JP3098615U - 高温超伝導体の表面を金属コーティングするための電気メッキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】銅−酸素基本構造を有する高温超電導体の表面に金属をコーティングするための金属メッキ装置を提供する。
【解決手段】金属製陽極と、高温超伝導体（ＨＴＳ）の陰極と、一定またはパルス状の電流を供給する直流電源３と、前記金属製陽極１とＨＴＳ陰極２間に電気化学材料を移送するための電解浴手段と、及び、電気化学的相互作用に影響を与える付加的磁石５及び超音波源によって構成され、銅−酸素基本構造を有する高温超伝導体（ＨＴＳ）上、特に化学量論的または非化学量論的な組成のＲＥ１２３超伝導体（ＲＥ＝Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙｂ）とビスマスＨＴＳ上に金属銅を被着させて、低い電気的および／または熱的な接触抵抗値を持つ金属層を形成し、ＨＴＳと金属層の間に、金属層の銅と銅−酸素基本ＨＴＳ構造間の独特の結合作用により安定したメタライゼーションを得ることを特徴とする高温超伝導体に金属コーティングするための電気メッキ装置を提供する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、銅−酸素構造を有する高温超伝導体（ＨＴＳ）の表面に金属コーティングするための電気メッキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高温超伝導体（ＨＴＳ）は、その極めて優れた技術的特性に基づいて、エネルギ技術における電気的装置として使用されている。高温超伝導体は、Ｂｉ_２Ｓｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_８＋ｘ（Ｂｉ２２１２）ないしＢｉ_２Ｓｒ_２Ｃａ２Ｃｕ_３Ｏ_１０＋ｙ（Ｂｉ２２２３）または１２３系のＲＥＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_{７− δ}（ＲＥ＝Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙｂ）、特にＹ_１Ｂａ_２Ｃｕ_３Ｏ_{７− δ}（Ｙ１２３）等の化学的組成物である。技術的用途のための化合物は、電気的または熱的な接点、電気的または熱的シャントあるいは不働態化および安定化を目的とする表面層を必要とする。Ｙ１２３超伝導体は、優れた物理的特性を有しているが、これまで長い導電体を形成することに成功していない。それに対してＢｉ超伝導体は、すでにｋｍ単位のものが生産されている。銀マトリックスは、Ｂｉワイヤにとって不可欠であるとされるが、しかしながらこの銀マトリックスは、電流供給や短絡電流制限器（ＦＣＬ）への直接的な使用といったある種の応用の妨げになっている。銀の高い電気的および熱的な伝導性は、望まれる低い熱伝導性を増大させる（電流供給）。電気的な短絡を効果的に抑制するためには、できるだけ高い抵抗を迅速に構築することが必要とされるが、銀マトリックスは迅速な抑制作用を妨げる。可能性のある代案としては、ＡｇＡｕ／Ａｇ系ないしはＡｇ／ＡｇＭｇ系の合金であって、それらはＢｉＨＴＳと組合わせることにより、金属Ａｇに比較してより低い電気的伝導性と、小さい熱伝導性係数を有する。この型の伝導体の欠点は、銀マトリックスの使用により高いコストを要することである。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】
