JPH02183915A - 酸化物超電導成形体 - Google Patents
酸化物超電導成形体Info
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- JPH02183915A JPH02183915A JP1002578A JP257889A JPH02183915A JP H02183915 A JPH02183915 A JP H02183915A JP 1002578 A JP1002578 A JP 1002578A JP 257889 A JP257889 A JP 257889A JP H02183915 A JPH02183915 A JP H02183915A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、線材、ケーブル、配線回路板或いは電気、電
子部品等に使用される酸化物超電導成形体に関するもの
である。
子部品等に使用される酸化物超電導成形体に関するもの
である。
〔従来の技術とその課B)
酸化物超電導体としては、液体He温度で超電導となる
Ba−Pb−B1系酸化物等が知られていたが、近年液
体H2、Ne史にはN2温度以上で超電導を示す酸化物
超電導体(以下超電導体と略記)が開発されている。こ
れらの超電導体としては、例えば(L a XS r
I−X) ZCu 04やY B a 。
Ba−Pb−B1系酸化物等が知られていたが、近年液
体H2、Ne史にはN2温度以上で超電導を示す酸化物
超電導体(以下超電導体と略記)が開発されている。こ
れらの超電導体としては、例えば(L a XS r
I−X) ZCu 04やY B a 。
Cu、OXの様な第3族す元素、アルカリ土類金属及び
Cuからなる複合酸化物があり、その構造はKzN i
F4構造や0□欠損性の層状ペロブスカイト型構造で
ある。同類のCu−0面構造を有する層状物質として、
B i −3r−Ca−Cu−0系やT l −B a
−Ca −Cu −0系物質があり、より高い臨界温
度(Tc)のものが得られている。
Cuからなる複合酸化物があり、その構造はKzN i
F4構造や0□欠損性の層状ペロブスカイト型構造で
ある。同類のCu−0面構造を有する層状物質として、
B i −3r−Ca−Cu−0系やT l −B a
−Ca −Cu −0系物質があり、より高い臨界温
度(Tc)のものが得られている。
上記の酸化物超電導体はペースト印刷等により厚膜にし
たり、PVD法やCVD法により薄膜にしたり、これを
線材化したりして導体に成形され、各種用途に利用が試
みられている。
たり、PVD法やCVD法により薄膜にしたり、これを
線材化したりして導体に成形され、各種用途に利用が試
みられている。
上記のPVD法等の気相法は、いずれも真空中で成膜が
行なわれるが、例えば前記YBa2CulOXの様な酸
化物を形成する場合は分解反応等の副反応により02が
不足するので、0□を若干添加した真空が利用されるが
、最適な組成に維持する事が困難で、このX)形成膜は
無定形状に成り易く、従って超電導特性に劣り又は全く
超電導特性を示さないものであった。
行なわれるが、例えば前記YBa2CulOXの様な酸
化物を形成する場合は分解反応等の副反応により02が
不足するので、0□を若干添加した真空が利用されるが
、最適な組成に維持する事が困難で、このX)形成膜は
無定形状に成り易く、従って超電導特性に劣り又は全く
超電導特性を示さないものであった。
この様な事から従来酸11ダ後、酸素含有雰囲気中で9
00°C前後に加熱して、酸素等の組成及び結晶構造の
調整を行なって超電導体となしている。
00°C前後に加熱して、酸素等の組成及び結晶構造の
調整を行なって超電導体となしている。
ところで上記の超電導成形体には、実用上の種々の機械
的並びに熱的な応力や歪みに耐え、且つ目的とする形状
に成形出来る可撓性が要求されている。例えば超電導成
形体は使用時に液体窒素等の冷媒中で冷却されるが、使
用を中断する時常温に戻すので、厳しいヒートサイクル
条件下で使用される事になる。
的並びに熱的な応力や歪みに耐え、且つ目的とする形状
に成形出来る可撓性が要求されている。例えば超電導成
形体は使用時に液体窒素等の冷媒中で冷却されるが、使
用を中断する時常温に戻すので、厳しいヒートサイクル
