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JPH0778530A - Oxide superconductor and preparation thereof - Google Patents

Oxide superconductor and preparation thereof

Info

Publication number
JPH0778530A
JPH0778530A JP5223564A JP22356493A JPH0778530A JP H0778530 A JPH0778530 A JP H0778530A JP 5223564 A JP5223564 A JP 5223564A JP 22356493 A JP22356493 A JP 22356493A JP H0778530 A JPH0778530 A JP H0778530A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide superconductor
atmosphere
firing
oxygen concentration
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5223564A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Masuda
喜男 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP5223564A priority Critical patent/JPH0778530A/en
Publication of JPH0778530A publication Critical patent/JPH0778530A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an oxide superconductor and new preparation method to prepare the oxide superconductor at pressure close to atmospheric pressure wherein the oxide superconductor has as a main phase a superconductive compound which has a limitless layer relating structure. CONSTITUTION:After prepared by a method selected from sol-gel method, coprecipitation method, and gas deposition method, uniform and highly reactive precursor particles or amorphous substance having a metal composition ratio shown as (A, Ln) aCub or AaCub is presintered at 700-800 deg.C to give a solid solution or a composite material. Continuously, the obtained material is sintered in a temperature range; 850-1200%oC; at pressure near the atmospheric pressure while oxygen concentration in the atmosphere being controlled. In the composition, A stands for one or more metals selected from alkaline earth metal elements, Ln for one or more metals selected from IIIa group metal elements, and a and b have a relation; 0.5<=b/a <=.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、無限層関連構造を有す
る超電導化合物を主相とする酸化物超電導体、およびそ
の様な酸化物超電導体を製造する為の新規な方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxide superconductor having a superconducting compound having an infinite layer-related structure as a main phase, and a novel method for producing such an oxide superconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化物超電導体は、金属系超電導体と比
較して高い臨界温度を有し、超電導機構の解明や新たな
酸化物超電導体の開発が試みられている。高い臨界温度
Tcを有する酸化物超電導体として、ペロブスカイト型
結晶構造の(RE)Ba2 Cu 3x や(RE)Ba2
Cu4y (但し、REはYおよびランタノイド系列希
土類元素よりなる群から選択される1種以上の元素)等
の希土類元素−アルカリ土類元素−銅酸化物が代表的な
ものとして知られている。また上記酸化物の希土類元素
をBi(或はTl)に置き換えたBi系酸化物(例えば
Bi2 Sr2 Ca n-1 Cun2n+4)についてもTc=
85K(低温相)或はTc=110K(高温相)といっ
た高い臨界温度を有する物質として有望視されている。
尚上記銅酸化物系超電導体の他に、BaPb1-z Biz
3 化合物もペロブスカイト構造をもつ酸化物超電導体
として知られており、幅広く研究されてきた。
2. Description of the Related Art Oxide superconductors are superior to metal-based superconductors.
It has a higher critical temperature than other
Attempts have been made to develop oxide superconductors. High critical temperature
Perovskite type oxide superconductor having Tc
Crystal structure (RE) Ba2 Cu 3 Ox And (RE) Ba2 
CuFour Oy (However, RE is Y and lanthanoid series rare
One or more elements selected from the group consisting of earth elements) etc.
Of rare earth elements-alkaline earth elements-copper oxide
Known as one. In addition, the rare earth elements of the above oxides
In which Bi is replaced by Bi (or Tl)
Bi2 Sr2 Ca n-1 Cun O2n + 4) Also for Tc =
85K (low temperature phase) or Tc = 110K (high temperature phase)
It is regarded as a promising substance having a high critical temperature.
In addition to the above-mentioned copper oxide superconductor, BaPb1-z Biz 
O3 Compounds are oxide superconductors with perovskite structure
Has been extensively studied.

【0003】しかしながら上記酸化物は、夫々次に示す
様な欠点を有しており、酸化物超電導体の新たな進展が
望まれているのが実情である。即ち、(RE)Ba2
3x ,(RE)Ba2 Cu4y ,Bi2 Sr2
n-1 Cun2n+4等の銅酸化物系超電導体は、複雑な
多層構造を有し、この様な酸化物超電導体を製造する際
の工程が煩雑になり易いという欠点がある。また上記銅
酸化物系超電導体のうち、(RE)Ba2 Cu3x
大気中の水分や炭酸ガスに対して劣化し易く、(RE)
Ba2 Cu4y は低温安定相であり、高温では分解し
易いと言われている。更に、TlやPbを含む酸化物超
電導体では、これらの元素の毒性が高く、衛生環境面で
問題がある。
However, the above oxides have the following drawbacks, respectively, and in reality, new developments of oxide superconductors are desired. That is, (RE) Ba 2 C
u 3 O x , (RE) Ba 2 Cu 4 O y , Bi 2 Sr 2 C
Copper oxide-based superconductors such as a n-1 Cu n O 2n + 4 have a complicated multilayer structure, and have a drawback that the process for producing such an oxide superconductor tends to be complicated. . Among the above copper oxide superconductors, (RE) Ba 2 Cu 3 O x is easily deteriorated by moisture and carbon dioxide in the atmosphere, and (RE)
Ba 2 Cu 4 O y is a low temperature stable phase and is said to be easily decomposed at high temperatures. Furthermore, in oxide superconductors containing Tl and Pb, the toxicity of these elements is high and there is a problem in terms of sanitary environment.

