JPH02306507A

JPH02306507A - 金属基体を有するセラミック超電導体

Info

Publication number: JPH02306507A
Application number: JP2094202A
Authority: JP
Inventors: Lawrence D Woolf; ローレンス　ディー．ウールフ; Frederick H Elsner; フレデリック　エイチ．エルスナー; William A Raggio; ウイリアム　エイ．ラギオ
Original assignee: General Atomics Corp
Current assignee: General Atomics Corp
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1990-12-19
Also published as: US5102865A; CA2011237A1; EP0392661A2; EP0392661A3

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、一般にセラミック超電導体を用いるための装
置及び体系（ｓｙｓｔｅｍ）に−する。特に本発明は、
セラミック超電導体を支持する金属基体で、該基体とセ
ラミック超電導体との間の成分元素の相互拡散を阻止す
る保護酸化物障壁を表面上に有する金属基体に関する。

特に本発明は、セラミック超電導体被覆を効果的に支持
する線状（ｗｉｒｅ）基体として有用であるが、それに
限定されるものではない。

〔従来の技術〕

＝９− 成るセラミックは、広い範囲の特別な用途に非常によく
適したものにする独特の特性及び性質を有することが知
られている。実際、これらの所謂セラミック超電導体の
ための多くの用途が更に決定されつつある。しかし、セ
ラミック超電導体は極めて脆く、損傷を受は易い。従っ
て、超電導体の特定の用途に対する有効性は、最終目的
としてセラミック超電導体を支持することになる台を確
定出来るかどうかに非常に大きく依存している。

非常に正確な操作特性を有するセラミック超電導体を与
える必要性から、セラミック超電導体に必要な機械的安
定性を与える台即ち基体は他の条−も満足しなければな
らない。最も重要なことは、基体と、セラミックを作る
のに用いられた超電導性材料との間に化学的両立性が存
在する必要があることである。このことは、もしそれが
ないと起きるであろう基体とセラミック超電導体との間
の各成分元素の相互拡散を、それが起きる可能性をなく
すために必要である。一方、化学的両立性がなくて、基
体からセラミック超電導体へ成分元素の拡散が起きると
、超電導体に異質元素が入り、それが必然的に超電導体
を被毒させ、その臨界温度（Ｔｃ）を低下し、その臨界
電流密度（Ｊ　ｅ）を低下させることになる。他方、セ
ラミック超電導体から基体へ成分元素の拡散が起きると
、基体の望ましい特性を変化させ、例えば基体を脆くす
る。更に、この拡散はセラミック超電導体の成分元素を
失わせ、そのため超電導体のＴｅ及びＪｅの低下をひど
くする。

支持されたセラミック超電導体と化学的に両立出来るこ
との他に、基体はセラミックが張力を受けた状態よりも
圧縮された状態になるようにするのが好ましい。なぜな
ら、セラミック超電導体は、引っ張り力の場合よりもか
なり大きな圧縮力に耐えることができるからである。こ
れを達成する一つの方法は、セラミック超電導体よりも
僅かに大きいか又は等しい熱膨張係数を有する基体を用
いることである。この熱膨張係数の差によって、基体と
超電導体との複合体を、超電導性材料の粒子をセラミッ
クへ焼結するのに必要な上昇させた温度から作動温度へ
冷却すると、基体は、セラミック超電導体被覆を圧縮さ
れた状態へ押す力を及ぼす傾向を示すであろう。その結
果、複合体は、セラミック超電導体を圧縮し、セラミッ
クが一層破壊を受は易くなる張力状態になるのを防ぐ性
質を持つことになるであろう。

セラミック超電導体の基体は容易に製造できることが望
ましい。実際、基体は市販されているのが好ましい。更
に、基体材料が、超電導体の製造中に受ける高温（即ち
、８００℃〜約１０３０℃）でもその強度を維持するこ
とができるのが望ましい。更に、基体材料は、その材料
を非常に細い線の形に引くことができる充分な展性をも
つことが望ましい。

超電導体基体の磁気的性質を考慮することも重要である
。例えば、もし超電導体を磁石の巻線の如き用途のため
に製造したいならば、基体は磁性をもたないか、磁性は
無視できる程のものであることが重要である。また、「
セラミック超電導体被覆金属線を製造するための装置及
び方法」と題する発明についての、本出願人により現在
出願中の米国特許出願５ｅｒｉａｌ　Ｎｏ、２８９，９
８６（本願と同じ譲受は人に譲渡されている）に記載さ
れているような方法に従って、電気泳動により超電導体
粒子を被覆する場合には、基体は非磁性であることが重
要である。それは、線状基体の近辺の粒子配列磁場を乱
さないようにし、非円状被覆にならないようにするため
に重要である。

