(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性円筒基材の円形表面に泳動電着によりＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法において、対極を導電性円筒基材の長さ方向と平行に配置し、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子を分散させた電着浴に磁場を印加し、前記導電性円筒基材の円形表面の一部のみを前記電着浴に浸漬して前記円筒基材を回転されながら磁場中で泳動電着を行い、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子の配向された泳動電着膜を形成し、前記配向された泳動電着膜を熱処理することを特徴とする導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法。
【請求項２】
導電性円筒基材の長さ方向と平行に配置されている対極が、線状体であることを特徴とする請求項１に記載の導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法。
【請求項３】
印加磁場の方向が、電着方向と平行であり、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子を導電性円筒基材の円形表面の接線と垂直に［００１］軸配向させることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法。
【請求項４】
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子を分散させた電着浴が、アセトン中にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子を分散させたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法。
【請求項５】
配向された泳動電着膜の熱処理が、９００℃〜９５０℃、１気圧の酸素雰囲気中で行うものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法に関し、特に導電性円筒基材の円形表面に泳動電着によりＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導膜を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、超電導体原料を仮焼きした後、粉砕して溶媒中に分散させ、電気泳動法により電着させて、本焼きを行うＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体の超電導体の作成方法は公知である（例えば特開平１−２５５６９１号公報、特開平５−７８１２４号公報参照）。
円形導電体の表面への泳動電着は、図７に示すようにＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子（１）を分散させた電着槽（１０）の電着浴（６）中に導電性円筒基材（４）と対極（５）を浸漬し、泳動電着を行うものであり、図８に示すように導電性円筒基材（４）の内側表面に形成された泳動電着膜は、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子（１）の結晶方向（２）がランダムな状態のものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、優れたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導体電着を得るために、図９に示すように、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子（１）を分散させた電着浴（６）中に導電性円筒基材（４）と対極（５）を浸漬し、磁場（７）を印加し、磁場中で泳動電着を行い、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子（１）の結晶方向が配向された泳動電着膜を形成することについて検討した。しかしながら図１０に示すように導電性円筒基材（４）の表面（４ａ）に形成された泳動電着膜は、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子（１）の結晶方向（２）は配向されるが、導電性円筒基材（４）の円形表面（４ａ）に十分な配向がなされているとはいえないものであった。
本発明は、円筒基材の円形表面の超伝導膜のさらなる特性の向上を図るために、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子を円筒基材の円形表面に放射状に配向させた超伝導膜の形成方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電性円筒基材の円形表面に泳動電着によりＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法において、対極を導電性円筒基材の長さ方向と平行に配置し、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子を分散させた電着浴に磁場を印加し、前記導電性円筒基材の円形表面の一部のみを前記電着浴に浸漬して前記円筒基材を回転されながら磁場中で泳動電着を行い、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子の配向された泳動電着膜を形成し、前記配向された泳動電着膜を熱処理することを特徴とする導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法である。
【０００５】
また、本発明の導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法は、導電性円筒基材の長さ方向と平行に配置されている対極が線状体であることを特徴とするものである。
また、本発明の導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法は、印加磁場の方向が電着方向と平行であり、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子を導電性円筒基材の円形表面の接線と垂直に［００１］軸配向させることを特徴とするものである。
また、本発明の導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法は、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子を分散させた電着浴がアセトン中にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子を分散させたものであることを特徴とするものである。
さらに、本発明の導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法は、配向された泳動電着膜の熱処理が、９００℃〜９５０℃、１気圧の酸素雰囲気中で行うものであることを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】
本発明の導電性円筒基材の円形表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法は、対極を導電性円筒基材の導電体の長さ方向と平行に配置し、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子を分散させた電着浴に磁場を印加し、導電体の円形表面の一部のみを電着浴に浸漬して回転されながら磁場中で泳動電着を行うことにより、泳動電着が行われる面が電着浴に浸漬されている面に限られるので、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子が円筒基材の表面に放射状に配向され、円形導電体表面の超伝導膜の特性の向上が図られるものである。
また、対極を線状体にすることにより、泳動電着されるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子の指向牲が高まり、導電体円形表面に放射状により一層配向された超伝導膜が形成され、その特性の向上が図られるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性円筒基材の円形表面に泳動電着によりＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成する方法について、具体的にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導膜について説明する。
ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子をヨウ素を添加したアセトン中に分散させる。具体的にはＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子を、ヨウ素を０．０５％添加したアセトン中に超音波振動を加えて分散させ、分散性を向上させる。
導電性円筒基材の円形表面に泳動電着を行う工程は、導電体を陰極とし、その対極（陽極）を導電性円筒基材の長さ方向と平行に配置する。対極（陽極）としては線状体が好ましく、具体的にはＰｔ線を用いる。導電性円筒基材の円形表面の一部のみを電着浴に浸漬して、浸漬されている限られた面にのみ泳動電着を行う。そして導電性円筒基材を回転されながら泳動電着を行うことにより導電体の円形表面の全体に泳動電着膜が形成される。導電性円筒基材の回転は所望の厚さの泳動電着膜が得られるまで続ける。
