JPH08506216A

JPH08506216A - 低温にて形成された超伝導ＹＢａ▲下２▼Ｃｕ▲下３▼Ｏ▲下７−ｘ▼

Info

Publication number: JPH08506216A
Application number: JP6517335A
Authority: JP
Inventors: ディ．ホッジ，ジェイムス; ジョークレンプナー，ロリ
Original assignee: イリノイスーパーコンダクターコーポレイション
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 1996-07-02
Also published as: WO1994017560A1; US5527765A; US5340797A; EP0681744A4; EP0681744A1

Abstract

(57)【要約】超伝導体を準備する方法。前記の方法は複数の超伝導体材料成分からなる混合物を準備することと、前記の複数の成分を銀を含む基板上に配置することと、銀を含有する基板上に位置する前記の成分の混合物を加熱することと、前記の超伝導体材料成分のうちの少なくとも１つの分解を制御すべくCO₂の分圧を有する第１の雰囲気中において前記の混合物を加熱することと、前記の超伝導体材料成分のうちの少なくとも１つの分解を許容する酸化性ガスによって実質的に構成された第２の雰囲気により第１の雰囲気を置換することとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】低温にて形成された超伝導YBa₂Cu₃O_7-x 発明の背景本発明は米国空軍契約番号第Ｆ１９６２８−９１−Ｃ−００８２号の少なくとも一部として開発され、米国政府は同契約に基づいて本発明における特定の権利を有する。本発明は一般的に超伝導体材料に関する。本発明はより詳細には組織化された高温超伝導セラミック（ＨＴＳＣ）材料及び同材料を低温で形成する製造方法に関する。高温超伝導セラミック（ＨＴＳＣ）は本質的に弱く、かつ砕け易い材料である。更に、高温超伝導セラミック材料の従来のセラミック加工処理は、低い臨界電流密度（ｊ_c，ＤＣ測定において）及び高い表面抵抗率（Ｒ_s，ＲＦ測定において）を有する多結晶体を形成する。高温超伝導セラミック材料の商業アプリケーションは高いｊ_c値及び低いＲ_s値のうちの少なくとも一方を示す構成材料と、機械的に強く、かつ加工が容易な構成材料を形成する能力とを必要とする。材料の低い機械的強度に起因して、商業的に有用な構造は超伝導体に対して強度及び靭性を付与する基板を使用しない限り生産できない。これは超伝導体を比較的大きく、かつ複雑な形状に形成することを要する低い周波数をともなうＲＦ装置の場合に特に真実といえる。ＨＴＳＣ薄膜フイルムは高い電流密度及び低いＲ_s値を有することが確認されている。しかし、ＨＴＳＣ薄膜フィルムは高価な単結晶基板（一般的に、LaAlO₄またはSrTiO₄）を必要とし、さらには数インチ未満の寸法を備えた平坦な構造を形成し得るのみである。このため、ＨＴＳＣ薄膜フィルムは低い周波数をともなうＲＦアプリケーションには効果的でない。高度に組織化されたミクロ構造を備えた大きなＨＴＳＣ材料（Bulk HTSC mate rials with highly textured microstructures）は、商業アプリケーションに必要な電気性能のレベルを有し得る。YBa₂Cu₃O_7-xの場合、このような組織化されたミクロ構造は包晶反応（Peritectic recrystallization）、より一般的には溶融組織化（Melt texturing）と称される方法により形成される。このプロセスの場合、組織化されたYBa₂Cu₃O_7-xはY₂BaCuO₅と、Ba/Cuを豊富に含む液体とからなる包晶混合物から同YBa₂Cu₃O_7-xを晶出させることにより形成される。この技術に変更を加えた各種の技術が既に開示されており、同技術は世界中の研究室において一般的に用いられている。しかし、プロセスは１９８８年に最初に開発されたプロセスと実質的に同一である。一般的に、溶融組織化プロセスはYBa₂Cu₃O_7-xをY₂BaCuO₅及び液体に分解すべく試料を包晶温度（空気中において１０１５℃）を上回る温度に加熱することを含む。