JPH01164708A - 超伝導体の製造方法 - Google Patents

超伝導体の製造方法

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JPH01164708A
JPH01164708A JP63294495A JP29449588A JPH01164708A JP H01164708 A JPH01164708 A JP H01164708A JP 63294495 A JP63294495 A JP 63294495A JP 29449588 A JP29449588 A JP 29449588A JP H01164708 A JPH01164708 A JP H01164708A
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ヘルガ・ホルツシュー
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Franz Schmaderer
フランツ・シュマデラー
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、基板上に適用された酸化物セラミック材料か
らなる少なくとも1つの超伝導層を有する超伝導体の製
造方法に関する。
このような超伝導体は、特にパワーエンジニアリングの
分野において有用である。そして、超伝導体は核融合や
、超伝導発電機の分野、および高電界磁石構築における
開発にも望まれている。超伝導体は、ファイバー、スト
リップ、フィルム、チューブ、キャピラリー構造体、ハ
ニカム構造体、または仮型として好ましく作られている
。かなり長い間、超伝導体は、D−金属シリーズの金属
またはPシリーズの初めの金属から作られてきた。
最近では、セラミック材料からも製造できるようになっ
てきた。これらは超伝導特性を示すペロブスカイト構造
を有する酸化物セラミック材料である。この酸化物セラ
ミック材料は、特定の機械的強度と適切な柔軟性を有す
る金属性または非金属性支持体に被着される。
今日まで、支持体を作るのにストロンチウムチタネート
(S rT i 03 )が好ましく用いられてきた。
既知の超伝導体の場合、超伝導層を形成するために用い
られた酸化物セラミック材料は、気体相からエピタキシ
ャル成長により、またはプラズマジェットスプレーによ
り基板に適用される。
これらの製造方法の欠点は、実施するのにかなりの時間
を要し、さらにこれらの方法は高温で実施しなければな
らないのでコスト高であるということである。
従って、本発明は低温において超伝導層を迅速に形成で
きる方法を提供することを目的とする。
この目的は、特許請求の範囲第1項記載の発明により達
成される。
超伝導層を形成するための酸化物セラミック材料の蒸着
(dcpos i t ton)は、1μm/分オーダ
ーのコーティング速度で本発明の方法により実施できる
。好ましくは、化合物Y1B a2 CL12 oXを
有する酸化物セラミック材料により超伝導層が形成され
る。ここで、Xは6.8〜6.95の値であるべきであ
る。超伝導層を形成するために、イツトリウム、バリウ
ム、および銅を含有する化学物質の粉末を作る。この粉
末を、気流中で室温から500℃までの温度で蒸発させ
る。蒸着する前に、蒸発した粉末を含有するこの気流を
酸素と混合し、そして表面が約500℃〜700℃に加
熱された基板上に蒸着する。上述の構造に含まれた1つ
またはそれ以上の化学元素を、他の1つまたはそれ以上
の化学元素で置換することによって、上述の酸化物セラ
ミック材料を変性する必要があるならば、本発明により
同様に可能である。例えば、ストロンチウム、ランタン
、タリウム、ビスマス、ユウロピウム、エルビウム、ガ
ドリニウムまたは希土類金属によってYを置換する場合
、またはこれらの1つまたはそれ以上の化学元素を添加
剤として酸化物セラミック材料に埋入させる場合、揮発
性微粒子化合物は2,2,6.6−テトラメチルへブタ
ンジオネート−3,5−Mの形に作られる。ここで、M
は各々の場合における化学元素を表わしている。適当に
選ばれた粉末を超伝導層を形成するのに必要な他の粉末
とともに上述の温度で蒸発し、支持体上でともに蒸着さ
れる。
本発明の方法により、支持体に対する超伝導層の持続的
な接層性か確実に得られる。超伝導層の酸素化学量論量
を確保するための、および斜方晶系の結晶構造を得るた
めの後処理は必要ない。本発明の方法により製造した超
伝導体は、転移温度T。−95Kにおいて超伝導状態に
なる。
さらに、本発明に必須の特徴は従属請求項において特徴
付られている。
図面を参照しながら、本発明の方法を更に以下で詳しく
説明する。
詳細な説明と関係している唯一の図面は、コーティング
装置]の縦断面を表わしている。これは外部的に耐熱シ
リンダー2によって画定されている。例えば、この耐熱
シリンダー2は耐蝕性金属から製造される。この装置の
内部には、同様に円筒構造の蒸発容器3か配置されてい
