JPS63303850A - 酸化物系超電導材料の製造方法 - Google Patents
酸化物系超電導材料の製造方法Info
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- JPS63303850A JPS63303850A JP62139524A JP13952487A JPS63303850A JP S63303850 A JPS63303850 A JP S63303850A JP 62139524 A JP62139524 A JP 62139524A JP 13952487 A JP13952487 A JP 13952487A JP S63303850 A JPS63303850 A JP S63303850A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- 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、Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｕ−０系或はＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系に属する酸化物系超電導材料の製造方法に関し、
詳細には超電導マグネット等の用途に利用される均質で
且つ比較的大規模の酸化物系超電導材料を経済的に製造
する方法に関するものである。
−０系に属する酸化物系超電導材料の製造方法に関し、
詳細には超電導マグネット等の用途に利用される均質で
且つ比較的大規模の酸化物系超電導材料を経済的に製造
する方法に関するものである。
［従来の技術］
超電導材料は、電力消費が実質的に零である強磁界発生
用材料として近年にわかに脚光を集めている新材料であ
り、臨界温度Ｔｃや臨界磁界Ｈｃのより高い超電導材料
の開発が進められている。
用材料として近年にわかに脚光を集めている新材料であ
り、臨界温度Ｔｃや臨界磁界Ｈｃのより高い超電導材料
の開発が進められている。
こうした超電導材料としては従来合金系材料さらには化
合物系材料が提案されていたが、最近になって酸化物系
材料が提案され注目を浴びる様になっている。即ちＬａ
−Ｓｒ−Ｃｕ−０系或はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系等の酸化
物系超電導材料は臨界温度Ｔｃが３０Ｋを超え、臨界磁
場も４．２にで７０Ｔ（テスラ）を超えるものがあり、
臨界温度Ｔｃ及び臨界磁界Ｈｃの双方が高いので超電導
マグネット等に応用するときは、従来のＮｂ３Ｓｎ等の
化合物系材料に比べてより高温度・高磁場の領域まで安
定して動作することが予想され、実用価値の高いもので
ある。
合物系材料が提案されていたが、最近になって酸化物系
材料が提案され注目を浴びる様になっている。即ちＬａ
−Ｓｒ−Ｃｕ−０系或はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系等の酸化
物系超電導材料は臨界温度Ｔｃが３０Ｋを超え、臨界磁
場も４．２にで７０Ｔ（テスラ）を超えるものがあり、
臨界温度Ｔｃ及び臨界磁界Ｈｃの双方が高いので超電導
マグネット等に応用するときは、従来のＮｂ３Ｓｎ等の
化合物系材料に比べてより高温度・高磁場の領域まで安
定して動作することが予想され、実用価値の高いもので
ある。
しかるにＬａ−Ｓｒ−Ｃｕ−０系或はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｑ系に属する酸化物系超電導材料は、製造条件によって
超電導特性がかなり変動し、高品質製品を安定して提供
することができないという欠点がある。この原因は均質
な酸化物系の形成が難しいからであるとされている。
Ｑ系に属する酸化物系超電導材料は、製造条件によって
超電導特性がかなり変動し、高品質製品を安定して提供
することができないという欠点がある。この原因は均質
な酸化物系の形成が難しいからであるとされている。
［発明が解決しようとする問題点］
Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｕ−０系やＹ、−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超
電導材料については、これまで粉末焼結体あるいは薄膜
として製造する方法が知られている。以下Ｌａ−５ｒ−
Ｃｕ−０系超電導材料を例にとって従来法の問題点を説
明する。
