JPS63256587A - セラミツクス系超電導部材 - 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］ この発明は、セラミックス系超電導部材に関するもので
、特に、セラミックス系超電導材料を使用したケーブル
や素子等に用いられる、セラミックス系超電導部材に関
するものである。

［従来の技術］ 近年、セラミックス系の超電導材料が高い超電導臨界温
度を示すことが見出され、注目されている。これらのセ
ラミックス系超電導材料は、通常、プレス加工により圧
縮成形した後、焼結して製造され、セラミックスベレッ
トのまま実験室的に使用されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のようなセラミックス系超電導材料としては、たと
えば層状ペロブスカイト型またはその類似の結晶構造を
有するものが知られており、超電導現象を示す臨界温度
として、３０に以上を記録している。たとえば、Ｙ−Ｂ
ａ　−Ｃｕ　−０系の超電導材料にあっては、９０に以
上の臨界温度を示すことが実証されている。

しかしながら、このようなセラミックス系超電導材料を
実用化する上では、常温よりも低い温度に冷却する必要
があり、液体窒素等の冷却媒体の存在下で使用される。

たとえば、セラミックス系超電導材料からなる部材とし
ての素子は、超電導特性を発揮するために冷却媒体の存
在下で使用され、使用しないときはその部材は常温下に
置かれる。このように超電導特性を示すときと、示さな
いときとの間で、すなわち、低温下と常温下との間の温
度差のある環境下で繰返して部材は置かれるので多数回
のヒートサイクルが繰返される。そのため、大気中の水
蒸気が温度差によって凝縮し、部材表面には水滴が付着
する場合がある。また、このようなセラミックス系材料
が将来常温下で超電導特性を発揮し得るとしても、使用
環境によりては大気中の水蒸気によりその表面に水滴が
付着しくｑることが十分考えられる。

ところが、本願発明者等は、セラミックス系超電導材料
は吸湿性を示し、水分により変質しゃすく、水分を含む
ことによって超電導特性を示す臨界温度が低下するとい
う知見を得た。このため、上述のようにセラミックス系
超電導部材表面に水滴が付着すると、表面から水分が浸
透することによって超電導特性を低下させる。しかし、
現状では、セラミックス系超電導部材の耐湿性に関して
は、未検討の状態である。

そこで、この発明は、上述したような高い臨界温度を示
すことが実証されているペロブスカイト構造または疑似
ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超電導体が
使用環境の湿度変化に耐え、かつ、高い臨界温度を維持
し得るセラミックス系超電導部材を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に従ったセラミックス系超電導部材は、上述の
ような問題点を解決するため、べ０プスカイト構造また
は疑似ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超電
導体の表面に、耐湿性および気密性を示す、セラミック
ス系保ｌＩ層の被覆を有することを特徴とするものであ
る。

なお、ペロブスカイト構造または疑似ペロブスカイト構
造を呈するセラミックス系超電導材料としては、一般に
、一般式ＡａＢｂＣｃ（ａ、ｂ。

Ｃは、Ａ、Ｂ、Ｃの各組成比を示す数である。）で表わ
される組成を有するものである。ここで、Ａは、周Ｊｆ
Ｊ律表Ｉａ、■ａ１ｆｌａ族元素からなる群から選ばれ
た少なくともｉａｉ、ａは、周期律表Ｉｂ　、Ｉｂ　、
ｌｌＩｂ族元素からなる群から選ばれた少なくとも１種
、Ｃは、酸素、炭素、窒素、フッ素、イオウからなる群
から選ばれた少なくとも１種である。この組成のうち、
Ａは、周期律表１ａ。

ｉａ　、ｍａ族元素からなる群から選ばれた２種以上の
元素とするのがさらに好ましい。また、Ｂとしては、少
なくとも銅を含むようにされ、Ｃは、少なくとも酸素を
含むようにされるのが好ましい。

さらに、前述の一般式Ａａ　Ｂｂ　Ｃｃにおいて、ａｌ
ｂおよびＣの間には、通常、ａ　Ｘ　（Ａの平均原子価
）　＋ｂ　Ｘ　（Ｂの平均原子価）−０Ｘ（Ｃの平均原
子価）の関係が成立する。もつとも、この関係が成立す
ることは必ずしも必要ではない。

なお、ここで周期律表Ｉａ族元素としては、ＨｌＬｌ　
、Ｎａ　、に、Ｒｂ　、Ｃｓ　、Ｆｒが挙げられる。

周期律表１［ａ族元素としては、Ｂｅ　、Ｍｇ、Ｃａ　
。

Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａが挙げられる。周期律表ｍａ族元素と
しては、３ｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、ＰＩ、８
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、　Ｄｙ、Ｈｏ。

Ｅｒ、Ｔｌ１１．Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、ＬＩ
。

Ｎｏ、Ｐｕ、Ａｎ＋、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｏｆ、ＥＳ、Ｆ糟、
Ｍｄ、Ｎｏ、Ｌｒが挙げられる。

また、周期律表Ｉｂ族元素としては、Ｃ１１，Ａｑ　、
Ａｕが挙げられる。周期律表ｕｂ族元素としては、Ｚｎ
　、Ｃｄ　、ＨＯが挙げられる。周期律表ｍｂ族元素と
しては、Ｂ、△ｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔ１が挙げられる。

なお、この発明において、［疑似ペロブスカイト構造」
とに、厳密には「ペロブスカイト構造」ではないが、広
義において、［ペロプスカイト構造」の範晴に入るもの
を意味している。

