JP2505802B2 - How to connect ceramics superconducting materials - Google Patents
How to connect ceramics superconducting materialsInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、セラミックス系超電導材の接続方法に関
するもので、特に、セラミックス系超電導材を使用した
ケーブルや素子等の接続に適用できる、セラミックス系
超電導材の接続方法に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for connecting a ceramics-based superconducting material, and particularly to a ceramics-based material that can be applied to the connection of a cable or an element using the ceramics-based superconducting material. The present invention relates to a method for connecting superconducting materials.
［従来の技術］ 従来、超電導材としては、NbTiやNb3Snなどの金属系
のものが、既に実用化されている。そして、このような
金属系の超電導材を接続する場合には、たとえばはんだ
付けをすることが行なわれていた。[Prior Art] Conventionally, metal-based materials such as NbTi and Nb 3 Sn have already been put to practical use as superconducting materials. When connecting such a metal-based superconducting material, for example, soldering has been performed.
［発明が解決しようとする問題点］ ところで、最近、超電導材として、上述した金属系の
ものに加えて、セラミックス系のものが、超電導現象を
示す臨界温度を高くできる点で脚光を浴びつつある。こ
のようなセラミックス系超電導材としては、たとえば層
状ペロブスカイト型またはその類似の結晶構造を有する
ものが知られており、たとえば、（La,Sr）2CuO4、また
は（La,Ba）2Cu4のようなセラミックス系の酸化物超電
導材については、超電導現象を示す臨界温度として、30
K以上を記録している。また、たとえば、Ｙ−Ba−Cu−
Ｏ系の超電導材にあっては、90K以上の臨界温度を示す
ことが実証されている。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, recently, in addition to the above-mentioned metal-based superconducting materials, ceramic-based ones have been attracting attention because they can raise the critical temperature at which superconducting phenomena occur. . As such a ceramics-based superconducting material, for example, one having a layered perovskite type or a crystal structure similar thereto is known, and for example, (La, Sr) 2 CuO 4 or (La, Ba) 2 Cu 4 is used. For such ceramic-based oxide superconducting materials, the critical temperature for superconducting phenomena is 30
It records K or more. Also, for example, Y-Ba-Cu-
It has been proved that an O-based superconducting material exhibits a critical temperature of 90 K or higher.
しかしながら、セラミックス系超電導材を実用化する
場面においては、セラミックス系超電導材を接続する必
要が生じてくる。たとえば、セラミックス系超電導材を
使用したケーブルは、長距離にわたって配線しようとす
る場合には、ケーブル相互の接続が必須であり、また、
セラミックス系超電導材を使用した素子においても、た
とえば素子相互の接続が必要になる場合がある。However, when the ceramic superconducting material is put into practical use, it becomes necessary to connect the ceramic superconducting material. For example, a cable made of ceramics superconducting material must be connected to each other when trying to run over a long distance.
Even in an element using a ceramic-based superconducting material, for example, the elements may need to be connected to each other.
しかしながら、セラミックス系超電導材の接続におい
て、従来の金属系超電導材と同様に、はんだ付け等を適
用することは、たとえば濡れ性等の点で、困難である
か、または不可能である。また、セラミックス材料と金
属との熱膨張率の差により、たとえはんだ付けの実施に
より接続が達成されたとしても、ヒートショックにより
容易に接続部が破壊されてしまうことが考えられる。However, it is difficult or impossible to apply soldering or the like to the connection of the ceramics-based superconducting material as in the case of the conventional metal-based superconducting material in terms of wettability and the like. Further, it is considered that due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic material and the metal, even if the connection is achieved by soldering, the connection portion is easily broken by the heat shock.
このように、現状では、セラミックス系超電導材の接
続方法に対しては、未だ未検討の状態である。As described above, at present, the method for connecting the ceramic-based superconducting material has not been studied yet.
そこで、この発明は、上述したような高い臨界温度を
示すことが実証されているペロブスカイト構造または疑
似ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超電導材
を有利に接続するための方法を提供しようとするもので
ある。Therefore, the present invention is intended to provide a method for advantageously connecting a ceramics-based superconducting material having a perovskite structure or a pseudo-perovskite structure which has been proved to exhibit a high critical temperature as described above.
