JPH09306256A - バルク酸化物超電導体ならびにその線材及び板の作製方法 - Google Patents
バルク酸化物超電導体ならびにその線材及び板の作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超電導特性のよい長尺のバルク酸化物超電導
体、長尺のバルク酸化物超電導線材及び大面積のバルク
酸化物超電導板を得る。 【解決手段】 金属基材あるいは酸化物基材上に溶融法
を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でLa,
Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,T
m,Ybのいずれか1つあるいはその組合わせとする)
系のバルク酸化物超電導体が形成された金属基材あるい
は酸化物基材の複数個を、それらの超電導体側の表面を
対面接合させて線状あるいは面状に組合わせた長尺のバ
ルク酸化物超電導体、長尺のバルク酸化物超電導線材及
び大面積のバルク酸化物超電導板である。
体、長尺のバルク酸化物超電導線材及び大面積のバルク
酸化物超電導板を得る。 【解決手段】 金属基材あるいは酸化物基材上に溶融法
を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でLa,
Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,T
m,Ybのいずれか1つあるいはその組合わせとする)
系のバルク酸化物超電導体が形成された金属基材あるい
は酸化物基材の複数個を、それらの超電導体側の表面を
対面接合させて線状あるいは面状に組合わせた長尺のバ
ルク酸化物超電導体、長尺のバルク酸化物超電導線材及
び大面積のバルク酸化物超電導板である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い臨界電流を有
するバルク酸化物超電導体、それを用いた長尺の線材及
び大面積の板ならびにそれらの作製法に関し、特に、バ
ルク酸化物超電導体を電力輸送用のケーブルや磁気シー
ルド板などに適用するのに有効な技術に関するものであ
る。
するバルク酸化物超電導体、それを用いた長尺の線材及
び大面積の板ならびにそれらの作製法に関し、特に、バ
ルク酸化物超電導体を電力輸送用のケーブルや磁気シー
ルド板などに適用するのに有効な技術に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】臨界温度(Tc)が90Kを超えるY-
Ba-Cu-O系、Bi-Sr-Ca-Cu-O系を代表とす
る酸化物超電導体の発見により、液体窒素を冷却剤とし
て使用することが可能となった。しかし、実用化するた
めには、線状、テープ状、板状などに加工する必要があ
るが、この形態では、超電導体の実用上、最も重要であ
る臨界電流が低く、実用レベルに到達していないのが現
状である。
Ba-Cu-O系、Bi-Sr-Ca-Cu-O系を代表とす
る酸化物超電導体の発見により、液体窒素を冷却剤とし
て使用することが可能となった。しかし、実用化するた
めには、線状、テープ状、板状などに加工する必要があ
るが、この形態では、超電導体の実用上、最も重要であ
る臨界電流が低く、実用レベルに到達していないのが現
状である。
【0003】例えば、Bi-Sr-Ca-Cu-O系の酸化
物超電導体では、比較的テープ状に加工しやすく、すで
に100mを超える長さのものが作製されており、20
Kで1テスラ(T)を超える磁場を発生できるパンケーキ
コイルも作られているが、液体窒素温度では、わずかに
0.1T程度である。
物超電導体では、比較的テープ状に加工しやすく、すで
に100mを超える長さのものが作製されており、20
Kで1テスラ(T)を超える磁場を発生できるパンケーキ
コイルも作られているが、液体窒素温度では、わずかに
0.1T程度である。
【0004】Bi-Sr-Ca-Cu-O系の酸化物超電導
体の場合、結晶構造に異方性が大きく、臨界電流も結晶
のc軸に垂直に磁場が印加された場合は、比較的高いも
のの、平行の場合は非常に低くなる。
体の場合、結晶構造に異方性が大きく、臨界電流も結晶
のc軸に垂直に磁場が印加された場合は、比較的高いも
のの、平行の場合は非常に低くなる。
【0005】一方、溶融法で作製したY-Ba-Cu-O
系の酸化物超電導体では、ピン止め効果の制御に成功
し、液体窒素温度でも実用レベルの非常に高い臨界電流
が達成されている。しかしながら、Bi-Sr-Ca-C
u-O系の酸化物超電導体で用いられているパウダ・イン
・チューブ法(powder-in-tube法)で作製
された超電導線材及びホットフォージング法などの方法
で作製された超電導板においては、必ず結晶粒界が弱結
合となり、長尺の超電導体及び大面積のシールド板とし
ての応用は困難であると考えられていた(例えば、河野
他、1995年秋季低温工学・超電導学会予稿集、p2
73参照)。
系の酸化物超電導体では、ピン止め効果の制御に成功
し、液体窒素温度でも実用レベルの非常に高い臨界電流
が達成されている。しかしながら、Bi-Sr-Ca-C
u-O系の酸化物超電導体で用いられているパウダ・イン
・チューブ法(powder-in-tube法)で作製
された超電導線材及びホットフォージング法などの方法
で作製された超電導板においては、必ず結晶粒界が弱結
