バルク超伝導体の保護膜による磁気浮上特性

バルク超伝導体の保護膜による磁気浮上特性

赤木美崇＊ 原田寛治＊＊

Magnetic float property for shield film of high Tc supereonductor

Yoshitaka AKAGI and Kanji HARADA

   Recent， NIBa2Cu：Py superconductors have made by a combination process of solid state reaction and partial melbing． ln air YBaL，Cu：P， phase diagram shows a peritectic point at about 10100C where Y，，BaCuO，，， a liquid and YBa2Cu：iO， coexist． ［1］he Y2BaCuOr， acts as the nucleation site for peritectic reaction． The nureacted Y，，BaCuOs seems to act as a flux pinning center．

   We fabricated bulk superconductors to put YBa2Cu30， and Y2BaCuOr， during partial melting． As  the result，

we have found that Y2BaCuO，） can penetrate into YBa，？Cu：Py bulk superconductors． This bulk superconductor showed long magnetic float property than no penetrated Y2BaCuOr，．

   Ke．v words． Superconductor， part，ial melting， magnetic fioat property，

         1．はじめに

 高温超伝導体が発見され．て以来，より高い臨界温度

（Tc），より高い臨界電流密度Oc）を求めて，多くの研究

がなされてきた．これら酸化物超伝導体の材料物性や特 性は，従来の金属系および化合物酸化物とは異なって いる．そこで，酸化物超伝導体の中でも，最も一般的な Y−Ba−Cu−0（YBCO）系を用い，加工プロセスを工夫し た．YBCO系超伝導体は，組成比Y：Ba：Cu＝1：2：3 で，Y203が高温領域で安定しているので，完全溶融状 態になりにくい．さらに，YBa，aCu30．（Y123相）超伝導相 は，Y2BaCuO5（Y211相）常伝導相と液相との包晶反応

極的に利用し，ピン．止め点を導入することにより，より高 いJcを得る研究がなされているD〜3）．そこで本研究では，

Y123バルクをY211バルクで挟む．ことにより，ピン止め 点であるY211相をY123バルク．表面に浸透させた．そ の結果，Y211相の浸透厚を変化させることによって，磁

 原稿受付 平成12年8月31日

＊専攻科電子・情報システム工学専攻

＊＊電気工学科

       2．試料の作製方法

 図1のようにY二Ba：Cuの組成比が1：2：3，2：1：1に

プレス器でバルク状にし本焼成を行い，Y123バルク， Y

部分溶融を行い，O。アニールで酸素補給を行った．

雫四季斗の混台一

仮焼成と粉砕 5画繰り返す

粁≠∫戎：＋本：暁成

ゴ

吾ド分｝容扇虫

02アニー一．pl；一

図1 作製L程

一5一

津山高専紀要第42号 （2000）

皿

Y￡11バルク Y1鴉バルク Y211バルク

図2試料の配置

3．試料の評価

師

3器2伍一σ5

 ︵糾燗①oD︶云握留

0

各試料の組成比（1040。C一定）

十Y／Ba＊2

i一餐F・Ba／Ba＊2

1＋Cu／Ba＊2

O 5 10 15 20

   各溶融時間［分］

3．1 走査型電子顕微鏡（SEM）写真

図3はY123バルクをY211バルクで挟み溶融した試 料の断面SEM写真である．この写真からわかるように元 はY123相のみの試料が，溶融することによってY211 相がY123バルクに浸透していることがわかる．また， Y2

