JPH07157372A - ビスマス系高温超電導体の接合方法 - Google Patents

ビスマス系高温超電導体の接合方法

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JPH07157372A
JPH07157372A JP5302883A JP30288393A JPH07157372A JP H07157372 A JPH07157372 A JP H07157372A JP 5302883 A JP5302883 A JP 5302883A JP 30288393 A JP30288393 A JP 30288393A JP H07157372 A JPH07157372 A JP H07157372A
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敏宏 春日
Yoshihiro Abe
良弘 阿部
Koichi Nakamura
光一 中村
Eikichi Inukai
英吉 犬飼
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のビスマス系高温超電導体の接合を可能
にすることによって、大型の高温超電導体製品を低コス
トで品質良く製作することを目的とする。 【構成】 上記目的を果たすため、結晶化ガラス法ある
いは焼結法などで製作された複数の被接合ビスマス系高
温超電導体1,1それぞれの接合部を加熱し、それぞれ
の接合部を溶融状態にした時点で、同接合部を突き合わ
せ、一体化された被接合ビスマス系高温超電導体を所要
の温度で所要時間空気中または酸素を含んだ雰囲気中で
加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビスマス系高温超電導
体の接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、主としてファインセラミックスか
ら成る高温超電導体は、金属とは異なり、溶接等による
接合が極めて困難である。即ち、ファインセラミックス
の一種であるビスマス系の高温超電導体は、熱衝撃に対
して弱く、単なる加熱による接合を試みた場合、クラッ
クが発生し、接合は実際上、不可能であることから、目
的とする形状の高温超電導体を初めから一体構造で製作
しなければならない。そのため、大きい形状の高温超電
導体を製作するためには焼結炉等の設備が大型化しなけ
ればならないからコストが高くなるとともに、特に大型
で複雑な形状の高温超電導体は均一な品質の維持が難し
い。そのような理由により、従来は高温超電導体の大型
化が制限されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、ビ
スマス系の高温超電導体の接合を可能にすることにより
大型設備を使用しなくても大型の形状の高温超電導体を
製作できるように、且つ大型で複雑な形状の高温超電導
体であっても均一な品質を確保できるようにすることを
解決すべき技術的課題とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題解決のための技
術的手段は、結晶化ガラス法または焼結法などで製作さ
れた複数の被接合ビスマス系高温超電導体それぞれの接
合部を局部的に加熱し、それぞれの接合部を溶融状態に
した時点で、同接合部を突き合わせ、一体化された被接
合ビスマス系高温超電導体を所要の温度で所要時間、空
気中または酸素を含んだ雰囲気中で加熱することにより
ビスマス系の高温超電導体を接合することである。
【0005】
【作用】上記のような接合方法により、各被接合ビスマ
ス系高温超電導体それぞれの接合部は一旦、溶融状態に
なり、接合後の空気中または酸素を含んだ雰囲気中での
加熱により、その接合部に超電導結晶が生成されるた
め、その接合部は接合前の各被接合ビスマス系高温超電
導体特性とほぼ同レベルの超電導特性が得られる。
【0006】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。市
販の特級試薬(酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の
例えば、Bi2 3,SrCO3,CaCO3,CuO等)の
粉末を用いて酸化物比で、Bi2 3 :SrO:Ca
O:CuO=1:2:1:2のモル比になるように秤量
した。これらを混合したあと、白金製のるつぼに入れ、
1000℃〜1400℃に保持した電気炉で加熱して融
液化した。予め用意した内径3mmの石英管の一端をこ
の融液に挿入し、反対側の末端から減圧して同融液を管