［問題点を解決するための手段］ この発明は、上述した技術的課題を解決するために、
加水分解・脱水縮合反応により、ペロブスカイト構造ま
たは疑似ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超
電導物質になり得る、金属アルコキシドまたは金属アー
ト錯体を含む混合溶液を接続部に付与して、ゾル−ゲル
法によってセラミックス系接合材を形成することを特徴
とするものである。[Means for Solving Problems] In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides
A mixed solution containing a metal alkoxide or a metal ate complex, which can be a ceramic-based superconducting substance having a perovskite structure or a pseudo-perovskite structure by a hydrolysis / dehydration condensation reaction, is applied to a connecting portion, and a ceramic-based bonding is performed by a sol-gel method. It is characterized by forming a material.
なお、ペロブスカイト構造または疑似ペロブスカイト
構造を呈するセラミックス系超電導材としては、たとえ
ば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系のものに代表されるが、一般に、
一般式AaBbCc（a,b,cは、A,B,Cの各組成比を示す数であ
る。）で表わされる組成を有するものがある。ここにお
いて、Ａは、周期律表I a、II a、III a族元素からなる
グループから選ばれた少なくとも１種、Ｂは、周期率表
I b、II b、III b族元素からなるグループから選ばれた
少なくとも１種、Ｃは、酸素、炭素、窒素、フッ素、イ
オウからなるグループから選ばれた少なくとも１種であ
る。このような組成のうち、Ａは、周期律表I a、II
a、III a族元素からなるグループから選ばれた２種以上
の元素とするのがさらに好ましい。また、Ｂは、少なく
とも銅を含むようにされ、Ｃは、少なくとも酸素を含よ
うにされるのが好ましい。さらに、前述の一般式AaBbCc
において、 ａ×（Ａの平均原子価）＋ｂ×（Ｂの平均原子価） ＝ｃ×（Ｃの平均原子価） の関係が成り立つようにされるのが好ましい。The ceramic superconducting material exhibiting a perovskite structure or a pseudo perovskite structure is represented by, for example, a Y-Ba-Cu-O-based superconducting material.
Some have a composition represented by the general formula AaBbCc (a, b, and c are numbers indicating the composition ratios of A, B, and C). Here, A is at least one element selected from the group consisting of elements of groups Ia, IIa, and IIIa of the periodic table, and B is a periodic table.
At least one selected from the group consisting of Ib, IIb, and IIIb elements, and C is at least one selected from the group consisting of oxygen, carbon, nitrogen, fluorine, and sulfur. Of these compositions, A is the periodic table Ia, II
It is more preferable to use two or more elements selected from the group consisting of a and IIIa group elements. Further, it is preferable that B contains at least copper and C contains at least oxygen. Further, the above general formula AaBbCc
In the above, it is preferable that the relationship of a × (average valence of A) + b × (average valence of B) = c × (average valence of C) is established.
なお、上記周期律表I a族元素としては、H,Li,Na,K,R
b,Cs,Frが挙げられる。また、周期律表II a族元素とし
ては、Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Raが挙げられる。また、周期律
表III a族元素としては、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Ac,Th,Pa,U,Np,Pu,Am,Cm,Bk,C
f,Es,Fm,Md,No,Lrが挙げられる。Incidentally, as the group Ia element of the periodic table, H, Li, Na, K, R
b, Cs, Fr are included. Moreover, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Ra are mentioned as a group IIa element of the periodic table. In addition, as a group IIIa element of the periodic table, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, G
d, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, C
Examples include f, Es, Fm, Md, No and Lr.
また、周期律表I b族元素としては、Cu,Ag,Auが挙げ
られる。また、周期律表II b族元素としては、Zn,Cd,Hg
が挙げられる。また、周期律表III b族元素としては、
B,Al,Ga,In,Tlが挙げられる。Moreover, Cu, Ag, and Au are mentioned as a group Ib element of the periodic table. In addition, as the periodic table II group b element, Zn, Cd, Hg
Is mentioned. In addition, as the Group IIIb element of the periodic table III,
B, Al, Ga, In, and Tl are mentioned.
なお、この発明において、「疑似ペロブスカイト構
造」とは、厳密には「ペロブスカイト構造」ではない
が、広義において、「ペロブスカイト構造」の範疇に入
るものを意味している。In the present invention, the “pseudo-perovskite structure” is not strictly a “perovskite structure”, but in a broad sense it means one that falls within the category of “perovskite structure”.
また、接続部を構成するために、上記のような混合溶
液から形成されるセラミックス系接合材は、その100％
が超電動物質とならなくてもよいことを指摘しておく。In addition, the ceramic-based bonding material formed from the mixed solution as described above to form the connecting portion is 100%
It is pointed out that does not have to be a super-electric substance.
