专利名称：铁系超导电线材及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用了以铁为主要成分的铁系超导电体的铁系超导电线材及其制造方法。
背景技术：
2008年初发现铁系超导电体(非专利文献1)。以该发现为契机，在类似化合物中陆续发现超导电体，期待铁系超导电体成为新的高温超导电体的矿脉。
另外，铁系超导电体的临界电流密度及临界磁场高，应用性上也有高的期待。本发明者们开发了其中具有最简单构造的FeSe, FeTe, FeSe1^xTex(0 < χ < 1)、FeTe1^xSx(0 < χ < 1)等(例如非专利文献2- 。另外，已知！^和硫属化合物的摩尔比中！^若干过量。这些铁系超导电体由于毒性比较弱、构造简单等，因此认为适于应用化。
非专利文献1 :J. Am. Chem. Soc.，130，3296 (2008)
非专利文献2 :Appl. Phys. Lett.，94，012503 (2009)
非专利文献3 :Appl. Phys. Lett.，93，152505 (2008)发明内容
发明要解决的问题
本发明的课题在于，实现这样的铁系超导电体的实用性的开发，提供使用了 FeSe、 FeTe, FeSe1^xTex (0 < χ < 1)、FeTe1^xSx (0 < x < 1)等铁系超导电物质的铁系超导电线材及其制造方法。
用于解决问题的手段
为了实现所述课题，本发明的铁系超导电线材的特征在于，在主要由铁形成的筒状体的内部生成将形成筒状体的铁作为化学成分元素之一的铁系超导电体。
该铁系超导电线材中，优选筒状体为超导电线材的覆盖物。
另外，该铁系超导电线材中，优选铁系超导电体的化学组成为FeSe、FeTe, FeSe1^xTex (0 < χ < 1) ^ FeTe1^xSx (0 < χ < 1)中的任一种。
另外，该铁系超导电线材中，也可以将多条铁系超导电线材一体化而形成多芯线。
本发明提供一种铁系超导电线材的制造方法，其特征在于，向主要由铁形成的筒状体的内部装填铁以外的构成铁系超导电体的化学成分元素即原料物质后，进行机械加工，进行线材化，在100-1000°c下进行1分钟-500小时的加热处理，使形成筒状体的铁和装填于筒状体的内部的原料物质发生反应，生成铁系超导电体，得到铁系超导电线材。
发明效果
根据本发明的铁系超导电线材及其制造方法，通过使用主要由铁形成的筒状体， 并向其内部装填构成铁系超导电体的其它的原料物质，能够简单地制作铁系超导电线材， 铁系超导电线材的超导电特性稳定地显现。
图1是表示实施例中(a)轧制后、(b)加热处理后的线材的照片；
图2是表示实施例中制作的i^Sei_xIX(0 <x< 1)超导电线材的电流-电压特性的图3是拍摄实施例中制作1)超导电线材的剖面的光学显微镜照片；
图4是实施例中制作的!^ekhTex(0 < χ < 1)超导电线材的扫描电子显微镜像；
图5是表示实施例中制作的R^vxTex (0<χ< 1)超导电线材的剖面的面映像结果的照片。
具体实施方式
本发明的铁系超导电线材中，使用主要由铁形成的筒状体，通过形成该筒状体的铁和向筒状体的内部装填且构成铁系超导电体的铁以外的化学成分元素即原料物质生成铁系超导电体。即，在主要由铁形成的筒状体的内部生成将形成筒状体的铁作为化学成分元素之一的铁系超导电体。
筒状体为了助于铁系超导电体的生成而主要由铁形成，只要不阻碍铁系超导电体的生成，则筒状体可以含有铁以外的添加物、不可避免的杂质。例如允许Hexagonal相、 Pyrite相、银、氧化铁、铋等的添加。
本发明的铁系超导电线材中铁系超导电体作为其化学组成，主要示例目前为止开发的 FeSe,FeTe,FeSe1^xTex(0 < χ < 1)、FeTei_xSx(0 < χ < 1)等，但只要可线材化，则化学组成就没有特别限制。