11相は側面にも浸透していることがわかった．

謙趨鍵撫

       H

        1360 m

図3試料断面のSEM写真

Y211相

3．2 組成比

図4はY123バルクをY211バルクで挟み，溶融温度を

／040℃で…定にし，溶融時間を変化させた場合の各試 料の組成比である、尚，以後の図にある溶融時間0分の 試料はY211バルクで挟んでいない試料の特性である．

図4よりCuの組成比は2．5付近であまりバラツキが無 いが，Yの組成比はバラツキが大きい．これは測定場所

35

3％2価105

 ︵糾欄⑩m︶ヨ怪羅

0

図4溶融温度一定の場合の組成比

各試料の組成比（5分一定）

十Y／Ba＊2

一一一

№笈鼈黶@Ba／Ba＊2

一一

Vir一 Cu／Ba＊2

1020 1030 1040 1050

    溶融温度［。C］

図5溶融時間．一定の場合の組成比

図5は溶融時間を5分で一定にし，溶融温度を変化さ せた場合の各試料の組成比である．図5より1040℃を 除いてYの組成比は1，Cuの組成比は3近くになってい

る．

 以上のことより，組成比に関しては溶融温度より溶融 時間を一淀にすると組成比が一定になりやすいことがわ

かった．

3．3 浮上時間・浮上高さ・浸透厚

 図6は溶融温度を1040℃一一定にした場合の溶融時 間に対する浸透厚・浮1二時間を示したものである．図6よ り溶融時間が長くなるにしたがって浸透厚は厚くなるが，

浮上時間は10分をピークに短くなっている．これはY21 1相がY123バルクに浸透し過ぎ， Y123相が少なくなっ たためである．

一6一

バルク超伝導体の保護膜による磁気浮上特性  赤木・西本・原田

O L．．

  O 5 10 15 pm

   溶iSfi flHFII5）］

 oo

40ト「

 20酩   冤

，」 o

圏浸透厚：

1＋淫ヒ時間

図6溶融時間に対する浸透厚・浮上時間     （溶融温度：／040CC）

 図7は溶融時間に対する浮上時間・浮上高さを示した ものである．図7より10分はY211相の厚さが試料の半

のに比べ約5倍浮上時間は延びたが，浮上高さが低くな

以しのことより浸透厚を溶融時間で制御することによっ

て浮上時間・浮一L高さを変化させることが出来ることがわ

3．4  浮上時間・浮上高さ・浸透厚

     （溶融時間一定の場合）

 図8は溶融時間を5分に一．一定にした場合の溶融温度 に対する浸透厚・浮1二時間を示したものである．図8の

浮し時間の変化は溶融温度を一．・定にした場合の図6と

竃iil≠

pt o．2 1

艇Ql   o

      60鞭

        ．こ1舞轟

      09

1Cmo 1030 1040 1050   溶融劉虹「（］

図8溶融温度に対する浸透厚・浮上時問      （溶融時間：5分）

大差はない．しかし，溶融時間を5分…定にすると浸透 厚が薄くなっているのがわかる．

図9は溶融温度に対する浮一L時間・浮上高さを示した

ものである．図9では浮上時間が多少短くなったが，浮

上高さは浸透厚が薄いためにバラツキがなく一一定になっ

 また表1，表2は溶融温度，溶融時間に対する浮上時

（Tc）はクライオケルビン（小型冷凍機）を用いて測定を

 表1，表2よりTcは77K〜86Kと巾がある．その原因

れる．今後の検討課題である．

   O 5 10 15 ro       溶融瑚嗣

  図7溶融時間に対する浮し時間・浮上高さ       （溶融H寺問：1040。C）

60 T0

S30⑳100

 ﹇の﹈踵酋﹃蹴

       8        6津

       4鍵1譲饗

       2邑

       o

  灘（菱

縫9溶融温度に対する浮上時間・浮一L高さ

一7一

津山高専紀要第42号 （2000）

表1溶融温度を一定にした場合（1040℃）

処理条｛牛

浮上時間［S］ 浮上高さ［mm］

臨界温度［K］

0分 10．3 6．0 0 _86．2

5分 43．0 ^4．0 0，028 82．9

10分 ^{52．1 3．0} 0．09 84．5

15分

2．5 0．12 一

20分 9 0 ^0．47

iすべて） 一

表2溶融時間を一定にした場合（5分）

処理条件 浮上時間［S］ 浮上高さ［mm］

臨界温度［K］

10200C _{10．4 3．8}

77．6

1030。C 33．0 ^3．5 0，004 _一

10400C _{43．0 4．0 0，028 82．9}

10500C _{23．5 3・7 0．12}

一

         4．結論

SEMによる試料の観察，それぞれの溶融条件で作製 した試料の浮上時間・浮上高さ・浸透厚の測定結果か ら，Y123バルクをY211バルクで挟むことによって，溶

びることがわかった．また，浮上時間が延びることによっ1 て浮上高さが低くなった．これは，Y211相が保温の役 割を果たすためと考えられる．特に溶融温度1040℃，、

溶融時間5分のときに浮上高さが4［mm］，浮上時間が 40［S］と，Y211相がないときと比べ，浮上高さは2

［mm］低くなったが，浮上時間が約4倍も葦ぐなった．

上訳のことより・．・Y123バノヒ十寸こY興相の膜が

った．

       5．参考文献

1）Ghan−Joong KIM， Hai−Woong PARK， KトBaik KIM， Kyu−Won LEE  and Gye−WonHONGiJpn．J．Appl．Phys． 34（1995） P．671−674．

2）（財）国際超伝導産業技術研究センター＝

 超伝導研究・開発ハンドブックP．102−106．

3）中村・雄一・塩原融＝高温超伝導体バルク材料研究  の進展＝応用物理Vol．61 No．5 P456−463．

一8一