用于生产超导材料的方法技术

用于生产以Ｃｕ和Ｏ作为基本元素的层状钙钛矿结构的氧化物超导体的方法，该超导体有着均匀的结构。相当高的烧结密度和电流密度。本方法包括把ＣｕＯ作为一原材料和碳化物，氧化物或其混合物作为另一种原材料事先进行反应以产生含有Ｃｕ和Ｏ的一中间产物或一些中间产物，继之把这些中间产物相互作用，或把中间产物与另一种原材料起反应生产出层状钙钛矿结构的产化物。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到用于生产氧化类陶瓷的超导材料的方法，特别涉及生产出的超导材料得以改善以使原料能容易地均匀混合，成分的局部化得以防止的方法，而由此能得到均匀的组分。作为超导材料，现已经知道的金属(Pb，Hg，La，Ta，Sn，Ti，Zn，In，Nb，Al，V，Tc及其族类)，合金(Nb-Tc，Nb-Zr以及其族类)化合物(Nb3Sn，V3Si，V3Ga，Nb3Ge0.3Al0.7，Nb3Sn，CeCu2Si2，Mo6Se8，PbMO6.4S8，SnMo6S8，SrTiO3，BaPb0.9，Bi0.1O3，LiTi2O4及其族类)和有机材料(TMTSF，BEDT-TTE及其族类)。超导材料的重要特征是(1)零电阻，(2)完美的抗磁性(Meissner效应)及(3)Josephson效应。当这些材料被用来作功率传输，功率分配和发电时，根据其特征，电阻是O，所得到的优点是用小的损失而可得到大电流，最近，在上述的超导材料中，人们特别注意到，氧化物类的陶瓷有着高的临界温度。陶瓷超导材料通常是采用粉末冶金人工合成的，即，例如y-Ba-Cu-O陶瓷(yBCO)是通过将原料BaCO3，y2O3和CuO混合，在900℃时将其混合物焙烧的进行固态相互作用，然后，研磨混合物并压成模型，使粉末形成弹丸并在氧气氛中烧结成模的产品而得到的。在此情况下，均匀地混合上述三种原料粉末是特别困难的，除此，由于比重，形状和质点大小上的不同混合起来要求长的时间。进而，有一个问题是，构成超导材料的或BaO和CuO在相互作用中变成为液相，甚至在冷却之后，主要是由CuO组成的非超导体保留下来，而形成电流密度的降低。进一步的问题是由于局部存在着CuO，烧结后的密度降低。本专利技术的目的是提供一方法，用于生产具有均匀结构和高烧结后密度和电流密度的超导材料而不具有上面提及的问题。为了解决通常技术中的问题，本专利技术提供一种方法用于生产含有铜和氧作为基本组分元素层状钙钛矿结构的氧化物类超导材料，其中原材料CuO和其它的原材料，即碳化物或氧化物或其混合物允许事先作用以获得至少一种含有铜和氧的中间产物，然后，那些中间产物(如果生产两种或更多种的中间产物)或中间产物和其它的原材料(如果仅仅生产一种中间产物)可被提供作最后的相互作用，以获得具有所希望的最后组分和结构的层状钙钛矿构造。特别地在用于生产一陶瓷超导材料具有如下的组分公式A1B2C3O7-δ，其中A至少是从以下元素中选择，即Sc，y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，yb和Lu或是从它们中的两种或更多种的混合物中选取，B至少是从Ba，Sr和Ca中的一种选取或从它们中的两种或更多种的混合物中选取，C是Cu或Cu基混合物至少是从Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni和Zn中选择一种或从它们中的两种或多种的混合物中选择，而δ是大于0但小于0.5，含有A和C的组分化合物的原材料分别混合，然后，把混合物加以焙烧以生产含有A和C的氧化物，再把含有B和C的组分化合物分开地把原材料分别加以混合，然后将混合物焙烧以获得含有B和C的氧化物，最后将两种氧化物混合并在氧的气氛中烧结。根据另一种特殊的方法，Bi2O3和CuO可混合及混合物焙烧以产生含有上述两种氧化物Bi和Cu的第一中间产物。