セラミック超電導体は１０００℃より低い焼結温度で効
果的に製造することができるが、焼結を９７０℃〜１０
３０℃の範囲の比較的高い温度で行うと、セラミック中
の粒子相互接触がよくなることが知られている。これら
の高い焼結温度の結果、得られる超電導体セラミックの
密度及び臨界電流密度（Ｊ　ｅ）は増大する。しかし、
これを行うためには、比較的純粋な超電導体材料が必要
であり、それは、溶融が早過ぎ、超電導体の均一性を乱
すような共融物が、もしあったとしても極めて少ないも
のである。更にセラミック超電導体のための基体は、相
互拡散の可能性が大きくなるのを防ぎ、超電導１３一体の被毒を防ぐために、そのセラミックから化学的に効
果的に隔離されていなければならない。

本発明は、種々の形態で商業的に入手できる材料を処理
して、セラミック超電導体に適した基体を作ることがで
きることを見出したことに基づいている。特に、本発明
は、種々の市販材料を処理してセラミック超電導体層と
その下にある基体との間に、基体とそれが支持している
セラミック超電導体層との間の成分元素の相互拡散を阻
止する障壁或は相互作用領域をつくることができると言
う認識に基づいている。更に、本発明は、基体と゛セラ
ミック超電導体層との間の障壁或は相互作用領域を向上
させることにより、セラミックと基体との間の相互拡散
を最小にしながら、上昇させた温度での超電導体材料の
緻密化を改善することができると言う認識に基づいてい
る。

上述したことを考慮に入れて、本発明の一つの目的は、
セラミック超電導性材料の層又は被覆のための基体で、
両者間の相互拡散を阻止するなめに該セラミック材料と
化学的に両立できる基体を与えることである。本発明の
他の目的は、セラミックの一体性を更に保護するために
、セラミック材料の圧縮を起こさせる、セラミック超電
導性材料層又は被覆のための基体を与えることである。

本発明の更に別の目的は、セラミック超電導性材料の層
又は被覆のための基体で、その製造及び作動中セラミッ
クに十分な機械的安定性を与える基体を与えることであ
る。本発明の更に別の目的は、磁界の発生に用いること
ができるセラミック超電導体のために有効な非磁性基体
を与えることである。本発明の更に別の目的は、磁場電
気泳動を用いて等友釣被覆を与えることができる非磁性
基体を与えることである。本発明の更に別の目的は、セ
ラミック超電導体のための基体で、そのセラミックを被
毒することなくセラミック中の粒子間接触を増大するの
に必要な上昇させた焼結温度に耐えることができる基体
を与えることである６本発明の更に別な目的は、比較的
製造が比較的容易で、コスト的にも比較的有効なセラミ
ック超電導体基体を与えることである。

Ｃ本発明の要約〕本発明によるセラミック超電導体を支持するための新規
な基体の好ましい態様は、成分元素として保護酸化物形
成物質を含む金属基体からなる。

基体を規定された条件で処理すると、基体の表面に保護
酸化物層が形成され、それは基体によって支持されるセ
ラミック超電導体と結合している。

基体とセラミック超電導体層との間の位置により、この
酸化物層は、セラミック超電導体と基体との間の成分元
素の全ての相互拡散を実質的に阻止する障壁或は相互作
用領域を確立するのに役立つ。

本発明に従い、基体はどのような形態をしていてもよい
。しかし、基体上のセラミック超電導体被覆が非常に低
い電気抵抗の導電体として用いられる用途に対しては、
基体は線であるのが好ましい。一つの変形として基体は
セラミック超電導体が管の内腔に付着される管でもよい
。更に、基体の活性酸化物形成物質が基体の重量の約１
〜１０％を占め、それらがアルミニウム（Ａ１）、珪素
（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、ベリリウム（Ｂ　ｅ）、
マグネシウム（Ｍ　ｇ）及びジルコニウム（Ｚ　ｒ）を
含む群からのものであることが好ましい。アルミニウム
とベリリウムが好ましい。これらの特定の保護酸化物成
形物質は、基体とセラミック超電導体との間の相互作用
領域で、それらの間の相互拡散を阻止する領域を形成す
るのに効果的な基体表面上の酸化物層を確立することが
できる。更に、特定の形態とは無関係に、基体材料は予
め焼鈍されているのが好ましい。このことは、セラミッ
ク超電導体が線状基体の上に被覆される場合には特に重
要である。更に、それは、成る選択された用途にとって
は非磁性材料又は磁化が無視できる材料からつくられて
いてもよい。

本発明によって意図されるものとして、基体、相互作用
領域及びセラミック超電導体層の組合せは幾つかの方法
のいずれかで製造することができる。特に、セラミック
超電導性材料の層は、超電導体材料の元素を含む溶液で
基体を被覆するか、又は超電導体の粒子を基体上に直接
付着することにより基体上に配置することができる。次
に被覆された基体を酸化性環境中に入れ、基体中の酸化
物形成性元素の幾らかが基体の表面へ移動して、そこで
それらが酸化されて酸化物層を形成する温度へ加熱する
。被覆された基体の温度を、次に更に上昇させ、超電導
性材料の粒子が焼結して酸化物層に結合したセラミック
を形成する水準にする。