混台物はYBa₂Cu₃O_7-xの晶出を許容すべく包晶温度まで徐々に冷却される。冷却が熱勾配をともなって実施された場台、YBa₂Cu₃O_7-x粒子は熱勾配に平行して成長し、これにより組織化されたミクロ構造が形成される。徐冷によりYBa₂ Cu₃O_7-xの核形成速度が低く維持される。この結果、僅かな数量の核が形成される。このため、YBa₂Cu₃O_7-x粒子は衝突前に非常に大きな寸法まで成長し得る。そのうえ、熱勾配をともなう冷却を実施した場合、粒子の整合性が高くなる。最初に開発されたプロセスにおいて、試料はセルフ・フィールド（Se1f-field）内において僅かな磁界依存性をともなって最大で１７，０００Ａ／ｃｍ²の限界電流を有することが測定された。このプロセスに対する改良（溶融組織化されたフィラメントの連続した長さの形成を含む）により、７７Ｋの下で、セルフ・フィールド内において最大で１４０，０００Ａ／ｃｍ²の電流密度が実現され、かつ１テスラ・フィールド（１ Tesla field）内において最大で４４，０００Ａ／ｃｍ²の電流密度が実現された。溶融組織化プロセスは薄膜フィルム材料の特性に類似した特性を備える大きな YBa₂Cu₃O_7-xの形成に非常に効果的な点が確認されている一方、同溶融組織化プロセスには複数の問題点がある。第１に、溶融組織化は材料製造速度が結晶化フロント（Crystallization front）の速度によって制御される結晶成長プロセスである点が挙げられる。自身の包晶混合物から晶出するYBa₂Cu₃O_7-xの場合、結晶化速度は非常に遅い。非常に大きな熱勾配（１０⁷Ｋ／ｍ）の存在下において、僅かに１．２ｃｍ／時間の成長速度が実現されたのみである。厚膜フィルム構造を形成する際に特に重要な第２の問題点としては、溶融組織化プロセスが反応性の非常に高い包晶溶液の存在下において１０００℃を上回る温度での処理を要する点が挙げられる。これは超伝導体との反応をともなうことなく使用し得る基板材料の選択範囲を大きく制限する。ジルコニア及びマグネシアがある程度の成功をともなって今日まで使用されてきた。しかし、これらのセラミックは高価であり、かつ加工が困難である。従って、本発明の目的は、高温超伝導体（ＨＴＳＣ）材料の改良された製造方法を提供することにある。本発明の更に別の目的は、ＨＴＳＣ材料を比較的低温において、非常に速い速度で製造する新たな製造方法を提供することにある。本発明の更に別の目的は、比較的廉価な基板上にＨＴＳＣ構造を形成する改良された方法を提供することにある。本発明の更に別の目的は、新たなＨＴＳＣ製品を提供することにある。本発明の更に別の目的は、ＨＴＳＣ材料の改良された製造方法と、前記のプロセスから直接形成された比較的複雑なパターンを有する製品を提供することにある。本発明の更に別の目的は、自身の形成に関与する最低限の液体を含有する中間相状態（Intermediate phase state）の新たなＨＴＳＣ製品を提供することにある。本発明の更に別の目的及び利点は、本発明の構成及び方法とともに添付の図面に関連して、以下の詳細な説明から明確になる。添付図面において、類似する部材は同一符号を用いて示す。図面の簡単な説明図１は銀により緩衝化されたステンレス鋼上に反応により組織化されたYBa₂Cu₃ O_7-xの４０倍に拡大されたミクロ構造を示す。図２は銀基板上に反応により組織化されたYBa₂Cu₃O_7-xを４０倍の倍率で示す。図３はジルコニア基板上に従来の包晶反応により再結晶化された厚いミクロ構造を示す。図４Ａは本発明の方法に基づいて準備されたＨＴＳＣ材料の高度に組織化された特性を表すロッキング・アングルにおけるＸ線回折曲線を示す。図４Ｂは結晶性を備えた３つのYBa₂Cu₃O_7-x試料のＸ線回折パターンを示す。図５はY₂BaCuO₂及び3BaO・5CuOの擬２元系相図を示す。図６は本発明のYBa₂Cu₃O_7-x、従来技術に基づいて焼結されたYBa₂Cu₃O_7-x及び Cuに関する１ＧＨｚに補外された表面ＲＦ抵抗率を示している。好ましい実施の形態の詳細な説明本発明の１つの形態に基づくプロセスはYBa₂Cu₃O_7-xを熱力学的安定状態に維持する温度及びガス雰囲気のコンビネーションに対してY-、Ba-及びCu-からなる化合物（適切な化学量論に基づいて混合された化合物）の非平衡混合物を急速に導入することによって形成された準安定溶液からYBa₂Cu₃O_7-xを晶出させることを含む。