JPH0378911A - 絶縁処理を施した超電導々体 - 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、コイル、マグネット等に用いられる絶縁処理
を施した超電導４体に関する。

〔従来の技術及びその課題〕

Ｎｂ、Ｓｎ等の金属間化合物超電導体は脆い為、これを
コイル等に加工するには、例えばＣｕ−３ｎ系合金ビレ
ットにＮｂ棒を埋込み、これを細線に加工して複合細線
となし、この複合細線に絶縁層を耐熱ガラステープを巻
回して形成して絶縁複合細線となし、しかるのち、この
絶縁複合細線をコイル状に巻き、次いでこのコイル状体
に所定の加熱処理を施して、上記のＣｕ−５ｎ系合金中
のＳｎＩ！：Ｎｂとを超電導体のＮｂ、Ｓｎに拡散反応
させる、所謂Ｗｉｎｄ　＆　Ｒｅａｃｔ　（Ｗ＆Ｒ）法
が用いられている。

しかしながら、上記において耐熱ガラステープは超電導
体に冷媒が直接触れるよう、複合線材上に間隔をあけて
被覆する為に、これをコイルに巻いた場合に、露出した
超電導体層間に異物が混入する等して短絡事故をおこす
ことがあった。父上記のＷ＆Ｒ法においてＷｉｎｄ後に
超電導体となす為の加熱処理（Ｒｅａｃｔ　）を施すの
で導体と耐熱性ガラステープとを接着剤等で固定するこ
とができず、従って−ｉｎｄ中に上記耐熱性ガラステー
プがずれて使用中導体同士が短絡することがあった。

このようなことから耐熱性ガラスを超電導体層上に密に
巻く改良法が提案されたが、この場合には超電導体の冷
却が十分になされず、クエンチ事故が起き易いという問
題があった。

他方、近年臨界温度（Ｔｃ　）が液体窒素温度以上のＹ
　Ｂ　ａ　ｚ　Ｃｕ　ｓ　ＯＸ、Ｂ　ｉｔｓ　ｒｔｃａ
＋＋−＋Ｃｕ＋＋Ｏｘ　　（ｎ＝１．２．　３）、ＴＩ
−ｅｈＢａｚｃａｌｌ−＋ＣＬＩＩＩＯＸ　（ｍ＝ｔ、
　２、ｎ＝１．２．３．４）等のセラミックスからなる
化合物超電導体（以下セラミックス超電導体と略記）が
開発された。上記セラミックス超電導体は正孔をキャリ
ヤとするものであるが、これに対し電子をキャリヤとす
る（Ｎｄ＋−ｙＣｅｙ）ｉｃｕｏｍ等のセラミックス超
電導体も見出され、種々分野でその応用研究が活発にな
されている。しかしながら上記セラミックス超電導体も
、ＮＩｇＳｎ等の金属間化合物超電導体と同じように脆
弱な物質の為、これをコイルに加工するには前述のＷ＆
Ｒ法が有利であるが、セラミックス超電導体は一般に最
終工程の加熱処理を高温で行う必要があり、従って絶縁
層となる耐熱ガラステープがかかる高温での加熱処理に
より劣化してしまうという問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はかかる状況に鑑み鋭意研究を行った結果なされ
たもので、その目的とするところはコイルやマグネット
等の用途に適した絶縁性に優れた超電導々体を提供する
ことにある。

即ち本発明は、化合物超電導体層の表面の少なくとも一
部に導電性金属層を設けた超電導々体の上記導電性金属
層の表面の少なくとも一部に絶縁性セラミックス薄膜層
を形成したことを特徴とするものである。

以下に本発明の絶縁処理を施した超電導々体の実施態様
を第１〜３図に示した断面図を参照して説明する。

第１図に示した超電導々体は丸線であって、セラミック
ス超電導体層１の外周に導電性金属層２を設け、その外
周に絶縁性セラミックス薄膜層３を形成したものである
。

第２図に示した超電導々体はテープ線であって、絶縁性
セラミックス薄膜層３を導電性金属層２の上面にのみ形
成したものである。

第３図に示した超電導々体は、導電性金属層２中に複数
のセラミックス超電導体層１を複合した多芯超電導４体
の外周に絶縁性セラミックス薄膜層３を形成したもので
ある。