【0004】一方(Sr,Ca)CuO2 や(Sr,L
a)CuO2 等を始めとする無限層構造(頂点酸素を一
部有する構造も含む)持つ酸化物超電導体は、銅酸化物
超電導体の最も基本的な構造を有しており、銅酸化物系
超電導体における究極の結晶構造として特に注目されて
いる。無限層構造の研究は酸化物超電導体の新たな進展
への基礎となるものとして、その発現機構や超電導体相
との関連について様々検討されている。例えば山根ら
は、Ca1-x Srx CuO2(x=0.14および0.09)の極
めて限られた組成で無限層構造が生成できることを報告
している(「日本セラミックス協会学術論文誌,97
(1989)P143〜147)。また高野らは、高圧
下でSrCuO2 が無限層構造に相転移すること、およ
び超電導相と無限層構造とは深い係わりがあることを報
告している(「粉体および粉末冶金」第39巻(199
2年),第5号,P337〜340)。更に、吉川ら
は、SrCuO2 への希土類元素のドープを高圧下で試
み、無限層Sr1-x Lax CuO 2 の合成に成功したと
報告している(「粉体および粉末冶金」第39巻(19
92年),第5号,P341〜344)。
On the other hand, (Sr, Ca) CuO2 And (Sr, L
a) CuO2 Infinite layer structure such as
(Including the structure having a part) Oxide superconductor has copper oxide
It has the most basic structure of superconductors, and is a copper oxide type.
Special attention as the ultimate crystal structure in superconductors
There is. Research on infinite layer structure is a new development of oxide superconductor
As the basis for the
Various relations with are being studied. Yamane et al.
Is Ca1-x Srx CuO2poles at (x = 0.14 and 0.09)
Report that an infinite layer structure can be generated with a limited composition
("Journal of the Ceramic Society of Japan, 97
(1989) P143-147). In addition, Takano et al.
Below SrCuO2 Phase transition to an infinite layer structure, and
And superconducting phase and infinite layer structure are deeply related.
("Powder and powder metallurgy" vol. 39 (199
2), No. 5, P337-340). Furthermore, Yoshikawa et al.
Is SrCuO2 Doping of rare earth elements into the sample under high pressure
See, infinite layer Sr1-x Lax CuO 2 Was successfully synthesized
Reported ("Powder and powder metallurgy" Vol. 39 (19
1992), No. 5, P341-344).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれまで
の報告では、無限層構造を有する酸化物超電導体を製造
するに当たって、いずれも数万気圧もの超高圧を必要と
しており、実用的でないという問題があった。尚前記山
根らの報告によれば、常圧下でも無限層構造の酸化物が
得られているが、この酸化物は半導体的であって超電導
性を持たないことが報告されている。本発明はこうした
状況のもとになされたものであって、その目的は、無限
層構造を有する超電導体化合物を主相とする酸化物超電
導体を大気圧付近の圧力下で製造することのできる新規
な方法、およびその様な酸化物超電導体を提供すること
にある。
However, in the reports so far, there has been a problem that in manufacturing oxide superconductors having an infinite layer structure, ultrahigh pressures of tens of thousands of atmospheric pressure are required, which is not practical. It was According to the report of Yamane et al., An oxide having an infinite layer structure is obtained even under normal pressure, but it is reported that this oxide is a semiconductor and does not have superconductivity. The present invention has been made under these circumstances, and an object thereof is to produce an oxide superconductor having a superconductor compound having an infinite layer structure as a main phase under a pressure near atmospheric pressure. It is to provide a new method and such an oxide superconductor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、大気圧付近の圧力下で且つ雰囲気中の酸素濃
度を制御しつつ焼成されたものであり、酸化物中の金属
元素の形式的な比率が下記で表わされる酸化物超電導体
である。 (A,Lna Cub またはAa Cub 但し、A:アルカリ土類金属元素から選ばれる1種以上 Ln :IIIa族金属元素から選ばれる1種以上 0.5 ≦b/a≦3
Means for Solving the Problems The present invention capable of attaining the above-mentioned object means that the metal in the oxide is burned under a pressure near atmospheric pressure and while controlling the oxygen concentration in the atmosphere. It is an oxide superconductor in which the formal ratio of the elements is shown below. (A, L n ) a Cu b or A a Cu b, where A: one or more selected from alkaline earth metal elements L n : one or more selected from Group IIIa metal elements 0.5 ≦ b / a ≦ 3