このプロセスの２つの一般的なバリエーションが実証されている。準備の第１の一般的方法では、Y₂O₃パウダー、CuOパウダー及びBaCO₃パウダーはそれぞれ０．５：３．０：２．０のモル比で混合され、かつCO₂を多量に含有する雰囲気中において約８５０〜８９０℃の温度まで加熱された。次いで、雰囲気を２トルの純粋な酸素と交換した。CO₂を多量に含有する雰囲気を加熱時に使用することによりBaCO₃の分解が抑制され、これによりYBa₂Cu₃O_7-xが時期尚早に形成されることが防止される。雰囲気を減圧された酸素環境と急速に交換した際、反応混合物は部分的に溶融した状態に分解し始め、同反応混合物からYBa₂Cu₃O_7-xが晶出される。準備の第２の一般的方法では、予備反応を行った相的に純粋なYBa₂Cu₃O_7-xパウダー（Prereacted phase-pure YBa₂Cu₃O_7-x）がCO₂を多量に含有する雰囲気中において約８５０〜８９０℃の温度まで加熱された。本発明の範囲を制限することなく、CO₂の存在によりYBa₂Cu₃O_7-xは酸化物及びオキシカーボネートの混合物へと分解される。第１の一般的方法の場合、雰囲気はその温度において減圧された酸素を含有する雰囲気に交換された。同減圧された酸素を含有する雰囲気は前記の混合物を部分的に溶融した状態に分解し、同部分的に溶融した状態の混台物からはYBa₂Cu₃O_7-xの晶出が可能である。本発明の１つの形態において、この反応をともなう組織化プロセスは銀箔またはベース・メタル上において実行されることが好ましく、前記のベース・メタルの例としてはステンレス鋼が挙げられ、同ベース・メタルには銀が電気メッキされているか、またはニッケル中間層とともに銀が電気メッキされている。本実施の形態において、YBa₂Cu₃O_7-x及びその前駆体は比較的活性の高い化合物であり、殆どのベース・メタルと強力に反応するため、銀または銀／ニッケル緩衝層（ Silver/nickel buffer layers）が必要とされる。銀はYBa₂Cu₃O_7-xに対して比較的不活性である。銀または銀／ニッケル緩衝層は超伝導体を保護すべく少なくとも０．００２インチ（約０．０５ｍｍ）の厚さを備えていることが好ましい。試験に成功したベース・メタルとしては、３０２ステンレス鋼、３０４ステンレス鋼及び３１６ステンレス鋼等のステンレス鋼並びにインコネル６００が含まれる。プロセスはディスク、チューブ、ワイヤ及びコイルを含む各種の形状に対して実施された。更に、銅を前記の温度範囲において使用できる。銅を基板として効果的に使用するためには、銅、銀及び酸素の相互拡散を防止する適切な中間金属の使用が必要である。ペイント、浸漬及びスプレーのうちのいづれか１つの技術を使用するか、または厚膜フィルム被覆の形成若しくはパターン形成に現在使用されている他の技術を使用することにより、基板を適切な化学量論に基づく前駆体スラリーで被覆し得る。この被覆の好ましい厚さは約０．００２〜０．００８インチ（約０．０５〜０．２０ｍｍ）である。好ましい熱処理には以下に示す３つの工程が含まれる。１．バインダ／有機成分除去被覆の加熱は減圧された総圧をともなう酸素環境（例：２トルの酸素）下において実施されることが好ましく、同酸素環境は３０〜３００℃／時間の間の速度で、室温から３５０〜５００℃の温度まで加熱される。３５０〜５００℃の温度は前駆体ペイントの揮発性成分を除去するために十分な温度である。２．反応抑制／前駆体形成被覆の加熱は少なくとも約０．８〜２．８％のCO₂を含有する窒素雰囲気中において約３００℃／時間の速度で実施されることが好ましい。更に高い圧力のCO₂ を使用できるが、更に高い圧力はBaCO₃の分解またはYBa₂Cu₃O_7-xの分解の開始に必要な圧力を上回る。CO₂は窒素ガス、アルゴンまたはヘリウム等のあらゆる種類の不活性ガスと混合できる。温度はバインダ除去段階の温度及び結晶化段階の温度の間の温度であることが好ましい。これらの温度は酸化物／カーボネート前駆体（Oxide/carbonate precursor）の場台にYBa₂Cu₃O_7-xの形成を抑制するか、またはYBa₂Cu₃O_7-x前駆体を酸化物及びオキシカーボネートの適切な混合物に分解するのに十分である。３．