別の方法として、酸化物層をもたない又は既にそれが形
成された基体を、超電導性材料がその基体上に蒸着され
る環境中へ入れてもよい。

本発明の新規な特徴及び発明自体は、その構造及びその
作動の両方に関して、付図及びそれに付随する記載を一
緒に考慮することにより最もよく理解されるであろう。

図中同じ参照番号は同様−な部品を指す。

〔好ましい態様についての記述〕

最初に第１図に関し、本発明は、全体的に（１０）で示
した線の形にすることができることが分かるであろう。

第２図で、線（１０）は、基体（１２）、相互作用領域
（１４）及びセラミック超電導性材料の層（１６）から
本質的になることが分かるであろう。更に、相互作用領
域（１４）自体は基体（１２）の表面上に形成された酸
化物層（１８）、及び酸化物層（１８）とセラミック超
電導性層（１６）との間に形成された界面層（２０）か
らなることが認められるであろう。本発明が線（１０）
のような形にされた場合、基体（１２）は本質的に長い
円柱状の基本部材であり、相互作用領域（１４）は後に
述べる方法に従って、基体（１２）の表面上に層として
形成される。セラミック超電導性層（１６）は、完全に
相互作用領域（１４）を覆い、基体（１２）、相互作用
領域（１４）及びセラミック層（１６）が実質的に同心
状になっている線（１０）を確立する。

当業者には分かるように、線（１０）のこれらの構成部
分の協同した作用がその効率を決定する。従って、各構
成成分はその組合せに対するその効果を考慮して考えら
れなければならない。

基体（１２）は成る特徴を考慮に入れて選択される必要
がある。第一に、基体（１２）はセラミック超電導性層
（１６）のための効果的な機械的支持を与えることが出
来るものでなければならない。第二に、それは、セラミ
ック層（１６）が被毒し、それによってその効率を低下
するようなやり方でセラミック超電導性層（１６）と化
学的に相互作用すべきではない。更に、成る用途にとっ
て、基体はセラミック超電導体の非常に低い作動温度で
非磁性であることが望ましい。この点で特に第一に関心
が持たれるのはステンレス鋼である。しかし、ステンレ
ス鋼が低温で非磁性的挙動を維持するためには、ｆｃｃ
非磁性オーステナイト（δ）相が、強磁性ｂｅｅマルテ
ンサイト（α′）相への転移に対し安定なままでなけれ
ばならないことが決定されている。冷却でマルテンサイ
トが最初に形成される温度はＭｓとして言及されている
。Ｍｓについての関係式は決定されている：　　Ｍｓ＜
’Ｋ）−１５７８−６１，ｌＮｉ−４１，７Ｃｒ−３６
，ｌＭｏ−２７，８３ｉ　−１６６７（Ｃ十Ｎ　）。式
中、元素記号の数値は、オーステナイト相中の鉄と固溶
している合金元素の重量％を表している。従って、Ｍｓ
についての上記関係式に従って合金成分元素の含有量を
変化させることにより、得られる合金の磁気的性質を効
果的に低下させることができる。更に、そのような変化
及びアルミニウム（Ａ１）の添加により、本質的に非磁
性のアルミナ形成物を得ることができる。また、合金の
磁化率はＮｉ含有量と共に変化する。従って、好ましい
合金はＭｓ＜９”Ｋで、最小のニッケル含有量を持つも
のである。

基体（１２）がセラミック層（１６）のための効果的な
支持体となる必要性に関し、殆どの金属基体はこの要件
を満足するように形作ることができることが当業者には
認められるであろう。しかし、セラミック層（１６）は
典型的には脆い性質を持っているので、基体（１２）は
層（１６）に対する構造的支持を与えることの他に、セ
ラミック層（１６）に軸方向に圧縮応力を加えることが
できるのが望ましい。この特別な能力は、セラミックが
一般に、亀裂を生ずるまで、引っ張り応力よりも一層大
きな圧縮応力に耐えることができることが知られている
ので必要である。セラミック層（１６）は、線（１０）
の作動温度よりも遥かに高い温度で基体（１２）に焼結
されるので、基体（１２）と層（１６）との間の望まし
い状態は、基体（１２）がセラミック層（１６）よりも
僅かに大きな熱膨張係数を有するように選択された場合
に創り出すことができると言うことになる。この関係に
より、基体（１２）は線（１０）の作動、温度でセラミ
ック層（１６）に対し、セラミック層（１６）を軸方向
に圧縮された状態に押し付ける力を及ぼすであろう。