内に吸引したあと、室温まで放冷した。次に、外部の石
英管を機械的に外すことにより、ガラス相を多量に含む
棒状の融液固化物が得られた。
【0007】次に、上記棒状の融液固化物を700℃〜
880℃で空気中または酸素を含んだ雰囲気中で加熱
し、その温度で5〜100時間保持したあと自然放冷し
て超電導結晶化ガラスを得た。この超電導結晶化ガラス
にはBi2 Sr2 CaCu2 x 超電導結晶が生成して
おり、ガラス相がほとんど残留していなかった。この超
電導結晶化ガラスの超電導特性を測定したところ、電気
抵抗ゼロを示す臨界温度は約80K(ケルビン)、外部
磁場ゼロにおける77Kでの臨界電流密度は約80A/
cm2 であった。
【0008】図1に示すように、棒状の上記の超電導結
晶化ガラス1,1を2本用意し、これらを直列に接合す
るものとする。図2に示すように、一般的に使用される
ブンゼンバ−ナ−2で超電導結晶化ガラス1,1の接合
部を加熱し、図3に示すように表面部のみが溶けた状態
になったとき、図4に示すように超電導結晶化ガラス
1,1の接合部を接触させる。そのあと、図5に示すよ
うに同ブンゼンバ−ナ−2で接触状態にある接合部を加
熱し、十分に接合させる。
【0009】上記接合部が十分に接合された状態では、
その接合部近傍に亀裂の発生が見られず、完全な接合状
態になっていた。この接合部は、一旦、高温になって溶
融しており、超電導結晶化ガラス1,1のBi2 Sr2
CaCu2 x 超電導結晶は溶融し、ガラス相が多くな
っていた。
【0010】上記のようにBi2 Sr2 CaCu2 x
超電導結晶が溶融し、ガラス相が多くなった接合部を有
する図6に示すような超電導結晶化ガラス1,1を、図
示していない電気炉に入れ、700℃〜880℃で空気
中または酸素を含んだ雰囲気中で加熱し、その温度で5
〜100時間保持したあと自然放冷した。このように熱
処理された超電導結晶化ガラス1,1の接合部にはBi
2 Sr2 CaCu2 x 超電導結晶が生成されており、
直流4端子法により電気抵抗を測定したところ、接合部
は超電導結晶でつながれており、電気抵抗ゼロを示す臨
界温度は約80K(ケルビン)、外部磁場ゼロにおける
77Kでの臨界電流密度は約80A/cm 2 となって、接
合前の超電導結晶化ガラス1,1とほぼ同レベルの超電
導特性が得られた。
【0011】尚、前記融液固化物を、700℃〜880
℃で空気中または酸素を含んだ雰囲気中で加熱し、その
温度で5〜100時間保持したあと自然放冷するという
前記行程を省いた場合には、次のような問題が生じた。
即ち、前記石英管を機械的に外したあと、ブンゼンバ−
ナ−で2本の融液固化物の端部を加熱溶融し、接合させ
たあと、更にその接合部を加熱することにより十分に接
合した状態での冷却中に、接合部分近傍に亀裂が生じて
完全な接合が得られなかった。但し、特殊な電気炉中で
全体をゆっくり冷却することができれば上記亀裂の発生
が防止され、完全な接合が可能になる。
【0012】また、図1に示した超電導結晶化ガラス
1,1の形状に限らず、例えば図7に示すようにそれぞ
れ異なった形状の超電導結晶化ガラス3,4を接合する
こともできる。あるいは二つではなく、それ以上の数の
超電導結晶化ガラスでも接合することができる。更に、
丸形に限らず、角形等の超電導結晶化ガラスを接合する
こともできる。
【0013】次に、焼結法により製作された高温超電導
体の接合方法について説明する。市販の特級試薬(酸化
物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の例えば、Bi2 3,
SrCO3,CaCO3,CuO等)の粉末を用いて酸化物
比で、Bi2 3 :SrO:CaO:CuO=1:2:
1:2のモル比になるように秤量した。これらを混合し
たあと、800℃で24時間加熱して仮焼し、室温まで
冷却した。これを粉砕し、200MPaで角柱状(4×
5×40mm)に加圧成形したものを電気炉に入れ、8
00〜880℃で空気中または酸素を含んだ雰囲気中で
加熱し、その温度で5〜100時間保持したあと自然放
冷した。この製作行程により、Bi 2 Sr2 CaCu2
x 超電導結晶から成る角柱状セラミックスが得られ
た。
【0014】上記角柱状セラミックスの超電導特性を測
定したところ、電気抵抗ゼロを示す臨界温度は約80K
(ケルビン)、外部磁場ゼロにおける77Kでの臨界電
流密度は約80A/cm2 であり、前述の超電導結晶化ガ
ラス1とほぼ同様の特性であった。
【0015】以下、上記の角柱状セラミックスを2本用
意し、これを接合する接合方法について説明する。尚、