特許公報ＤＥ−Ｃ２−４２２０９２５には、ＨＴＳ材料上に電気的な接点を形成するための粉末冶金方法が開示されており、同方法においては接点はコールドアイソスタティックでプレスされて、次に焼結される。プレスすべき粉末としては、ＨＴＳ−材料または非超伝導前駆物質が使用される。さらに、ＤＥ−Ａ１−４４１８０５０によれば、超伝導中空円筒を用いて短絡電流を誘導的に制御する方法が知られており、同方法においては、局所的な過熱、いわゆる「ホットスポット」が、７７Ｋにおいて固有抵抗＞１μΩｃｍ^２を有する金属層、特に鉛、アンチモン、インジウム、ビスマス、鋼、錫、亜鉛あるいはそれらの合金からなる金属導体によって克服される。上記においては、電流制限回路内で電流を抑制するために補強された金属シャントで包まれたＨＴＳチューブが記載されている。前記シャントの物理的なキーポイントは、金属層とセラミック超伝導体間の電気的接触の質である．大部分の金属と合金は，新しい超伝導体（ビスマスを除く）の組成要素ではないので、強力な結合が得られないからである。これらの金属は，酸化されやすく、金属−ＨＴＳ化合物の安定性に好ましくない影響を与え、長期的には劣化を生じる。Ｂｉ２２１２ＨＴＳと、金属導体、好ましくはＡｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、ＰｄまたはＰｔのような貴金属との組合わせは、ＤＥ−Ａ１−４１２４９８０に記載されている。Ｂｉ２２１２チューブは、ＤＥ−ＯＳ３８３００９２に従っていわゆる溶融鋳造方法で成形される。成形の間に金属ワイヤ、たとえば銀ワイヤは全長にわたって、あるいは両端部において包含される。前記ワイヤは超伝導体を安定化するとともに両エンドギャップからの電流リード機能を果たすが、この現場的方法は、コストが高く、超伝導体の均質な組織を損なう可能性がある。さらに超伝導ではない異相の発生が、８７０℃の温度において生じる可能性がある。
【０００４】
従って本考案は、銅−酸素基本構造を有する高温超電導体の表面に金属をコーティングするための金属メッキ装置を提供することを重要な課題とする。本考案によって開示されるメッキ装置の利点は、低い電気的及び熱的伝導抵抗性を有し、金属層の安定した電気接点を安価で容易に作成できることを主な利点とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本考案によれば、金属製陽極と、高温超伝導体（ＨＴＳ）の陰極と、一定またはパルス状の電流を供給する直流電源と、前記金属製陽極とＨＴＳ陰極間に電気化学材料を移送するための電解浴手段と、及び、電気化学的相互作用に影響を与える付加的磁石及び超音波源によって構成され、銅−酸素基本構造を有する高温超伝導体（ＨＴＳ）上、特に化学量論的または非化学量論的な組成のＲＥ１２３超伝導体（ＲＥ＝Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙｂ）とビスマスＨＴＳ上に金属銅を被着させて、低い電気的および／または熱的な接触抵抗値を持つ金属層を形成し、ＨＴＳと金属層の間に、金属層の銅と銅−酸素基本ＨＴＳ構造間の独特の結合作用により安定したメタライゼーションを得ることを特徴とする高温超伝導体に金属コーティングするための電気メッキ装置が提供される。
【０００６】
なお、本考案の好ましい構成によれば、前記ＨＴＳ表面の銅は全体にメッキされるか、又は表面にマスキングを施すことにより銅組織が部分的に電着される。また、電気メッキが、硫酸銅浴内により行われ、該硫酸銅浴が超音波によって励起され、それによって銅層の硬度が増加し、かつ深さ選択性が減少するように構成することもできる。さらに、前記陽極は銅合金で形成され、前記電解浴は合金成分に適合し、金属合金がメッキされる。銅合金が、銅ニッケル化合物の形でメッキされる。また、銅合金を、銅亜鉛化合物とすることもできる。ガルバーニ電池が、永久磁場および／または交番磁場と組み合わされる。
【０００７】