【０００８】
例えば、導電性円筒基材の陰極とその対極の陽極に、５ボルトから数百ボルト程度の電圧で泳動電着を行う。
印加磁場の方向は、電着方向と平行の場合には、導電性円筒基材の円形表面の接線と垂直にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子の［００１］軸が配向させる。印加磁場の方向が、電着方向と直角の場合には導電性円筒基材の円形表面の接線と平行にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子の［１００］または［０１０］軸が磁場が配向させる。
印加磁場は１Ｔ〜１０Ｔで泳動電着を行うものである。
印加磁場の増大に伴って、サブミクロンサイズ以下のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子の配向性は増大する。
【０００９】
導電性円筒基材の円形表面に配向されて泳動電着されたＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子からなる膜は、９００〜９５０℃で１気圧の酸素雰囲気中で熱処理を行い、例えば９４５℃で１時間、１Ｌ／ｍｉｎの酸素流量で熱処理を行い、超伝導膜とするものである。
また、導電性円筒基材は、導電体の円筒基材、もしくは絶縁体上にＡｇペーストなどで導電性を持たせた円筒基材である。
具体的には、導電性円筒基材である管状基材の外周面に配向されたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜を形成して、磁気シールド体として用いるものであり、配向されたＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子の超伝導膜により性能の向上が図られるものである。
【００１０】
【実施例】
本発明の実施例について、図１〜図６を参照して説明する。
図１〜図３は本発明実施例の泳動電着を説明する図で、図１は正面図、図２は側面図、図３は管の外周面に形成された超伝導膜の配向されたＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子を説明する図である。
図１、図２に示すように、電着槽（１０）に導電性円筒基材（４）を陰極、対極となる陽極して線（５）を円筒基材（４）の長さ方向と平行に配置する。電着浴（６）にはＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子が分散させており、磁場を矢印（７）の方向に印加する。この矢印（７）は電着方向と平行な方向である。円筒基材（４）の表面（４ａ）の一部のみを電着浴（６）に浸漬するもので、管表面（４ａ）の一部を電着浴（６）の液面（６ａ）に浸漬されるようにして、円筒基材（４）を回転させながら磁場中で泳動電着を行うものである。このように泳動電着を行うことにより、図３に示すようにＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子（１）円筒基材の円形表面（４ａ）に形成され、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子（１）の結晶方向（２）が、円筒基材の円形表面（４ａ）の円形表面の接線と垂直で、全周に放射状に配向される。
【００１１】
具体的に、円筒基材の外周面に配向されたＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子の超伝導膜を形成する場合について説明する
まず、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子をヨウ素４０ｍｇを添加したアセトン１００ｍｌ中に超音波で分散させて電着浴を作製した。これを図１、図２に示す電着槽（１０）の電着浴（６）とし、導電性円筒基材（４）としてステンレス鋼管を陰極、対極となる陽極としてＰｔ線を配置し、電着電圧５０Ｖ〜５００Ｖ、電着方向に磁場５Ｔを印加した。ステンレス鋼管（４）の表面の一部を電着浴（６）に浸漬されるようにして、０．１〜０．５ｒｐｍで回転させながら泳動電着を行った。
【００１２】
それにより、ステンレス鋼管の表面に、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子の、面（００１）が配向した、泳動電着膜が得られた。
これは、電着方向に磁場を印加し、またステンレス鋼管の表面の一部を電着浴に浸漬され回転しながら泳動電着を行ったことにより、ステンレス鋼管の全周にその管表面の円形表面の接線と垂直に、面（００１）の配向がなされているものであった。
【００１３】
このステンレス鋼管の表面に面（００１）配向させたＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導の泳動電着膜のＸ線回析パターンを図４に示す。図５には無配向のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導体の一般的なＸ線回析パターンを示す。
図４、図５において、横軸はＸ線回析角、縦軸はＸ線回析強度を示す。横軸のθはＸ線の試料への入射角である。なお、縦軸はＸ線回析強度は、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導体の結晶の面（１０３）の強度を１００とし、この面（１０３）の強度と、面（１０３）以外の強度を比較して表示しているものである。
図６はＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導体の単位格子を示したもので、ＹＢ２ａＣｕ３Ｏ７−ｘ超伝導体の結晶構造は［１００］、［０１０］、［００１］方向のそれぞれの格子定数が、３．８２オングストローム、３．８８オングストローム、１１．６９オングストロームであるような斜方晶構造であり、図４、図５において横軸はＸ線回析角で表示したＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導体の面と方向を示してある。
図５に示すように、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導体は無配向の状態でも、Ｘ線回析パターンでは（１０３）強度が大きく現れる。他のピーク、例えば（００２）、（００３）等の面（００１）系列の強度は小さい。
これに対して、図４に示したステンレス鋼管の表面に面（００１）配向させたＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子の泳動電着膜のＸ線回析パターンでは、例えば、面（００１）系列の（００５）、（００６）など面（００１）系列の強度のみが図５に示した無配向のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導膜のＸ線回析パターンと比較して増大しており、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子が〔００１〕方向に配向されたことがわかる。
【００１４】
このステンレス鋼管の表面に形成された泳動電着膜を９４５℃で１時間、１Ｌ／ｍｉｎの酸素流量で熱処理を行い、超伝導ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ膜を得た。得られたＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導微粒子が［００１］軸配向している超伝導ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ膜は、配向されていないものよりも優れた超伝導を示し、例えば超伝導転移の幅が狭いものであった。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の泳動電着法によるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導膜の形成方法によれば、円筒基材の表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導微粒子を放射状に配向させることができ、超伝導膜の特性の向上が図られるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を説明する図
【図２】  本発明の実施例を説明する図
【図３】  本発明の実施例を説明する図
【図４】  本発明の実施例の泳動電着膜のＸ線回析パターンを示す図
【図５】  無配向の泳動電着膜のＸ線回析パターンを示す図
【図６】  ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導体の結晶構造を示した図
【図７】  従来の泳動電着を示す図
【図８】  従来の泳動電着を示す図
【図９】  従来の泳動電着を示す図
【図１０】  従来の泳動電着を示す図
【符号の説明】
１  ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導超微粒子
２  ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超伝導超微粒子の［００１］方向
４  管
５  対極
６  電着浴
７  印加磁場
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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