合となり、長尺の超電導体及び大面積のシールド板とし
ての応用は困難であると考えられていた(例えば、河野
他、1995年秋季低温工学・超電導学会予稿集、p2
73参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
の技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
の技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【0007】前述のY-Ba-Cu-O系の酸化物超電導
体は、高温高磁場でも高い臨界電流を有するものの、長
尺の超電導体線や大面積の板を製造することができない
という問題があった。
体は、高温高磁場でも高い臨界電流を有するものの、長
尺の超電導体線や大面積の板を製造することができない
という問題があった。
【0008】また、R-Ba-Cu-O系の酸化物超電導
体で弱結合を防ぐためには、大傾角結晶粒界のない酸化
物超電導体を作る必要があり、溶融法をうまく工夫する
ことで短いものは作製されている。しかし、結晶成長速
度はせいぜい1時間に1mmであり、長尺及び大面積の
バルク酸化物超電導体の作製は実用的なプロセスとして
は困難であった。
体で弱結合を防ぐためには、大傾角結晶粒界のない酸化
物超電導体を作る必要があり、溶融法をうまく工夫する
ことで短いものは作製されている。しかし、結晶成長速
度はせいぜい1時間に1mmであり、長尺及び大面積の
バルク酸化物超電導体の作製は実用的なプロセスとして
は困難であった。
【0009】本発明の目的は、超電導特性のよい長尺の
バルク酸化物超電導体もしくは大面積のバルク酸化物超
電導体を提供することにある。
バルク酸化物超電導体もしくは大面積のバルク酸化物超
電導体を提供することにある。
【0010】本発明の他の目的は、長尺のバルク酸化物
超電導線材もしくは大面積のバルク酸化物超電導板の作
製方法を提供することにある。
超電導線材もしくは大面積のバルク酸化物超電導板の作
製方法を提供することにある。
【0011】本発明の他の目的は、超電導特性のよいバ
ルク酸化物超電導厚膜の作製方法を提供することにあ
る。
ルク酸化物超電導厚膜の作製方法を提供することにあ
る。
【0012】本発明の前記ならびにその他の目的及び新
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かにする。
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かにする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本願によって開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0014】(1)金属基材あるいは酸化物基材上に溶
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体が形成された金属基材
あるいは酸化物基材の複数個を、各々の超電導体側の表
面を対面接合させて線状もしくはテープ状に組合わせた
長尺のバルク酸化物超電導体である。
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体が形成された金属基材
あるいは酸化物基材の複数個を、各々の超電導体側の表
面を対面接合させて線状もしくはテープ状に組合わせた
長尺のバルク酸化物超電導体である。
【0015】(2)金属基材あるいは酸化物基材上に溶
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体が形成された金属基材
あるいは酸化物基材の複数個を、各々の超電導体側の表
面を対面接合させて面状もしくは板状に組合わせた大面
積のバルク酸化物超電導体である。
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体が形成された金属基材
あるいは酸化物基材の複数個を、各々の超電導体側の表
面を対面接合させて面状もしくは板状に組合わせた大面
積のバルク酸化物超電導体である。
【0016】(3)金属基材あるいは酸化物基材上に溶
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸
化物超電導体が形成された金属あるいは酸化物基材の複
数個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対面接
合させて線状もしくはテープ状に組合わせ、長尺のバル
ク酸化物超電導線材を作製する方法である。
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸
化物超電導体が形成された金属あるいは酸化物基材の複
数個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対面接
合させて線状もしくはテープ状に組合わせ、長尺のバル
ク酸化物超電導線材を作製する方法である。
【0017】(4)金属基材あるいは酸化物基材上に溶
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸
化物超電導体が形成された金属あるいは酸化物基材の複
数個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対面接