【0007】また上記目的を達成し得た本発明方法と
は、上記の金属元素の比率で構成される酸化物超電導体
を製造するに当たり、ゾル−ゲル法,共沈法およびガス
ディポジッション法から選ばれるいずれかの方法によっ
て、上記の金属組成比を持つ均質で反応活性の高い前駆
体微粒子または非晶質物質を調製した後、700〜80
0℃で仮焼して固溶体または混合体を生成させ、引き続
き大気圧付近の圧力で雰囲気中の酸素濃度を制御しつ
つ、850〜1200℃の温度範囲で焼成する点に要旨
を有するものである。
Further, the method of the present invention which has achieved the above-mentioned object means that when an oxide superconductor composed of the above-mentioned metal element ratio is produced, it is selected from the sol-gel method, the coprecipitation method and the gas deposition method. After preparing homogeneous and highly reactive precursor fine particles or an amorphous substance having the above metal composition ratio by any method selected, 700 to 80
It has a gist in that it is calcined at 0 ° C. to form a solid solution or a mixture, and subsequently, it is baked in a temperature range of 850 to 1200 ° C. while controlling the oxygen concentration in the atmosphere at a pressure near atmospheric pressure. .

【0008】[0008]

【作用】本発明方法は上述の如く構成されるが、要する
に、ゾル−ゲル法,共沈法およびガスディポジッション
法から選ばれるいずれかの方法によって、前記の金属組
成比を持つ均質で反応活性の高い前駆体微粒子または非
晶質物質を生成させる様にすれば、その後大気圧付近の
圧力であっても、雰囲気中の酸素濃度を制御しつつ、8
50〜1200℃の温度範囲という条件にて焼成するこ
とによって、希望する酸化物超電導体が得られることを
見出し、本発明を完成した。尚本発明で得られた酸化物
超電導体は、無限層構造を単層化したものではない。ま
た上記「形式的な比率」とは、原料によって規定される
比率という意味である。
The method of the present invention is constructed as described above, but in short, it is homogeneous and reactive with the above metal composition ratio by any method selected from the sol-gel method, the coprecipitation method and the gas deposition method. If the precursor fine particles or the amorphous substance having a high temperature are generated, the oxygen concentration in the atmosphere can be controlled at 8
The present invention has been completed by finding that a desired oxide superconductor can be obtained by firing under the condition of a temperature range of 50 to 1200 ° C. The oxide superconductor obtained in the present invention is not a single layer of infinite layer structure. Further, the “formal ratio” means a ratio defined by raw materials.

【0009】本発明者らが検討したところによると、雰
囲気中酸素濃度を制御しつつ焼成を行えば、それほど酸
素濃度を高くしなくても期待する焼成効果が得られるこ
とがわかった。特に、大気より酸素濃度が低い雰囲気条
件を少なくとも一部に含んで焼成を行なえば、その後酸
素濃度が3%以上の酸化性雰囲気で焼成を行なうことに
よって、本発明の目的が達成されることも見出した。尚
「大気より酸素濃度が低い雰囲気条件」とは、非酸化性
雰囲気を含む趣旨であり、またこの非酸化性雰囲気とは
中性雰囲気は勿論のこと、酸化に関与しない程度の極く
微量の酸素(例えば、酸素濃度:10-4%程度)を含有
していても良い。また「酸素濃度が3%以上の酸化性雰
囲気」とは、純酸素雰囲気をも含むものである。
According to the studies made by the present inventors, it was found that if the firing is performed while controlling the oxygen concentration in the atmosphere, the expected firing effect can be obtained without increasing the oxygen concentration so much. In particular, if the firing is carried out by including at least a part of the atmospheric conditions in which the oxygen concentration is lower than that of the air, then the objective of the present invention can be achieved by firing in an oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 3% or more. I found it. The term "atmosphere conditions in which the oxygen concentration is lower than the atmosphere" includes a non-oxidizing atmosphere, and the non-oxidizing atmosphere is not only a neutral atmosphere but also an extremely small amount that does not contribute to oxidation. It may contain oxygen (for example, oxygen concentration: about 10 −4 %). Further, the “oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 3% or more” includes a pure oxygen atmosphere.