同时，SrCO3，CaCO3和CuO被混合，并将混合物焙烧以产生含有Sr，Ca的第二中间产物。把第一中间产物和第二中间产物加以混合并把混合物在氧气氛中烧结以得到Bi-Sr-Ca-Cu-O型的层状钙钛矿结构的氧化物。附图说明图1和图2分别是根据本专利技术和通常的超导材料的一个例子示出了超导材料的晶体结构的照片。图3是应用到本专利技术的另一个例子中的装置的示图。根据以上结构，能够予料的效果是防止由于许多原材料上的比重的，质点形状和大小尺寸上的不同而引起的特定组成的非均匀性和局部化，以获得均匀的构造。进一步的效果是抑制诸如对超导材料特性给出很大影响的主要是由CuO组成的相的非超导相的存在。例1首先，作为原材料的粉末Y2O3和CuO称重量使比Y∶Cu是1∶1而后均匀混合。混合物在900℃在氧化气氛中焙烧3小时以达到具有组分为Y2Cu2O5的氧化物。然后，粉末BaCO3和CuO的重量比Ba∶Cu是1∶1再均匀混合在如上述相同的方式下焙烧以获得具有组分为BaCuO2的氧化物。将这两种氧化物粉碎，研磨并称重量使比Y∶Ba∶Cu是1∶2∶3，然后压模成弹丸，其尺寸为直径为25mm×5mm。该弹丸在1000℃在氧气氛中烧结4小时以生产出缺氧的三层钙钛矿结构的超导材料，在以上步骤上粉末的平均质点大小最好是0.2-0.5μm。测量所形成的超导材料的特性获得91K的临界温度和5000A/cm2的电流密度。图1和2是分别示出了本例中所获得的超导材料的晶体结构和常规超导材料的图像。在这些图像中，黑块部分是腔体，或是在晶体结构中不连续部分的空位。从这些图中很清楚，图1中的本例子的材料有着非常少的空位部分是具有高的烧结密度。另一方面，在示出常规超导材料的图2中指示出大量的空位部分，这意味着低的烧结密度，前者的烧结密度是95%而后者的烧结密度是60-70%。虽然以上的说明是涉及到Y-Ba-Cu-O系体陶瓷的例子，同样的效果也能很大地在如下公式的组分的陶瓷中予想到，即A1B2C3O7-δ其中A是从Sc，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy.Ho，Er，Tm，Yb和Lu中或在这些元素中的两个或更多个混合物中选择一个，B是从Ba.Sr和Ca或这些元素中的两个或更多个的混合物中选择一个，C是Cu或主要是由Cu与从Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni和Zn或与这些元素中选择两个或更多个元素所组成的混合物，而δ是大于0但小于0.5。为了得到更加均匀的构造，把含有A和C的氧化物混合及把含有B和C的氧化物混合并在上述相同的方式中焙烧混合物是有效的。本专利技术所具有的效果是基于，上面提及的结构和诸如超导材料具有均匀构造和有显著高的烧结密度和电流密度等的作用能容易地产生。例2首先，作为原材料粉末Y2O3和CuO重量比是为Y∶Cu＝1∶1并被均匀地混合，混合物在氧化气氛中在900℃焙烧3小时以生产出具有组分为Y2Cu2O5的氧化物。该氧化物被研磨并形成氧化物粉末，而BaCO3和CuO称重量，使比达到Y∶Ba∶Cu＝1∶2∶3并压模成直径为25mm×5mm的弹丸。这些弹丸在氧气氛中在1000℃烧结4小时以生产出缺氧的三层钙钛矿结构的超导材料。在上述步骤中粉末质点的平均尺寸最好是0.2-0.5μm。如此所达到的超导材料的特性被测定，得到临界温度为91K和5000A/cm2的电流密度，材料所具有的烧结密度是95%。