JPH01220311A - 超電導セラミック線材の製造法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超電導セラミックの薄膜製造法、詳しくは線材
上に酸化物系超電導セラミック薄膜を製造する方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

酸化物系セラミック超電導体Ｂａ２ＹＣｕａＯｔ−ｙは
、液体窒素を冷却源として使用できる高温超電導酸化物
セラミックとして、電力システム、新エネルギー開発、
強磁界応用分野、センサー、エレクトロニクス等への応
用が考えられている。これらの分野における応用を実用
化するためには、超電導体ＢａｚＹＣｕ３０ｔ−ｙを任
意の形状に加工製造する技術、たとえば、線材、テープ
、薄膜などへの製造技術が必要である。一般に線材化、
テープ化では粉末原料を出発原料とした固相反応法が、
薄膜化ではスパッタ法、電子ビーム蒸着法などが利用さ
れている。しかしこれらの方法では薄着速度が遅く、大
型基体、複雑な形状基体への適用が難しく基体の形状や
種類に制約があるため、応用が難しいという問題があっ
た。

〔本発明が解決しようとする課題〕

本発明は、以上の問題点にもとづいてなされたものであ
り、必要に応じて炭化ケイ素又はアルミナなどの耐酸化
物質でコーティングされたグラファイト系、カーバイト
系、などの非金属系、さらにはシリコン、銅、アルミニ
ウム、タングステンなどの金属系線材に、早い蒸着速度
で超電導体を析出させる、線材上への超電導セラミック
薄膜製造法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段とその作用〕本発明は、前
述した問題点を解決するために、バリウム・イットリウ
ム及び銅を少なくとも含む薫発源の原料を用いた化学気
相析出法により線材上に超電導セラミックの薄膜を形成
する手段を採用する。

より具体的には、本発明の製造方法はアルカリ土類元素
、希土類元素および銅のβ−ジケトン錯体を原料とする
。これら３成分の錯体をそれらの蒸気圧が得られる温度
まで加熱し、アルゴンガスの如き不活性ガスをキャリア
ガスとして反応容器内に導入する。キャリアガスはＮ２
等でもよい、上記錯体とは別の経路で酸素ガス、あるい
は酸素を含むガスを反応容器内に導入する。反応容器内
に膜を析出させるための線材を置き、さらにこの線材を
加熱する。線材の加熱は反応容器内に加熱器を置き線材
を加熱するか、或いは、反応容器の外部から加熱器によ
り加熱する。さらに高周波加熱等の方法を用いてもよい
。さらに線材に直接通電することによって加熱してもよ
い。いずれかの方法により加熱した線材上に酸素ガスあ
るいは酸素ガスを含むガス及び各組成元素を含むβ−ジ
ケトン錯体の蒸気を含んだ不活性ガスを導入する。線材
の加熱温度はβ−ジケトン錯体が十分に分解、重合する
温度以上であり、線材が変化しない温度である。使用す
る線材は、グラファイト系、カーバイト系その他の非金
属線材、或いはシリコン、銅、アルミニウム、ジルコニ
ウム、タングステン、その他の金属系線材など、線材を
形成しえる物質であればいかなる物質でも線状にして線
材（より線を含む）として使用可能であるが、線材が酸
化に対して弱い場合は、炭化ケイ素、アルミナのように
耐酸化性の皮膜で線材をコーティングして使用する。耐
酸化性皮膜で線材をコーティングする方法は蒸着法その
他の常法により容易に行なうことができる。これらの線
材の上に超電導膜を形成する温度は好ましくは、６００
℃〜８００℃である。反応容器内の圧力は大気圧もしく
は減圧でもよいが、良質の膜を形成するためには減圧が
好ましい。膜厚は析出時間原料加熱温度、キャリアガス
流量及び、析出温度などの諸条件により任意に制御する
ことができる。また超電導体の組成制御も上記諸条件の
制御により可能である。超電導体の酸素量は酸素導入量
の調整による酸素分圧制御によってコントロールされ、
さらに他の方法により製造される・超電導体と同様に空
気中あるいは酸素中など酸素を含む雰囲気中での熱処理
により制御することもできる。また超電導体を析出後の
冷却中に熱処理を行なってもよい。

以上のような製造方法により作られた超電導体の膜は、
その焼結体を製造する温度よりも低温で合成され、原料
であるβ−ジケトン錯体の加熱温度及びキャリアガス流
量、析出温度、ガス圧等の諸条件で組成制御ができ、か
つ酸素量の制御も同一の反応容器内で行なうことができ
、さらにいかなる素材の線材の上にも析出させることが
できる。