【0010】本発明で対象とする酸化物超電導体は、前
記金属元素比で表わされる超電導化合物を主相とするも
のであるが、(A,Ln)またはAとCuの原子比(b
/a)は0.5 ≦b/a≦3であることが必要であり、こ
の範囲を外れると前記超電導化合物が少なくなって希望
する超電導特性が得られなくなる。また、前記超電導化
合物の発現という観点からすれば、(A+Ln)に対す
るLnの原子比[Ln/(A+Ln)]は0.1 以下であ
ることが好ましい。
The oxide superconductor to which the present invention is directed has a superconducting compound represented by the above metal element ratio as a main phase. The atomic ratio of (A, Ln) or A and Cu (b
/ A) is required to be 0.5 ≦ b / a ≦ 3, and if it is out of this range, the amount of the superconducting compound becomes small and desired superconducting characteristics cannot be obtained. From the viewpoint of the expression of the superconducting compound, the atomic ratio [Ln / (A + Ln)] of Ln to (A + Ln) is preferably 0.1 or less.

【0011】一方、Aで示されるアルカリ土類金属は、
Ca,Sr,Ba,Ra等が挙げられ、本発明ではこれ
らの1種以上を用いることができるが、超電導化合物の
発現という観点からして、AはSrまたはSrとCaで
あることが好ましい。またAがSrとCaの両方である
場合には、両者の原子比(Sr/Ca)が1以上である
ことが好ましい。またLnで示されるIIIa族金属元素
は、ScおよびYの他、ランタノイド系列希土類元素並
びにアクチノイド系列希土類元素が挙げられ、これらの
元素の1種以上を用いれば良いが、超電導化合物の発現
という観点からして特に好ましい元素は、Yおよびラン
タニド系列希土類元素よりなる群から選ばれる1種以上
の元素である。
On the other hand, the alkaline earth metal represented by A is
Although Ca, Sr, Ba, Ra and the like can be mentioned, and one or more of them can be used in the present invention, but from the viewpoint of the expression of the superconducting compound, A is preferably Sr or Sr and Ca. When A is both Sr and Ca, the atomic ratio (Sr / Ca) of both is preferably 1 or more. Further, the group IIIa metal element represented by Ln includes, in addition to Sc and Y, lanthanoid series rare earth elements and actinoid series rare earth elements. One or more of these elements may be used, but from the viewpoint of expression of a superconducting compound. Particularly preferable element is one or more elements selected from the group consisting of Y and lanthanide series rare earth elements.

【0012】本発明の酸化物超電導体を製造するに当た
って、まず均質で反応活性の高い前駆体微粒子または非
晶質物質を調製する必要がある。この様な前駆体を調製
するには、上述の如くゾル−ゲル法,共沈法またはガス
ディポジッション法のいずれの方法を採用しても良い
が、特に好ましいのはゾル−ゲル法であり、この方法に
よれば均一で反応活性な前駆体を容易に得ることができ
る。
In producing the oxide superconductor of the present invention, it is first necessary to prepare precursor fine particles or an amorphous substance which are homogeneous and have high reaction activity. In order to prepare such a precursor, any of the sol-gel method, the coprecipitation method or the gas deposition method may be adopted as described above, but the sol-gel method is particularly preferable, According to this method, a uniform and reactive precursor can be easily obtained.

【0013】本発明方法において、仮焼の温度範囲を7
00〜800℃とするのは、本焼における超電導相の生
成に有効だからである。また本発明方法では、その後大
気圧付近の圧力で且つ雰囲気中の酸素濃度を制御しつつ
焼成されるが、焼成温度は850〜1200℃とする必
要がある。即ち、焼成温度が850℃未満では、前記で
表わされる金属元素組成比の酸化物は超電性を示さず、
また1200℃を超えても、超電性を示さない。
In the method of the present invention, the calcination temperature range is set to 7
The reason why the temperature is set to 00 to 800 ° C. is that it is effective for generating the superconducting phase in the main firing. Further, in the method of the present invention, firing is then performed at a pressure near atmospheric pressure and while controlling the oxygen concentration in the atmosphere, but the firing temperature must be 850 to 1200 ° C. That is, when the firing temperature is lower than 850 ° C., the oxide having the metal element composition ratio represented by the above does not exhibit superconductivity,
Further, even if it exceeds 1200 ° C, it does not exhibit superconductivity.

【0014】酸素濃度を制御しつつ、焼成を行なえば最
終的な焼成雰囲気として酸素濃度が3%以上の酸化性雰
囲気で焼成しても本発明の目的が達成されるが、これは
本焼の前に酸素濃度の低い雰囲気で焼成することで、銅
の価数が減少し、酸化物の融点が下がって反応が促進さ
れるからである。しかし、この状態ではキャリアー濃度
が不足するため、酸素を加えてやらなければならない。
この時の最低必要酸素濃度が3%である。
If firing is performed while controlling the oxygen concentration, the object of the present invention can be achieved even if firing is performed in an oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 3% or more as the final firing atmosphere. This is because the valence of copper is reduced and the melting point of the oxide is lowered to promote the reaction by previously firing in an atmosphere with a low oxygen concentration. However, in this state, the carrier concentration is insufficient, so oxygen must be added.
The minimum required oxygen concentration at this time is 3%.