この接合行程は、ほぼ前述の超電導結晶化ガラス1,1
の接合行程と同様であるため、図示は省略する。一般的
に使用されるブンゼンバ−ナ−で角柱状セラミックスそ
れぞれの接合部を加熱し、接合部表面のみが溶けた状態
になったとき、角柱状セラミックスそれぞれの接合部を
接触させる。そのあと、同ブンゼンバ−ナ−で、接触状
態にある接合部を加熱し、十分に接合させる。
【0016】尚、上記接合部が十分に接合された状態で
は、その接合部近傍に亀裂の発生が見られず、完全な接
合状態になっていた。この接合部は、一旦、高温になっ
て溶融しており、角柱状セラミックス中に生成していた
Bi2 Sr2 CaCu2 x超電導結晶は溶融し、ガラ
ス相が多くなっていた。
【0017】上記のようにBi2 Sr2 CaCu2 x
超電導結晶が溶融し、ガラス相が多くなった接合部を有
する角柱状セラミックスを電気炉に入れ、700℃〜8
80℃で空気中または酸素を含んだ雰囲気中で加熱し、
その温度で5〜100時間保持したあと自然放冷した。
このように熱処理された角柱状セラミックスの接合部に
は、Bi2 Sr2 CaCu2 x 超電導結晶が生成され
ており、直流4端子法により電気抵抗を測定したとこ
ろ、接合部は超電導結晶でつながれており、電気抵抗ゼ
ロを示す臨界温度は約80K(ケルビン)、外部磁場ゼ
ロにおける77Kでの臨界電流密度は約80A/cm2
なって、接合前の角柱状セラミックスとほぼ同レベルの
超電導特性が得られた。
【0018】以上の説明では、局部加熱手段としてブン
ゼンバ−ナ−を用いたが、ブンゼンバ−ナ−に限らず酸
素バ−ナ−、レ−ザ−加熱、あるいは赤外線集光加熱な
どの局部加熱手段を用いることができる。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、結晶化ガ
ラス法、あるいは焼結法などで製作された複数の被接合
ビスマス系高温超電導体それぞれの接合部を加熱し、そ
れぞれの接合部を溶融状態にした時点で、同接合部を突
き合わせ、一体化された被接合ビスマス系高温超電導体
を所要の温度で所要時間空気中または酸素を含んだ雰囲
気中で加熱することにより、同接合部を、ほぼ被接合ビ
スマス系高温超電導体と同じ超電導特性にすることがで
きるため、任意の形状のビスマス系高温超電導体を接合
することができる。そのため、 (1)小さい高温超電導体を接合し、組み合わせること
により大型化することができる。 (2)複雑な形状の高温超電導体を形成することができ
る。 (3)焼結炉等の設備を小型化することができるため、
大幅なコストダウンが可能になる。 (4)高温超電導製品の均一な品質を維持することがで
きる。 という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】二つの被接合高温超電導体の接合前の状態を示
した斜視図である。
【図2】二つの被接合高温超電導体の接合部分を加熱す
る状態を示した斜視図である。
【図3】二つの被接合高温超電導体の接合部分が溶融し
た状態を示した斜視図である。
【図4】二つの被接合高温超電導体の接合部分を接合し
た状態を示した斜視図である。
【図5】二つの被接合高温超電導体の接合部分の接合後
に、その部分を加熱する状態を示した斜視図である。
【図6】接合完了した高温超電導体の斜視図である。
【図7】異形の二つの被接合高温超電導体の接合前の状
態を示した斜視図である。
【符号の説明】 1 超電導結晶化ガラス(被接合ビスマス系高温超
電導体) 2 ブンゼンバ−ナ−
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 光一 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字与太郎 124の5 (72)発明者 犬飼 英吉 愛知県名古屋市緑区鳴子町5丁目1番地の 12

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の被接合ビスマス系高温超電導体そ
    れぞれの接合部を加熱し、それぞれの接合部を溶融状態
    にした時点で、同接合部を突き合わせ、一体化された被
    接合ビスマス系高温超電導体を所要の温度で所要時間空
    気中または酸素を含んだ雰囲気中で加熱することを特徴
    とするビスマス系高温超電導体の接合方法。
JP5302883A 1993-12-02 1993-12-02 ビスマス系高温超電導体の接合方法 Expired - Lifetime JP2907313B2 (ja)

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