本発明はＮｂ、ＳｎやＶ、Ｇａ等のＡ１５型金属間化合
物超電導体、又はＰｂａＭｏｉＳｓ等のシェブレル相化
合物超電導体、又は前述のＹＢａ、Ｃｕ。

ＯＸ等のセラミックス超電導体等の超電導体に広く適用
される。

本発明において、超電導体層上に導電性金属層を設ける
方法としては、金属製容器に超電導体を充填し、これに
押出、圧延、引抜、伸線等の加工を施して細線に加工す
る方法等の任意の方法が通用される。

上記の導電性金属層は、超電導体層を機械的に補強し、
又クエンチ現象に対する安定化材としての作用を果すも
のである。

本発明において、導電性金属層を複合した超電導々体の
上記金属層表面に形成する絶縁性セラミックス薄膜層の
材料には、Ａｌ２．Ｏ，、Ｍｈｏ。

ＺｒＯ，、ＢａＺｒＯｓ　、ＡＩＮ、ＴｉＮＳＭｇＡｌ
ｚＯ−、Ｓ　ｉ　Ｏｘ　、ＢＮＳＣ，Ｂ　ｅＯｌＳｉＣ
，Ｓ　ｉ、Ｎ、等の耐熱性並びに絶縁性に優れたセラミ
ックス材料が用いられる。

本発明において、絶縁性セラミックス薄膜層を導電性金
属層の表面に形成するには、ＰＶＤ、ＣＶＤ、スプレー
パイロリシス、ゾルゲルコーティング、金属有機ポリマ
ー熱分解法等が適用される。

上記においてＡ／！、Ｍｇ、Ｚｒ等金属成分を析出させ
、これをあとから酸化、窒化、炭化等の処理を施して前
記の絶縁性セラミックスに反応させることも可能である
。

上記絶縁性セラミックス薄膜層の厚さは、厚いとコイル
巻きの際にクランクを発生させるので、セラミックスの
種類によっても異なるが、１０−以下の厚さ、特には０
．０５〜２μとするのが望ましい。

本発明において、超電導体がセラミックス超電導体の場
合、超電導体層全周を導電性金属層で覆わずに超電導体
層の一部を露出しておくと超電導体への加熱処理時に酸
素が十分供給され特性が向上するので好ましいものであ
る。

本発明において、絶縁性セラミックス薄膜層を、超電導
体層上でなく、導電性金属層上に形成した理由は、絶縁
性セラミックス層を超電導体層に直接接触させると、加
熱処理の際に超電導体層が絶縁性セラミックス薄膜層と
反応して変質する為であって、絶縁性セラミックスが超
電導体と非反応性の場合は、絶縁性セラミックス薄膜層
を超電導体層上に直接形成しても差支えない。第４図、
第５図は、超電導体層上に絶縁性セラミックス薄膜層を
直接形成した超電導々体の実施例を示す断面説明図で、
金属基体４上にセラミックス超電導体層１が設けられ、
その上に絶縁性セラミックス薄膜Ｎ３が形成されている
。

上記において金属基体上にセラミックス超電導体層を設
ける方法としては、プラズマスプレーＣＶＤ、ＰｖＤ、
ゾルゲル、サスペンションコーティング等の方法が広く
適用される。

本発明導体をコイルやマグネットの巻線として用いる場
合は、絶縁性セラミックス薄膜層は、導電性金属層の全
表面に形成する必要はなく、コイル巻き等したときに導
体同士が接触する部位にのみ形成すればよい。

〔作用〕

本発明の導体は、絶縁層に絶縁性セラミックスを用いた
ので、絶縁処理後に高温にて加熱処理を行っても絶縁層
が劣化したすせず、又絶縁性セラミックス薄膜層は超電
導体層上に導電性金属層を設け、この上に形成したので
、超電導体層が絶縁層と反応して変質したりすることが
なく、依って良好な絶縁特性が得られるものである。

又超電導体にセラミックス超電導体を用いた場合、超電
導体層上に導電性金属層を部分的に設は超電導体層を部
分的に露出しておくと、加熱処理時に超電導体層に０２
が十分供給されて超電導特性が向上する。