電導材料については、これまで粉末焼結体あるいは薄膜
として製造する方法が知られている。以下Ｌａ−５ｒ−
Ｃｕ−０系超電導材料を例にとって従来法の問題点を説
明する。
即ち粉末焼結法は、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｕの金属粉末あるい
はこれらの一部を酸化物粉末に置き換えたものを所望の
割合で混合した後、圧縮成形し、得られた成形体を９０
０℃前後の高温で焼成して目的とする粉末焼結体を製造
する方法であり、所望の形状殊に通電断面積の大きい形
態からなる超電導製品を製造することができるという特
長を有している。しかるにこの方法の場合、原料粉末の
比重が大きく異なる為、均一な混合が困難であり、焼結
体中に超電導酸化物の偏在が発生する。
はこれらの一部を酸化物粉末に置き換えたものを所望の
割合で混合した後、圧縮成形し、得られた成形体を９０
０℃前後の高温で焼成して目的とする粉末焼結体を製造
する方法であり、所望の形状殊に通電断面積の大きい形
態からなる超電導製品を製造することができるという特
長を有している。しかるにこの方法の場合、原料粉末の
比重が大きく異なる為、均一な混合が困難であり、焼結
体中に超電導酸化物の偏在が発生する。
即ち均質な超電導成形体を得ることができず、部分的に
超電導特性を発揮しない組成が形成され易い。その為通
電した時に全体としては抵抗を；とすることができなく
なる。
超電導特性を発揮しない組成が形成され易い。その為通
電した時に全体としては抵抗を；とすることができなく
なる。
一方薄膜状の超電導材料を製造する方法としては、例え
ば分子線エピタキシー法（以下ＭＢＥと記す）が挙げら
れる。即ちＭＢＥは高真空下においてＬａ、Ｓｒ、Ｃｕ
、Ｏの分子線を基板上に照射して薄膜を成長させる方法
であり、分子線の強度を制御することによって任意組成
の高品質薄膜を得ることができるという特長を持ってい
る。しかるにこの方法では薄膜の成長速度が遅いことも
あって作製することのできる薄膜の厚さが小さく（最大
： １ｏｏｏＡ） 、超電導マグネット用製品としてみ
れば突貫的に流し得る超電導電流をそれ程大きくはでき
ない。その為超電導マグネット用途に採用することは実
用的に困難である。又ＭＢＥ装置は現在のところ非常に
大規模で且つ高価なものであり、汎用機器とは言い難く
、生産コスト面でも問題がある。
ば分子線エピタキシー法（以下ＭＢＥと記す）が挙げら
れる。即ちＭＢＥは高真空下においてＬａ、Ｓｒ、Ｃｕ
、Ｏの分子線を基板上に照射して薄膜を成長させる方法
であり、分子線の強度を制御することによって任意組成
の高品質薄膜を得ることができるという特長を持ってい
る。しかるにこの方法では薄膜の成長速度が遅いことも
あって作製することのできる薄膜の厚さが小さく（最大
： １ｏｏｏＡ） 、超電導マグネット用製品としてみ
れば突貫的に流し得る超電導電流をそれ程大きくはでき
ない。その為超電導マグネット用途に採用することは実
用的に困難である。又ＭＢＥ装置は現在のところ非常に
大規模で且つ高価なものであり、汎用機器とは言い難く
、生産コスト面でも問題がある。
上記の様に酸化物系超電導材料の超電導特性が優れてい
ることは広く確認された事実であるにもかかわらず、均
質で且つある程度の大きさの断面積を有する材料の製造
が困難であった為に、超電導マグネットの用途では実用
化が殆んど進んでいないのが実状である。
ることは広く確認された事実であるにもかかわらず、均
質で且つある程度の大きさの断面積を有する材料の製造
が困難であった為に、超電導マグネットの用途では実用
化が殆んど進んでいないのが実状である。
本発明はこうした状況に鑑みて為されたものであって、
ある程度の規模を持ち且つ均質な組織を有する酸化物系
超電導材料を経済的に製造し得る様な方法の提供を目的
とするものである。
ある程度の規模を持ち且つ均質な組織を有する酸化物系
超電導材料を経済的に製造し得る様な方法の提供を目的
とするものである。
［問題点を解決する為の手段コ
しかして本発明方法は、Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｕ−０系又はＹ
−Ｂａ−Ｃｕ−０系からなる酸化物系超電導材料の製造
方法であって、Ｌａ若しくはＬａ酸化物とＳｒ若しくは
Ｓｒ酸化物の組合せあるいはＹ若しくはＹ酸化物とＢａ
若しくはＢａ酸化物の組合せのいずれか一方の組合せに
Ｃｕ又はＣｕ酸化物のいずれか１種以上を混合し、金属
基板またはセラミックス基板上に溶射する点に要旨を有
するものである。