なお、好ましくは、セラミックス系超電導材とセラミ
ックス系接合材とは、同一またはほぼ同一組成に選ばれ
る。The ceramic superconducting material and the ceramic bonding material are preferably selected to have the same or almost the same composition.
［発明の作用および効果］ この発明によれば、まず、所定の混合溶液を付与し
て、ゾル−ゲル法によって接続部に接合材を形成するた
め、それが流動可能状態にある時点を利用して、既に形
状のあるセラミックス系超電導材を、いわゆる「接着
剤」で接着するかのごとく、容易に接続することができ
る。また、このようなセラミックス系接合材は、その一
部または全部が、超電導物質となり得るので、セラミッ
クス系超電導材の接続部においても、また、多かれ少な
かれ超電導性を示すことになり、接続部の存在による電
気的特性の低下を防止することができる。[Operation and Effect of the Invention] According to the present invention, first, a predetermined mixed solution is applied to form the bonding material at the connection portion by the sol-gel method, so that the time when it is in a fluid state is used. Then, the already-shaped ceramic superconducting material can be easily connected as if it is bonded by a so-called “adhesive”. Further, since such a ceramic-based bonding material can partially or entirely become a superconducting substance, it also exhibits superconductivity to a greater or lesser degree at the connecting portion of the ceramic-based superconducting material, and the existence of the connecting portion. It is possible to prevent the deterioration of the electrical characteristics due to the above.
また、セラミックス系接合材を形成するためのゾル−
ゲル法は、それほど高温でなくてもセラミック化が可能
であるので、接続のための作業が容易である。たとえ
ば、セラミックス系超電導材を使用したケーブルを接続
する場合、現地においてでも、容易に接続作業を進める
ことができる。また、セラミックス系超電導材を使用し
た素子にあっては、その組み込み後においても、接続を
行なうことも可能にする。In addition, a sol for forming a ceramic-based bonding material
Since the gel method enables ceramization even at a low temperature, the work for connection is easy. For example, when connecting a cable using a ceramics-based superconducting material, the connection work can be easily performed even in the field. Further, in an element using a ceramic superconducting material, it is possible to make a connection even after the assembly.
さらに、注目すべきは、接続されるべき超電導材とこ
れを接続すべき接合材とは、ともに、セラミックス系材
料であることである。したがって、これら両者の間での
熱膨張率の差は、全くないか、たとえあるとしても少な
く、したがって、ヒートショックに対して強く、信頼性
の高い接続部を得ることができる。Furthermore, it should be noted that both the superconducting material to be connected and the joining material to be connected are ceramic materials. Therefore, there is little or no difference in the coefficient of thermal expansion between these two, if any, and therefore a connection portion that is strong against heat shock and has high reliability can be obtained.
特に、接続されるべきセラミックス系超電導材とこれ
を接続すべきセラミックス系接合材とが、同一またはほ
ぼ同一組成に選ばれると、上述した熱膨張率の差が全く
なくなるかほとんどなくなり、より高い信頼性をもつ接
続部を得ることができる。In particular, when the ceramic superconducting material to be connected and the ceramic bonding material to be connected are selected to have the same or almost the same composition, the difference in the coefficient of thermal expansion described above disappears or disappears almost completely, resulting in higher reliability. It is possible to obtain a connection part having a property.
［実施例］ 第１図に示すように、臨界温度90KのYBa2Cu3O7のセラ
ミックス系超電導材からなるシート状部材１および２
を、一部互いに重ね合わせた。Example As shown in FIG. 1, sheet-like members 1 and 2 made of a YBa 2 Cu 3 O 7 ceramic superconducting material having a critical temperature of 90K.
Were partially superposed on each other.
次に、イソプロパノールに金属バリウムを加え、温度
83℃で還流を行なうことによってバリウムのアルコキシ
ドであるBa（Ｏ−ｉ−C3H7）２を作製した。同様に、イ
ットリウムのアルコキシドとしてＹ（Ｏ−ｉ−C3H7）３
を作製した。これらアルコキシドを混合し、さらに、こ
の混合したものに、銅アセチルアセトナートを含むアセ
チルアセトン溶液を加え、温度83℃で還流を行ないつ
つ、攪拌混合した。その後、加水分解を起こさせるため
に、この混合溶液に、アルコールで希釈した水を加え
た。このとき、沈澱が生じないように、解膠剤として酢
酸を加えた。Next, add metal barium to isopropanol and
To prepare a Ba (O-i-C 3 H 7) 2 is an alkoxide of barium by performing reflux at 83 ° C.. Similarly, as alkoxide yttrium Y (O-i-C 3 H 7) 3
Was produced. These alkoxides were mixed, and further, an acetylacetone solution containing copper acetylacetonate was added to the mixture, and the mixture was stirred and mixed while refluxing at a temperature of 83 ° C. Then, water diluted with alcohol was added to the mixed solution in order to cause hydrolysis. At this time, acetic acid was added as a deflocculant so that precipitation did not occur.
