JPH01260894A - 超電導セラミックス成形体の磁気シールド材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁界を遮へいするための超電導セラミック
ス成形体からなる磁気シールド材に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、フェライト等の強磁性体が磁気シールド材として
使用されている。一方、超電導物質の反磁性は知られて
いる。また超電導物質として、ＹＩＢａ２Ｃｕ、０７な
どの、液体窒素温度以上の温度で超電導性を示す高温超
電導セラミックスが知られている。このような超電導セ
ラミックスは、所定の酸化物比となるように原料を秤量
し、エタノール中で混合粉砕してスラリー状とし、乾燥
後仮焼して乾式で粉砕したのち、所定の形状に成形して
純酸素雰囲気で焼結し製造されている。

ところが、従来磁気シールド材として用いられているフ
ェライト等の強磁性体は、自身が磁化されることにより
エネルギを吸収して磁界を減衰させるため、完全な磁気
遮へいはできなかった。

一方、従来の超電導合金を磁気シールド材として用いる
と、液体ヘリウムによる冷却が必要で装置が大型化し、
コスト高になるという問題点があった。また上記のよう
な超電導セラミックスを磁気シールド材として使用する
場合には成形体として使用されるが、セラミックスの製
造のためには焼結が必要であるため、成形体を製造する
ためには、予め原料またはその仮焼物を所定の製品形状
に成形した状態で焼結を行う必要がある。

しかしながら、このような従来の成形後に焼結を行う方
法では、大型または複雑な構造の成形品の成形および焼
結が困難であるとともに、成形後の焼結の際に寸法変化
が生じやすく、所定の形状、寸法の成形体が得られない
などの問題点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の目的は、上記問題点を解決するため。

製造が容易で、大型または複雑な構造のものでも容易に
製造可能であり、しかも軽斌で正確な形状、寸法のもの
が得られる超電導セラミックス成形体の磁気シールド材
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、超電導セラミックス粉末を有機バインダで
結合した超電導セラミックス成形体からなることを特徴
とする超電導セラミックス成形体の磁気シールド材であ
る。

本発明において、超電導セラミックスとは、所定の臨界
温度において超電導体に転移するセラミックスであり、
液体窒素温度以上の臨界温度において超電導性を示す高
温超電導セラミックスが一般的である。高温超電導セラ
ミックスとしては、Ｙ、　［ｌａ、　Ｃｕ３ｏ□、Ｙｂ
ｌＢａ２Ｃｕ、　０７、Ｔｍ１Ｂａ２Ｃｕ、　０７、Ｅ
ｒ１Ｂａ２Ｃｕ、Ｏ□、ｌ１ｏ１Ｂａ２Ｃｕ３０□、Ｄ
ｙ□Ｂａ、　Ｃｕ３０．、Ｇｄ、Ｂａ２Ｃｕ、０．、Ｅ
ｕ、　Ｂａ２Ｃｕ、０７、Ｓｍ、　Ｂａ２Ｃｕ３０□、
ＮｂｌＢａ２Ｃｕ、　Ｏ□、Ｙｏ　Ｈ５５ｃｏＨ５Ｂａ
２　Ｃｕ、、　ｏｔ、Ｙ、　Ｈａ２Ｃｕ３Ｆ２０５、Ｂ
ｉ２５ｒ１ＣａｉＣｕ、０．などが例示できるが、これ
らに限定されない。

本発明において、超電導セラミックス粉末とは、上記超
電導セラミックスの１種または２種以上の粉末である。

粉末の粒径は成形可能な範囲で任意に選択できるが、一
般的にはｏ、ｏｏｓ〜２＋ｏｒａ、好ましくは０．０５
〜１ｍｍ程度である。

本発明において使用する有機バインダとしては。

上記超電導セラミックス粉末の粒子同士を結合させるも
のであれば制限はなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂な
どが広く使用でき、一般に接着剤として使用されている
ものも含まれる。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
、ユリア樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フタル酸樹
脂、フラン樹脂、アニリン樹脂、ウレタン樹脂、ポリジ
フェニルエーテル樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが例
示できる。

また熱可塑性樹脂としては、エチレン、プロピレン、１
−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィ
ンの単独重合体もしくは共重合体またはその変性物等の
ポリオレフィン樹脂、エチレン・アクリル酸共重合体、
エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアル
コール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエ
チレン・ビニル化合物共重合体樹脂、ポリスチレン、ア
クリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、メタクリ
ル酸メチル・スチレン共重合体、α−メチルスチレン・
スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル
、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共
重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチ
ル等のポリビニル樹脂、ナイロン６、ナイロン６−６、
ナイロン６−１０、ナイロン１１．ナイロン１２等のポ
リアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ボリブチ
レンチレフタレート等の熱可塑性ポリエステル樹脂、ポ
リカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂等
あるいはそれらの混合物などが例示できる。