【0015】尚本発明においては、焼成後に酸化性雰囲
気下で熱間静水圧加圧(HIP)処理を採用するのが効
果的である。これはキャリアー付加のための酸素濃度が
常圧焼成よりも増やせるからである。またHIP処理を
採用する場合における温度は、加圧する関係から上記焼
成温度の下限よりも低くてもその目的が達成され、また
上限よりも高くても無限層構造の分解が生じないことか
ら500〜1500℃の温度範囲で良い。またHIP処
理時の圧力は、上記温度との関係も考慮する必要がある
が、100〜2000気圧程度でその目的が十分と達成
され、いずれにしても従来ほど超高圧を必要としない。
In the present invention, it is effective to employ hot isostatic pressing (HIP) treatment in an oxidizing atmosphere after firing. This is because the oxygen concentration for adding the carrier can be increased as compared with the normal pressure firing. The temperature in the case of adopting the HIP treatment is 500 to 500 because the purpose is achieved even if the temperature is lower than the lower limit of the firing temperature due to pressurization, and the decomposition of the infinite layer structure does not occur even if the temperature is higher than the upper limit. A temperature range of 1500 ° C is sufficient. Further, the pressure during the HIP treatment needs to take into consideration the relationship with the above temperature, but the objective is sufficiently achieved at about 100 to 2000 atm, and in any case, ultrahigh pressure is not required as in the conventional case.

【0016】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and any design changes made in view of the spirit of the preceding and the following will not be considered. It is included in the technical scope.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

実施例1 Ca(OC25 )2,Sr(OC25)2 ,Y(OC3
7)3 等の金属アルコキシドとCu(OCOH32
酸塩を出発原料とした。このうちCa(OC25 )2
Sr(OC25)2 はエトキシエタノールとエチレング
ルコールの混合溶媒に、Y(OC37)3 とCu(OC
OH32 はN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)
とプロパノールの混合溶媒に夫々溶解させた。これらの
溶液を混合し、Ca0.3-xx Sr0.7 Cu1.02
(x=0.1 〜0.3 )組成の混合溶液とした。この混合溶
液を酢酸酸性下で加水分解を行なわせた後、60〜80
℃の温度範囲で縮重合を進行させて、粘調なゾルとし
た。引き続き300℃で乾燥させ、700℃で仮焼して
焼成用の原料粉末とした。この粉末を用いてペレットを
作製した。該ペレットを用い、図1に示す熱処理パター
ンにおいて、プロセスI,IIの焼成条件を下記表1の様
に変えて焼成した。尚雰囲気ガスにおいて、酸素濃度を
変えたときの残部は窒素ガスである。その結果、プロセ
スIIにおいて酸素濃度を3%以上としたとき(但し、プ
ロセスIにおいて酸素濃度を3%としたときは除く)
は、全ての試料は反磁性を示していた。
Example 1 Ca (OC 2 H 5 ) 2 , Sr (OC 2 H 5 ) 2 , Y (OC 3
A metal alkoxide such as H 7 ) 3 and Cu (OCOH 3 ) 2 acetate were used as starting materials. Among them, Ca (OC 2 H 5 ) 2 and Sr (OC 2 H 5 ) 2 are mixed solvent of ethoxyethanol and ethylene glycol, and Y (OC 3 H 7 ) 3 and Cu (OC
OH 3 ) 2 is N, N-dimethylformamide (DMF)
And dissolved in a mixed solvent of propanol and propanol, respectively. By mixing these solutions, Ca 0.3-x Y x Sr 0.7 Cu 1.0 O 2
A mixed solution having a composition (x = 0.1 to 0.3) was prepared. After hydrolyzing the mixed solution under acidic conditions of acetic acid, 60 to 80
Polycondensation was allowed to proceed in the temperature range of ° C to obtain a viscous sol. Subsequently, it was dried at 300 ° C. and calcined at 700 ° C. to obtain a raw material powder for firing. Pellets were prepared using this powder. The pellets were fired in the heat treatment pattern shown in FIG. 1 while changing the firing conditions of Processes I and II as shown in Table 1 below. In the atmosphere gas, the balance when the oxygen concentration is changed is nitrogen gas. As a result, when the oxygen concentration is 3% or more in process II (except when the oxygen concentration is 3% in process I)
, All samples showed diamagnetism.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】比較例1 実施例1と同様にして作製したペレットを用い、プロセ
スIを取り入れないで、プロセスIIのみを大気雰囲気
下、1000℃,600min の条件で焼成して試料を得
たところ、この試料は帯磁率の測定で反磁性を示さなか
った。 比較例2 実施例1と同様に作製したペレットを用い、プロセスII
を取り入れないで、プロセスIのみを窒素ガス雰囲気
下、950℃,600min の条件で焼成して試料を得た
ところ、この試料は帯磁率の測定で反磁性を示さなかっ
た。
Comparative Example 1 Using a pellet prepared in the same manner as in Example 1, without using Process I, only Process II was fired in the atmosphere at 1000 ° C. for 600 min to obtain a sample. This sample did not show diamagnetism in the measurement of magnetic susceptibility. Comparative Example 2 Using the pellets produced in the same manner as in Example 1, Process II
No sample was added, but only Process I was fired under a nitrogen gas atmosphere at 950 ° C. for 600 min to obtain a sample, and this sample did not show diamagnetism in the measurement of magnetic susceptibility.

