JPS63242960A - 超電導体およびその製造方法 - Google Patents
超電導体およびその製造方法Info
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- JPS63242960A JPS63242960A JP62077198A JP7719887A JPS63242960A JP S63242960 A JPS63242960 A JP S63242960A JP 62077198 A JP62077198 A JP 62077198A JP 7719887 A JP7719887 A JP 7719887A JP S63242960 A JPS63242960 A JP S63242960A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超電導体の製造方法に関する。
超電導現象は、物質の示すさまざまな電磁気的性質の中
で最も特異な性質であるといわれており、完全導電性、
完全反磁性、磁束の量子化等、夫々の性質を利用し応用
面での今後の発展が期待されている。
で最も特異な性質であるといわれており、完全導電性、
完全反磁性、磁束の量子化等、夫々の性質を利用し応用
面での今後の発展が期待されている。
応用面では、超電導現象を示す臨界温度が高いことが望
ましいが、性能が良好であるとされているのはプラズマ
スパッター法で得られるＮｂ３ Ｇｅである。この臨界
温度は高々２３＠にであり、液体ヘリウム温度でしか使
用できないものである。
ましいが、性能が良好であるとされているのはプラズマ
スパッター法で得られるＮｂ３ Ｇｅである。この臨界
温度は高々２３＠にであり、液体ヘリウム温度でしか使
用できないものである。
液体ヘリウムの使用は、液化・冷却付帯設備の必要性に
伴う冷却コストおよび技術的負担の増大、更には、ヘリ
ウム資源が極めて少ないこと等の理由から、産業および
民生分野での超電導体の実用化をはばむ大きな問題点と
なっていた。
伴う冷却コストおよび技術的負担の増大、更には、ヘリ
ウム資源が極めて少ないこと等の理由から、産業および
民生分野での超電導体の実用化をはばむ大きな問題点と
なっていた。
そこで、高臨界温度の超電導体を得るためにさまざまな
試みがなされており、特に、最近の研究にはめざましい
ものがある。
試みがなされており、特に、最近の研究にはめざましい
ものがある。
従来、金属系超電導材料やセラミック系超電導材料につ
いては、粒界が存在するとそこで電子が散乱され、抵抗
が高くなるという理論に基づき、組成は均一で結晶構造
が一定である多結晶又は単結晶体となるように、すなわ
ち粒界をできる限り少なくする方向で研究がなされてい
た。
いては、粒界が存在するとそこで電子が散乱され、抵抗
が高くなるという理論に基づき、組成は均一で結晶構造
が一定である多結晶又は単結晶体となるように、すなわ
ち粒界をできる限り少なくする方向で研究がなされてい
た。
しかしながら、臨界温度の高い超電導材料は得られてい
なかった。
なかった。
また、セラミック超電導体でコイル等の線材の製造に際
しては、現在各所で開発中である低温構造材料で前もっ
てコイルの形を作っておき、その表面に超電導セラミッ
クをコーティングする方法が提案されている。
しては、現在各所で開発中である低温構造材料で前もっ
てコイルの形を作っておき、その表面に超電導セラミッ
クをコーティングする方法が提案されている。
しかしながら、加工は極めて困難であり実用化には程遠
いものである。
いものである。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、臨界温度
が高く安定な超電導体を容易に形成することを目的とす
る。
が高く安定な超電導体を容易に形成することを目的とす
る。
そこで本発明の方法では、イットリウム−バリウム−銅
−酸素（ＹＢ、ａＣｕＯ）系セラミック超電導体の製造
に際し、バリウムを含む材料成分として、酸化バリウム
（ＢａＯ）を使用し、所定の材料粉末を混合粉末した後
大気中に放置し、水分を含有せしめる放置工程と、該混
合粉末を予備加熱し融解せしめる工程と、焼結工程とを
含むようにしている。
−酸素（ＹＢ、ａＣｕＯ）系セラミック超電導体の製造
に際し、バリウムを含む材料成分として、酸化バリウム
（ＢａＯ）を使用し、所定の材料粉末を混合粉末した後
大気中に放置し、水分を含有せしめる放置工程と、該混
合粉末を予備加熱し融解せしめる工程と、焼結工程とを
含むようにしている。
本発明者らは、実験途上で酸化バリウムを大気中に放置
しておいた場合、４００〜５００’Ｃ程度の極めて低い
加熱温度で（混合）材料粉末が融解し化合物が生成され
ることを発見した。
しておいた場合、４００〜５００’Ｃ程度の極めて低い
加熱温度で（混合）材料粉末が融解し化合物が生成され
ることを発見した。
これは、酸化バリウムが吸湿性であることから空気中の
水分を吸着し、この状態で反応が進み例えばＢａＣｕＯ
３が形成されるとき、このときのＢａ（０）の反応が発
熱反応であるため、内部温度が、１５００℃〜１６００
℃に上昇するものと考えられる。
水分を吸着し、この状態で反応が進み例えばＢａＣｕＯ
３が形成されるとき、このときのＢａ（０）の反応が発
熱反応であるため、内部温度が、１５００℃〜１６００
℃に上昇するものと考えられる。
従って、予備焼結工程では４００〜５００℃で混合粉末
が融解され化合物となるため、従来の方法によるＢａＣ