重要なことは、基体（１２）をセラミック超電導性層（
１６）から化学的分離する成る機構が線（１０）のため
に必要なことである。これは、セラミック層（１６）が
被毒せず、基体（１２）が汚染されないようにするため
に必要である。本発明によれば、この分離は相互作用領
域（１４）によって達成される。上で述べた如く、相互
作用領域（１４）は保護酸化物層（１８）を有する。こ
の保護酸化物層（１８）は、基体（１２）を８００℃〜
９００℃の範囲の温度に加熱し、この温度に約１〜１０
時間維持することにより、基体（１２）の表面上に形成
できるのが好ましい。しかし、酸化物層（１８）を形成
するのに約０．１〜２時間の範囲の短い時間でも有効で
あることが決定されている。勿論、これは、基体（１２
）が適当な酸化物形成物質を含み、それが相互作用領域
（１４）の保護酸化物層（１８）を形成すると言うこと
を予め前提にしている。好ましくはそのような酸化物形
成物質は、アルミニウム（Ａ１）、珪素（Ｓ　ｉ）、ベ
リリウム（Ｂｅ）及びマンガン（Ｍｎ）を含む群から得
られる。なぜなら、これらの元素を含んだ線を商業的に
得ることができるからである。また、これらの元素は基
体（１２）の表面（１８）へ、基体（１２）中の他の成
分元素よりも速く移動することが知られているので、特
によい。その結果、これらの元素の酸化物が基体（１２
）上の層として形成されることになる。第２図に示され
ているように、この酸化物層（１８）は、基体（１２）
に隣接した相互作用領域（１４）の一部分を形成するで
あろう。

下の表１に記載した幾つかの市販製品は、種々の程度に
基体（１２）として望ましい特性を示している。

特に表１に列挙した製品の中で、ホスキンス８７５が好
ましい。なぜならそれは、基体（１２）からの他の成分
元素の拡散を阻止するのに特に有効な相互作用領域（１
４）の一部としてアルミナ（Ａｌ□０３）の酸化物層（
１８）を生ずるからである。同様に重要なことは、後の
記述から一層明らかになるように、アルミナ層はセラミ
ック超電導性層（１６）から基体基体（１２）として示
唆されているが、これは、他の列挙した製品の効果が低
いことを示唆するものではない。実際、特定の基体の効
果は目的用途に依存するであろう。

セラミック層（１６）は、バリウム（Ｂ　ａ）、銅（Ｃ
ｕ）及び酸素（０）と二組に稀土類（ＲＥ　）を含んで
いる成分元素を有するよく知られた超電導体からなるの
が好ましい。典型的にはこの超電導体はＲＥＢａ２ｃ　
ｕ−ｔｏ　？−１１として示され、１−２−３としてよ
く言及されている。しかし、本発明の本質或は目的から
離れることなく、他の知られた超電導体を用いることが
できることも理解すべきである。例えば、ビスマス（Ｂ
ｉ）又はタリウム（ＴＩ）系超電導体を用いることもで
きる。

第３図に示されているように、セラミック超電導性層（
１６）は、帯、板或は平らな表面を有する成る他の構造
体としての形をした基体（２２）に結合されていてもよ
い。更に、第７図に示されているように、実質的に円筒
状の形をした管である基体（４０）を用いてもよい。更
に第４図に示されているように、基体（２２）はその両
側に結合された超電導性層（１６）を持っていてもよい
。特に第４図は、基体（２２）が酸化物層（１８）と界
面層（２０）を含む相互作用領域（１４）を有すること
を示している。反対側に形成された相互作用領域（１４
）中には別の酸化物層及び界面層が存在する。セラミッ
ク超電導性層（１６）は、線（１０）の層（１６）と基
体（１２）の場合と同様な構造として、その上に夫々結
合されている。従って、基体（１２）又は（２２）又は
（４０）が用いられることとは無関係に、基体（１２）
、又は（２２）又は（４０）と、相互作用領域（１４）
とセラミック超電導性層（１６）との間の一般的関係は
、構造的及び化学的に同じままになっている。

本発明の相対的大きさを理解するために、典型的な超電
導体の場合、セラミック超電導性層（１６）の厚さく２
４）は約７５μ位であるのに対し、基体（２２）の厚さ
く２６）は約１５０μ位である。それらの間の相互作用
領域（１４）の厚さは、典型的には５〜１０μ位であり
、この相互作用領域内の酸化物１１　（１８）は約１〜
４μの厚さである。これらと同じ相対的大きさは第２図
に示した線（１０）の場合にも適用できることが認めら
れている。特に、基体（１２）の直径は７５μ位であり
、相互作用領域（１４）の厚さは５〜１０μ位であり、
セラミック超電導性層（１６）の厚さは７５μ位であろ
う。