合させて面状もしくは板状に組合わせ、大面積のバルク
酸化物超電導板を作製する方法である。
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸
化物超電導体が形成された金属あるいは酸化物基材の複
数個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対面接
合させて面状もしくは板状に組合わせ、大面積のバルク
酸化物超電導板を作製する方法である。
【0018】(5)前記(3)又は(4)のバルク酸化
物超電導線材又はバルク酸化物超電導板の作製方法にお
いて、接合する際に900℃以上1000℃以下に加熱
し、0.1kgf/cm2以上10kgf/cm2以下の
圧力を加えるものである。
物超電導線材又はバルク酸化物超電導板の作製方法にお
いて、接合する際に900℃以上1000℃以下に加熱
し、0.1kgf/cm2以上10kgf/cm2以下の
圧力を加えるものである。
【0019】(6)金属基材あるいは酸化物基材上に溶
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはその組合わせとす
る)系のバルク酸化物超電導体を溶融成長させる際に、
酸化物超電導体のペーストが前記基材の上面に塗布さ
れ、この酸化物超電導体のペーストの移動方向の先端の
中央部に種結晶を配置し、前記基材を炉中で移動させ、
その移動方向に1℃/cm以上100℃/cm以下の温
度勾配をつけて行うバルク酸化物超電導厚膜の作製方法
である。
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはその組合わせとす
る)系のバルク酸化物超電導体を溶融成長させる際に、
酸化物超電導体のペーストが前記基材の上面に塗布さ
れ、この酸化物超電導体のペーストの移動方向の先端の
中央部に種結晶を配置し、前記基材を炉中で移動させ、
その移動方向に1℃/cm以上100℃/cm以下の温
度勾配をつけて行うバルク酸化物超電導厚膜の作製方法
である。
【0020】すなわち、本発明の概要は、高温超電導の
バルク酸化物超電導体の溶融法と接合の組合わせを用
い、金属基材あるいは酸化物基材の上で弱結合のないバ
ルク酸化物超電導体をある程度の長さで成長させた後、
その複数個のバルク酸化物超電導体間を超電導接合する
ことにより、弱結合のない長尺のバルク酸化物超電導体
あるいは大面積のバルク酸化物超電導体を作製するもの
である。
バルク酸化物超電導体の溶融法と接合の組合わせを用
い、金属基材あるいは酸化物基材の上で弱結合のないバ
ルク酸化物超電導体をある程度の長さで成長させた後、
その複数個のバルク酸化物超電導体間を超電導接合する
ことにより、弱結合のない長尺のバルク酸化物超電導体
あるいは大面積のバルク酸化物超電導体を作製するもの
である。
【0021】本発明によれば、連続プロセスを用いるこ
となく、長尺あるいは大面積のバルク酸化物超電導体を
作製することが可能である。よって、工業的なプロセス
として高い臨界電流密度を有するR-Ba-Cu-O系の
バルク酸化物超電導線材の長尺化及びバルク酸化物超電
導板の大面積が可能となる。
となく、長尺あるいは大面積のバルク酸化物超電導体を
作製することが可能である。よって、工業的なプロセス
として高い臨界電流密度を有するR-Ba-Cu-O系の
バルク酸化物超電導線材の長尺化及びバルク酸化物超電
導板の大面積が可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明についてその実施形
態とともに詳細に説明する。
態とともに詳細に説明する。
【0023】(実施形態1)Y2O3,BaCO3,Cu
Oを、Y:Ba:Cuの比が1.8:2.4:3.4
{YBa2Cu3OX(Y123)の中にY2BaCuO5
(Y211)が入っているバルク酸化物超電導体が形成
される混合比}になるように混合し、900℃で24時
間(h)仮焼し、さらに1400℃で20分加熱後、銅
製ハンマーに挟んで急冷し、その後乳鉢を用いて、微細
紛砕する。粉砕粉をこれと同量の有機バインダーとして
ポリビニルブチラールを10%含む溶媒のイソプロピル
アルコールと混合し、図1(超電導厚膜単体の上面図)
及び図2(超電導厚膜単体の側面図)に示すように、で
きたペーストを10mm×50mm×1mmの基板(基
材:ZrO2)10上にスクリーン印刷機を用いて0.2
mmの厚さに塗布する(後に図1に示す超電導体Y12
3が生成される)。
Oを、Y:Ba:Cuの比が1.8:2.4:3.4
{YBa2Cu3OX(Y123)の中にY2BaCuO5
(Y211)が入っているバルク酸化物超電導体が形成
される混合比}になるように混合し、900℃で24時
間(h)仮焼し、さらに1400℃で20分加熱後、銅
製ハンマーに挟んで急冷し、その後乳鉢を用いて、微細
紛砕する。粉砕粉をこれと同量の有機バインダーとして
ポリビニルブチラールを10%含む溶媒のイソプロピル
アルコールと混合し、図1(超電導厚膜単体の上面図)
及び図2(超電導厚膜単体の側面図)に示すように、で
きたペーストを10mm×50mm×1mmの基板(基
材:ZrO2)10上にスクリーン印刷機を用いて0.2
mmの厚さに塗布する(後に図1に示す超電導体Y12
3が生成される)。
【0024】粉砕粉が溶媒中に分散されやすい場合に
は、有機バインダーが含まれなくてもよく、溶媒は他の