さらに、改良された電着界面として作用する銅合金のガルバーニ層を設け、さらにガルバーニ金属層、特に貴金属から選ばれた、銀、金、白金、イリジウム、ルテニウム、レニウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、並びにニッケル、クロム、モリブデンおよびバナジウムがメッキされるように構成することもできる。ガルバーニ電池がメッキされた金属層を形成し、これらの層は化学的および／または熱的な処理で反応させることにより、安定的な酸化物を形成する。銅／銅合金の熱処理は、約８０−１００℃の温度において行われてＣｕ_２Ｏの形態の安定した酸化物が形成される。
【０００８】
【考案の実施の形態】
以下に、高温超伝導体表面に銅ないし銅合金からなる金属層を電着するための本考案に基づく電気メッキ装置を図面を参照しながら詳細に説明する。請求項１に示されるこの形式の電着の主な利点は、全ての新規のＨＴＳ材料の化学的及び構造的担体としての銅元素の特異で独特な特性による。銅または銅合金層の物理的及び化学的親和性と表面及び境界面とＨＴＳ間の構造によって、本考案では強力な金属−ＨＴＳ化合物が、特に長期間にわたって得られる。本考案のメッキ装置は、電気的及び熱的及び光学的接点を形成する手段としてＨＴＳ上に金属層を電着する方法を提供するものである。例えば、真空法などのような他の層形成法ないしはコーティング法は全て大規模な装置の利用あるいは高コストで時間を浪費の招くという大きな欠点がある。本考案に開示される電着技術は実施が容易で迅速かつ経済的である。
【０００９】
驚くべきことは、ガルバーニ及び電気化学的メッキが、セラミック超伝導体に実施可能であることである。電気メッキには、室温において材料上で失われることのない電気伝導性が要求される。この新規の超伝導体への実際の利用に、金属メッキは材料特性と利用パラメータの改善を与えることが出来る。塊状、薄膜及び厚膜状、ワイヤ及びテープ状のＨＴＳへの銅及び銅合金を電気メッキすることは、以下の多くの利点を有する。
【００１０】
（１）ＨＴＳの表面は、化学的および機械的攻撃に対してシール（不働態化）される。
（２）高い電気的負荷の下で、超伝導体の電流および電圧安定性が改良される。
（３）微細な亀裂や孔の表面からの充填により、機械的な特性（抗張力、硬度）が高められる。
（４）銅金属層は中間層としてさらなる金属層、特に銀、金、白金、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、タングステンなどの貴金属とニッケル、クロム、レニウムおよびそれらの合金からなる層の付着および接着能力を改善する。
（５）銅金属層が低温源での超伝導体の熱力学的な結合を改善する。
（６）銅金属層がＨＴＳの表面の粗さを改善し、光学的研磨面として用いる事の出来るほど高度な平滑さを付与する。
（７）銅金属層が接続端子を形成するためのＨＴＳの半田付けを容易にし、ＨＴＳ各部材の接続を容易にする。
（８）銅金属層の好ましい実施の形態ではＨＴＳ上のプレス接触および挟持接触が得られる。
（９）多結晶ＨＴＳ上への電気めっき層は効果的なバイパス特性を有し、移動電流はＨＴＳ導体中の粒界障害物及び他の電気的障害物を迂回することが出来、それにより電気的安定性を改善する。
【００１１】
ここに開示される本考案では、高温超伝導体を銅ないし銅合金によってコーティングすることは、高い電気的な負荷、特に短絡と過電圧などの変化する負荷、機械的負荷、化学的腐蝕の下での、あるいは低温障害の下での超伝導構成物や装置の安定性を実質的に改善することを示している。
【００１２】
図１に示すように、陽極１と陰極２を有する電解装置は電解工程を実施するために直流電流源３によって操作される。高温超伝導体上への銅の電着は、硫酸銅浴４を使用して高い電流密度により行うことが最も効果的である。本考案の電着は、アルカリシアン化銅浴を用いても可能である。
【００１３】
ＨＴＳ上への銅合金のメッキは、本考案によれば、溶媒中の電解質のイオン濃度を選択することにより、個々の合金の電流電位カーブを共通の電着電位が得られるようにシフトさせる電解メカニズムを利用するものである。
【００１４】