セラミック超電導性層（１６）を焼結する間、層（１６
）中の超電導性材料と酸化物層（１８）との間にはある
反応が生じ、それが層（１６）と基体（１２）との間に
界面層（２０）を生ずるであろうことは興味のあること
である。特に、ホスキンス（８７５）が基体（１２）、
（２２）、（４０）として用いられた場合、非常に僅が
な量の主としてバリウム（Ｂａ）及び一層少ない程度の
銅（Ｃｕ）が、層（１６）の焼結中１−２−３材料から
放出され、酸化物層（１８）のアルミナ＜Ａｌ□０．）
と反応し、界面層（２０）を形成し、それはアルミン酸
バリウム（Ｂ　ａＡ　ｌ　２０　＜”）を含んでいるで
あろう６殆どの場合、この相互作用は比較的僅かであり
、線（１０）の効力に影響を与えるとしても極めて僅か
である。

しかし、重要なことは、界面層（２０）はセラミック超
電導性層（１６）に比較して、比較的小さくあるべきで
ある。それは、主にセラミック層（１６）からのバリウ
ム（Ｂ　ａ）の枯渇を最小にするなめである。

上で述べた如く、セラミック超電導体の臨界電流密度（
Ｊ　ｃ）を増大する粒子間接触をよくするために９７０
℃〜１０３０℃の範囲の温度でセラミック超電導体を焼
結するのが望ましいであろう。残念ながら、ホスキンス
８７５の如きある基体材料では約１０００℃より高い温
度ては基体（１２）とセラミック（１６）との間の相互
拡散が著しく増大する。しかし、基体（１２）から形成
された酸化物と協同して界面領域（１４）を生ずる付加
的酸化物を形成することができる化合物で基体（１２）
を予め被覆することは、その上昇した温度での相互拡散
を阻止することができることが決定されている。

第８図では、予め被覆された基体（１２）を使用するこ
とから得られる超電導体線（１０）が示されている。特
に線（１０）の中心から見て、基体（１２）とセラミッ
ク超電導性層（１６）との間の界面領域（１４）は、酸
化物層（１８）、前被覆酸化物層（４２）及び界面層（
２０）からなることが分かるであろう。前被覆酸化物層
（４２）は、水酸化イツトリウムの加熱によって生じた
酸化イツトリウムであるのが好ましい。水酸化イツトリ
ウムは、前駆物質のイツトリウムアルコキシドの加水分
解により形成される。しかし、前被覆層（４２）を形成
するのに稀土類酸化物を用いることもできることは認め
られるであろう。更に、酸化ジルコニウムを用いてもよ
い。前被覆（４２）は、上で述べたような溶液法の他に
、スパッタリング又はプラズマスプレーの如き蒸着法を
用いて適用することができることも認められるであろう
。

第５図は、本発明が、基体（２８）が中空円筒のような
形をした場合にも適用できることを示してｂ）る。その
ような基体では、第６図に示したように基体（２８）の
内側表面（３０）を被覆することができる。

基体（２８）の外側表面を、第４図の基体（２２）につ
いて示したのと同様なやり方で被覆することができるこ
とは当業者には容易に分かるであろう。

第７図は、基体（４０）が管である＆ｌ　（１０）の形
状を示している。セラミック超電導性層（１６）は管（
４０）の内腔を満たし、界面領域（１４）が基体（４０
）とセラミック超電導性層（１６）との間の基体（４０
）の内壁上に形成されている。第７図には示されていな
いが、層（４２）について上で述べたのと同様な前被覆
酸化物層を、この形状の場合にも用いることができるこ
とは認められるであろう。

線（第１図）、板又は帯（第２図）、管（第７図）、及
び中空円筒（第５図）の形の基体形状が本発明ののため
に示されてきたが、これらの形状は単に例示するための
ものである。本発明には、種々の形態の基体が適切に用
いられ、本願の特定の条件によってのみ決定されるもの
であることは当業者には認められるであろう。

１遺方羞本発明の意図として、セラミック超電導性層（１６）は
、関連技術ですべて知られている幾つかの方法のいずれ
かにより基体へ結合することができる。検討するために
、基体（１２）は超電導体線（１０）を製造する観点か
ら考えることにする。

前置きとして、ホスキンス８７５の如き材料を基体（１
２）のために用い、セラミック焼結を１０００℃より高
い温度で行うものとすると、基体（１２）を前被覆する
ことが必要である。これは、セラミック超電導性層（１
６）をどこで付着させようとも、次のようにして行われ
る。基体（１２）の表面上にイツトリウムアルコキシド
の如き組成物を置く。次にイツトリウムアルコキシド被
覆を有する基体（１２）を約４００℃へ焼成して基体（
１２）上に酸化イツトリウム前被覆酸化物層（４２）を
形成する。もし超電導体材料を電気泳動により基体（１
２）上に付着させたいならば、前被覆（４２）を形成す
るための温度はあまり高くならないようにする。さもな
いと電気絶縁性障壁が形成され、それが電気泳動を行え
なくするであろう。それ以外の点では温度は高い方が好
ましいであろう。