る。第1の端部3Aにおいて、この蒸発容器3は完全に
開いている。第2の端3Bにおいて、この蒸発容器3は
先が次第に細くなりチューブ3Rになる。チューブ3R
の開口から数センチメートル離れた上方に、基板として
作用するベース4が配置されている。
3Rと向い合っているベース4の表面40は、コーティ
ングされる部分である。表面4oがコーティング装置の
縦軸に対して垂直になるようにベース4を配置する。壁
が耐蝕性物質がら同様に製造されている蒸発容器3の内
部に、支持領域3Fを配置する。キャリアーガスとして
アルゴンを蒸発容器の入口3Aを介して内部に導入する
。蒸発容器の寸法は、その外面とハウジング2の内面と
のあいだに周囲間隙2R(ここを酸素が通る)が残るよ
うに選ぶ。
基板2上での超伝導体1oの製造を以下に記載する。ま
ず、パネル型基板4がベース4として提供されており、
その厚さは例えば0.5+on+である。
ここで用いた基板4はストロンチウムチタネートから作
られたものである。しかし、この基板は銅、酸化アルミ
ニウム、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、ガラス、ドープさ
れた酸化ジルコニウム、または窒化ケイ素からも製造し
得る。この側方の境界面の周りには加熱装置4Hか配置
されている。加熱装置により、基板4の表面4oか50
0 ’C〜700℃の温度まで加熱される。3種の粉末
状化合物が、蒸発容器3の内側の支持体表面3F上に置
がれている。これら3種の粉末は、コーティング工程を
開始する前に別々に作る。特に、超伝導体を形成するた
めに、イツトリウム含有粉末、バリウム含有粉末、およ
び銅含有粉末か作られる。バリウム含有粉末は2,2,
6.6−テトラメチルへブタンジオナート 3.5−B
aであり、構造式は以下の通りである。
用いたイツトリウム含有粉末は、2,2,6゜6−テト
ラメチルヘプタンジオナート−3,5−Yてあり、この
構造式を以下に示す。
超伝導体■0を製造するために、銅含有粉末としてアセ
チルアセトネート 3種の粉末(15,16および17)を支持表面3F上
に置いた後、約200℃に加熱したアルゴンを開口3A
を介して蒸発容器3の内部に供給する。この粉末15.
16および17は、この気体によって蒸発し、チューブ
3Rを介して気体とともに蒸発容器3から排出される。
チューブ3Rの外側において、蒸発した粉末15.16
および17を含有する気体の流れは酸素と混合される。
酸素は環状スペース2Rを通ってチューブ3Rの開口の
方へ供給される。この酸素との混合により、蒸発した粉
末15.16および17の基板4の表面40上への堆積
がYI Ba2 Cu3Oxの組成を有する酸化物セラ
ミック材料の超伝導層の形成をもたらす。最適の超伝導
層11を達成するために、Xは6.8〜6.95の値で
なければならない。
本発明の方法による蒸着の場合、この酸素化学量論量は
自動的に達成される。超伝導層の蒸着の厚さが]0〜1
00μmになったら、上述の超伝導体10の製造は終わ
りである。必要であるならば、層11はより薄い構造に
したり、実質的により厚い構造にしたりできる。
上述のセラミック材料を変性、または酸化物セラミック
材料にさらに化学元素を添加するために、Mがストロン
チウム、ランタン、タリウム、ビスマス、ユウロピウム
、エルビウム、ガドリニウムまたは希土類金属である2
、2,6.6−テトラメチルへブタンジオナー1−−3
.5−Mの形をした揮発性微粒子化合物を作り得る。こ
の粉末の1つまたはそれ以上をイツトリウム、バリウム
および銅含有粉末とともに、またはこれらの代わりに蒸
発させ、基板4上に蒸着させる。このことによリ、超伝
導特性を有する酸化物セラミック材料(例えば化合物T
 12 Ca2 Ba2 Cu3010またはBil 
Ca5r2 Cu20g−δ(ここで、δは酸化物セラ
ミック材料が所望の超伝導特性を有するような値)を含
む)を形成することが可能である。これらの揮発性粉末
を有する酸化物セラミック材料の調製は、本明細書に記
載した実施例に限定されない。それどころが、本発明は
粒状揮発性化合物によって製造することができる超伝導
性酸化物セラミック材料すべてを包含している。
パネル型基板4の代わりに、ファイバー、ワイヤーまた
はチューブとして形成された基板も、コーティング装置
内に挿入することができる。この型のコーティング担体
4を用いるときは、追加的な装置(図示しない)により
、コーティング中、確実にこの基板を回転させることが
必要である。
上述の超伝導体】0の製造では、キャリアーガスのみに
よってイツトリウム、バリウムおよび銅含有粉末の蒸発
か行なわれる。この蒸発は、追加的な電気放電、光プロ
セスまたはレーザー光源(図示しない)によっても促進
させることができる。
【図面の簡単な説明】
添附の図面は、コーティング装置の縦断面図。 1・・コーティング装置、2・・耐熱シリンダー、3・
・蒸発容器、4・・基板、]5.16.17・・揮発性
化合物粉末、40・・表面出願人代理人 弁理士 鈴江
武彦

