RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法技术

一种ＲＥ－Ｂａ－Ｃｕ－Ｏ系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，以ＲＥ－Ｂａ－Ｏ系化合物（ＲＥ是稀土类元素中的１种或２种以上）和Ｂａ－Ｃｕ－Ｏ系液相原料为起始原料，将液相成分熔融后进行结晶生长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制作在超导轴承、超导磁力运输装置、超导永久磁铁、磁屏蔽等多样的用途中使用的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的方法。
技术介绍
近年来，以块状超导体在飞轮和线性电动机驱动车辆等中应用为前提，期待制作出更高性能的块状超导体。并且认为，为了实现上述应用，作为块状超导体，优选REBa2Cu3O7-d系超导体(RE123，RE为稀土类元素中的1种或2种以上)。由于超导体与永久磁体的斥力，与临界电流密度(Jc)和超导体内流通的屏蔽电流环(R)的大小成比例，因此为了制作更高性能的块状超导体，增大Jc和R是必要的。为了使临界电流密度(Jc)提高，需要尽量排除晶界等妨碍电流流通的弱结合因子。此外，Jc在低磁场中在与123晶体的c轴平行的方位具有变得最大的结晶方位依存性，因此优选充分利用该依存性。为了增大屏蔽电流环(R)，增大晶体的粒径成为必需。另外，现在晶体取向控制技术不断进步，在温度梯度下使用晶种使之熔融生长的方法已被开发，已能得到大型的单一磁畴的超导块状材料。该大型块状材料，在液氮温度(77K)下捕捉超过5T的磁场在原理上也是可能的。作为实现它的方法，可以使用MTG法(参照S.Jin et.al.，Appl.Phys.Lett.，52(1988)，2074.)、QMG法(参照M.Murakami et.al.，Jpn.J.Appl.Phys.，54(1989)，2074.)、和OCMG法(参照S.I.Yoo et.al.，Appl.Phys.Lett.，65(1994)，633.)(均为熔融生长法)。这些方法，是将原料粉末用金属模具、采用单轴成型压力机装置和/或冷静压压力机装置(CIP)成型为规定形状，将该超导前体(成型体)暂先加热到RE123超导相的熔点以上，然后冷却到熔点以下使之结晶化的方法。根据该方法，能够得到排除了弱结合的大型的超导晶体。通常，上述熔融生长法在空气中实施。但是，使用含有具有Gd以上的离子半径的LRE(LRE是轻稀土类元素La、Nd、Sm、Eu、Gd)的RE123系材料作为原料的场合，当在氧分压高的气氛下(空气中等)进行结晶生长时，LRE离子置换Ba离子，使超导特性劣化。因此，在制作含有上述元素的超导体晶体的场合，在低氧分压下进行熔融生长，防止固溶体的生成。另外，有报告记载当以机械特性的提高为目的，预先在超导体原料中添加过剩的第2相(RE211或RE422)和/或10质量％左右的银时，断裂韧性等机械特性提高(参照J.P.Shigh et.al.J.Appl.Phys.，66(1989)，3154)。
技术实现思路
通常的超导块体，可通过在高温下部分熔融由RE123和RE211构成的成型体后，进行结晶生长来制作。但是，为了进行RE123的均匀热分解，高温且长时间的熔融是必要的，但该熔融在以大型化为目标的场合特别难。特别是在LRE123系材料的制作中，如果内部的氧不充分地脱除，则会产生因生成固溶体而导致的特性劣化，存在引起超导转变温度降低和不均匀分布的可能性。另外，通过高温且长时间的熔融，会发生熔融物与基板材的反应，有时使长大的超导晶体的特性劣化。此外，在用以往的方法制作的超导试样中，存在作为初始原料而添加的RE211相和由于RE123的热分解而生成的RE211相这2种相。前者的RE211相主要是球状，后者的RE211相是针状，在超导晶体中2种RE211相混合存在。其结果，在块状超导体的性能提高上产生极限。因此，本专利技术的目的在于，开发不包括RE123相的热分解工序的、不需要高温且长时间熔融的工艺，提供一种制作大型且高性能、而且机械特性优异的超导块体的方法。本专利技术者对不包括RE123相的热分解工序的、RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法进行了潜心研究。其结果发现，当以RE2BaO4或RE4Ba3O9(RE-Ba-O系化合物、RE为稀土类元素中的1种或2种以上)和Ba-Cu-O系液相原料为起始原料，将液相成分熔融后进行结晶生长时，按照RE-Ba-O化合物+液相1→RE211+液相2→RE123的反应，超导晶体生长。根据该方法，在结晶生长过程中省略了RE123相的热分解工序，并能够均匀地生成新的RE211相。另外，将Ba-Cu-O系液相原料全体熔融并使之渗透到由RE-Ba-O系化合物形成的骨架结构体的空间区域，然后进行结晶生长也是可以的。将这些方法称为空间渗透-生长法(Universal Infiltration GrowthMethod，以下简称为“UING法”)。