又本発明導体をコイルやマグネットに用いる場合上記絶
縁性セラミックス薄膜層は、導体同士接触する部位にの
み形成すればよく、従って生産性に優れ又経済的であり
、且つ冷媒と接触する導電性金属層又は超電導体層の面
積が増加して導体が十分に冷却されクエンチ事故が確実
に回避できる。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 外径２７ｍ、内径２０−のＡｇ−１０％Ｐｄ合金製容器
ニＢ　ｉｚ、１ｓ　ｒ　ｔｃ　ａ　＋１Ｃｕｚ、ｇｏ、
の仮焼成粉体を充填し、これを溝ロール圧延により４、
　Ｏｒｒｍφの線材となし、次いでこの線材を平ロール
圧延により輻７．５　ｒｍ、厚さ０．１５１ｍのテープ
材となし、次いでこのテープ材の片面に、マグネトロン
スパッタ法によりＡ２□Ｏ１を０．４　ｔｎａ厚さ形成
して絶縁処理を施した。

上記においてマグネトロンスパッタ法はターゲントにＡ
１□０．を用い、テープ材を３９０°Ｃに加熱して行っ
た。

而して得られた絶縁処理したテープ材を、ｖｌＡ録処理
した面を内側にして３０ｎａｍφのマンドレルにゼンマ
イ巻きして外径１００ｎｎのパンケーキ型コイルとなし
、次いでこのコイルの外側をハ゛ステロイテープを巻い
て補強した。

しかるのち、このコイルをＡｒ−１０％Ｏｔ雰囲気の炉
中で８８０°Ｃ３Ｈ加熱し８８０℃から０．５°（：／
＋ｗｉｎの速度で７５０°Ｃまで冷却して前記仮焼成粉
体をＢ　１ｚｓｒｔｃａＣｕｚＯｔの超電導体に反応さ
せて炉外に取出し、セラミックス超電導々体製コイルと
なした。

実施例２ 実施例１において、テープ材の片面に、Ａ　Ｅ　ｚＯｌ
に代えてＭｇＯを電子ビーム加熱法により１．１μ厚さ
形成した他は実施例１と同じ方法によりセラミンクス超
電導々体製コイルを製造した。

尚、上記の電子ビーム加熱法は、蒸発ソースに金属Ｍｇ
を用い、雰囲気の酸素分圧を３．５　Ｘ　１０−’Ｔｏ
ｒｒとして行った。

実施例３ 実施例１において、テープ材の片面に、Ａ　ｉｔ　ｔｏ
、に代えてＺｒＯ□を減圧ＭＯＣＶＤ法により２．２Ｐ
Ｒ厚さ形成した他は、実施例１と同じ方法によりセラミ
ックス超電導々体製コイルを製造した。

尚、減圧ＭＯＣＶＤ法は、蒸発源にイソプロピルジルコ
ネートを用い、テープ材を６３０℃に加熱して行った。

比較例１ 実施例１において、テープ材の絶縁処理を耐熱性ガラス
テープを巻回して行った他は実施例１と同じ方法により
セラミックス超電導々体製コイルを製造した。

而して得られた各々のコイルについて液体Ｎｅ中（２４
Ｋ）にて１２０Ａの電流を通電して中心部の磁場強度を
測定した。結果は第１表に示した。

第　　１　　表 第１表より明らかなように、本発明品（実施例１〜３）
は、絶縁層に耐熱性に優れた絶縁性セラミックスを用い
たので超電導体に反応させる為の加熱処理においても絶
縁層が劣化することなく高い磁場強度が安定して得られ
た。

これに対し比較例１は、耐熱ガラステープにより絶縁し
た為に、加熱処理時に耐熱ガラステープが劣化して、通
電によりコイルが絶縁破壊してしまった。

以上超電導体にＢｉ系セラミックス超電導体を用いた場
合について説明したが、本発明導体は超電導体がＹ系等
の他のセラミックス超電導体やＮｂ、Ｓｎ等の金属間化
合物超電導体の場合にも同様の効果を発現し得るもので
ある。

〔効果〕

以上述べたように本発明の超電導々体は絶縁性に優れて
いるので、コイルやマグネット等の導体に用いて、顕著
な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明導体の実施例を示す断面説明図、第
４．５図は本発明導体の応用例を示す断面説明図である
。 １・・・セラミックス超電導体層、　２・・・導電性金
属層、　　３・・・絶縁性セラミックス薄膜層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　化合物超電導体層の表面の少なくとも一部に導電性金
   属層を設けた超電導々体の上記導電性金属層の表面の少
   なくとも一部に絶縁性セラミックス薄膜層を形成したこ
   とを特徴とする絶縁処理を施した超電導々体。