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上(4)に形成され、酸化物セラミック材料
    からなる少なくとも1つの超伝導層(11)を有する超
    伝導体(10)の製造方法において、特定の温度で揮発
    性である少なくとも1つの化合物を準備し、これを基板
    上に蒸着して超伝導層(11)を形成することを特徴と
    する超伝導体の製造方法。
  2. (2)超伝導層(11)を形成するために、室温から5
    00℃までの温度で揮発性であり、かつ金属成分が製造
    される酸化物セラミック材料の金属成分に対応する少な
    くとも3種の異なった粒状化合物を作ることを特徴とす
    る請求項1記載の製造方法。
  3. (3)超伝導層(11)を形成するために、少なくとも
    1種のバリウム含有粒状化合物と、少なくとも1種のイ
    ットリウム含有粒状化合物と、銅含有粒状化合物とを作
    ることを特徴とする請求項2記載の製造方法。
  4. (4)超伝導層(11)を形成するために、バリウム含
    有粒状化合物として2、2、6、6−テトラメチルヘプ
    タンジオナート−3、5−Baを、イットリウム含有粒
    状化合物として2、2、6、6−テトラメチルヘプタン
    ジオナート−3、5−Yを、銅含有粒状化合物としてア
    セチルアセトネート銅を作ることを特徴とする請求項1
    または2記載の製造方法。
  5. (5)超伝導層(11)を形成するために、バリウム、
    イットリウムおよび銅含有粒状化合物から化合物Y_1
    Ba_2Cu_3O_x(ここで、xは6.8〜6.9
    5)である酸化物セラミック材料を作ることを特徴とす
    る請求項1ないし4記載のいずれか1項記載の製造方法
  6. (6)超伝導層(11)を形成するために、さらに2、
    2、6、6−テトラメチルヘプタンジオナート−3、5
    −M(ここで、Mはストロンチウム、ランタン、タリウ
    ム、ビスマス、ユウロピウム、エルビウム、ガドリニウ
    ムまたは希土類金属)の形態にあるストロンチウム、ラ
    ンタン、タリウム、ビスマス、ユウロピウム、エルビウ
    ム、ガドリニウムまたは希土類金属含有粒状化合物を作
    ることを特徴とする請求項1ないし5記載のいずれか1
    項記載の製造方法。
  7. (7)超伝導層(11)を形成するために、少なくとも
    3種のイットリウム、バリウム、銅、ストロンチウム、
    ランタン、タリウム、ビスマス、ユウロピウム、エルビ
    ウム、ガドリニウムまたは希土類金属含有粒状化合物を
    、室温から500℃までの温度に加熱した気流内で蒸発
    させ、支持体(4)上に蒸着する前に、これらの蒸発し
    た化合物を含有する気流に酸素を加えて超伝導性酸化物
    セラミック材料を製造することを特徴とする請求項1な
    いし6記載のいずれか1項記載の製造方法。
  8. (8)超伝導層(11)を形成するために、酸化物セラ
    ミック材料を蒸着する前に、少なくとも支持体(4)の
    表面(40)が500℃から700℃までの温度に加熱
    されることを特徴とする請求項1ないし7いずれか1項
    記載の製造方法。
  9. (9)粒状化合物の蒸発が、電気放電、光工程またはレ
    ーザー光源によって促進されることを特徴とする請求項
    1ないし8のいずれか1項記載の製造方法。
JP63294495A 1987-11-21 1988-11-21 超伝導体の製造方法 Pending JPH01164708A (ja)

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DE3827069.2 1988-08-10

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