−Ｂａ−Ｃｕ−０系からなる酸化物系超電導材料の製造
方法であって、Ｌａ若しくはＬａ酸化物とＳｒ若しくは
Ｓｒ酸化物の組合せあるいはＹ若しくはＹ酸化物とＢａ
若しくはＢａ酸化物の組合せのいずれか一方の組合せに
Ｃｕ又はＣｕ酸化物のいずれか１種以上を混合し、金属
基板またはセラミックス基板上に溶射する点に要旨を有
するものである。
［作用コ
酸化物系超電導材料の持つ優れた超電導特性を発揮させ
る為には材料の均質化が不可欠であり、その意味からは
粉末焼結法の欠点は致命的である。そこで材料の均質化
を達成し得る方法であって、しかも比較的成膜速度が早
く大規模材料を製造し得る方法が求められることになる
。こうした要請に答え得る方法として、半導体分野にお
いて近年発達の著しい種々の薄膜形成方法（蒸着法、ス
パッタ法、イオンブレーティング法等）が候補として考
えられたが、いずれも超電導マグネット用として要求さ
れる様な大規模材料を形成する方法としては製膜速度が
遅い為に要求を満足するに至らなかった。
る為には材料の均質化が不可欠であり、その意味からは
粉末焼結法の欠点は致命的である。そこで材料の均質化
を達成し得る方法であって、しかも比較的成膜速度が早
く大規模材料を製造し得る方法が求められることになる
。こうした要請に答え得る方法として、半導体分野にお
いて近年発達の著しい種々の薄膜形成方法（蒸着法、ス
パッタ法、イオンブレーティング法等）が候補として考
えられたが、いずれも超電導マグネット用として要求さ
れる様な大規模材料を形成する方法としては製膜速度が
遅い為に要求を満足するに至らなかった。
こうした研究の経緯の中で本発明者等は、金属表面処理
の分野において金属表面上に耐摩耗性等の優れた被覆層
を形成する手段として汎用されている溶射技術に着目し
、更に検討を重ねた結果本発明を完成するに至った。即
ち溶射技術においては、従来より実施されている火災溶
射法に加えて爆裂法さらにはプラズマ溶射法の工業化が
進んでおり、鉄鋼防錆、肉盛、耐熱耐摩処理の分野で急
激な発展がみられる。溶射法の特長はいずれの方式を採
用するにしても装置が比較的小規模且つ簡素であり、し
かも処理速度が速い為にかなり大肉厚目的物であっても
短時間の内に且つ変形無しに加工することができるとい
う点にある。又処理に際しては主要な原料形態として粉
末状原料が採用され、純金属だけでなく無機物（金属酸
化物等）の溶射処理も実施されている。本発明はこうし
た溶射処理法の特長を生かして酸化物系超電導材料を製
造するものでありたとえばＬａ−Ｓｒ−Ｃｕ−０系超電
導材料の製造においては、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｕの金属粉を
用いてもよいし、Ｌａ２０３．５ｒ０２ 、ＣｕＯ等の
酸化物粉、あるいは金属粉と酸化物粉の双方を混合して
用いてもよい。一方Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系超電導材料の
製造においては、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの金属粉又はＹ２Ｏ，
、ＢａＯ−ＣｕＯ等の酸化物粉あるいはこれらの双方を
混合して用いることができる。尚原料粉の粒度について
は特に制限はないが均一な混合状態を得る為には２００
〜３５０メツシユが好ましい。又溶射の雰囲気は大気中
及び不活性ガス中並びにそれらの減圧下で可能であるが
、酸素量制御の容易さを考慮すると減圧下が好ましい。
の分野において金属表面上に耐摩耗性等の優れた被覆層
を形成する手段として汎用されている溶射技術に着目し
、更に検討を重ねた結果本発明を完成するに至った。即
ち溶射技術においては、従来より実施されている火災溶
射法に加えて爆裂法さらにはプラズマ溶射法の工業化が
進んでおり、鉄鋼防錆、肉盛、耐熱耐摩処理の分野で急
激な発展がみられる。溶射法の特長はいずれの方式を採
用するにしても装置が比較的小規模且つ簡素であり、し
かも処理速度が速い為にかなり大肉厚目的物であっても
短時間の内に且つ変形無しに加工することができるとい
う点にある。又処理に際しては主要な原料形態として粉
末状原料が採用され、純金属だけでなく無機物（金属酸
化物等）の溶射処理も実施されている。本発明はこうし
た溶射処理法の特長を生かして酸化物系超電導材料を製
造するものでありたとえばＬａ−Ｓｒ−Ｃｕ−０系超電
導材料の製造においては、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｕの金属粉を