有機溶媒でもよい。次に、図1及び図2に示すように、
塗布されたペースト上の長手方向の一方の端に、種結晶
20としてa軸×b軸×c軸方向がそれぞれ1mm×1
mm×0.1mmの大きさになるように切り出したNd
Ba2Cu3OX(Nd123)単結晶をc軸方向が基板
10の面と垂直方向となるように置いた後、150℃空
気中で30分間保持し溶媒のイソプロピルアルコールを
蒸発させ、さらに、600℃で30分間保持し、バイン
ダーを分解する。ペーストに有機バインダーを含まない
場合は溶媒の蒸発だけでもよい。
は、有機バインダーが含まれなくてもよく、溶媒は他の
有機溶媒でもよい。次に、図1及び図2に示すように、
塗布されたペースト上の長手方向の一方の端に、種結晶
20としてa軸×b軸×c軸方向がそれぞれ1mm×1
mm×0.1mmの大きさになるように切り出したNd
Ba2Cu3OX(Nd123)単結晶をc軸方向が基板
10の面と垂直方向となるように置いた後、150℃空
気中で30分間保持し溶媒のイソプロピルアルコールを
蒸発させ、さらに、600℃で30分間保持し、バイン
ダーを分解する。ペーストに有機バインダーを含まない
場合は溶媒の蒸発だけでもよい。
【0025】さらに、図3に示すように、ペースト30
Aを塗布した基板10を最高温度が1020℃でこのと
きの温度勾配が10℃/cmであるような炉中を1cm
/h(時間)の速度で高温側から低温度へ種結晶20を
置いた側が先頭となるように移動し、超電導粒を溶融成
長させ、超電導体(Y123膜)30(図1及び図2)
を形成する。
Aを塗布した基板10を最高温度が1020℃でこのと
きの温度勾配が10℃/cmであるような炉中を1cm
/h(時間)の速度で高温側から低温度へ種結晶20を
置いた側が先頭となるように移動し、超電導粒を溶融成
長させ、超電導体(Y123膜)30(図1及び図2)
を形成する。
【0026】すなわち、基板10を炉中で徐々に移動さ
せると、最高温度点に近い点に近づいたとき超電導粒は
部分溶融し、最高温度点を過ぎた部分から温度勾配下で
の連続的な方向凝固となる。
せると、最高温度点に近い点に近づいたとき超電導粒は
部分溶融し、最高温度点を過ぎた部分から温度勾配下で
の連続的な方向凝固となる。
【0027】その後1気圧の酸素中で500℃で100
時間熱処理する。この工程で得られた超電導体(Y12
3)30の臨界電流密度をパルス電流通電法で測定した
ところ、77K、ゼロ磁場で55000A/cm2であ
った。
時間熱処理する。この工程で得られた超電導体(Y12
3)30の臨界電流密度をパルス電流通電法で測定した
ところ、77K、ゼロ磁場で55000A/cm2であ
った。
【0028】前記図3において、10は基板(基材:Z
rO2)、20は種結晶(Nd123単晶)、30Aは
超電導体(Y123)を形成するためのペースト、40
は集光用鏡、50は加熱用ランプである。
rO2)、20は種結晶(Nd123単晶)、30Aは
超電導体(Y123)を形成するためのペースト、40
は集光用鏡、50は加熱用ランプである。
【0029】以上の工程で作製した超電導体を一対準備
し、互に接触する面の表面粗さが1μm以下となるよう
に研磨し整えた後、図4に示すように、それぞれ超電導
相の面が相対するように押しつけ、1kgf/cm2の
圧力を印加した状態で950℃で10分間加熱後、室温
まで冷却する。その後、1気圧の酸素気流中で500℃
で100時間(h)熱処理(アニール処理)する。この
超電導体の臨界電流密度をパルス電流通電法で測定した
ところ、77K、ゼロ磁場で45000A/cm2であ
った。
し、互に接触する面の表面粗さが1μm以下となるよう
に研磨し整えた後、図4に示すように、それぞれ超電導
相の面が相対するように押しつけ、1kgf/cm2の
圧力を印加した状態で950℃で10分間加熱後、室温
まで冷却する。その後、1気圧の酸素気流中で500℃
で100時間(h)熱処理(アニール処理)する。この
超電導体の臨界電流密度をパルス電流通電法で測定した
ところ、77K、ゼロ磁場で45000A/cm2であ
った。
【0030】(実施形態2)前記実施形態1と同様の手
法で、成長の際の温度勾配が1℃/cmであるような炉
中を移動速度0.1cm/h、1cm/h及び10cm
/hとして超電導体を作製した。得られた超電導体の臨
界電流密度は接合前の状態でそれぞれ30000、40
000及び35000A/cm2であったが、接合後の
状態ではそれぞれ28000、35000及び3000
0A/cm2であった。
法で、成長の際の温度勾配が1℃/cmであるような炉
中を移動速度0.1cm/h、1cm/h及び10cm
/hとして超電導体を作製した。得られた超電導体の臨
界電流密度は接合前の状態でそれぞれ30000、40
000及び35000A/cm2であったが、接合後の
状態ではそれぞれ28000、35000及び3000
0A/cm2であった。
【0031】また、実施形態1と同様の手法で、成長の
際の温度勾配が100℃/cmであるような炉中を移動
速度0.1cm/h、1cm/h及び10cm/hとし
て超電導体を作製した。得られた超電導体(Y123)
の臨界電流密度は接合前の状態でそれぞれ32000、
36000及び33000A/cm2であったが、接合
後の状態ではそれぞれ27000、34000及び29
000A/cm2であった。
際の温度勾配が100℃/cmであるような炉中を移動
速度0.1cm/h、1cm/h及び10cm/hとし