本考案の他の態様では、金属層の均質化とさらに金属層の粒子を微細化するために、メッキ装置は並行的に物理的装置と組合わせられる：
これらの技術は、
（ａ）電解浴の超音波処理の適用と電解浴の励起。
（ｂ）メッキ処理中での磁場の適用。
（ｃ）パルス電流によるメッキ（正／逆）。
この付加的な処理段階は単独でも又は組合わせても適用できる。
【００１５】
本考案によれば、次の銅合金が電着される：
銅−亜鉛合金（真鍮）；メッキ工程におけるＣｕ：Ｚｎ＝１：１化学量論的比率はＣｕ：Ｚｎ＝７０：３０の合金層が得られる。
銅−錫合金（錫ブロンズ）
銅−アルミニウム合金（アルミニウムブロンズ）
銅−ニッケル合金（モネル）
銅−ベリリウム合金（ベリリウムブロンズ−高強度）
【００１６】
合金のメッキには、化学的分極を考慮しなければならず、その分極は多数の成分の電着を促進したり、最悪の場合には如何なる電着もされない場合がある。
【００１７】
メッキ装置を効率よく稼動するためには、電解浴は不純物を除去し、高化学電流密度の下でＨＴＳ表面上に反応生成物が付着するのを防ぐために循環工程において連続的にまたは周期的に移動される。
【００１８】
本考案の好ましい態様では、電流源は、低いＨＴＳ陰極伝導性に設けられ、電流を正方向、逆方向、または広範囲の比率でのパルス電流によるメッキを可能にしている。正電流、ゼロ、負電流間の周期比率は、０．００１Ｈｚ（１０００ｓ）から１ｋＨｚ（１ｍｓ）の範囲で変更可能である。パルス電流によるメッキにより、より迅速な電着を可能にする実質的に高い電流密度値が適用できる。その結果メッキ層は微細粒子となりかつ機械的に安定する。
【００１９】
他の好ましい態様においては、陽極および／または陰極の近傍に磁気装置５によって磁場６が生じる。その結果もたらされるローレンツ力は、
Ｆ＝Ｃｕ^２＋／Ｍｅ^２＋（ｖ×Ｂ）
であり、ここでｖは負荷されるイオンの速度で、Ｂは磁束密度である。このローレンツ力は、触媒浴の流動とともに、均質で微粒子のめっき層構造のためのより良好な状態をもたらす。
【００２０】
表１に、銅合金と高温超伝導体の電気的特性を総括する。
表１：異なる温度下での銅合金とＢｉおよびＹ１２３ＨＴＳの比電気抵抗値ρの比較
【表１】

【００２１】
本考案の更に他の態様では、高短絡電流の場合にＨＴＳ導体の均一化と安定性を得るために、短絡電流制限器（ＦＣＬ）内に、銅ニッケル合金からなるシャント（迂回回路）を設けることができる。ＣｕＮｉ層はほぼ温度に無関係に比電気抵抗を与え、超伝導状態において電流はほとんど流れず、超伝導体を抵抗状態（短絡電量により生じる）に切替えたときに、一時的な高電流は、ホット・スポットないしは弱いＨＴＳ導体部分を迂回して隣接する金属層を流れる。このシャントにより超伝導体は保護される。
【００２２】
ＨＴＳ表面上へのＣｕＮｉの電着は、銅リン酸溶液またはアルカリシアン化銅溶液を使用することにより行われる。ＨＴＳ上に５０％までのＮｉの電着を行うための銅ニッケルメッキ工程浴は触媒組成を有する。
銅ピロリン酸塩　Ｃｕ_２Ｐ_２Ｏ_７　　　　５−１０ｇ／ｌ
塩化ニッケル　ＮｉＣｌ_２×６Ｈ_２Ｏ　４０−９０ｇ／ｌ
カリウムまたはナトリウムピロリン酸塩
（Ｋ／Ｎａ）_４Ｐ_２Ｏ_７×１０Ｈ_２Ｏ　　３００−４００ｇ／ｌ
【００２３】
図２は、エネルギ供給設備内で短絡電流を迅速に制限するための、銅ニッケル表面電着層を有するＹＢＣＯ−ＨＴＳメアンダーモヂュール７の可能な形状を示している。
【００２４】
効果的に短絡電流を制限するために重要なことは、通常電流を大きな損失なく移送することが出来る断面８を有する長尺の超伝導体を用いることである。実質的に臨界電流密度よりも高い電流の急速な増加を伴った短絡電流の場合に、超伝導体は１ｍｓ以下という極めて僅かな時間で抵抗状態に切替わリ電流を制限する。この制限方法の利点は、（電気装置による）トリガー・シグナルを必要としないことである。抵抗状態への切リ替えは、短絡電流自体により生じる。この性質のために、ＦＣＬ装置は新しい超伝導体に有効に使用することができる。