１−２−３の如き超電導性材料を基体（１２）上に実際
に被覆するには、次のようにして達成されることは認め
られるであろう。基体（１２）の全表面を前被覆酸化物
層（４２）で、もしそのような層が用いられるならば、
被覆する。これは超電導性材料を溶解した溶液を用いて
行うことができる。更に、超電導性材料の粒子を、スラ
リー被覆或は電気泳動の如き、関連技術で知られている
幾つかの方法のいずれかにより基体（１２）上に直接付
着させることができる。次に被覆した基体（１２）を酸
化性環境中へ入れ、８００℃〜９００℃の範囲の温度へ
加熱して酸化物層（１４）を形成させる、前に述べた如
く、この特定の環境中で基体（１２）中の保護性酸化物
形成物質が基体（１２）の表面（１８）へ、基体（１２
）の他の成分よりも遥かに速く移動すると言うことが起
きる。酸化性環境中、これらの酸化物形成物質は、基体
（１２）とセラミック超電導性層（１６）との間の各成
分元素の相互拡散を実質的に阻止するのに有用な酸化物
層（１８）を確立する。この工程中、酸化性環境中の基
体（１２）の温度は、８００℃〜９００℃の範囲に約０
．１時間〜２時間維持されるのが好ましい。次に酸化さ
れた基体（１２）及び酸化物層（１８）上の超電導性材
料の粒子を、約９００℃〜９８０℃の範囲の温度へ上昇
させ、超電導性材料の粒子を焼結する。この焼結工程は
、約９００℃〜９８０℃の範囲の温度を約４時間維持す
ることを必要とする。上で示唆した如く、焼結工程は９
７０℃〜１０３０℃の範囲の上昇させた温度で約１〜１
５分間で達成するすることもできる。この焼結工程中、
超電導性元素は酸化物層（１８）、及び前被覆酸化物層
（４２）が用いられた場合にはそれと反応し、界面７！
（２０）を生じ、その上にセラミック層（１６）が形成
される。このようにして超電導体線（１０）が形成され
ている。焼結工程前に、超電導性材料の未焼結粒子は多
孔質領域を与え、それを通って酸素が浸透して、酸化物
層（１８）の形成中基体（１２）と接触することに注意
することは大切であろう。このことは、超電導性材料の
粒子が基体（１２）の表面上に直接付着されているか、
基体（１２）の表面上に溶液として被覆されているかに
は無関係に成り立つ。

超電導性材料を基体（１２）上に蒸着させる場合、基体
（１２）は予め酸化しておくことが必要であろう。

これは、未被覆又は前被覆した基体（１２）を約８００
℃〜９００℃の範囲の温度の酸化性環境中に入れること
によって行われる。前と同様に、この温度は約０．１〜
１０時間維持される。これによって酸化物層（１８）が
基体（１２）の表面上に形成され、この予め酸化した基
体（１２）を、次に酸化物層（１８）の上に超電導性材
料を蒸着させるスパッタリング、蒸着或は化学的蒸着の
如き関連技術でよく知られているいずれかの方法にかけ
ることができる。

本発明に従って製造された超電導体を更に保護するため
に、銀（Ａｇ）又はニッケル（Ｎｉ）で導電体を被覆す
ることによりそれを達成することができる。更に、この
銀又はニッケル被覆（図示されていない）は、セラミッ
ク超電導性層（１６）との電気的接触を促進することが
必要な用途に役立っであろう。

第７図に示した特別な基体（４０）の場合、手順は実質
的に同じである。しかし、１−２−３超電導性材料の粒
子を基体（４０）の内腔内に、焼結工程前に適用すると
いう最初の要件が存在する。これは、超電導性材料の粒
子で内腔を満たし、次に基体（４０）をスェージング（
ｓｗａｇｉｎｇ）、圧延又は絞りにかけるような、関連
技術でよく知られた何れがのやり方で行うことができる
。実際の焼結工程前の基体（４０）の酸化、及び焼結後
の超電導体を酸化するために必要な酸素は、幾つかの方
法で与えることができる。例えば、管状基体（４０）に
溝（４４）を形成し、それによって基体（４０）島内腔
中へ酸素が到達できるようにしてもよい。別法として、
超電導性材料の粒子を内腔内に入れる前に、管状基体（
４０）を酸化してもよい。更に、超電導性材料の粒子と
混合され、管の内腔中へ入れられる酸化銀（’Ａ　ｇ　
２０　）は、２００℃〜５００℃の温度で酸素を放出す
ることが知られており、従って、それを保護性酸化物層
（１８）を生成させるのに用いることができる。