て超電導体を作製した。得られた超電導体(Y123)
の臨界電流密度は接合前の状態でそれぞれ32000、
36000及び33000A/cm2であったが、接合
後の状態ではそれぞれ27000、34000及び29
000A/cm2であった。
【0032】(実施形態3)前記実施形態1と同様の手
法で、R-Ba-Cu-O(R:Nd、Sm,Eu,G
d,Y,Dy,Ho,Er,Tm,Ybのいずれか1つ
あるいはそれらの組合わせとする)超電導線材を作製し
た。ただし、Nd、Sm,Euにおいては、溶融成長は
0.01気圧の酸素分圧の酸素、アルゴンガス中におい
て行い、熱処理後の酸素アニールは、1気圧の酸素中
で、300℃で240時間(h)行った。その他のプロ
セス条件は同様である。
法で、R-Ba-Cu-O(R:Nd、Sm,Eu,G
d,Y,Dy,Ho,Er,Tm,Ybのいずれか1つ
あるいはそれらの組合わせとする)超電導線材を作製し
た。ただし、Nd、Sm,Euにおいては、溶融成長は
0.01気圧の酸素分圧の酸素、アルゴンガス中におい
て行い、熱処理後の酸素アニールは、1気圧の酸素中
で、300℃で240時間(h)行った。その他のプロ
セス条件は同様である。
【0033】得られた超電導線材の臨界電流密度は、7
7K、ゼロ磁場において、それぞれRがNdの場合50
000A/cm2、RがSmの場合60000A/c
m2、RがEuの場合65000A/cm2、RがGdの
場合35000A/cm2、RがDyの場合40000
A/cm2、RがHoの場合30000A/cm2、Rが
Erの場合30000A/cm2、RがTmの場合25
000A/cm2、RがYbの場合20000A/cm2
であった。
7K、ゼロ磁場において、それぞれRがNdの場合50
000A/cm2、RがSmの場合60000A/c
m2、RがEuの場合65000A/cm2、RがGdの
場合35000A/cm2、RがDyの場合40000
A/cm2、RがHoの場合30000A/cm2、Rが
Erの場合30000A/cm2、RがTmの場合25
000A/cm2、RがYbの場合20000A/cm2
であった。
【0034】(実施形態4)前記実施形態1〜3の工程
で作製した超電導体を多数対準備し、互に接触する面の
表面粗さが1μm以下となるように研磨し整えた後、図
4と同様に前記一対の超電導体のそれぞれ超電導相の面
が相対するように順次押しつけて行き、図5に示すよう
に長尺化し、これを1kgf/cm2の圧力を印加した
状態で950℃で10分間加熱後、室温まで冷却する。
その後、1気圧の酸素気流中で500℃で100時間
(h)熱処理(アニール処理)する。このようにして、
超電導特性のよい長尺のバルク酸化物超電導線材を作製
することができた。
で作製した超電導体を多数対準備し、互に接触する面の
表面粗さが1μm以下となるように研磨し整えた後、図
4と同様に前記一対の超電導体のそれぞれ超電導相の面
が相対するように順次押しつけて行き、図5に示すよう
に長尺化し、これを1kgf/cm2の圧力を印加した
状態で950℃で10分間加熱後、室温まで冷却する。
その後、1気圧の酸素気流中で500℃で100時間
(h)熱処理(アニール処理)する。このようにして、
超電導特性のよい長尺のバルク酸化物超電導線材を作製
することができた。
【0035】(実施形態5)前記実施形態1〜3の工程
と同様の工程で四方形の超電導体を多数個作製し、これ
らを、図6及び図7に示すように、それぞれ超電導相の
面が同じ方向に配列した二組の超電導板(超電導シー
ト)60A,60Bを作製する。この二組の超電導板6
0A,60Bをそれぞれ超電導相の面が相対するように
押しつけ、1kgf/cm2の圧力を印加した状態で9
50℃で10分間加熱後、室温まで冷却する。その後、
1気圧の酸素気流中で500℃で100時間(h)熱処
理(アニール処理)する。このようにして、超電導特性
のよい大面積のバルク酸化物超電導板(シート)を作製
することができた。
と同様の工程で四方形の超電導体を多数個作製し、これ
らを、図6及び図7に示すように、それぞれ超電導相の
面が同じ方向に配列した二組の超電導板(超電導シー
ト)60A,60Bを作製する。この二組の超電導板6
0A,60Bをそれぞれ超電導相の面が相対するように
押しつけ、1kgf/cm2の圧力を印加した状態で9
50℃で10分間加熱後、室温まで冷却する。その後、
1気圧の酸素気流中で500℃で100時間(h)熱処
理(アニール処理)する。このようにして、超電導特性
のよい大面積のバルク酸化物超電導板(シート)を作製
することができた。
【0036】以上、本発明者がなされた発明を実施形態
(実施例)に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施形態(実施例)に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得ることはい
うまでもない。
(実施例)に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施形態(実施例)に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得ることはい
うまでもない。
【0037】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0038】(1)超電導特性のよい長尺のバルク酸化