【００２５】
この抵抗ＦＣＬ型の移行状態において、制御過程ではごく短時間のジュール熱を超伝導体中に発生する。従って、ＦＣＬの設計と組み立ては、電流や電圧などの電気的パラメータに従って計算される。両パラメータによって、超伝導体の長さ１当たりの金属シャントが無い場合の必要抑制抵抗（Ｒ_１）と金属シャントがある場合の必要抑制抵抗（Ｒ_１ ^Ｂ）が定められる。
Ｒ_１＝ρ１／Ａ　　　　　　　　　　　　　金属シャント無し
Ｒ_１ ^Ｂ＝（ρ_ＳＣ＋ρ_ｍ）ｌ／（Ａ_ＳＣ＋Ａ_ｍ）　金属シャント有り
ρ_ＳＣとρ_ｍは比電気抵抗値で、Ａ_ＳＣとＡ_ｍは、それぞれ超伝導体及び金属シャントの導体断面パラメータである。
【００２６】
上記の操作は、全ての形式の抵抗超伝導体制限器について一般的である。技術的な装置のデザインと操作についてのキーポイントは、いわゆる「ホットスポット」を取り除くことである。超伝導体と高抵抗金属銅合金層９、好ましくはＣｕＮｉ層短絡電流制限機能における超伝導材料の均一性と安定性を改善する。表１によれば、急冷直後の短絡電流の場合には、ＨＴＳの比抵抗は、金属層の比抵抗よりも実質的に大きく、電流は金属を通して流れるので超伝導体は保護される。ＦＣＬ装置は、約２０００アンペア程の通常電流を流すようにデザインされる。短絡電流の場合には、電流は急速に通常値の何倍にも増大する。同時に、約１０ｋＡ／ｃｍ^２の臨界移送電流密度と６×８ｍｍ^２＝０．４８ｃｍ^２の断面を持った超伝導体では、約５ｋＡに短絡電流は制限される。
【００２７】
１０ｋＶの電力供給では、約７７ｍの長さの伝導体が得られるよう約１６個の４．８ｍの長さの制御ＹＢＣＯモジュールが必要である。
【００２８】
ＦＣＬ装置の制限状況は，図３によれば超伝導体の臨界電流密度Ｊｃ、超伝導体−金属の組合わせのデザイン（断面の比）及び伝導体の全長に依存する。効果的に制限するためには、１ｍｓの切替え時間定数を必要とする。図３の計算によれば、溶融組織を持ったＹＢＣＯ材料パラメータ（電気的及び熱的係数）を含んで、約１ｍｓの切替え時間を得るためには、約４ｋＡ／ｃｍ^２臨界電流密度が必要である。もしこの時間定数が例えば５ｍｓのように長くなると、ＨＴＳ抵抗はさらにゆっくりと展開するので制限はより高い電流に相当する移行過程後に始まる。
【００２９】
基本的に、いわゆる「磁束（フラックス）流」抵抗による短絡電流の場合には、非常に長い伝導体が電流制限効果を有する。この制限は、短絡電流制限器の「オーム」抵抗制限において約１００Ｖ／ｍの電界であるのに対比して、電界が１−１０Ｖ／ｍの範囲であることに基づくものである。１０ｋＶの電力網の磁束流の場合においては、低い電界のために、導電体の長さを１０００ｍ以上にしなければならない。消費されるエネルギーＥｘＪは小さいが、導電体の長さが長いので装置の費用が増大する。そのため、伝導体における電界が１００−３００Ｖ／ｍに限られる場合でも、より短い長さの抵抗短絡電流制限器とすることは経済的により魅力的である。制限される抵抗は、臨界温度上で超伝導される材料により決定される（表１参照）。抵抗を数百ｍｓまでのより長い時間保持する場合には、伝導体温度は急速に数百℃に上昇することに注意すべきである。そのため、少なくとも、３００−４００ｍｓ後通常の電気スイッチでＦＣＬ装置を電力線から閉ざさなければならない。ＦＣＬ機能で重要なことは、電気的負荷を伝導体の全長にわたりシンメトリになるように均一に分配するようにすることである。さらに、急冷後の伝導体の最高温度は全超伝導体の容量に対してより低い制限を与える。
【００３０】
本考案における重要な目的は、ＨＴＳ上にＣｕＮｉ層を電着させることにより伝導体の均一性を改善することである。この方法では、伝導体におけるホットスポットの生成確立を低下させて、ＦＣＬ装置の電流負荷をより高め、制限短絡電流と実際の短絡電流及び通常の電流の間により良好な比率を与えることが出来る。