このようにして得られたY,Ba,Cuのアルコキシドまた
はアート錯体を混合したゾル溶液を、第１図に示したシ
ート状部材１および２の重ね合わせ部分を接続するため
の接合材３として用いた。すなわち、シート状部材１お
よび２の重ね合わせ部分にこのような接合材３を塗布
し、重ね合わせ状態を固定したまま、接合材３を、温度
600℃に加熱して、これを最終的にセラミック化して、
接続を完了した。The sol solution obtained by mixing the Y, Ba, Cu alkoxide or ate complex thus obtained is used as the bonding material 3 for connecting the overlapping portions of the sheet-like members 1 and 2 shown in FIG. I was there. That is, such a bonding material 3 is applied to the overlapping portions of the sheet-like members 1 and 2, and the bonding material 3 is heated at a fixed temperature in the overlapping state.
It is heated to 600 ℃ and finally it is made into ceramic,
The connection is completed.
このようにして接続された２つのシート状部材１およ
び２は、全体として、超電導特性を完全に維持してい
た。このことは、接合材３においても、超電導性を呈し
ていることを示すものである。また、温度77K（液体窒
素温度）と室温との間でのヒートサイクル試験を行なっ
たが、接合材３による接続部には、異常が見られなかっ
た。The two sheet-like members 1 and 2 connected in this manner maintained the superconducting property as a whole. This indicates that the bonding material 3 also exhibits superconductivity. Further, a heat cycle test was performed between a temperature of 77 K (liquid nitrogen temperature) and room temperature, but no abnormality was found in the joint portion by the bonding material 3.
第１図は、この発明の一実施例を適用して得られた接続
部を示す。 図において、1,2はシート状部材（セラミックス系超電
導材）、３は接合材である。FIG. 1 shows a connecting portion obtained by applying an embodiment of the present invention. In the figure, 1 and 2 are sheet members (ceramic superconducting materials), and 3 is a bonding material.
Claims (2)
イト構造を呈する超電導材を接続する方法において、 加水分解・脱水縮合反応により、ペロブスカイト構造ま
たは疑似ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超
電導物質になり得る、金属アルコキシドまたは金属アー
ト錯体を含む混合溶液を接続部に付与して、ゾル−ゲル
法によってセラミックス系接合材を形成することを特徴
とする、セラミックス系超電導材の接続方法。1. A method for connecting superconducting materials having a perovskite structure or a pseudo perovskite structure, which comprises a metal alkoxide or a metal art capable of becoming a ceramic superconducting material having a perovskite structure or a pseudo perovskite structure by a hydrolysis / dehydration condensation reaction. A method for connecting a ceramic superconducting material, which comprises applying a mixed solution containing a complex to a connecting portion to form a ceramic bonding material by a sol-gel method.
ックス系接合材とは、同一またはほぼ同一組成である、
特許請求の範囲第１項記載のセラミックス系超電導材の
接続方法。2. The ceramic superconducting material and the ceramic bonding material have the same or substantially the same composition.
The method for connecting a ceramics-based superconducting material according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089632A JP2505802B2 (en) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | How to connect ceramics superconducting materials |
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| JP62089632A JP2505802B2 (en) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | How to connect ceramics superconducting materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63256574A JPS63256574A (en) | 1988-10-24 |
| JP2505802B2 true JP2505802B2 (en) | 1996-06-12 |
Family
ID=13976140
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP62089632A Expired - Lifetime JP2505802B2 (en) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | How to connect ceramics superconducting materials |
Country Status (1)
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| US5198269A (en) * | 1989-04-24 | 1993-03-30 | Battelle Memorial Institute | Process for making sol-gel deposited ferroelectric thin films insensitive to their substrates |
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Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS63252974A (en) * | 1987-04-08 | 1988-10-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for connecting superconducting material |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP62089632A patent/JP2505802B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS63256574A (en) | 1988-10-24 |
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