用いてもよいし、Ｌａ２０３．５ｒ０２ 、ＣｕＯ等の
酸化物粉、あるいは金属粉と酸化物粉の双方を混合して
用いてもよい。一方Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系超電導材料の
製造においては、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの金属粉又はＹ２Ｏ，
、ＢａＯ−ＣｕＯ等の酸化物粉あるいはこれらの双方を
混合して用いることができる。尚原料粉の粒度について
は特に制限はないが均一な混合状態を得る為には２００
〜３５０メツシユが好ましい。又溶射の雰囲気は大気中
及び不活性ガス中並びにそれらの減圧下で可能であるが
、酸素量制御の容易さを考慮すると減圧下が好ましい。
また溶射方式は特に制限を設けるものではないが、高融
点原料の溶射も可能なプラズマ溶射が好ましく、殊に最
も好ましい溶射方式として減圧プラズマ溶射が推奨され
る。又溶射用基板としてはハステロイ、ステンレス鋼、
Ａｇ等の金属基板やＳ ｉ ｓ Ｎ ４ 、Ｔ ｉ Ｎ
＋ Ｂ Ｎ等のセラミックス基板が例示され、これら
は溶射層に対応して密着性や熱形張度等を考慮して適宜
選択される。そしてこれら基板上に溶射層として酸化物
系超電導材料層を形成し、これを剥離すると超電導マグ
ネット用等に利用することのできる酸化物系超電導材料
を得ることができる。
点原料の溶射も可能なプラズマ溶射が好ましく、殊に最
も好ましい溶射方式として減圧プラズマ溶射が推奨され
る。又溶射用基板としてはハステロイ、ステンレス鋼、
Ａｇ等の金属基板やＳ ｉ ｓ Ｎ ４ 、Ｔ ｉ Ｎ
＋ Ｂ Ｎ等のセラミックス基板が例示され、これら
は溶射層に対応して密着性や熱形張度等を考慮して適宜
選択される。そしてこれら基板上に溶射層として酸化物
系超電導材料層を形成し、これを剥離すると超電導マグ
ネット用等に利用することのできる酸化物系超電導材料
を得ることができる。
［実施例］
夫五」
原料粉末として、Ｙ２０３ （３００メツシユ）、Ｂ
ａＯ（−１５０メツシユ）、Ｃｕ（−１５０メツシユ）
をそれぞれ１：２：１の割合で配合し、さらに■型混合
器で１０分間混合した。
ａＯ（−１５０メツシユ）、Ｃｕ（−１５０メツシユ）
をそれぞれ１：２：１の割合で配合し、さらに■型混合
器で１０分間混合した。
溶射基板としてハステロイテープ（５ｗ×１ｔｘ３００
Ｒ：ｍｍ）を２０枚平面的に配置し、上記混合粉を減圧
プラズマ溶謝した。溶射装置はプラズマテクニックス社
製で、主な溶射条件は以下のとおりであった。
Ｒ：ｍｍ）を２０枚平面的に配置し、上記混合粉を減圧
プラズマ溶謝した。溶射装置はプラズマテクニックス社
製で、主な溶射条件は以下のとおりであった。
プラズマガス（Ａｒ：）ｌｅ ＝１：１ ） ４０Ｊ
Ｚ／ｗｉｎキャリアガス（Ａｒ：Ｏ，＝１：ｌ ）
３１／ｗｉｎ電流 ４５０
Ａｍｐ溶射距＠ １００ｍｍ雰囲
気 （＾ｒ：０２＝１：１ ） ２００ ｍｍＴ
ｏｒｒこの条件で混合物を溶射することにより基板上に
０．３〜０．５ｍｍｔの薄膜を形成することができた。
Ｚ／ｗｉｎキャリアガス（Ａｒ：Ｏ，＝１：ｌ ）
３１／ｗｉｎ電流 ４５０
Ａｍｐ溶射距＠ １００ｍｍ雰囲
気 （＾ｒ：０２＝１：１ ） ２００ ｍｍＴ
ｏｒｒこの条件で混合物を溶射することにより基板上に
０．３〜０．５ｍｍｔの薄膜を形成することができた。
このようにして得たＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０製テープを１０
ｃｍ採取し、計２０枚の試料とした。これらの試料の超
電導遷移温度Ｔｃを抵抗法により測定したところ、試料
のＴｃは９２に±５Ｋ（遷移の中点を測定）であり、超
電導遷移幅ΔＴｃは最大１０にであった。この結果は酸
化物超電導材としては非常に均質なものであった。
ｃｍ採取し、計２０枚の試料とした。これらの試料の超
電導遷移温度Ｔｃを抵抗法により測定したところ、試料
のＴｃは９２に±５Ｋ（遷移の中点を測定）であり、超
電導遷移幅ΔＴｃは最大１０にであった。この結果は酸
化物超電導材としては非常に均質なものであった。
尚木実流側において溶射完了後、ただちに溶射チャンバ
ー内に０２ガスを導入すると、Ｔｃ：９５に、ΔＴｃ：
ＩＫという非常に均質な層が得られた。
ー内に０２ガスを導入すると、Ｔｃ：９５に、ΔＴｃ：
ＩＫという非常に均質な層が得られた。
比較例
実施例で得た混合粉を冷間静水圧プレスで２００ ＭＰ
ａで成形した。成形体の概寸は１５φ×２０’（ｍｍ）
であった。