【００３１】
本考案のさらに別の目的は、ＨＴＳ上にＣｕＮｉ層を電着させることにより、ＨＴＳ電流リードにより良好な安定性を与えることである。超伝導電流リードは、室温から低温にいたるまで、コールドボックスへの熱移動なしに高い水準の直流または交流電流を移送するために用いられる。これにより、超伝導体は金属に対するヴィーデマン・フランツの法則に従うことなく、（金属の）電気伝導性が常に熱伝導度と対になるようにして利用されるので、超伝導体は最小限の熱で（高）電流を移送することができる。
【００３２】
電流リードにおける電気的シャントの設計機能は、いくつかの特許出願や公報（ＤＥ４４３０４０８Ａ１、ＤＥ１９７２９９８７Ｃ１、ＵＳ５、４３２、２９７）で見ることができる。しかし、これらのシャント技術と設計はあまり正確ではない。金属シャントの品質と機能は、より低音リザーバへの好ましくない熱移動を制限するために主として熱伝導性の熱係数に依存する。（高熱伝導係数を有する）シャントとしての銀材料の場合には、ＡｇＡｕ／Ａｇ合金が使用に最適であるが、これら貴金属は高価なので好ましくない。
【００３３】
本考案のさらに別の目的は、安定性を向上させるためにＨＴＳ電流リード上にメッキ装置によって低い熱伝導をもったＣｕＮｉ合金のガルバーニ金属メッキを施すことである。実際には、電気化学的方法によって７７Ｋにおいて、０．１Ｗ／ｃｍ　Ｋの熱伝導係数を有するＣｕＮｉ８０／２０合金が電着される。銅線の半田付けをするための接点部分には、金属銅の電着を施すことが好ましい。それにより、ＨＴＳ上の金属銅層は、表面のＣｕがＨＴＳ内のＣｕと相互に結合するので高い強度を示し、それに加えて、銅は超伝導セラミックの亀裂や孔に充填されるので金属層とＨＴＳ間に低い接触抵抗値（約１０^−７Ωｃｍ^２）を与えることができる。
【００３４】
クエン酸のような電解浴組成を有する電気化学方法装置を用いて、棒状または塊状の超伝導体に銅合金を完全にコーティングすることができる。
硫酸銅ＣｕＳＯ_４×５Ｈ_２Ｏ　　　　５−２０ｇ／ｌ
硫酸ニッケルＮｉＳＯ_４×７Ｈ_２Ｏ　３０−１００ｇ／ｌ
レモン酸Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７×Ｈ_２Ｏ　　　　８０−１００ｇ／ｌ
塩化ナトリウムＮａＣｌ　　　　　３−５ｇ／ｌ
【００３５】
好ましい実施の態様におけるガルバーニ装置は、定電流またはパルス電流の直流電源で操作した。特に、正負のパルス電流により電着の微妙な調節が可能である。
【００３６】
他の好ましい実施の形態ではガルバーニ電池の磁界により電着層の均一性が向上した。
【００３７】
シアン化アルカリ電解浴に比較して、より環境汚染性の低い電解浴を使用して、新たな高温超電導体上に銅合金のガルバーニ電着を施すことがきる。
炭酸ナトリウムＮａ_２ＣＯ_３×１０Ｈ_２Ｏ　　　２０−３０ｇ／ｌ
重硫酸ナトリウムＮａ_２ＳＯ_３×９Ｈ_２Ｏ　　　２０−３０ｇ／ｌ
酢酸銅　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０ｇ／ｌ
シアン化カリウムＫＣＮ　　　　　　　　　　２０ｇ／ｌ
【００３８】
本考案のさらに優れた利点は、ＨＴＳ表面上に真鍮またはＣｕＮｉの電着を施すことによって超伝導体の機械的安定性を向上させることができることである。これは、０．１ｎのシアン化銅と０．１のシアン化亜鉛の混合浴を利用して実施できる。ＨＴＳ上に均一の真鍮層を理想的に電着させるための銅と亜鉛の電流電位曲線は０．１−０．３Ａ／ｄｍ^２の電流密度において互いに対し０．２Ｖしか離れていない。他の方法として、いわゆるガルバーニ・熱プロセスにおいて銅と亜鉛の層を別々に電着させて、その後３００から６００℃の間の温度で合金化する方法がある。
【００３９】
同様にして、ＨＴＳ表面上にＣｕ／ＣｕＮｉのハイブリッド層を電着させて、超伝導体の機械的安定性を改善することができる。