以下第１図〜第へ図を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明における製造方法の１例である。イツト
リウム、バリウム、銅のβ−ジケトン錯体Ｙ（Ｃ＋＋Ｈ
＋ｑＯｚ）ｚ＋　Ｂａ（Ｃ＋ｔｆｌ＋＊０ｚ）ｚ。

Ｃｕ（Ｃ＋＋１１１ｑＯｇ）ｚを各々１．２．３の原料
容器内に入れ、ヒーター４により容器１のイツトリウム
のβ−ジケトン錯体は１３０℃、容器２のバリウムのβ
−ジケトン錯体は２５０℃１容器３の銅のβ−ジケトン
錯体は１５０℃に加熱する。各原料容器部１，２．３に
は不活性ガス導入口５からキャリアガスとしてアルゴン
ガスが３０　ｍ　ｉｔ　／ｒａｉｎで導入される。又酸
素ガスは導入口６から反応容器内へ１５０　ｍ　！！　
／　ｓｉｎ導入される。各組成元素を含むガス及び酸素
は反応容器内７で混合される。混合ガスは混合部の近傍
の線材８上に導入される。

線材８はジルコニアであり、ヒーター９により８００℃
に加熱される。反応容器内は、真空ポンプ１０により減
圧され、反応容器内の圧力は２０）ル（Ｔｏｒｒ）であ
る。以上のような条件により線材上に３時間析出させた
膜の組成分析を行なった。

分析は、分析電子顕微鏡により、焼結体のバリウム、イ
ツトリウム、銅の組成比が２：１：３のものを標準試料
として行なった。標準試料の分析結果を第２図に本実施
例の分析結果を第３図に示した。図から明らかなように
実施例における膜のバリウム、イツトリウム及び銅の組
成比は２：ｌ：３である。第２の実施例は第１の実施例
と同様の条件でアルミナコーティング線材を使用した。

アルミナコーティング線材においても第１の実施例と同
様の膜が得られた。

第３の実施例は第１の実施例と同様の条件で炭素繊維上
に炭化ケイ素をコーティングした線材を使用した。炭化
ケイ素コーティング炭素線材においても第１の実施例と
同様の膜が得られた。炭化ケイ素コーティング股上の超
電導体のＸ線回折バクーンを第４図に示した。

〔発明の効果〕

本発明により、必要に応じて耐酸化皮膜を形成させた任
意のＷ線材に、高品度の超電導セラミックの薄膜を簡単
な操作により形成できるので、各分野で、応用可能であ
り、特にえられた線材をより合わせて多芯構造の線或い
はより線に薄膜を生成した線とし送電に利用することは
電力の有効利用ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法に使用可能な装置の断面図
、第２図は焼結法による超電導体の分析電子顕微鏡によ
る分析結果を示すグラフ図、第３図は第１の実施例によ
る膜の分析電子顕微鏡による分析結果を示すグラフ図、
第４図は第３の実施例による膜のＸ線回折パターン図で
ある。 １．２．３・−一−−−・−・・原料容器４−・・・−
・−・・・−・・−・−・原料加熱ヒーター５・−・・
・・・−・・・−・・−・・−・・−不活性ガス導入口
６−・・・・−・−・・−・−・・−・・・酸素ガス導
入ロアー・−・−・・−・−・・・−曲反応容器内８−
・・−・−・・・・・・−・−・線材９・−−−−−−
−・−・−・・・−・・・−線材加熱ヒーター１０−・
−・−・−・−・−・−真空ポンプ化　理　人　弁理士
　　桑　　原　　英　　明第２図 第３図 ＯエネＩレキ’−（ｋａＶ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）バリウム・イットリウム及び銅を少なくとも含む
   蒸発源の原料を用いた化学気相析出法により１０００℃
   以下の温度領域で線材上に超電導セラミックの薄膜を形
   成したことを特徴とする薄膜製造法。
2. （２）薄膜を構成する各組成元素の原料がβ−ジケトン
   錯体である請求項（１）の薄膜製造法。
3. （３）各組成元素の組成比を析出温度、原料加熱温度、
   ガス圧及びキャリアガス流量で調整した請求項（１）の
   薄膜製造法。
4. （４）線材が炭化ケイ素又はアルミナでコーティングさ
   れている請求項（１）の薄膜製造法。
5. （５）線材がより線である請求項（１）の薄膜製法。