これらのうち特に熱硬化性樹脂としては、例えばポリア
ミンを硬化剤とするエポキシ樹脂など、また熱可塑性樹
脂としては、例えばポリオレフィン樹脂または（および
）そのマレイン酸等の不飽和カルボン酸による変性物な
どが好ましい。

超電導セラミックス粉末と有機バインダの配合比は、こ
れらの種類（組成）、粒径、成形方法等により異なるが
、超電導セラミックス粉末の下限は超電導性を示す量、
上限は形状保持可能な機械物性が得られる斌である。一
般的には超電導セラミックス／有機バインダが容量比で
４５１５５〜６５／３５、好ましくは５５／４５〜６２
／３８、重量比で８３／１７〜９２／８．好ましくは８
８／１２〜９１／９程度である。

超電導セラミックスの製造方法はそれぞれの超電導セラ
ミックスによって相違するが、従来から行われている方
法を採用できる。例えばＹＢａＣｕＯ系の超電導セラミ
ックスの場合、次のような方法で製造される。すなわち
所定の酸化物比となるように原料を秤量し、エタノール
中で混合粉砕してスラリー状とし、減圧下に７０〜８０
℃で１０〜２０時間乾燥する。これを空気中８００〜１
０００℃で３〜８時間仮焼（昇温速度６０〜８０℃／］
１ｒ、降温速度５０〜７０℃／ｈｒ）する。次いで乾式
で粉砕した後、１〜３　ｔ／ａｄの圧力でタブレット成
形し、これを純酸素雰囲気において９００〜１１００℃
で０．５〜２時間焼結（昇温速度６０〜８０℃／ｈｒ、
降温速度５０〜７０℃／ｈｒ）　Ｌ、、超電導セラミッ
クスを得る。

こうして得られた超電導セラミックスタブレットを乾式
で粉砕して粉末化し、その粉末を有機バインダと混合し
て、板状、ケース状等の所定の形状に成形し、超電導セ
ラミックス成形体を得る。

成形方法は有機バインダおよび成形体の形状等に応じて
任意に選択でき、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
を有機バインダとする場合は、手練加工、注型加工、圧
縮成形など、またポリオレフィン等の熱可塑性樹脂の場
合は射出成形、押出成形、シート成形などを採用するこ
とができる。

これらの方法により成形することにより大型または複雑
な形状の成形体も成形可能である。また超電導セラミッ
クス粉末と有機バインダの混合物を液状で塗布すること
により、塗膜としての成形体を得ることができる。

上記により得られた超電導セラミックス成形体は、それ
ぞれの超電導セラミックスの臨界温度以下の温度におい
て超電導性を示す。この場合、有機バインダが含まれる
ため、電気抵抗は零にならないが、超電導の特性である
マイスナー効果による反磁性を示すので１本発明ではこ
れを磁気シールド材として使用して、磁界を遮へいする
。超電導の反磁性のみを利用する磁気シールド材の場合
は、通電性は必要としないから、有機バインダは電気抵
抗の大きいものでもよい。

磁気遮へいを要するものとしては、リニアモータカーな
どのように、超電導磁石等の強磁界による人体等への悪
影響を緩和するものや、計器、電子装置、超電導コンピ
ュータ　（ジョセフソン素子の利用）などのように、外
部磁界による妨害を防止するものなどがある。

いずれの場合も遮へい部を覆う形状の超電導セラミック
ス成形体を形成して遮へい部を覆い、磁気シールドを行
う。この場合、１個の成形体で覆うようにしてもよいが
、大型または複雑な形状の場合などでは、各部に分割し
た成形体を形成し、これを接看剤等で接合して一体化す
ることもできる。接合する場合は接合部を重ねて、磁気
漏洩を防止するのが好ましい。

磁気シールド材として、磁気遮へい効果を得るためには
、遮へい部を覆った状態で超電導セラミックス成形体を
臨界温度以下に冷却することにより、成形体は超電導性
を示し、マイスナー効果による完全反磁性により完全な
磁気遮へいが可能である。この場合、高温超電導セラミ
ックス成形体を用いると、液体窒素により冷却すること
ができる。

本発明の超電導セラミックス成形体は純粋なセラミック
ス物質より比重が大幅に小さいため、反磁性を利用した
磁気シールド材に有利である。また磁気遮へいできる大
きな板が容易に製造できるとともに、マイスナー効果は
表層部分で生じるため、超電導セラミックス成形体を表
層のみに、塗膜状に形成しても磁気シールド材が可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、超電導セラミックス粉末を有機バイン
ダで結合した超電導セラミックス成形体を磁気シールド
材として用いたので、製造が容易で、大型または複雑な
構造のものでも容易に製造可能であり、しかも軽斌で正
確な形状、寸法の超電導セラミックス成形体の磁気シー
ルド材が得られ、磁気遮へい効果も完全反磁性を利用す
るため、完全な遮へい効果が得られる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例について説明する。各例中１％は
重量％である。