另一方面，构成铁系超导电体的化学成分元素的组成比可以适当变更。例如 FeSe1^xTex (0 < χ < 1)、FeTe1Jx (0 < χ < 1)中的 k 和 Te 的比率、Te 和 S 的比率等在 0 <X<1的范围内可以适当变更。
主要由铁形成的筒状体也可以起到作为超导电线材的覆盖物的功能及作用。
装填于筒状体的铁以外的元素原料中可以使用Se、Te、或S的单体或混合体、或 ^Te等的预先合成的化合物。
本发明的铁系超导电线材的制造方法在下面示例。
1)向主要由铁形成的筒状体的内部装填构成铁系超导电体的铁以外的化学成分元素即原料物质。
2)进行轧制等机械性的加工，进行线材化。
3)在100-1000°C下进行1分钟_500小时的加热处理生成铁系超导电体。
在筒状体的内部装填的原料物质使用预先合成的SeTe及TeS的情况下，对抑制热处理时的％及3的蒸发有效。
另外，加热处理通过在惰性气氛中的密闭状态下进行而能够有效地抑制％及S的扩散。
另外，由于导入钉扎中心，因此可以在不阻碍超导电特性的程度下向装填于筒状体内部的SeTe等铁以外的原料物质中配合添加物，例如Hexagonal相、Pyrite相、银、氧化铁、铋等。
本发明通过在利用通电试验观察铁系超导电线材的临界电流上初步成功而完成， 可在今后的铁系超导电体的线材化上赋予强大的技术性的方针。例如，可实现将铁系超导电线材的多数条一体化而形成多芯线的多芯铁系超导电线材。
线材的试制使用Powder-in-Tube法进行。使用外径6mm、内径3. 5mm的铁制管作为覆盖物，在其内部装填Se或预先合成的％Te，并将铁制管的两端密封。然后，使用槽辊轧制至外径为2mm，进而使用平辊轧制成宽度4-5mm、厚度0. 55mm左右。将得到的线材切断成4cm左右，并将该短尺寸的线材在氩气气氛中(等同于环境压)封入石英管中。而且，在表1表示的条件下进行加热处理。加热温度为450-550°C。加热时间若包含升温时间则为 3-4小时。加热处理后，通过通电试验进行电压-电流测定，估计临界电流(Ic)。
图1 (a)是表示向铁制管(覆盖物)的内部装填kTe粉末并进行轧制的烧成前的线材的照片，图1(b)是表示在氩气气氛中加热处理的烧成后的线材的照片。
另外，用于铁以外的原料物质的kTe为将义和Te按1 1摩尔比计量，将其真空封入石英管的内部后在500°C下烧成8小时，由此合成，之后粉碎而成的物质。
另外，Se及Te中使用下面的物质。
Se为高纯度化学公司制造的k粉末，纯度99. 9%以上，平均粒径为75 μ m。
Te为高纯度化学公司制的Te粉末，纯度99.9%，平均粒径为150 μ m。
表1
权利要求
1.一种铁系超导电线材，其特征在于，在主要由铁形成的筒状体的内部，生成了将形成筒状体的铁作为化学成分元素之一的铁系超导电体。
2.如权利要求1所述的铁系超导电线材，其特征在于， 所述筒状体为超导电线材的覆盖物。
3.如权利要求1或2所述的铁系超导电线材，其特征在于，所述铁系超导电体的化学组成为 7必e、FeTe Je^vxTexO) < χ < 1)或!^!^―五⑴< χ < 1)中的任一种。
4.一种多芯铁系超导电线材，其特征在于，将权利要求1 3中任一项所述的铁系超导电线材的多条一体化而形成为多芯线。
5.一种铁系超导电线材的制造方法，其特征在于，向主要由铁形成的筒状体的内部装填铁以外的构成铁系超导电体的化学成分元素即原料物质后，进行机械加工，进行线材化，在100-100(TC下进行1分钟-500小时的加热处理，使形成筒状体的铁和装填于筒状体的内部的原料物质发生反应，生成铁系超导电体，得到铁系超导电线材。
全文摘要
本发明提供一种铁系超导电线材，其在主要由铁形成的筒状体的内部生成将形成筒状体的铁作为化学成分元素之一的铁系超导电体。
文档编号C01B19/04GK102498528SQ20108002412
公开日2012年6月13日 申请日期2010年6月1日 优先权日2009年6月5日
发明者水口佳一, 熊仓浩明, 高野义彦 申请人:独立行政法人物质·材料研究机构