結晶化酸素の圧力は最大で１気圧まで変化させ得る一方、YBa₂Cu₃O_7-xの結晶化のための好ましい窓（Window）は約１〜３トルの酸素の雰囲気下において約８５０〜９００℃の間に存在する。約８５０℃未満において、結晶粒度は大きく低減する。更に高い酸素分圧の場合、プロセス温度は更に高くなる。この結果、０．２１気圧の酸素雰囲気下において、処理温度は約９７５℃となる。プロセス温度は銀を含む基板の融点より低い温度に維持されることが好ましい。従って、酸素の圧力は９２５℃（５０トルにおける銀の融点）未満の温度において処理を実行すべく約５０トル未満に維持されることが最も好ましい。結晶化プロセスを実施する際に、単純な恒温維持を用いる代わりに温度を前記の窓の範囲内において徐々に増加させることにより同プロセスを実施し得る。前記の処理のうちのいづれか１つを使用できる。前記の好ましいプロセスにおいて、中間物または中間製品が形成される。従来の溶融組織化プロセスにおいて、包晶領域（図５に示す領域Ｐ）は所望のYBa₂ Cu₃O_7-xの形成に関与する相図の領域を含んでいる。この従来の方法の場合、プロセス温度範囲（約１０１５℃、次いで包晶温度である１０１３℃まで徐々に冷却される）全体を通じて液体の総量は非常に多い。その一方、本発明において、固体材料からなる中間物と、大きな割合を占める包晶溶液とを有する代わりに、中間物が主に固体であって、かつ僅かな分量の共晶溶液（包晶溶液とは異なる）が存在する。反応物は準安定であるため、形成される液体はY-Ba-Cu-O系、即ち３元系共晶液（Ternary eutectic）において最も低い溶融液体である。実質的な利点としては、液体が過多に存在しなくとも、組織化されたYBa₂Cu₃O_7-xの準備が可能な点が挙げられる。このような利点のうちの１つとしては、適切に配置された液体バリアの必要性をともなうことなく明確に限定された固体パターンを形成する能力が挙げられる。厚膜フィルム・スラリー（Thick film slurry）を所望のパターンで加え、次いで同パターン形状を損失させる実質的な液体流動をともなうことなく本発明の方法に基づいてYBa₂Cu₃O_7-xを形成することにより、所望のパターンを基板上に形成できる。従って、約８５０〜９００℃で形成された本発明の中間物は、包晶領域内において形成される従来の中間物内に望ましくない多量の液体成分を含むことがない。以上、組織化されたYBa₂Cu₃O_7-xミクロ構造を包晶反応により形成するプロセスについて詳述した。しかし、包晶反応とは違なり、前記の簡単な方法はこれらのミクロ構造を低温（約９００℃未満）において、比較的短時間（従来の溶融組織化における１０〜１５時間と比較した場合に、約１時間未満と短時間である）で形成する。低温及び短い時間の組合せは比較的安価で、しかも簡単に形成できるベース・メタル基板の使用を可能にし、同ベース・メタル基板は部品の潜在的コストを実質的に削減する。コストの削減により、このプロセスはＨＴＳＣ部品の商業アプリケーションにとって更に魅力的となる。このプロセスは３次元ＲＦ共振構造の形成において特に魅力的であり、同３次元ＲＦ共振構造（Three dime nsional RF resonant structures）はフイルタ、オシレータ及びコンバイナー（ Combiners）等の多数のＲＦ装置の基本的な部品である。図６に示すように、本発明に基づいて形成されたYBa₂Cu₃O_7-xは焼結によって準備され、かつ銀基板上に形成された従来のYBa₂Cu₃O_7-x及び従来の銅より実質的に更に優れたＲＦ抵抗率を示す。ＨＴＳＣ材料の準備方法に関する例を以下に示すが、これらの例は本発明を限定するものではない。例１前駆体ペイント（Precursor"paint"）を形成すべくY₂O₃、CuO及びBaCO₃の混合物をアクリル・バインダ、ソルビタン・トライオールエート分散剤（Sorbitan t rioleate dispersant）及びｎ−ブタノール／キシレン溶液と混合した。当該技術分野において周知の他の適切なキャリア形成方法（Carrier formulation）の使用が可能である。次いで、このペイントをペイント・ブラシを用いて銀箔に対して塗布した。これによって形成された乾燥膜は０．００８インチ（約０．２０ｍｍ）の厚みを備えていた。