実施例１ それぞれ純度９９．９９％、　（株）レアメタリック製
のＹ２Ｏ１、ＢａＣ０，、ＣｕＯを使用し、　Ｙ、０．
１１．２９０６ｇ。

ＢａＣＯ３３９，４６８２ｇ、　Ｃｕ０２３．８６３８
ｇ、合計７４．６２２６ｇを秤量した。これらをエタノ
ールとともに石川式攪拌摺潰機ＡＧＡ型（（株）石川工
場製、めのう鉢付）により混合粉砕してスラリー状とし
、減圧下に８０℃で１６時間乾燥したのち、９５０℃で
５時間空気中で仮焼（昇温速度７２℃／ｈｒ、降温速度
６０℃／ｈｒ）　した。その後手動乳鉢により乾式で粉
砕し、２ｔ／ｃｕｔの圧力で２０１１ＩＩＩφＸ２ｍｍ
ｔの形状にタブレット成形し、純酸素雰囲気において、
１０００℃で１時間焼結（昇温速度７２℃／ｈｒ、降温
速度６０℃／ｈｒ）シて、’１．　Ｂａ、Ｃｕ３０．−
δ　からなる超電導セラミックスを得た。その後手動乳
鉢により粉砕して１粒径００ｌＩｌｌ＋１の粉末とした
。

こうして得られた超電導セラミックス粉末３６ｇを、有
機バインダとしてエポキシ系接着剤ｔｌｉ−３ｕｐｅｒ
　（セメダイン（株）製、商品名）の主剤（エポキシ樹
脂）２ｇおよび硬化剤（ポリアミン）２ｇと混合しく超
電導セラミックス粉末／有機バインダ＝６０＝４０（容
量比））１手速く混練して、約４０ａｍ　Ｘ　４０ｍｍ
　Ｘ１ｍ園七０板状物を成形した。

硬化後板状物を試料とし、この上に液体窒素温度で永久
磁石を置いたところ、試料はマイスナー効果を示した。

次に上記と同様の混練法で蓋のできる小さな箱を作り、
その中に永久磁石を入れて磁気遮へい効果を測定したと
ころ、冷却前に１２０ガウスを示したガウスメータのｄ
Ｉす定値は１ガウス以下となった。

以上の結果より、本発明の超電導セラミックス成形体の
磁気シールド材は磁気遮へい効果を示すことがわかる。

実施例２ （株）レアメタリック製の純度９９．９％’／（Ｎｏ、
）、・Ｘｌｌ、Ｏを１００℃で１夜乾燥後、ｙ　（Ｎｏ
、　）：Ｉ・３日２０として３２．８９７ｇ＃斌した。

また和光純薬（株）製の特級試薬Ｂａ（ＮＯ，）２５２
．２６７ｇ、Ｃｕ（Ｎｏ、）２−３１１，０７２．４８
０ｇをそれぞれ秤量し、それらを蒸留水１．７Ｑを入れ
た３Ｑフラスコに投入して攪拌溶解を行った。その後ク
エン酸９４．５６５ｇとエチレングリコール６２．０７
ｇを加え、９０℃で５時間加熱し、さらに高温加熱を行
って水分を全部蒸発させた。青色のゲル状物となったが
、これをさらに加熱して約３００℃で熱分解し、　この
分解物を取り出してアルミナルツボに入れ、電気炉にて
８５０℃で２時間空気中で仮焼（昇温速度７２℃／ｈｒ
、降温速度６０℃／ｈｒ）　Ｌ、た０次にめのう製揺潰
機を用いて乾式粉砕し、この仮焼粉をプレス成形機で３
０ｍｍφＸ３ｍｍｔのタブレットを３個成形し、このタ
ブレットを８７０℃で３時間、純酸素中で焼結（昇温速
度７２℃／ｈｒ、降温速度６０℃／ｈｒ）　Ｌ、た。

この焼結体を粉砕して粉状とし、さらにめのうＩｌ摺潰
機を用いて乾式粉砕して微粉体とした。この微粉体２０
ｇを合成ゴム系強力接着剤ボンドＧ１７（コニシ（株）
１！１、商品名）を少しずつ加えて混練し、塊状物とし
てプレスで加圧し約１　ｍａｓｔの板状とした。硬化後
、実施例１と同様に磁気遮へい効果を測定したところ、
同様の効果が認められた。

代理人　弁理士　柳　原　　　成

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導セラミックス粉末を有機バインダで結合し
   た超電導セラミックス成形体からなることを特徴とする
   超電導セラミックス成形体の磁気シールド材。
2. （２）超電導セラミックスが高温超電導セラミックスで
   ある請求項（１）記載の超電導セラミックス成形体の磁
   気シールド材。