【0020】比較例3 実施例1と同様にして作製したペレットを用い、プロセ
スIにおいて窒素ガス雰囲気下、950℃,5min の条
件で焼成し、その後プロセスIIにおいて窒素ガス雰囲気
下、1000℃,600min の条件で焼成して試料を得
たところ、この試料は帯磁率の測定で反磁性を示さなか
った。
Comparative Example 3 Using the pellets produced in the same manner as in Example 1, the pellets were fired in Process I under a nitrogen gas atmosphere at 950 ° C. for 5 min, and then in Process II under a nitrogen gas atmosphere at 1000 ° C. for 600 min. When a sample was obtained by firing under the conditions described above, this sample did not show diamagnetism in the measurement of magnetic susceptibility.

【0021】実施例2 実施例1と同様にして作製したペレットを用い(但し、
組成はCa0.20.1Sn0.7 CuO2 )、前記表1に
示した条件を変えてその効果について調査した。まずプ
ロセスIにおける焼成温度,焼成時間および雰囲気ガス
の夫々を変化させて焼成し、その後プロセスIIにおいて
純酸素雰囲気下、1000℃,600min で焼成して得
られた試料について、上記各条件が帯磁率に与える影響
について調査した。
Example 2 Pellets prepared in the same manner as in Example 1 were used (however,
The composition was Ca 0.2 Y 0.1 Sn 0.7 CuO 2 ), and the effect was investigated by changing the conditions shown in Table 1 above. First, in the sample obtained by changing the firing temperature, the firing time and the atmosphere gas in Process I, and then firing in Process II in a pure oxygen atmosphere at 1000 ° C. for 600 min, the above-mentioned conditions are the magnetic susceptibility. Was investigated for the effect on.

【0022】図2は、プロセスIにおける焼成温度と試
料の帯磁率との関係を示すグラフである。尚このときの
プロセスIにおける雰囲気は純窒素ガスとし、焼成時間
は30min とした。この結果から明らかな様に、試料の
帯磁率はプロセスIにおける焼成温度が高くなるにつれ
て大きくなっていることがわかる。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the firing temperature and the magnetic susceptibility of the sample in Process I. The atmosphere in Process I at this time was pure nitrogen gas, and the firing time was 30 min. As is clear from this result, the susceptibility of the sample increases as the firing temperature in Process I increases.

【0023】図3は、プロセスIにおける焼成時間と試
料の帯磁率との関係を示すグラフである。尚このときの
プロセスIにおける焼成温度は950℃とし、雰囲気は
純窒素ガスとした。この結果から明らかな様に、試料の
帯磁率はプロセスIにおける焼成時間が2min から5mi
n になるにつれて大きくなっていることがわかる。但
し、焼成時間が5min から1min になると、帯磁率が逆
に小さくなっている。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the firing time and the magnetic susceptibility of the sample in Process I. The firing temperature in Process I at this time was 950 ° C., and the atmosphere was pure nitrogen gas. As is clear from this result, the magnetic susceptibility of the sample depends on the firing time in Process I from 2 min to 5 mi.
It can be seen that it becomes larger as n. However, when the firing time was changed from 5 min to 1 min, the magnetic susceptibility was decreased.

【0024】図4は、プロセスIにおける雰囲気ガスと
試料の帯磁率との関係を示すグラフである。尚このとき
のプロセスIにおける焼成温度は950℃とし、焼成時
間は5min とした。この結果から明らかな様に、試料の
帯磁率はプロセスIにおける酸素濃度が低くなるにつれ
て(特に、3%以下)、大きくなっていることがわか
る。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the atmospheric gas and the magnetic susceptibility of the sample in Process I. The firing temperature in Process I at this time was 950 ° C., and the firing time was 5 minutes. As is clear from this result, the magnetic susceptibility of the sample increases as the oxygen concentration in Process I decreases (especially 3% or less).