ａで成形した。成形体の概寸は１５φ×２０’（ｍｍ）
であった。
この成形体をＡｒ：Ｏ，＝１ ： １の混合ガス雰囲気
中で９００℃×３ｈ「、の熱処理を行なった。
中で９００℃×３ｈ「、の熱処理を行なった。
但し、この熱処理において昇温は１００℃／ｈｒ。
降温は炉冷で行ない、成形体に割れがはいらないように
注意した。
注意した。
得られた焼結体のＴｃを実施例と同方法で測定したとこ
ろ、８０Ｋ（中点）を得たが、ΔＴｃは４０にと大きく
、実施例に比して均質性が劣ることが判明した。
ろ、８０Ｋ（中点）を得たが、ΔＴｃは４０にと大きく
、実施例に比して均質性が劣ることが判明した。
［発明の効果］
本発明は以上の様に構成されており、均質で且つ比較的
大規模なＬａ−Ｓｒ−Ｃｕ−０系又はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−
０系超電導材料を、従来より簡素な設備によって能率よ
く製造することができる。その結果超電導マグネット用
として十分に利用することのできる酸化物系超電導材料
を経済的に得ることができる。
大規模なＬａ−Ｓｒ−Ｃｕ−０系又はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−
０系超電導材料を、従来より簡素な設備によって能率よ
く製造することができる。その結果超電導マグネット用
として十分に利用することのできる酸化物系超電導材料
を経済的に得ることができる。
Claims (1)
- Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｕ−Ｏ系又はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系から
なる酸化物系超電導材料の製造方法であって、Ｌａ若し
くはＬａ酸化物とＳｒ若しくはＳｒ酸化物の組合せある
いはＹ若しくはＹ酸化物とＢａ若しくはＢａ酸化物の組
合せのいずれか一方の組合せにＣｕ又はＣｕ酸化物のい
ずれか１種以上を混合し、金属基板またはセラミックス
基板上に溶射することを特徴とする酸化物系超電導材料
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62139524A JPS63303850A (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 酸化物系超電導材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62139524A JPS63303850A (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 酸化物系超電導材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63303850A true JPS63303850A (ja) | 1988-12-12 |
Family
ID=15247293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62139524A Pending JPS63303850A (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 酸化物系超電導材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63303850A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01144518A (ja) * | 1987-08-20 | 1989-06-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導セラミックス長尺体の製造方法および超電導セラミックス長尺体 |
-
1987
- 1987-06-03 JP JP62139524A patent/JPS63303850A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01144518A (ja) * | 1987-08-20 | 1989-06-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導セラミックス長尺体の製造方法および超電導セラミックス長尺体 |
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