上述の手順のいずれによっても、基体（１２）上に酸化
物層を形成する工程は、基体（１２）の表面（１８）上
の酸化物を安定化するのに充分な時間継続させことが必
要である。上で与えた実施例はこの手順が約０．１〜１
０時間継続させるべきであることを示している。もし酸
化物の安定化が起きないならは、その酸化物層の目的自
体が危うくなるそあろう。

このことは重要である。なぜなら、基体（１２）とセラ
ミック超電導性層（１６）との間の成分元素の相互拡散
を阻止する目的で、基体（１２）とセラミック超電導性
層（１６）との間に酸化物層（１４〉が確立されるとい
うことが、本発明にとって最も重要なことだからである
。

ここに示し且つ詳細に記述したセラミック超電導体を支
持するための特別な基体は、ここで前に述べた目的を達
成し、利点を与えることが完全にできるものであるが、
それは本発明の現在好ましい態様を単に例示したもので
あり、特許請求の範囲に規定した以外のここで示した構
成或は設計の詳細に何等限定されるものではないことは
理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、セラミック超電導体被覆線の斜視図である。第２図は、第１図の線２−２に沿ってとった被覆線の拡
大断面図である。第３図は、セラミック超電導体被覆板又は帯の斜視図で
ある。第４図は、第３図の線４−４に沿ってとった被覆板の断
面図である。第５図は、セラミック超電導体被覆中空円筒の斜視図で
ある。第６図は、第５図の線６−６に沿ってとった被覆中空円
筒の断面図である。第７図は、本発明の基体の別の形態のものの、明瞭にす
るため一部を断面で示した斜視図である。第８図は、本発明の基体の別の態様の、第１図の線２−
２に沿ってとったのと同様な断面図である。１〇−線、　　　　　　　　１２．２２．４〇−基体、
１４−相互作用領域、　　１６−超電導性層、１８−酸
化物層、　　　　２〇−界面層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内腔を形成し、複数の成分元素を含む管状基体で
、前記内腔の表面上に酸化物層が形成された基体、及び前記内腔に付着され前記酸化物層を覆う、複数の成分元素を含むセラミック超電導性材料、を有し
、然も、前記酸化物層が、前記基体と前記セラミック超
電導性材料との間の前記各成分元素の相互拡散を実質的
に阻止している超電導体。
（２）セラミック超電導性材料と基体との間に、酸化物
層及び界面層を有する相互作用領域を更に有する請求項
１に記載の超電導体。
（３）酸化物層が基体と同心状になっており、セラミッ
ク超電導性材料が前記酸化物層と同心状層として形成さ
れている請求項１に記載の超電導体。
（４）基体が保護酸化物形成物質を有する請求項１に記
載の超電導体。
（５）基体が直径約１５０μであり、相互作用領域が約
１０μ厚さの深さを有し、セラミック超電導性材料が約
７５μの直径を有する請求項１に記載の超電導体。
（６）酸化物層が酸化イットリウムの前被覆を含む請求
項１に記載の超電導体。
（７）酸化物層が酸化ジルコニウムの前被覆を含む請求
項１に記載の超電導体。
（８）酸化物層が稀土類酸化物を含む請求項１に記載の
超電導体。
（９）セラミック超電導性材料が、基体を線状の形にし
た時圧縮状態に維持される請求項１に記載の超電導体。
（１０）セラミック超電導性材料がＲＥＢａ＿２Ｃｕ＿
３Ｏ＿７＿−＿ｘである請求項１に記載の超電導体。
（１１）基体が鉄、クロム及びアルミニウムからなる請
求項４に記載の超電導体。
（１２）基体がニッケル、アルミニウム、珪素及びマン
ガンからなる請求項４に記載の超電導体。
（１３）基体がニッケル、ベリリウム及びチタンからな
る請求項４に記載の超電導体。
（１４）保護酸化物形成物質がアルミニウムである請求
項４に記載の超電導体。
（１５）保護酸化物形成物質が珪素である請求項４に記
載の超電導体。
（１６）保護酸化物形成物質がマンガンである請求項４
に記載の超電導体。
（１７）保護酸化物形成物質がジルコニウムである請求
項４に記載の超電導体。
（１８）保護酸化物形成物質がマグネシウムである請求
項４に記載の超電導体。
（１９）保護酸化物形成物質がベリリウムである請求項
４に記載の超電導体。
（２０）基体が実質的に非磁性である請求項１に記載の
超電導体。
（２１）セラミック超電導性材料を支持するための構造
体において、前被覆層を有する金属基体で、酸化物形成物質成分を含
む基体、及び前記基体の表面上の、前記酸化物形成物質によって前記
前被覆層と共に形成された酸化物層で、セラミック超電
導性材料を前記構造体へ結合する時、前記基体と前記セ
ラミック超電導性材料との間の相互拡散を実質的に阻止
する酸化物層、を有するセラミック超電導性材料支持構造体。
（２２）前被覆が酸化イットリウムである請求項２１に
記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（２３）前被覆が酸化ジルコニウムである請求項２１に