【0025】図5は、プロセスIにおいて窒素ガス雰囲
気下で焼成温度を950℃,焼成時間を5min とし、そ
の後プロセスIIを行なわずに得られた試料(a) と、プロ
セスII(純酸素雰囲気下、1000℃,10min )を行
なった試料の夫々の粉末X線回折の結果を示すグラフで
ある。尚図5において、「ortho」とは、大気圧下
で通常生成する斜方晶系の化合物であることを意味す
る。図5に示す様な変化が見られるのは、プロセスIに
おける雰囲気を非酸化性としたことによるものと考えら
れる。
FIG. 5 shows a sample (a) obtained in the process I under a nitrogen gas atmosphere at a firing temperature of 950 ° C. for a firing time of 5 min, and without performing the process II, and a process II (in a pure oxygen atmosphere). , 1000 ° C, 10 min) is a graph showing the result of powder X-ray diffraction of each sample. In FIG. 5, “ortho” means an orthorhombic compound that is usually formed under atmospheric pressure. The change shown in FIG. 5 is considered to be due to the fact that the atmosphere in Process I is non-oxidizing.

【0026】図6は、プロセスIにおいて窒素雰囲気下
で焼成温度を950℃,焼成時間を5min とし、その後
プロセスIIおける雰囲気ガス(酸素濃度)を変えた場合
に得られた試料の帯磁率の変化を示すグラフである。こ
の結果から明らかな様に、プロセスIIにおける酸素濃度
が高くなるほど帯磁率が大きくなっていることがわか
る。
FIG. 6 shows a change in the magnetic susceptibility of the sample obtained in the process I under a nitrogen atmosphere at a firing temperature of 950 ° C. for a firing time of 5 min and then in the process II when the atmosphere gas (oxygen concentration) was changed. It is a graph which shows. As is clear from this result, the susceptibility increases as the oxygen concentration in Process II increases.

【0027】図7は、プロセスIにおいて窒素ガス雰囲
気下で焼成温度を950℃,焼成時間を5min とし、そ
の後プロセスIIにおいて純酸素雰囲気下で焼成温度を1
000℃,焼成時間を600min として得られた試料の
電気抵抗比と温度の関係を示すグラフである。尚電気抵
抗比は、試料の電気抵抗Rと室温(R.T)における電
気抵抗R0 (0.28Ω)との比[R/R0 (R.
T)]で示した。この結果から明らかな様に、80Kま
で温度が下がるにつれて電気抵抗比は半導体の様に増加
し、80Kにおいて反磁性転移を示していた。但し、電
気抵抗はそのまま急激に0とはならず、35K付近で電
気抵抗は再び減少し、20Kで0に達していた。またこ
の結果は、得られた試料には2つの超電導体相が含まれ
ていることを示していた。
FIG. 7 shows that in the process I, the firing temperature was set to 950 ° C. in the nitrogen gas atmosphere and the firing time was set to 5 minutes, and then in the process II, the firing temperature was set to 1 in the pure oxygen atmosphere.
6 is a graph showing the relationship between the electrical resistance ratio and the temperature of a sample obtained at 000 ° C. and a firing time of 600 min. The electrical resistance ratio is the ratio of the electrical resistance R of the sample to the electrical resistance R 0 (0.28Ω) at room temperature (RT) [R / R 0 (R.
T)]. As is clear from these results, the electric resistance ratio increased like a semiconductor as the temperature decreased to 80K, and showed a diamagnetic transition at 80K. However, the electric resistance did not suddenly become 0 as it was, and the electric resistance decreased again at around 35K and reached 0 at 20K. The results also showed that the obtained sample contained two superconductor phases.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、酸
化物中の形式的な金属元素の比率が前記した様な酸化物
超電導体を大気圧付近の圧力下で製造できる様になっ
た。
The present invention is constituted as described above, and it becomes possible to produce an oxide superconductor having a formal metal element ratio in the oxide as described above under a pressure near atmospheric pressure. It was

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】熱処理パターンの一例を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing an example of a heat treatment pattern.

【図2】プロセスIにおける焼成温度と試料の帯磁率と
の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the firing temperature and the magnetic susceptibility of the sample in Process I.

【図3】プロセスIにおける焼成時間と試料の帯磁率と
の関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the firing time and the magnetic susceptibility of the sample in Process I.

【図4】プロセスIにおける雰囲気ガスと試料の帯磁率
との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the atmospheric gas and the magnetic susceptibility of the sample in Process I.

【図5】プロセスIIの有無が粉末組成に与える影響を示
す粉末X線回折結果である。
FIG. 5 is a powder X-ray diffraction result showing the influence of the presence or absence of Process II on the powder composition.

【図6】プロセスIIにおける雰囲気ガス(酸素濃度)と
試料帯磁率の関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between ambient gas (oxygen concentration) and sample magnetic susceptibility in Process II.