另外，本专利技术者发现，根据UING法，熔融处理在低温下短时间内即可完成，因此能够缩短大型超导块体的制作时间，能够减低由残留氧引起的特性劣化，而且能够抑制由于与基板材料反应而引起的特性劣化。本专利技术是基于上述的见解而完成的，其要旨如下(1)一种RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，以RE-Ba-O系化合物(RE为稀土类元素中的1种或2种以上)和Ba-Cu-O系液相原料为起始原料，将液相成分熔融后进行结晶生长。(2)根据上述(1)所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，使Ba-Cu-O系液相原料渗透到由RE-Ba-O系化合物(RE为稀土类元素中的1种或2种以上)形成的骨架结构体中，然后进行结晶生长。(3)根据上述(2)所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，上述骨架结构体是由RE-Ba-O系化合物的微细粒子形成的。(4)根据上述(1)～(3)中的任一项所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，上述RE-Ba-O系化合物是RE2BaO4(RE为稀土类元素中的1种或2种以上)。(5)根据上述(1)～(3)中的任一项所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，上述RE-Ba-O系化合物是RE4Ba3O9(RE为稀土类元素中的1种或2种以上)。(6)根据上述(1)～(5)中的任一项所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，由上述RE-Ba-O系化合物和Ba-Cu-O系液相原料组成的组合物的平均组成为RE∶Ba∶Cu＝X∶Y∶Z(1.1≤X≤2.0，2.2≤Y≤2.6，3.1≤Z≤3.6)。(7)根据上述(1)～(6)中的任一项所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，上述RE-Ba-O系化合物和/或Ba-Cu-O系液相原料含有2质量％以下的铂(Pt)或CeO2。(8)根据上述(1)～(7)中的任一项所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，上述RE-Ba-O系化合物和/或Ba-Cu-O系液相原料，进一步作为分散相含有30质量％以下的银(Ag)。根据本专利技术，能够制作由结晶生长的低温短时间化、残余氧降低和与基板材料的反应降低所带来的特性提高、和超导相能够微细且均匀地分散的、大型而高性能的超导块体。附图说明图1是表示本专利技术的超导体的组织的图。图2是表示磁化率对温度的依存性的图。图3是表示临界电流密度对磁场的依存性的图。具体实施例方式本专利技术的特征在于，以RE-Ba-O系化合物(RE为稀土类元素中的1种或2种以上)和Ba-Cu-O系液相原料为起始材料，将液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＲＥ－Ｂａ－Ｃｕ－Ｏ系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，以ＲＥ－Ｂａ－Ｏ系化合物和Ｂａ－Ｃｕ－Ｏ系液相原料为起始原料，将液相成分熔融后进行结晶生长，其中ＲＥ为稀土类元素中的１种或２种以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-7-26 217594/20041.一种RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，以RE-Ba-O系化合物和Ba-Cu-O系液相原料为起始原料，将液相成分熔融后进行结晶生长，其中RE为稀土类元素中的1种或2种以上。2.根据权利要求1所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，使Ba-Cu-O系液相原料渗透到由RE-Ba-O系化合物形成的骨架结构体中，然后进行结晶生长，其中RE为稀土类元素中的1种或2种以上。3.根据权利要求2所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，上述骨架结构体是由RE-Ba-O系化合物的微细粒子形成的。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的RE-Ba-Cu-O系氧化物超导体的制作方法，其特征在于，上述RE-Ba-O系化合物是RE2BaO4，其中RE为稀土类元素中的1种或2种以上。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂井直道，胡安明，成木绅也，村上雅人，平林泉，
申请(专利权)人：财团法人国际超电导产业技术研究中心，
类型：发明
国别省市：JP[日本]