虽然上面所说明的是涉及到Y-Ba-Cu-O体系陶瓷的例子，同样的作用也可在组分公式如下的陶瓷中予想到，即A1B2C3O7-δ，其中A是从Sc，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb和Lu或这些元素中的两种或更多种混合物中选择一个;B是从Ba，Sr和Ca中选择一个元素，或从这些元素中的两种或更多种的混合物中选择一个;C是Cu或主要是由Cu与从Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni和Zn或从这些元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产以铜（Ｃｕ）和氧（Ｏ）作为基本组成元素的层状钙钛矿结构的氧化物超导材料的方法，该方法包含早先反应成的ＣｕＯ作为一种原材料同碳化物，氧化物或其混合物作为另一种原材料以产生一中间产物或包含有Ｃｕ和Ｏ的一些中间产物，然后使这些中间产物相互起作用或者一中间产物与另外的原材料起作用而生产出层状钙钛矿结构的氧化物。

【技术特征摘要】
JP 1987-8-4 195093/87;JP 1987-8-4 195094/871.用于生产以铜(Cu)和氧(O)作为基本组成元素的层状钙钛矿结构的氧化物超导材料的方法，该方法包含早先反应成的CuO作为一种原材料同碳化物，氧化物或其混合物作为另一种原材料以产生一中间产物或包含有Cu和O的一些中间产物，然后使这些中间产物相互起作用或者一中间产物与另外的原材料起作用而生产出层状钙钛矿结构的氧化物。2.用于生产层状钙钛矿的氧化物超导材料工艺该材料具有如下的组分公式。A1B2C3O7-δ其中A是一从由Sc，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb和Lu的组成的族组或这些元素的两种或更多种的混合物中所选取，B是从由Ba，Sr和Ca组成的族组或这些元素的两种或更多种的混合物中所选取，C是Cu或主要是由从族由Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni和Zn所选取的元素与Cu的混合物，或由Cu与上述元素的两种或更多种的混合物所组成的Cu的混合物，及δ是大于0但小于0.5，该工艺是分别包括把具有A和C的化合物混合，然后焙烧该混合物以生产出具有A和C作为中间产物的氧化物，并分别把具有B和C的化合物混合，然后焙烧该混合物以生产出具有B和C作为中间产物的混合物，继之混合这两种中间产物并在氧气氛中烧结混合物。3.根据权利要求2的方法，其中组分公式是YBa2Cu3O7-δ并包含把由Y2O3和CuO和BaCuO来的产出的Y2Cu2O5作为中间产物和由BaCO3和CuO来的作为另一种中间产物，然后混合这些Y2Cu2O5和BaCuO2并烧结这些混合物。4.用于生产层状钙钛矿结构的氧化物超导材料的工艺，该材料具有如下的组成公式A1B2C3O7-δ其中A是从族组Se，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho、Er，Tm，Yb和Lu中的一元素，或从这些元素的两种或多种的混合物中取选，B是从族组Ba，Sr和Ca中的一元素或从这些元素的两种或更多种的混合物中取选，C是Cu或是含有由Cu与从族组Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni和Zn中的元素，或从这些元素中的两种或多种混合物中选取物混合物的主要是Cu的组分的混合物，而δ是大于0但小于0.5，该工艺包括把分别具有A和C的化合物进行混合，然后焙烧该混合物的产出具有A和C的氧化物作为一中间产物，把用包含有B和C的化合物所形成的中间产物进行混合，并继之在氧气氛中烧结该混合物。5.根据权利要求4的方法，其中组成公式是YBa2Cu3O7-δ，及包含有来之Y2O3和CuO早先生产的Y2Cu2O5，然后把形成的Y2Cu2O5与BaCO3和CuO进行混合，并烧结混合物。6.用于生产层状钙钛矿结构的氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：绪方安伸，笠越利幸，井寄裕介，丸田贤二，饭村勉，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]