次いで、この試料はペイントの有機成分の適切な除去を保証すべく調節された雰囲気炉（Atmosphere furnace）内に配置され、そして２トルの酸素中において６０℃／時間の速度で３５０℃まで加熱された。炉の雰囲気は窒素中に０．９％のCO₂を含む雰囲気と交換され、そして試料は約３００℃／時間の速度で９００℃まで加熱された。炉の雰囲気は２トルの酸素と再び交換され、試料はその温度で１時間にわたって保持された。この処理は組織化され、かつ結晶化されたYBa₂Cu₃O_7-xのミクロ構造を形成した。例２前駆体ペイントを形成すべく市販されているYBa₂Cu₃O_7-xパウダーをアクリル・バインダ、ソルビタン・トライオールエート分散剤及びｎ−ブタノール／キシレン溶液と混合した。次いで、このペイントをペイント・ブラシを用いて３０４ステンレス鋼製ディスク、３１６ステンレス鋼製ディスク及びインコネル６００製ディスク（これら全てのディスクは１．１２５インチ（約２８．５８ｍｍ）の直径を備え、かつ表面には０．００２インチ（約０．０５ｍｍ）の厚さの銀が電気メッキされていた）に対して塗布した。これによって形成された乾燥膜は全て約０．００４〜０．００５インチ（約０．１０−０．１３ｍｍ）の厚みを備えていた。次いで、これら３つの試料はペイントの有機成分の適切な除去を保証すべく調節された雰囲気炉内に配置され、そして２トルの酸素中において６０℃／時間の速度で３５０℃まで加熱された。次いで、炉の雰囲気は窒素中に１．１％ CO₂を含む雰囲気と交換され、その後、試料は約３００℃／時間の速度で８８０ ℃まで加熱された。炉の雰囲気は２トルの酸素と再び交換され、炉内温度は２５ ℃／時間の速度で９００℃まで徐々に増加された。この処理は組織化され、かつ結晶化されたYBa₂Cu₃O_7-xのミクロ構造を全ての試料において形成した。例３例１及び例２において使用されたものとは異なる出発材料についても満足できる試験結果が得られた。これらの出発材料には（１）２２％のY₂BaCuO₅をともなう相的に純粋なYBa₂Cu₃O_7-xと、（２）２２％Y₂BaCuO₅をともなうYBaSrCu₃O_7-x と、（３）CuOを多量に含む市販のYBa₂Cu₃O_7-x及び化学量論に基づくYBa₂Cu₃O_7- _x とが含まれる。これら全ての出発材料は、例１及び例２に示す方法の実施において効果的に使用された。例４前記した処置のうちのいづれか１つが実施され、オリジナルの出発材料のパターンはYBa₂Cu₃O_7-xの準備後においてほぼ同一であった。これは従来の方法に基づいて準備されたYBa₂Cu₃O_7-x（包晶プロセス）と比較された。従来の方法に基づいて準備されたYBa₂Cu₃O_7-xは、実質的な液体流動と、オリジナルの出発材料の空間パターン（Spatial pattern）の損失とを示した。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年７月１２日【補正内容】請求の範囲１．123YBaCu酸化物超伝導体の準備方法であって、 123YBaCu酸化物超伝導体を形成するための複数の超伝導体材料成分からなる混合物を形成する工程と、前記複数の成分を銀を含む基板上に配置する工程と、少なくとも約０．８容量％のCO₂に一致するCO₂の分圧を有する第１の雰囲気中において前記混合物を約３５０〜９７５℃の温度まで加熱する工程と、前記超伝導体材料成分のうちの少なくとも１つの分解を制御し、これによりBa CO₃の分解を抑制するとともに、123YBaCu酸化物前駆体の分解を可能にし、さらには同123YBaCu酸化物前駆体の形成を抑制し、次いで前記超伝導体材料成分のうちの少なくとも１つの分解を許容する酸化性ガスによって実質的に構成された第２の雰囲気により前記第１の雰囲気を置換し、123YBaCu酸化物超伝導体を形成すべく前記超伝導体材料成分を加熱する工程とを含む方法。２．前記第１の雰囲気が二酸化炭素を含有するガスによって実質的に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。３．前記超伝導体材料成分からなる混合物は予備反応済みの単一相の123YBaCu酸化物パウダーを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。４．