ｕＯ系超電導体の融解温度（１５００〜１６００℃）に
比べ大幅に低下せしめられており、取扱いが極めて容易
となる。
が融解され化合物となるため、従来の方法によるＢａＣ
ｕＯ系超電導体の融解温度（１５００〜１６００℃）に
比べ大幅に低下せしめられており、取扱いが極めて容易
となる。
また、近年盛んに研究が進められている方法に原料化合
物を加熱して融かしこれをノズルから落下させ、冷却用
テープで受け、線材を形成する融体急冷法があるが、こ
のような方法で融点が１５００°〜１６００℃から４０
０〜５００℃に低下するのは極めて作業上の取扱いを容
易にする。
物を加熱して融かしこれをノズルから落下させ、冷却用
テープで受け、線材を形成する融体急冷法があるが、こ
のような方法で融点が１５００°〜１６００℃から４０
０〜５００℃に低下するのは極めて作業上の取扱いを容
易にする。
従って、例えば予備焼結に際し、混合粉末を融解せしめ
たものから融体急冷法により線材を形成し、これをコイ
ル状に巻回した後、本焼結するようにすれば極めて容易
に臨界温度の高い超電導コイルを形成することができる
。
たものから融体急冷法により線材を形成し、これをコイ
ル状に巻回した後、本焼結するようにすれば極めて容易
に臨界温度の高い超電導コイルを形成することができる
。
また、混合粉末の内部では高温となっているにしても全
体としては４００〜５００℃に加熱するのみで良いため
、従来の高温焼結の場合に比べ結晶成長を抑制すること
ができる。これにより粒界を多く形成することができ、
臨界温度も高くなるものと考えられる。
体としては４００〜５００℃に加熱するのみで良いため
、従来の高温焼結の場合に比べ結晶成長を抑制すること
ができる。これにより粒界を多く形成することができ、
臨界温度も高くなるものと考えられる。
すなわち、本発明では従来の方向とは逆に前記粒界を増
大せしめ、これを電子の通路にしようとするものである
。
大せしめ、これを電子の通路にしようとするものである
。
界面エネルギー活性状態にあるため、電子密度も高くな
っておりクーパーベアを作り易い状態になるため高い臨
界温度で超電導状態を得ることができるものと考えられ
る。
っておりクーパーベアを作り易い状態になるため高い臨
界温度で超電導状態を得ることができるものと考えられ
る。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
に説明する。
まず、酸化イツトリウム（ｙ２ ｏ、 ）、酸化バリウ
ム（ＢａＯ）、酸化第２銅（Ｃｕｂ）をモル比で０．６
：０．４：１となるように乾燥雰囲気中で秤量し、混合
粉砕せしめる。
ム（ＢａＯ）、酸化第２銅（Ｃｕｂ）をモル比で０．６
：０．４：１となるように乾燥雰囲気中で秤量し、混合
粉砕せしめる。
この後、この混合粉末を大気中に少なくとも半日放置し
、水分を吸着せしめる。
、水分を吸着せしめる。
そして、この混合粉末を金型に詰め５０ｋｇ／ｍゴで加
圧成型する。
圧成型する。
続いて、これを第１図に示す如き、融体急冷装置の融解
室に入れ、４００〜５００℃に加熱して融解せしめ融液
２をノズル３の先端から落下させながら、支持用のテー
プ４上を所定の速度で走行する冷却用の銅テープ５で受
け、線材６を形成する。
室に入れ、４００〜５００℃に加熱して融解せしめ融液
２をノズル３の先端から落下させながら、支持用のテー
プ４上を所定の速度で走行する冷却用の銅テープ５で受
け、線材６を形成する。
このようにして形成された線材をコイル状に巻回し、８
００℃で１０時間の本焼結を行ない、超電導セラミック
コイルを形成する。
００℃で１０時間の本焼結を行ない、超電導セラミック
コイルを形成する。
このようにして、極めて容易に作業性良く超電導セラミ
ックコイルを形成する。
ックコイルを形成する。
また、超電導セラミックコイルの臨界温度Ｔｃは１２０
°にと高い。また組成式は次式（１）に示す如くである
。
°にと高い。また組成式は次式（１）に示す如くである
。
Ｙ Ｂａ ＣｕＯ２・＝（１）０．４ ０．
８ なお、この超電導体を５００℃１０時間の（予備）焼結
のみで形成したとき、抵抗一温度関係曲線は、第２図に
示す如くであり、２５０＠にの直前で−担わずかに抵抗
値が上昇し、２５０’にで急に下降している。この超電
導体の臨界温度は２５０”Ｋとなっている。
８ なお、この超電導体を５００℃１０時間の（予備）焼結
のみで形成したとき、抵抗一温度関係曲線は、第２図に
示す如くであり、２５０＠にの直前で−担わずかに抵抗
値が上昇し、２５０’にで急に下降している。この超電
導体の臨界温度は２５０”Ｋとなっている。
また、実施例では、融点急冷法により線材を形成したが
、これに限定されることなく、応用可能である。すなわ
ちＢａＣｕＯ系超電導セラミックの融点が１５００〜１
６００℃であったのに対し、本発明の方法によれば数百
度の融液を得ることができるため、加工成型が極めて容
易である。
、これに限定されることなく、応用可能である。すなわ
ちＢａＣｕＯ系超電導セラミックの融点が１５００〜１
６００℃であったのに対し、本発明の方法によれば数百
度の融液を得ることができるため、加工成型が極めて容
易である。
加えて、実施例では（ＹＢａ）ＣｕＯ３について説明し
たが、これに不純物を添加した（ Ｙ ｔ −ｘＳｃ）
（Ｂａ Ｓｒ） ＣｕＯＦｘ ａ
１−ｙ ｙｌ−ａ
３−ｚ２等、あるいはＢａ３ Ｃｕ２０ｙおよびこ