物超電導線材及び大面積のバルク酸化物超電導板を得る
ことができる。
物超電導線材及び大面積のバルク酸化物超電導板を得る
ことができる。
【0039】(2)簡単な設備で超電導特性のよい長尺
のバルク酸化物超電導体、バルク酸化物超電導線材及び
大面積のバルク酸化物超電導板を作製することができ
る。
のバルク酸化物超電導体、バルク酸化物超電導線材及び
大面積のバルク酸化物超電導板を作製することができ
る。
【0040】(3)超電導特性のよいバルク酸化物超電
導厚膜を容易に作製することができる。
導厚膜を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1のバルク酸化物超電導体の
構成を説明するためのバルク酸化物超電導厚膜単体の上
面図である。
構成を説明するためのバルク酸化物超電導厚膜単体の上
面図である。
【図2】本発明の実施形態1のバルク酸化物超電導体の
構成を説明するためのバルク酸化物超電導厚膜単体の側
面図である。
構成を説明するためのバルク酸化物超電導厚膜単体の側
面図である。
【図3】本発明の実施形態1のバルク酸化物超電導体の
作製に用いる温度勾配炉の概略構成を示す模式図であ
る。
作製に用いる温度勾配炉の概略構成を示す模式図であ
る。
【図4】本発明の実施形態1のバルク酸化物超電導線材
の構成を示す側面図である。
の構成を示す側面図である。
【図5】本発明の実施形態4の長尺のバルク酸化物超電
導線材の構成を示す図である。
導線材の構成を示す図である。
【図6】本発明の実施形態5の長尺のバルク酸化物超電
導線材の構成を示す平面図である。
導線材の構成を示す平面図である。
【図7】図6の側面図である。
10…基板(ZrO2)、20…種結晶(Nd123単
晶)、30…超電導体(Y123)、30A…超電導体
(Y123)を形成するためのペースト、40…集光用
鏡、50…加熱用ランプ、60A,60B…超電導体
(Y123)板。
晶)、30…超電導体(Y123)、30A…超電導体
(Y123)を形成するためのペースト、40…集光用
鏡、50…加熱用ランプ、60A,60B…超電導体
(Y123)板。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年11月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項4
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項6
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】一方、溶融法で作製したY-Ba-Cu-O
系の酸化物超電導体では、ピン止め効果の制御に成功
し、液体窒素温度でも実用レベルの非常に高い臨界電流
が達成されている。しかしながら、Bi-Sr-Ca-C
u-O系の酸化物超電導体で用いられているパウダ・イン
・チューブ法(powder-in-tube法)で作製
された超電導線材及びホットフォージング法などの方法
で作製された超電導板においては、必ず結晶粒界が弱結
合となり、長尺の超電導線材及び大面積のシールド板と
しての応用は困難であると考えられていた(例えば、河
野他、1995年秋季低温工学・超電導学会予稿集、p
273参照)。
系の酸化物超電導体では、ピン止め効果の制御に成功
し、液体窒素温度でも実用レベルの非常に高い臨界電流
が達成されている。しかしながら、Bi-Sr-Ca-C
u-O系の酸化物超電導体で用いられているパウダ・イン
・チューブ法(powder-in-tube法)で作製
された超電導線材及びホットフォージング法などの方法
で作製された超電導板においては、必ず結晶粒界が弱結
合となり、長尺の超電導線材及び大面積のシールド板と
しての応用は困難であると考えられていた(例えば、河
野他、1995年秋季低温工学・超電導学会予稿集、p
273参照)。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】前述のY-Ba-Cu-O系の酸化物超電導
体は、高温高磁場でも高い臨界電流を有するものの、長
尺の超電導線材や大面積の板を製造することができない
という問題があった。
体は、高温高磁場でも高い臨界電流を有するものの、長
尺の超電導線材や大面積の板を製造することができない
という問題があった。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】(3)金属基材あるいは酸化物基材上に溶
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸
化物超電導体が形成された金属基材あるいは酸化物基材
の複数個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対
面接合させて線状もしくはテープ状に組合わせ、長尺の
バルク酸化物超電導線材を作製する方法である。
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸
化物超電導体が形成された金属基材あるいは酸化物基材
の複数個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対
面接合させて線状もしくはテープ状に組合わせ、長尺の
バルク酸化物超電導線材を作製する方法である。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】(4)金属基材あるいは酸化物基材上に溶
