を焼結することにより超電導体のバルクを得るためなど
の目的で使用することができる。また、酸化物超電導体
の超微粒子を金属管に充填して縮径加工を施し、その後
に熱処理することにより酸化物超電導線を製造すること
ができる。The ultra-fine particles of the oxide superconductor collected as described above may be used for purposes such as obtaining a compact by directly press-molding and obtaining a bulk of the superconductor by sintering the compact. Can be. Further, an oxide superconducting wire can be manufactured by filling ultrafine particles of an oxide superconductor in a metal tube, performing a diameter reduction process, and then performing a heat treatment.
以上のように粒径１μｍ以下の超微粒子を用いて加圧
成形を行って超電導体を製造すると、成形体の内部に存
在する気孔を従来よりも遥かに少なくすることができ、
圧密度の高い成形体を得ることができるので、焼結密度
を従来より高めることができ、臨界電流密度の高い酸化
物超電導体を製造することができる。また、酸化物超電
導線を製造する場合も同様な理由から臨界電流密度の高
い酸化物超電導線から得られる。When a superconductor is manufactured by performing pressure molding using ultrafine particles having a particle size of 1 μm or less as described above, the number of pores present inside the molded body can be made much smaller than before,
Since it is possible to obtain a compact having a high compaction density, it is possible to increase the sintering density as compared with the related art, and to manufacture an oxide superconductor having a high critical current density. In the case of manufacturing an oxide superconducting wire, it is obtained from an oxide superconducting wire having a high critical current density for the same reason.
一方、酸化物超電導体の前駆体の超微粒子を製造する
場合は、Arガスと水素ガスを送るか、あるいは、Arガス
のみを送るか、または、酸素ガスを少量含むArガスを反
応炉に送り、前記と同様な操作を行うことにより前駆体
の超微粒子を製造することができる。この前駆体の超微
粒子は前記酸化物超電導体の超微粒子と同様に酸化物超
電導体のバルクの製造、あるいは超電導線の製造に利用
することができる。以上のように前記方法を実施する
と、反応炉２内に送るガスの種類を変更することによ
り、容易に酸化物超電導体あるいはその前駆体の超微粒
子を製造することができる。なお、同一のガスを反応炉
２に送る場合であっても、酸素ガス濃度を変更すること
によって酸素含有量の異なる酸化物超電導体の超微粒子
を製造することができる。On the other hand, when manufacturing ultrafine particles of a precursor of an oxide superconductor, an Ar gas and a hydrogen gas are sent, or only an Ar gas is sent, or an Ar gas containing a small amount of an oxygen gas is sent to a reaction furnace. By performing the same operation as described above, precursor ultrafine particles can be produced. The ultrafine particles of this precursor can be used for the production of bulk oxide superconductors or the production of superconducting wires, similarly to the above-mentioned ultrafine particles of oxide superconductors. When the above method is carried out as described above, it is possible to easily produce oxide superconductors or ultrafine particles of a precursor thereof by changing the type of gas sent into the reaction furnace 2. Note that even when the same gas is sent to the reaction furnace 2, ultrafine particles of oxide superconductors having different oxygen contents can be manufactured by changing the oxygen gas concentration.
「実施例」 第１図に示す構成の装置を用いてＹ−Ba−Cu−Ｏ系の
超電導体の超微粒子を製造した。"Examples" Ultrafine particles of a Y-Ba-Cu-O-based superconductor were produced using an apparatus having the configuration shown in FIG.
原料としてＹの金属チップとBaの金属チップとCuの金
属チップをY:Ba:Cu＝1:2:3の割合となるように用意し、
導電ベースの収納部に設置し、導電ベースを水冷して原
料も冷却した。Prepare Y metal chips, Ba metal chips, and Cu metal chips as raw materials so that the ratio of Y: Ba: Cu = 1: 2: 3,
The conductive base was placed in the storage part of the conductive base, and the raw material was also cooled by cooling the conductive base with water.
次に反応炉内を排気した後に、反応炉内にArガスを圧
力460/760mmHg、水素ガスを圧力300/760mmHgの割合の混
合ガスを導入し、循環ポンプを作動させて混合ガスを流
速10／分で循環させるとともに、タングステン製の電
極に20〜50Vの電圧を印加して反応炉内にプラズマアー
クを発生させて原料を溶解して超微粒子を発生させた。
プラズマアークにより発生した超微粒子を前記混合ガス
とともに回収装置に送り、混合ガス中の超微粒子を補集
した。Next, after exhausting the inside of the reaction furnace, a mixed gas of Ar gas at a pressure of 460/760 mmHg and hydrogen gas at a pressure of 300/760 mmHg was introduced into the reaction furnace, and a circulation pump was operated to flow the mixed gas at a flow rate of 10/60 mmHg. In addition to circulating in minutes, a voltage of 20 to 50 V was applied to the tungsten electrode to generate a plasma arc in the reaction furnace to dissolve the raw material and generate ultrafine particles.
The ultrafine particles generated by the plasma arc were sent to a recovery device together with the mixed gas to collect the ultrafine particles in the mixed gas.
以上の操作により平均粒径0.1〜1.0μｍ程度の超微粒
子が得られた。By the above operation, ultrafine particles having an average particle size of about 0.1 to 1.0 μm were obtained.