れに不純物を添加したものである（ＹＳｃ） −ｘｘａ （Ｂａ Ｓｒ） Ｃｕ２ＯＦ 等にも１−ｙ
ｙ ３−ａ ７−ｚ ｚ適用可能で
あることはいうまでもない。
たが、これに不純物を添加した（ Ｙ ｔ −ｘＳｃ）
（Ｂａ Ｓｒ） ＣｕＯＦｘ ａ
１−ｙ ｙｌ−ａ
３−ｚ２等、あるいはＢａ３ Ｃｕ２０ｙおよびこ
れに不純物を添加したものである（ＹＳｃ） −ｘｘａ （Ｂａ Ｓｒ） Ｃｕ２ＯＦ 等にも１−ｙ
ｙ ３−ａ ７−ｚ ｚ適用可能で
あることはいうまでもない。
［発明の効果］
以上説明してきた・ように、本発明によれば、ＹＢａＣ
ｕＯ系セラミック超電導体の製造に際し、バリウムを含
む材料成分として、酸化バリウム（Ｂ ａ Ｏ）を使用
し、所定の材料粉末を混合粉末した後、水分を吸着せし
め、比較的低温下で予備加熱して融解せしめ、所望の形
状に成型して、焼結するようにしているため、成型が自
在である上、臨界温度も高いものとなっている。
ｕＯ系セラミック超電導体の製造に際し、バリウムを含
む材料成分として、酸化バリウム（Ｂ ａ Ｏ）を使用
し、所定の材料粉末を混合粉末した後、水分を吸着せし
め、比較的低温下で予備加熱して融解せしめ、所望の形
状に成型して、焼結するようにしているため、成型が自
在である上、臨界温度も高いものとなっている。
第１図は、本発明実施例の方法で用いられる融体急冷装
置を示す図、第２図は、本発明の超電導セラミックの形
成途上で得られた超電導セラミックの抵抗一温度関係曲
線を示す図である。 １・・・融解室、２・・・融液、３・・・ノズル、４・
・・支持用テープ、５・・・銅テープ、６・・・線材。 第１図 第２図
置を示す図、第２図は、本発明の超電導セラミックの形
成途上で得られた超電導セラミックの抵抗一温度関係曲
線を示す図である。 １・・・融解室、２・・・融液、３・・・ノズル、４・
・・支持用テープ、５・・・銅テープ、６・・・線材。 第１図 第２図
Claims (2)
- （１）イットリウム−バリウム−銅−酸素（ＹＢａＣｕ
Ｏ）系セラミック超電導体の製造に際し、バリウム（Ｂ
ａ）を含む材料成分として、酸化バリウム（ＢａＯ）を
用い、他の材料粉末と共に混合せしめ混合粉末を形成す
る工程と、 この混合粉末を大気中に放置し、水分を吸着せしめる放
置工程と、 この混合粉末を低温下で加熱し融解せしめる融解工程と
、 この融液から所望の形状の化合物を形成する成型工程と
、 成型された化合物を焼結する焼結工程とを含むことを特
徴とする超電導体の製造方法。 - （２）前記融解工程の加熱温度は４００〜５００℃であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の超
電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62077198A JPS63242960A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 超電導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62077198A JPS63242960A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 超電導体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63242960A true JPS63242960A (ja) | 1988-10-07 |
Family
ID=13627124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62077198A Pending JPS63242960A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 超電導体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63242960A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452611A (en) * | 1987-05-13 | 1989-02-28 | Nihon Cement | Production of superconductor |
| JPH02307810A (ja) * | 1989-05-18 | 1990-12-21 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物超電導体構造物の製法 |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62077198A patent/JPS63242960A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452611A (en) * | 1987-05-13 | 1989-02-28 | Nihon Cement | Production of superconductor |
| JPH02307810A (ja) * | 1989-05-18 | 1990-12-21 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物超電導体構造物の製法 |
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