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸
化物超電導体が形成された金属基材あるいは酸化物基材
の複数個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対
面接合させて面状もしくは板状に組合わせ、大面積のバ
ルク酸化物超電導板を作製する方法である。
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸
化物超電導体が形成された金属基材あるいは酸化物基材
の複数個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対
面接合させて面状もしくは板状に組合わせ、大面積のバ
ルク酸化物超電導板を作製する方法である。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】(6)金属基材あるいは酸化物基材上に溶
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を溶融成長させる際
に、酸化物超電導体のペーストが前記基材の上面に塗布
され、この酸化物超電導体のペーストの移動方向の先端
の中央部に種結晶を配置し、前記基材を炉中で移動さ
せ、その移動方向に1℃/cm以上100℃/cm以下
の温度勾配をつけて行うバルク酸化物超電導厚膜の作製
方法である。
融法を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でL
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,
Tm,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせと
する)系のバルク酸化物超電導体を溶融成長させる際
に、酸化物超電導体のペーストが前記基材の上面に塗布
され、この酸化物超電導体のペーストの移動方向の先端
の中央部に種結晶を配置し、前記基材を炉中で移動さ
せ、その移動方向に1℃/cm以上100℃/cm以下
の温度勾配をつけて行うバルク酸化物超電導厚膜の作製
方法である。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正内容】
【0039】(2)簡単な設備で超電導特性のよい長尺
のバルク酸化物超電導体、長尺のバルク酸化物超電導線
材及び大面積のバルク酸化物超電導板を作製することが
できる。
のバルク酸化物超電導体、長尺のバルク酸化物超電導線
材及び大面積のバルク酸化物超電導板を作製することが
できる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】本発明の実施形態5の大面積のバルク酸化物超
電導板の構成を示す平面図である。
電導板の構成を示す平面図である。
【手続補正11】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】
【手続補正12】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】
【図7】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 雅人 東京都江東区東雲一丁目14番3 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 澤田 和彦 東京都江東区東雲一丁目14番3 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 坂井 直道 東京都江東区東雲一丁目14番3 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 樋口 天光 東京都江東区東雲一丁目14番3 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内
Claims (6)
- 【請求項1】 金属基材あるいは酸化物基材上に溶融法
を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でLa,
Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,T
m,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせとす
る)系のバルク酸化物超電導体が形成された金属基材あ
るいは酸化物基材の複数個を、各々の超電導体側の表面
を対面接合させて線状もしくはテープ状に組合わせた長
尺のバルク酸化物超電導体。 - 【請求項2】 金属基材あるいは酸化物基材上に溶融法
を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でLa,
Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,T
m,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせとす
る)系のバルク酸化物超電導体が形成された金属基材あ
るいは酸化物基材の複数個を、各々の超電導体側の表面
を対面接合させて面状もしくは板状に組合わせた大面積