「発明の効果」 以上説明したように本発明は、プラズマアークにより
超電導体の原料を溶解させて超微粒子を発生させ、これ
を循環ガスで補集装置に送って補集するために、循環ガ
スに酸素ガスを含有させてプラズマアークの熱で反応さ
せることにより酸化物超電導体の超微粒子を得ることが
できる。また、循環ガスに酸素ガスを含まないガスを用
いるならば、酸化物超導電体の前駆体の超微粒子を得る
ことができる。更に、導電ベースの各収納部に酸化物超
電導体の原料を収納しているので、各収納部と電極との
間で発生させるプラズマアークの温度を調整することで
各収納部毎に適量の組成の超微粒子を発生させることが
でき、これらを循環ガスによりまとめて補集することに
より所望の組成比の酸化物超電導体の超微粒子またはそ
の前駆体微粒子が得られる。そして、このように製造さ
れた超微粒子を加圧成形して焼結することによって従来
より気孔の少ない圧密度の高い酸化物超電導体を得るこ
とができる。また、前記超微粒子を金属管に充填して縮
径加工を施した後に熱処理するならば、従来より気孔の
少ない圧密度の高い酸化物超電導体を備えた超電導線を
得ることができる。従って、前記超微粒子を用いること
により臨界電流密度の高い酸化物超電導体あるいは酸化
物超電導線を製造することができる。[Effects of the Invention] As described above, the present invention uses a circulating gas to dissolve a superconductor raw material by a plasma arc to generate ultrafine particles, which is sent to a collection device with a circulating gas for collection. By containing oxygen gas and reacting with the heat of the plasma arc, ultrafine particles of oxide superconductor can be obtained. If a gas containing no oxygen gas is used as the circulating gas, ultrafine particles of the precursor of the oxide superconductor can be obtained. Furthermore, since the raw material of the oxide superconductor is stored in each storage section of the conductive base, the temperature of the plasma arc generated between each storage section and the electrode is adjusted so that an appropriate amount of the composition for each storage section is obtained. The superfine particles of the oxide superconductor or the precursor fine particles of the oxide superconductor having a desired composition ratio can be obtained by collectively collecting these with a circulating gas. Then, by subjecting the ultrafine particles thus produced to pressure molding and sintering, it is possible to obtain an oxide superconductor having fewer pores and higher pressure density than the conventional one. If the ultrafine particles are filled in a metal tube and subjected to a diameter reduction process and then heat-treated, a superconducting wire having an oxide superconductor having fewer pores and a high pressure density can be obtained. Therefore, by using the ultrafine particles, an oxide superconductor or an oxide superconducting wire having a high critical current density can be manufactured.
第１図は本発明方法を実施する際に用いて好適な装置を
示す構成図である。 ２……反応炉、３……補集装置、４……循環ポンプ、 ５……導電ベース、６……排気管、7,8……パイプ、 ９……供給管、12,13,14……ガスの供給源、 19……接続管、21……接続管。FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus suitable for use in carrying out the method of the present invention. 2 ... Reactor, 3 ... Collection device, 4 ... Circulation pump, 5 ... Conductive base, 6 ... Exhaust pipe, 7,8 ... Pipe, 9 ... Supply pipe, 12,13,14 ... ... gas supply source, 19 ... connecting pipe, 21 ... connecting pipe.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 正一 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 山之内 宏 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−51307（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 - 23/08 H01L 39/00 - 39/24 H01B 12/00 C01B 13/14──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shoichi Hasegawa 1-5-1 Kiba, Koto-ku, Tokyo Inside Fujikura Electric Wire Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Yamanouchi 1-1-5-1 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura (56) References JP-A-64-51307 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C01G 1/00-23/08 H01L 39/00-39 / 24 H01B 12/00 C01B 13/14
Claims (1)
み込み、循環経路に沿って不活性ガスと水素ガスと酸素
ガスの少なくとも１つを循環可能に構成し、反応炉内に
導電ベースと電極を設けたプラズマアーク装置を用いて
行う製造方法であって、 反応炉内に設けた導電ベースに複数の収納部を設け、こ
れら収納部の各々に別々の電極を対峙させて設け、酸化
物超電導体を構成する元素を含有する原料を前記複数の
収納部に収納し、前記各電極と導電ベースとの間で個々
に温度の異なるプラズマアークを生じさせて前記各収納
部の原料から酸化物超電導体を構成する元素の超微粒子
を発生させるとともに、前記ガスの少なくとも１つを循
環させて反応炉内の超微粒子を採集装置に送り、超微粒
子を回収することを特徴とする酸化物超電導体の製造方
法。1. A reactor and a collecting device are incorporated in a gas circulation path, at least one of an inert gas, a hydrogen gas and an oxygen gas can be circulated along the circulation path. And a plasma arc apparatus provided with electrodes, wherein a plurality of storage portions are provided in a conductive base provided in the reaction furnace, and separate electrodes are provided in each of these storage portions so as to face each other. The raw materials containing the elements constituting the material superconductor are stored in the plurality of storage portions, and plasma arcs having different temperatures are individually generated between the electrodes and the conductive base to oxidize the raw materials in the storage portions. Oxide superconducting, wherein ultrafine particles of an element constituting the material superconductor are generated, and at least one of the gases is circulated to send ultrafine particles in a reaction furnace to a collection device to collect the ultrafine particles. the body's Production method.
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|---|---|
| JPH0222103A JPH0222103A (en) | 1990-01-25 |
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- 1988-07-11 JP JP63172032A patent/JP2812465B2/en not_active Expired - Fee Related
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