条件下で使用される事になる。
この様な事から超電導体を金属の様な可撓性に優れた基
体上に成膜して使用する方法が検討されているが、前記
の超電導体に調整する為の加熱処理の際に基体の金属が
超電導体中に拡散して臨界電流密度(J、)ばかりでな
く、臨界温度(T c )や臣n界磁場(Hc)等の超
電導特性が低下するという問題があった。
体上に成膜して使用する方法が検討されているが、前記
の超電導体に調整する為の加熱処理の際に基体の金属が
超電導体中に拡散して臨界電流密度(J、)ばかりでな
く、臨界温度(T c )や臣n界磁場(Hc)等の超
電導特性が低下するという問題があった。
父上記の加熱処理の際に、超電導体の構成成分が界面や
表面に偏析したり、甚だしい場合には揮発して目的とす
る超電導特性が充分に得られな(なるという問題があっ
た。
表面に偏析したり、甚だしい場合には揮発して目的とす
る超電導特性が充分に得られな(なるという問題があっ
た。
更には超電導体膜が外気と接すると湿気や大気中の汚染
ガス成分により超電導特性が急速に劣化するという様な
問題もあった。
ガス成分により超電導特性が急速に劣化するという様な
問題もあった。
本発明は上記の点に鑑み鋭意検討の結果なされたもので
あり、その目的とするところは、機械的、熱的な応力、
歪みに耐え、可撓性に優れ、且つ経時劣化のない超電導
成形体を提供する事である。
あり、その目的とするところは、機械的、熱的な応力、
歪みに耐え、可撓性に優れ、且つ経時劣化のない超電導
成形体を提供する事である。
即ち本発明は、少なく共片側に貴金属層又は無機物層或
いは両層が順次設けられている酸化物超電導体層が貴金
属層又は無機物層を基体側にして基体の両側に設けられ
ている事を特徴とする酸化物超電導成形体である。
いは両層が順次設けられている酸化物超電導体層が貴金
属層又は無機物層を基体側にして基体の両側に設けられ
ている事を特徴とする酸化物超電導成形体である。
本発明の酸化物超電導成形体は、第1図にその断面図を
示した様に、基体3の両側にそれぞれ貴金属層2(1図
a)又は無機物層4(1図b)を介して酸化物超電導体
層1が設けられたもの、第3図にその断面図を示した様
に、基体3の両側にそれぞれ貴金属層2、酸化物超電導
体N1及び貴金属層5が順次設けられたものが代表的構
造である。
示した様に、基体3の両側にそれぞれ貴金属層2(1図
a)又は無機物層4(1図b)を介して酸化物超電導体
層1が設けられたもの、第3図にその断面図を示した様
に、基体3の両側にそれぞれ貴金属層2、酸化物超電導
体N1及び貴金属層5が順次設けられたものが代表的構
造である。
本発明は上記断面構造に限定されるものではなく、第2
.4図に示す如く貴金属層2と酸化物超電導体層1との
間に金属又は/及び非金属からなる無機物層4を介在さ
せて用いる事は有用である。
.4図に示す如く貴金属層2と酸化物超電導体層1との
間に金属又は/及び非金属からなる無機物層4を介在さ
せて用いる事は有用である。
本発明において、基体はその用途に応じて機能を異にす
るが、多くの場合機械的強度が第1であり、電磁的安定
化等の安定化作用も重要である。
るが、多くの場合機械的強度が第1であり、電磁的安定
化等の安定化作用も重要である。
電線ケーブル導体用の基体には金属が可撓性や強度に優
れるばかりでなく、長尺体を安定して安価に入手出来る
ので最も適している。
れるばかりでなく、長尺体を安定して安価に入手出来る
ので最も適している。
基体として要求される特性としては、冷熱サイクルで熱
的ストレスを極小化出来るものが好ましく、熱膨張率が
5〜15 X 10−”/”Cの物質が有利であり、例
えばTi、Zr、Ta、、Nb、Fe、Ni、Cr、C
o、Mo及びこれらの合金等がある。もちろんこれらと
導電性、伝熱性のより高いCu、Af等と複合化した基
体も有用である。
的ストレスを極小化出来るものが好ましく、熱膨張率が
5〜15 X 10−”/”Cの物質が有利であり、例
えばTi、Zr、Ta、、Nb、Fe、Ni、Cr、C
o、Mo及びこれらの合金等がある。もちろんこれらと
導電性、伝熱性のより高いCu、Af等と複合化した基
体も有用である。
基体には、上記金属材料以外にカーボン、又は5rTi
C)+、MgO5ZrO,、Aff、O!、Be01B
N、A/!N等のセラミックスの単結晶や多結晶体、或