前記第２の雰囲気が約１トル〜１気圧の酸素ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。５．前記酸素ガスは少なくとも約１〜３トルの圧力の酸素を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。６．前記超伝導体材料成分が（ａ）Y₂O₃、CuO及びBaCO₃の混合物、（ｂ）２２％のY₂BaCuO₅をともなう単一相のYBa₂Cu₃O_7-x、（ｃ）２２％のY₂BaCuO₅をともなうYBaSrCu₃O_7-x、（ｄ）CuOを多量に含有するYBa₂Cu₃O_7-x、及び（ｅ）YBa₂Cu₃O_7-x のうちの少なくともいずれか１つのパウダーを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。７．前記グループ（ａ）に含まれる複数の超伝導体材料成分が約０．５：３．０：２．０のモル比でそれぞれ混合されていることを特徴とする請求項６に記載の方法。８．前記第１の雰囲気及び第２の雰囲気はそれぞれ不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。９．明確に限定され、かつほぼ固体をなすパターンをY₂BaCuO₂／3BaO・5CuOの擬２元系内に有する中間物の準備方法であって、 123YBaCu酸化物の形成が可能な出発成分を提供する工程と、前記出発成分をCO₂を含有する雰囲気中において約３５０〜９７５℃の温度まで加熱する工程と、実質的な液体流動特性をともなうことなく前記明確に限定された固体パターンを有する中間物を形成すべく前記出発成分を酸化性雰囲気中において約８５０〜９７５℃の温度範囲まで加熱する工程とを含むことを特徴とする方法。１０．前記CO₂を含有する雰囲気は不活性ガス及び少なくとも約０．８〜２．８容量％のCO₂を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。１１．前記酸化性雰囲気は少なくとも約１トルの酸素を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。１２．バインダ／有機揮発性物質を除去すべく前記出発成分を約３５０〜５００ ℃の温度まで加熱する工程を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。１３．前記出発成分を銀またはベース・メタルからなる基板上に配置する工程を含む請求項９に記載の方法。１４．前記ベース・メタルはステンレス鋼またはインコネルから形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。１５．前記固体パターンが基板上に配置された厚膜フィルム・スラリーを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。１６．123YBaCu酸化物超伝導体の準備方法であって、（ａ）123YBaCu酸化物超伝導体の形成が可能な複数の超伝導体材料成分からなる混台物を形成する工程と、（ｂ）前記複数の超伝導体材料成分を基板上に配置する工程と、（ｃ）少なくとも約０．８容量％のCO₂に一致するCO₂の分圧を有する第１の雰囲気中において前記混合物を約３５０〜９７５℃の温度まで加熱する工程と、これによりBaCO₃の分解を抑制し、123YBaCu酸化物前駆体を酸化物及びオキシカーボネートからなる混合物に分解し、123YBaCu酸化物の形成を抑制することと、（ｄ）前記超伝導体材料成分のうちの少なくとも１つの分解を許容する酸化性ガスを含む第２の雰囲気により前記第１の雰囲気を置換し、前記酸化性ガスが少なくとも１トルから約１気圧までの範囲の酸素と等価の酸素分圧を有し、次いで 123YBaCu酸化物超伝導体を形成すべく前記超伝導体材料成分を加熱する工程とを含む方法。１７．前記基板は緩衝化されたベース・メタルまたは銀からなることを特徴とする請求項１６に記載の方法。１８．前記工程（ｄ）における等価の酸素分圧が約１〜０．