のバルク酸化物超電導体。 - 【請求項3】 金属基材あるいは酸化物基材上に溶融法
を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でLa,
Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,T
m,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせとす
る)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸化
物超電導体が形成された金属あるいは酸化物基材の複数
個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対面接合
させて線状もしくはテープ状に組合わせ、長尺のバルク
酸化物超電導線材を形成するバルク酸化物超電導線材の
作製方法。 - 【請求項4】 金属基材あるいは酸化物基材上に溶融法
を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でLa,
Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,T
m,Ybのいずれか1つあるいはそれらの組合わせとす
る)系のバルク酸化物超電導体を形成し、該バルク酸化
物超電導体が形成された金属あるいは酸化物基材の複数
個を、各々のバルク酸化物超電導体側の表面を対面接合
させて面状もしくは板状に組合わせ、大面積のバルク酸
化物超電導板を形成するバルク酸化物超電導板の作製方
法。 - 【請求項5】 前記請求項3又は4に記載されるバルク
酸化物超電導線材又はバルク酸化物超電導板の作製方法
において、接合する際に900℃以上1000℃以下に
加熱し、0.1kgf/cm2以上10kgf/cm2以
下の圧力を加えることを特徴とするバルク酸化物超電導
線材又はバルク酸化物超電導板の作製方法。 - 【請求項6】 金属基材あるいは酸化物基材上に溶融法
を用いてR-Ba-Cu-O(Rは希土類元素系でLa,
Nd,Sm,Eu,Gd,Y,Dy,Ho,Er,T
m,Ybのいずれか1つあるいはその組合わせとする)
系のバルク酸化物超電導体を溶融成長させる際に、酸化
物超電導体のペーストが前記基材の上面に塗布され、こ
の酸化物超電導体のペーストの移動方向の先端の中央部
に種結晶を配置し、前記基材を炉中で移動させ、その移
動方向に1℃/cm以上100℃/cm以下の温度勾配
をつけて行うことを特徴とするバルク酸化物超電導厚膜
の作製方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8118974A JPH09306256A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | バルク酸化物超電導体ならびにその線材及び板の作製方法 |
US08/855,497 US6121205A (en) | 1996-05-14 | 1997-05-13 | Bulk superconductor and process of preparing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8118974A JPH09306256A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | バルク酸化物超電導体ならびにその線材及び板の作製方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09306256A true JPH09306256A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14749896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8118974A Pending JPH09306256A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | バルク酸化物超電導体ならびにその線材及び板の作製方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6121205A (ja) |
JP (1) | JPH09306256A (ja) |
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CN110797148A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-02-14 | 上海交通大学 | 适用于无绝缘线圈的超导带材、无绝缘线圈及其制备方法 |
Families Citing this family (10)
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ATE393481T1 (de) * | 2002-02-21 | 2008-05-15 | Mannhart Jochen Dieter Prof Dr | Verbesserte supraleiter und deren herstellungsverfahren |
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