いはSin、や多成分ガラス等の無定形無機物層が適用
される。
C)+、MgO5ZrO,、Aff、O!、Be01B
N、A/!N等のセラミックスの単結晶や多結晶体、或
いはSin、や多成分ガラス等の無定形無機物層が適用
される。
又基体の形状は、板状体や長尺のテープ、線等が一般的
である。
である。
本発明において基体の上方又は超電導体層の−F方に設
けられる貴金属層には、Ag5Au、Pd。
けられる貴金属層には、Ag5Au、Pd。
pt、In、Os、Ru、Rh等又はこれらの合金が用
いられる。
いられる。
本発明において基体の上方に設けられる貴金属層は、加
熱処理の際基体の構成元素が超電導体中に侵入するのを
防止するバリヤーとしての作用を有し、又超電導体層の
上方に設けられる貴金属層は、加熱処理の際生じる超電
導体構成元素の偏析や揮発を抑えると共に、使用中に、
超電導体が外気中の湿気やSO□、N08、H,S、(
l□等の有害ガスと反応して急速に変質するのを防止す
るものであり、又超電導体の熱的磁気的安定化に寄与し
、更には外部との電気的接続においても有効に作用する
。
熱処理の際基体の構成元素が超電導体中に侵入するのを
防止するバリヤーとしての作用を有し、又超電導体層の
上方に設けられる貴金属層は、加熱処理の際生じる超電
導体構成元素の偏析や揮発を抑えると共に、使用中に、
超電導体が外気中の湿気やSO□、N08、H,S、(
l□等の有害ガスと反応して急速に変質するのを防止す
るものであり、又超電導体の熱的磁気的安定化に寄与し
、更には外部との電気的接続においても有効に作用する
。
上記において基体上に形成される貴金属層の厚さは、0
.01〜10μm、特に好ましくは、0.1〜2μmに
おいてバリヤーきしての効果が最もよく発渾される。
.01〜10μm、特に好ましくは、0.1〜2μmに
おいてバリヤーきしての効果が最もよく発渾される。
本発明において超電導体層と接して設けられる無機物層
は、超電導体層の成長を支配して超電導電流を極大化す
る結晶方位への配向成長を促進する作用を有している。
は、超電導体層の成長を支配して超電導電流を極大化す
る結晶方位への配向成長を促進する作用を有している。
即ち前記の如く酸化物超電導体の多くは層状物質であり
、C軸に直交するCu −0面に平行に超電導電流が流
れるので、基板に垂直にC軸をたてた配向成長が多くの
場合必要となる。
、C軸に直交するCu −0面に平行に超電導電流が流
れるので、基板に垂直にC軸をたてた配向成長が多くの
場合必要となる。
これらの作用をする無機物は結晶構造と化学反応性の両
観点から選択されるもので、特に次の条件、■超電導体
と低反応性である事、■正方品、斜方晶、6方晶、ペロ
ブスカイトからなる結晶構造体である事、を満足する必
要がある。
観点から選択されるもので、特に次の条件、■超電導体
と低反応性である事、■正方品、斜方晶、6方晶、ペロ
ブスカイトからなる結晶構造体である事、を満足する必
要がある。
上記無機物の内非金属としては、A2□01、Z「0□
、MgO1TiO,,5rTiOt、Sin、、B e
O,B a F t、BaZrOx、BaTi0.、
Bad、Cab、SrO等の物質が適用し得るものであ
り、その厚さは0.018m以上、特に0.05〜2μ
mにおいて実用上有用である。
、MgO1TiO,,5rTiOt、Sin、、B e
O,B a F t、BaZrOx、BaTi0.、
Bad、Cab、SrO等の物質が適用し得るものであ
り、その厚さは0.018m以上、特に0.05〜2μ
mにおいて実用上有用である。
本発明において、上記無機物層には、金属を用いる事も
可能で、上記金属には、遷移金属又はその合金が通して
いる。本発明に用いられる遷移金属は、周i11律表の
第4.5.6族に属する元素で、特に有用な元素はTi
、Zr、Cr、Mo、W、Nb、Ta、Fe、Ni、C
oやN1−P系、N1−W−P系、Ni−Cu系又はオ
ーステナイト系ステンレス鋼のFe−Cr−Ni系等の
合金である。
可能で、上記金属には、遷移金属又はその合金が通して
いる。本発明に用いられる遷移金属は、周i11律表の
第4.5.6族に属する元素で、特に有用な元素はTi
、Zr、Cr、Mo、W、Nb、Ta、Fe、Ni、C
oやN1−P系、N1−W−P系、Ni−Cu系又はオ
