[其他]在磁場作用下制造超導陶瓷的方法

無效

• 申請號: 88101380
• 申請日: 1988-03-23
• 公開（公告）號: CN88101380A
• 公開（公告）日: 1988-10-05
• 發明（設計）人: 山崎舜平
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01B12/00
• 分類號: H01B12/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖掬昌,何關元

本發明總的說來涉及超導陶瓷的領域，特別涉及在磁場的作用下制造超導陶瓷的方法。

很久以前就知道，象水銀和鉛之類的金屬、象NbNd、Nb₃Ge和NbGa之類的金屬互化物和象Nb₃（Al_0.8Ge_0.2）之類的三元材料都表現出具有超導性。但這類很久就為人們所熟知的一般超導材料，其轉變溫度都不會超過25°K。

近幾年來，超導陶瓷已引起人們廣泛的興趣。IBM公司蘇黎世實驗室的研究人員首先報導了一種Ba-La-Cu-O型高溫超導氧化物的新材料。接著，又提出了La-Sr-Cu（Ⅱ）-O型超導氧化物。已發現的另一種超導材料是（YBa₂）Cu₃O_6-8。由于這些超導陶瓷在這樣的一種結晶結構中形成準分子原子單元，即該結晶結構的晶胞系單層晶格構成的，其中的電子實質上作一維運動，而上述久為人們所周知的材料中存在的則是三維電子狀態，因而可以達到較高的轉變溫度。

迄今本技術領域的許多研究人員進行了很多工作力圖將Tco（電阻消失的溫度）提高，使它超過原先已達到的水平，最好是超過氮的沸點（77°K）或甚至更高的溫度。如87309081.5號歐洲專利申請書所介紹的那樣，本發明者同人已研究出化學計算式為（A_1-xB_x）_yCu_zO_w的超導陶瓷材料，其中A表示化學周期表中Ⅲa族的一個或一個以上的元素，例如稀土元素，B表示化學周期表Ⅱa族的一個或一個以上的元素，例如包括和鎂在內的堿土元素。繼這些研究之后，本發明者同人揭示了這樣一個事實，即超導陶瓷材料中有空隙和晶界時難以提高Tco。

因此本發明的一個目的是提供一種轉變溫度比迄今所能達到的更高的超導陶瓷，和制造一種基本上沒有缺陷的超導陶瓷材料。

過去在尋求Tc較高的超導材料所作的各種努力是把注意力集中到各組成元素的組成比或克分子比，根據本發明，我們提供的主要是這樣一種經過改進的制造超導陶瓷的方法，根據該方法，在形成超導結構（也就是混合在一起制成超導陶瓷所用化學混合物）的過程中，往其中施加了磁場。磁場最好施加在載體易于運動的方向上，即垂直于（a，b）平面的方向上。所加的磁場強度最好不低于500高斯，例如，100，000高斯。借助于磁場，可以使陶瓷混合物特殊取向，原子在例如（a，b）平面上排列成一定的次序且形成更簡單的排列，從而使陶瓷材料成品中的晶界和缺陷都較少。這樣就可以提高轉變溫度，從而使超導陶瓷具有更高的臨界電流。舉例說，Tc初始值就提高到50°K至107°K，臨界電流提高到10⁵至10⁶安/平方厘米，比現有技術已達到的10²安/平方厘米數量級高得多。本發明的基本原理是基于超導體兆抗磁性與所加磁場所感應出的電流的聯合效應。

研究下面所介紹的一些實施例，具有有關技術的人士即可清楚了解本發明的其它特點。

下面說明根據本發明的方法制造化學計算式為（A_1-xB_x）_yCu_zO_w的超導陶瓷的兩個實例，其中A為化學周期表Ⅲa族的一個或一個以上的元素，例如稀土元素，B為化學周期表Ⅱa族的一個或一個以上的元素，例如堿土金屬，包括和鎂在內，X＝0-1;y＝2.0-4.0，最好是2.5-3.5;z＝1.0-4.0，最好是1.5-3.5;w＝4.0-10.0，最好是6.0-8.0。

實例1

采用規定量的BaCO₃、CuO和Y₂O₃（純度為99.5%或更高的純度，“高純度化學工業有限公司”的產品）制備上式的超導陶瓷材料，其中X＝0.67，y＝3，Z＝3，W＝6-9，即與（YBa₂）Cu₃O_6-9一致。系數“W”通過調節燒結條件加以控制。

上述高純度化學品在球磨機中經過混合之后在一個容器中在30公斤/平方厘米的壓力下壓制成直徑5毫米、高15毫米的圓柱形小片，然后將各小片在500-1200℃（例如700℃）下在象空氣之類的氧化氣氛中加熱（燒制）和氧化8小時，這個工序以下稱預燒制工序。