【００４０】
安定化効果は、ＨＴＳ材料内に銅及びニッケル原子または片が浸透することにより得られる（銅は極めて小さい原子を持つ−銅の浸透力は高い）。本考案による電気メッキ装置の利点は、ＨＴＳ材料が半田付け可能で高い強度を有することである。従って、超伝導体は図４に示されるようにモジュール方式で容易に組み立て可能である。シングル・モジュール８は、より長い長さに連結され、半田付けされる。部材組み立ての重要な特徴は銅及び銅合金層１０を高温超電導体表面上に電着させ、半田付け工程下で機械的及び化学的安定性を得ることができることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＨＴＳのための電気メッキ装置を概略図である。
【図２】短絡電流を制限するための、蛇行状のコーティングされた超伝導体の概略図である。
【図３】臨界電流密度Ｊｃの関数としての超伝導ＦＣＬの計算による臨界急冷時間を示している。
【図４】表面金属層による継ぎ合わされた超伝導体の概略図である。
【符号の説明】
１　陽極
２　陰極
３　直流電流源
４　硫酸電解浴
５　磁気装置
６　磁場
７　高温超電導体（ＨＴＳ）モジュール
８　超伝導体
９　銅合金
１０　半田

Claims (10)

1. 金属製陽極と、
   高温超伝導体（ＨＴＳ）の陰極と、
   一定またはパルス状の電流を供給する直流電源と、
   前記金属製陽極とＨＴＳ陰極間に電気化学材料を移送するための電解浴手段と、及び、
   電気化学的相互作用に影響を与える付加的磁石及び超音波源によって構成され、
   銅−酸素基本構造を有する高温超伝導体（ＨＴＳ）上、特に化学量論的または非化学量論的な組成のＲＥ１２３超伝導体（ＲＥ＝Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙｂ）とビスマスＨＴＳ上に金属銅を被着させて、低い電気的および／または熱的な接触抵抗値を持つ金属層を形成し、ＨＴＳと金属層の間に、金属層の銅と銅−酸素基本ＨＴＳ構造間の独特の結合作用により安定したメタライゼーションを得ることを特徴とする高温超伝導体に金属コーティングするための電気メッキ装置。
2. 前記ＨＴＳ表面の銅は全体にメッキされるか、又は表面にマスキングを施すことにより銅組織が部分的に電着される請求項１に記載の電気メッキ装置。
3. 電気メッキが、硫酸銅浴内により行われ、該硫酸銅浴が超音波によって励起され、それによって銅層の硬度が増加し、かつ深さ選択性が減少する請求項１に記載の電気メッキ装置。
4. 前記陽極は銅合金で形成され、前記電解浴は合金成分に適合し、金属合金がメッキされる請求項１に記載の電気メッキ装置。
5. 銅合金が、銅ニッケル化合物の形でメッキされる請求項１または請求項４に記載の電気メッキ装置。
6. 銅合金が、銅亜鉛化合物である請求項１または請求項４に記載の電気メッキ装置。
7. ガルバーニ電池が、永久磁場および／または交番磁場と組み合わされる請求項１に記載の電気メッキ装置。
8. 改良された電着界面として作用する銅合金のガルバーニ層を設け、さらにガルバーニ金属層、特に貴金属から選ばれた、銀、金、白金、イリジウム、ルテニウム、レニウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、並びにニッケル、クロム、モリブデンおよびバナジウムがメッキされる請求項１に記載の電気メッキ装置。
9. ガルバーニ電池がメッキされた金属層を形成し、これらの層は化学的および／または熱的な処理で反応させることにより、安定的な酸化物を形成する請求項１に記載の電気メッキ装置。
10. 銅／銅合金の熱処理は、約８０−１００℃の温度において行われてＣｕ_２Ｏの形態の安定した酸化物を形成する請求項１または請求項９に記載の電気メッキ装置。

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