ーステナイト系ステンレス鋼のFe−Cr−Ni系等の
合金である。
本発明において、超電導体層の代表的物質は、前記の(
LaS r)、Cuba、Y B a 2Cu 30x
sBiSrCaCuO11/!BaCaCuOの外、こ
れらの置換物質としてY S r o、5B a 1.
5Cu zox、YosS Co、zB azcu、=
o、等も含まれ、いずれもペロブスカイト型構造を呈す
るものである。父上記酸化物においてOの一部をF等の
アニオン、CUの一部をAg、Ni、Fe等のカチオン
で置換したものも含まれる。
LaS r)、Cuba、Y B a 2Cu 30x
sBiSrCaCuO11/!BaCaCuOの外、こ
れらの置換物質としてY S r o、5B a 1.
5Cu zox、YosS Co、zB azcu、=
o、等も含まれ、いずれもペロブスカイト型構造を呈す
るものである。父上記酸化物においてOの一部をF等の
アニオン、CUの一部をAg、Ni、Fe等のカチオン
で置換したものも含まれる。
超電導体層の厚さは任意であるが、0.1μm〜1mm
、特に0.5〜50μmが好ましい。
、特に0.5〜50μmが好ましい。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
ハステロイ基板又は5O3304基板の両側に種々材質
の貴金属層、無機物層及び超電導体層を順次形成して酸
化物超電導成形体を製造した。
の貴金属層、無機物層及び超電導体層を順次形成して酸
化物超電導成形体を製造した。
上記において各々の層の形成は、高周波マグネトロンス
パッタ装置を用いて行ない、貴金属層はAr雰囲気(5
mTo r r)中で、無機物層ばAr+Ch雰囲気(
7mTorr、0.50%)中でそれぞれ基体を600
’Cに加熱して形成した。
パッタ装置を用いて行ない、貴金属層はAr雰囲気(5
mTo r r)中で、無機物層ばAr+Ch雰囲気(
7mTorr、0.50%)中でそれぞれ基体を600
’Cに加熱して形成した。
又超電導体層はAr+O□雰囲気(80mTorr、0
z50%)中で基体を650°Cに加熱し、100Wの
負荷をかけて形成した。
z50%)中で基体を650°Cに加熱し、100Wの
負荷をかけて形成した。
更に上記酸化物超電導成形体に適宜種々の条件で加熱処
理を施した。加熱処理後200℃迄2°C/minの速
度で冷却した。
理を施した。加熱処理後200℃迄2°C/minの速
度で冷却した。
この様にして得られた各々の酸化物超電導成形体につい
て、結晶配向性、臨界温度(Tc)、臨界電流密度(J
、)を1lll11定した。
て、結晶配向性、臨界温度(Tc)、臨界電流密度(J
、)を1lll11定した。
結果は各々の層の材質及び製造条件を併記して第1表に
示した。
示した。
第1表から明らかな様に、本発明品(No1〜6)はい
ずれもT、及びJ、が高い値を示している。
ずれもT、及びJ、が高い値を示している。
これは、主に本発明品の貴金属層が基体金属元素の超電
導体層への拡散を抑制し、又無機物層が超電導体の成長
を支配し、結晶方位への配向成長を促進する等の作用に
よるものである。
導体層への拡散を抑制し、又無機物層が超電導体の成長
を支配し、結晶方位への配向成長を促進する等の作用に
よるものである。
本発明品の内、No6は無機物層が介在していない為、
超電導体層の結晶がランダム配向となり、その結果磁場
中でのJ、が低い値となった。
超電導体層の結晶がランダム配向となり、その結果磁場
中でのJ、が低い値となった。
比較品のNo7は無機物層が薄すぎる為効果が薄く、又
No8は貴金属層も無機物層もない為、基体中の金属元
素が超電導体層に拡散してJcが低下したものと考えら
れる。
No8は貴金属層も無機物層もない為、基体中の金属元
素が超電導体層に拡散してJcが低下したものと考えら
れる。
以上に述べた様に本発明の酸化物超電導成形体は、酸化
物超電導体の基体と接する側に貴金属層が直接又は無機
物層を介して設けられているので、基体からの有害元素
の侵入が防止されると共に、超電導体の結晶配向が制御
されており、従って実用レベルに達する優れた超電導特
性を呈するものであって、工業上顕著な効果を奏するも
のである。
物超電導体の基体と接する側に貴金属層が直接又は無機
物層を介して設けられているので、基体からの有害元素