【図7】プロセスIにおいて窒素ガス雰囲気下で焼成温
度を950℃,焼成時間を5min とし、その後プロセス
IIにおいて純酸素雰囲気下で焼成温度を1000℃,焼
成時間を600min として得られた試料の電気抵抗比と
温度の関係を示すグラフである。
[FIG. 7] In process I, the baking temperature was set to 950 ° C. and the baking time was set to 5 min in a nitrogen gas atmosphere, and then the process
6 is a graph showing the relationship between the electric resistance ratio and the temperature of the sample obtained in II under a firing temperature of 1000 ° C. and a firing time of 600 min in a pure oxygen atmosphere.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 大気圧付近の圧力下で且つ雰囲気中の酸
素濃度を制御しつつ焼成されるものであり、酸化物中の
形式的な金属元素の比率が下記に示される酸化物超電導
体。 (A,Ln)a Cub またはAa Cub 但し、A:アルカリ土類金属元素から選ばれる1種以上 Ln:IIIa族金属元素から選ばれる1種以上 0.5 ≦b/a≦3
1. An oxide superconductor, which is fired under a pressure near atmospheric pressure while controlling the oxygen concentration in the atmosphere, and the formal ratio of metal elements in the oxide is shown below. (A, Ln) a Cu b or A a Cu b, where A: one or more selected from alkaline earth metal elements Ln: one or more selected from Group IIIa metal elements 0.5 ≦ b / a ≦ 3
【請求項2】 AがSrであるか、またはSrとCaで
ある請求項1に記載の酸化物超電導体。
2. The oxide superconductor according to claim 1, wherein A is Sr or Sr and Ca.
【請求項3】 AがSrとCaの両方である場合におい
て、両者の原子比(Sr/Ca)が1以上である請求項
2に記載の酸化物超電導体。
3. The oxide superconductor according to claim 2, wherein when A is both Sr and Ca, the atomic ratio (Sr / Ca) of both is 1 or more.
【請求項4】 アルカリ土類金属とIIIa族金属元素との
合算(A+Ln)のうちLnの原子比[Ln/(A+L
n)]が0.1 以下である請求項1〜3のいずれかに記載
の酸化物超電導体。
4. The atomic ratio of Ln [Ln / (A + L) in the total (A + Ln) of the alkaline earth metal and the group IIIa metal element.
n)] is 0.1 or less, The oxide superconductor in any one of Claims 1-3.
【請求項5】 LnがYおよびランタノイド系列希土類
元素よりなる群から選ばれる1種以上の元素である請求
項1〜4のいずれかに記載の酸化物超電導体。
5. The oxide superconductor according to claim 1, wherein Ln is at least one element selected from the group consisting of Y and a lanthanoid series rare earth element.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の酸化物
超電導体を製造するに当たり、ゾル−ゲル法,共沈法お
よびガスディポジッション法から選ばれるいずれかの方
法によって、請求項1に示される金属組成比を持つ均質
で反応活性の高い前駆体微粒子または非晶質物質を調製
した後、700〜800℃で仮焼して固溶体または混合
体を生成させ、引き続き大気圧付近の圧力で且つ雰囲気
中の酸素濃度を制御しつつ、850〜1200℃の温度
範囲で焼成することを特徴とする酸化物超電導体の製造
方法。
6. The method for producing the oxide superconductor according to any one of claims 1 to 5, according to any one method selected from a sol-gel method, a coprecipitation method and a gas deposition method. After preparing homogeneous and highly reactive precursor fine particles or amorphous substance having the metal composition ratio shown in Fig. 3, calcination is performed at 700 to 800 ° C to form a solid solution or a mixture, and then a pressure near atmospheric pressure is applied. And controlling the oxygen concentration in the atmosphere while firing in a temperature range of 850 to 1200 ° C., a method for producing an oxide superconductor.
【請求項7】 大気よりも酸素濃度が低い雰囲気条件を
少なくとも一工程に含んで焼成を行なう請求項6に記載
の製造方法。
7. The manufacturing method according to claim 6, wherein the firing is performed by including an atmospheric condition in which the oxygen concentration is lower than that of the atmosphere in at least one step.
【請求項8】 大気よりも酸素濃度が低い雰囲気条件
が、非酸化性雰囲気である請求項7に記載の製造方法。
8. The manufacturing method according to claim 7, wherein the atmospheric condition in which the oxygen concentration is lower than that in the atmosphere is a non-oxidizing atmosphere.
【請求項9】 請求項7または8に記載の雰囲気条件で
焼成を行なった後、酸素濃度を3%以上として焼成を行
なう製造方法。
9. A manufacturing method in which after firing under the atmospheric conditions of claim 7 or 8, firing is performed with an oxygen concentration of 3% or more.
【請求項10】 前記焼成後、更に酸化性雰囲気下、5
00〜1500℃の温度範囲で熱間静水圧加圧処理を施
すものである請求項5〜11のいずれかに記載の製造方
法。
10. After the firing, further in an oxidizing atmosphere, 5
The manufacturing method according to any one of claims 5 to 11, wherein the hot isostatic pressing treatment is performed in a temperature range of 00 to 1500 ° C.
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