記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（２４）前被覆が稀土類酸化物である請求項２１に記載
のセラミック超電導性材料支持構造体。
（２５）セラミック超電導性材料と基体との間に、酸化
物層と一緒になった前被覆層及び界面層を有する相互作
用領域を更に有する請求項２１に記載のセラミック超電
導性材料支持構造体。
（２６）相互作用領域が約５μの深さを持ち、セラミッ
ク超電導性材料の層が深さ約５０μより大きい請求項２
５に記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（２７）基体が長い実質的に円筒状の線である請求項２
６に記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（２８）酸化物層が基体と同心状になっており、セラミ
ック超電導性材料が前記酸化物層と同心状の層として形
成されている請求項２７に記載のセラミック超電導性材
料支持構造体。
（２９）酸化物形成物質がアルミニウムである請求項２
１に記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（３０）酸化物形成物質が珪素である請求項２１に記載
のセラミック超電導性材料支持構造体。
（３１）酸化物形成物質がマンガンである請求項２１に
記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（３２）酸化物形成物質がマグネシウムである請求項２
１に記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（３３）酸化物形成物質がジルコニウムである請求項２
１に記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（３４）酸化物形成物質がベリリウムである請求項２１
に記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（３５）基体が実質的に非磁性である請求項２１に記載
のセラミック超電導性材料支持構造体。
（３６）セラミック超電導性材料がＲＥＢａ＿２Ｃｕ＿
３Ｏ＿７＿−＿ｘである請求項２１に記載のセラミック
超電導性材料支持構造体。
（３７）基体が鉄、クロム及びアルミニウムからなる請
求項３６に記載のセラミック超電導性材料支持構造体。
（３８）基体がニッケル、アルミニウム、珪素及びマン
ガンからなる請求項３６に記載のセラミック超電導性材
料支持構造体。
（３９）基体がニッケル、ベリリウム及びチタンからな
る請求項３６に記載のセラミック超電導性材料支持構造
体。
（４０）成分酸化物形成物質を含む金属基体上に支持さ
れたセラミック超電導体を組合せて製造する方法におい
て、（Ａ）前記基体上に前被覆酸化物層を形成し、（Ｂ）前
記基体上の前記前被覆酸化物層を、超電導性材料の粒子
の層で被覆し、（Ｃ）前記基体と前記粒子層との間に、前記成分酸化物
形成物質から前記基体表面上の前記前被覆酸化物層と一
緒になった酸化物層を形成し、そして（Ｄ）前記粒子を焼結して、前記酸化物層上に前記基体
とは反対側にセラミック超電導性材料の層を形成し、前
記酸化物層を前記基体と前記セラミック超電導性材料と
の間の成分元素の相互拡散を実質的に阻止するのに用い
る、諸工程からなるセラミック超電導体製造方法。
（４１）前被覆酸化物層を形成する工程が、基体にアル
コキシドを被覆し、該アルコキシドを加水分解し、前記
被覆した基体を酸化性環境中に入れ、その環境の温度を
約４００℃に０．１〜１０時間維持することにより達成
される請求項４０に記載のセラミック超電導体組合せ製
造方法。
（４２）アルコキシドがイットリウム　アルコキシドで
ある請求項４１に記載のセラミック超電導体組合せ製造
方法。
（４３）アルコキシドが稀土類アルコキシドである請求
項４１に記載のセラミック超電導体組合せ製造方法。
（４４）アルコキシドがジルコニウムアルコキシドであ
る請求項４１に記載のセラミック超電導体組合せ製造方
法。
（４５）酸化物層を形成する工程が、覆われた基体を酸
化性環境中に入れ、その環境の温度を８００℃〜９００
℃の範囲に１／１０時間〜２時間維持することにより達
成される請求項４１に記載のセラミック超電導体組合せ
製造方法。
（４６）焼結工程が、覆われた基体を適当な環境中に入
れ、その環境の温度を９７０℃〜１０３０℃の範囲に約
１〜１５分維持することにより達成される請求項４５に
記載のセラミック超電導体組合せ製造方法。
（４７）酸化物形成工程が、粒子を焼結する工程の前に
達成される請求項４６に記載のセラミック超電導体組合
せ製造方法。
（４８）基体を覆う工程が、超電導性材料の成分元素が
溶解した溶液で前記を被覆することにより行われる請求
項に４７記載のセラミック超電導体組合せ製造方法。
（４９）基体を覆う工程が、超電導性材料の粒子を基体
の表面上に直接付着させることにより行われる請求項に
４７記載のセラミック超電導体組合せ製造方法。