２１トルの範囲に属し、前記工程（ｄ）における加熱温度が約８５０〜９７５℃の範囲に属することを特徴とする請求項１６に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＣ２３Ｃ 30/00 Ｂ 9445−4ＫＣ３０Ｂ 29/22 ５０１Ｃ 7202−4ＧＨ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ 4232−5Ｌ 13/00 ５６５Ｄ 4232−5ＬＨ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡＢ 8832−4Ｍ 39/24 ＺＡＡＦ 8832−4Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】１．超伝導体材料の準備方法であって、複数の超伝導体材料成分からなる混合物を形成する工程と、前記複数の成分を銀を含む基板上に配置する工程と、前記超伝導体材料成分のうちの少なくとも１つの分解を制御するCO₂の分圧を有する第１の雰囲気中において前記混合物を加熱する工程と、前記超伝導体材料成分のうちの少なくとも１つの分解を許容する酸化性ガスによって実質的に構成された第２の雰囲気により前記第１の雰囲気を置換する工程とを含む準備方法。２．前記第１の雰囲気が二酸化炭素を含有するガスによって実質的に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。３．前記二酸化炭素を含有するガスが少なくとも約０．８〜２．８容量％の二酸化炭素を含有していることを特徴とする請求項２に記載の方法。４．前記第２の雰囲気が減圧された酸素ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。５．前記酸素環境が少なくとも約１〜３トルの圧力の酸素を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。６．前記超伝導体出発成分が（ａ）Y₂O₃、CuO及びBaCO₃の混合物、（ｂ）２２％のY₂BaCuO₅をともなう相的に純粋なYBa₂Cu₃O_7-x、（ｃ）２２％のY₂BaCuO₅をともなうYBaSrCu₃O_7-x、（ｄ）CuOを多量に含有するYBa₂Cu ₃ O_7-x、及び（ｅ）YBa₂Cu₃O_7-xのうちの少なくともいずれか１つのパウダーを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。７．前記グループ（ａ）の複数の超伝導体出発成分か約０．５：３．０：２．０のモル比でそれぞれ混合されていることを特徴とする請求項４に記載の方法。８．前記第１の雰囲気及び第２の雰囲気はそれぞれ不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。９．明確に限定され、かつほぼ固定されたパターンをY₂BaCuO₂／3BaO・5CuOの擬２元系内に有する中間物の準備方法であって、 YBa₂Cu₃O_7-xの形成が可能な出発成分を提供する工程と、前記出発成分をCO₂を含有する雰囲気中において約３５０〜９００℃の温度で加熱する工程と、前記明確に限定され、かつほぼ固定されたパターンを有する中間物を形成すべく前記出発成分を酸化性雰囲気中において約８５０〜９００℃の温度範囲内において加熱する工程とを含むことを特徴とする方法。１０．前記CO₂を含有する雰囲気は不活性ガス及び少なくとも約０．８〜２．８容量％のCO₂を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。１１．前記酸化性雰囲気は少なくとも約１トルの酸素を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。１２．揮発性物質を除去すべく前記出発成分を約３５０〜５００℃の温度まで加熱する工程を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。１３．前記出発成分を銀またはベース・メタルからなる基板上に配置する工程を含む請求項９に記載の方法。１４．前記ベース・メタルがステンレス鋼またはインコネルであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。１５．相互拡散をともなうことなく銀基板上に配置されたYBa₂Cu₃O_7-xを含む超伝導体材料及び複台構造。１６．前記銀基板が銀、または銀によって被覆されたベース・メタルであることを特徴とする請求項１５に記載の超伝導体材料。