の侵入が防止されると共に、超電導体の結晶配向が制御
されており、従って実用レベルに達する優れた超電導特
性を呈するものであって、工業上顕著な効果を奏するも
のである。
第1〜4図は、本発明の酸化物超電導成形体の実施例を
示す断面説明図である。 1・−酸化物超電導体層、2−貴金属層、3−・−基体
、4・−無機物層、5−・−貴金属層。 第 図 第2図 第3図 第4図
示す断面説明図である。 1・−酸化物超電導体層、2−貴金属層、3−・−基体
、4・−無機物層、5−・−貴金属層。 第 図 第2図 第3図 第4図
Claims (1)
- 少なく共片側に貴金属層又は無機物層或いは両層が順次
設けられている酸化物超電導体層が貴金属層又は無機物
層を基体側にして基体の両側に設けられている事を特徴
とする酸化物超電導成形体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1002578A JPH02183915A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 酸化物超電導成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1002578A JPH02183915A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 酸化物超電導成形体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02183915A true JPH02183915A (ja) | 1990-07-18 |
Family
ID=11533253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1002578A Pending JPH02183915A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 酸化物超電導成形体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02183915A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5132278A (en) * | 1990-05-11 | 1992-07-21 | Advanced Technology Materials, Inc. | Superconducting composite article, and method of making the same |
JPH05147941A (ja) * | 1989-12-27 | 1993-06-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 超電導体の製造方法及び超電導体 |
EP0731986B1 (de) * | 1994-09-29 | 1998-03-04 | Abb Research Ltd. | Vorrichtung zur strombegrenzung |
US5834405A (en) * | 1990-05-18 | 1998-11-10 | International Business Machines Corporation | Superconducting multilayer ceramic substrate |
-
1989
- 1989-01-09 JP JP1002578A patent/JPH02183915A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5828291A (en) * | 1994-09-29 | 1998-10-27 | Abb Research Ltd. | Multiple compound conductor current-limiting device |
DE4434819C5 (de) * | 1994-09-29 | 2004-05-27 | Abb Research Ltd. | Vorrichtung zur Strombegrenzung |
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