なお、好ましくは、セラミックス系保護層は、周期律表
［［ａ　、Ｉｉｂ　、ｒｖａおよび■ｂ族元素からなる
群から選ばれた少なくとも１種類の元素の窒化物、酸化
物、ホウ化物および炭化物のうちの少なくとも１種類の
化合物であればよい。また、セラミックス系保護層は、
上記化合物の名でもムライトと呼ばれるＡｕＳｉ　ＯＮ
からなることが望ましい。

さらに、セラミックス系保護層は、金属アルコキシドを
加水分解および重縮合反応後生成するゲル、あるいはそ
の加熱生成物としてのゲルまたは酸化物セラミックスで
おるのが好ましい。

［発明の作用効果］ この発明によれば、セラミックス系超電導体表面に被覆
される、耐湿性および気密性を示す保護層は、セラミッ
クス系の化合物であるので母材である超電導性セラミッ
クス化合物と良好な接着性を示す。また、このような保
護層は母材を構成する超電導性セラミックス化合物との
間での熱膨張率の差は全くないか、たとえあるとしても
小さいっしたがって、上述のようなヒートサイクルが行
なわれる環境下において、水分による影響を受けても部
材表面への水分の侵入を防止し得るとともに、密着性も
損われることがない。その結果、使用環境の湿度変化に
対してより高い信頼性を持つセラミックス系超電導部材
を得ることができる。

［実施例１］ 液体窒素の沸点以上の臨界濃度（Ｔｃ　−９０Ｋ）を有
するセラミックス系超電導材料である、ＹＢａｚｃｕａ
ｏ７からなるテープ状のものの表面に、Ａｌ５Ｉ　ＯＮ
からなる膜厚３μ−の保護膜を２極ＲＦマグネトロンス
パツタリング法で形成した。

スパッタリング条件としては、ターゲットとして５ｔＯ
ｚ＋Ａｆｌ、カス（！：　Ｌ／　１”　Ａ　ｒ　＋　２
０　％　Ｎ　２を用い、ガス圧は６０１１１　Ｔｏｒｒ
　、出力は４００Ｗとした。このとき、基板に対しては
冷却を行なった。

得られた保護層を有する超電導体は、第１図に示される
。テープ状のセラミックス系超電導体１の外表面上にＡ
ｆＬＳｉ　ＯＮからなる保護層２が形成されている。

比較のため、保ｍｒｒａなしのものと上記によって得ら
れた保護膜有のものとを、液体窒素中と温度３５℃、湿
１！！１００％の雰囲気中との間で各雰囲気中１０時間
保持するヒートサイクル試験を１０サイクル繰返した。

その結果、保ｖ１膜なしのものは水分による影響を受け
、液体窒素温度で超電導特性を示さなくなったが、保護
膜有のものは超電導特性を維持した。

［実施例２］ サファイヤ基板の上に、実施例１と同様に液体窒素の沸
点温度以上の臨界温度を有するセラミックス系超電導材
料、Ｙｏ、、、１３ａ　Ｏ，４Ｃｕ　Ｏ４からなる膜を
形成した。さらにその上に、２極ＲＦマグネトロンスパ
ツタリング法によりＡ１５ｉＮからなる保護膜を厚さ３
μｍ形成した。このとき、スパッタリング条件としては
、ターゲットとしてＡ１５ｌ　、ガスとしてＡｒ＋２０
％Ｎ２を用い、ガス圧は２０ｓ　Ｔｏｒｒ　、出力は２
００Ｗとした。

基板に対しては冷却を行なった。

得られたセラミックス系保護層を有する超電導体は、第
２図に示される。サファイヤ基板３の上にセラミックス
系超電導体１が形成され、さらにその上にＡｌＳｉ　Ｎ
からなる保護層２が形成されている。

実施例１と同様に保護膜なしのものと比較試験をしたと
ころ、同様の結果であった。

［実施例３］ 実施例２と同様に、Ｙ　ｏ、ｓ　Ｂ　ａ　Ｏ，４Ｃｕ　
Ｏ４ＩＩ上に以下に示される△！Ｌｔ　Ｏ，コーテイン
グ液を用いてスピンコードを施し、その後温度８００℃
で１０分間加熱を行なった。このようにして、セラミッ
クス系超電導体表面上に膜厚１．５μｍのＡｌ２Ｏ３膜
が形成された。

ＡｆＬｚＯ−コーチイン　゛　ニ アルミニウムイソプロポキシド［（ｉ　−Ｃ，ｌ−１，
０）ａＡ史］　；０．５ｍｏｌに、イソプロピルアルコ
ール［Ｉ　　Ｃ＝　Ｈ７０ＨＩ　：　１　、２ｍｏｌ、
　　水：０．６５１１１０１．　　硝酸：５ｍｍｏｌの
混合液を室温で徐々に滴下し、滴下終了後温度７０℃で
２時間攪拌した後室温に戻したもの。

実施例１と同様に保護膜なしのものと比較のためヒート
サイクル試験を行なったところ、同様の結果であった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、この発明に従ったセラミックス系保
護層の被覆を有するセラミックス系超電導部材の実施例
を示す。 図において、１はセラミックス系超電導体、２は保護層
である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第１図 １：ｔラミックλ浴毛ｒ捏仁 ２：　イ呆権１１ 第２図 手続補正書 眞 昭和６３年７月８日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ペロブスカイト構造または疑似ペロブスカイト構
   造を呈するセラミックス系超電導体の表面に、耐湿性お
   よび気密性を示す、セラミックス系保護層の被覆を有す
   ることを特徴とする、セラミックス系超電導部材。
2. （２）前記セラミックス系保護層は、周期律表IIIａ、
   IIIｂ、IVａおよびIVｂ族元素からなる群から選ばれた
   少なくとも１種類の元素の窒化物、酸化物、ホウ化物お
   よび炭化物のうちの少なくとも１種類の化合物からなる
   、特許請求の範囲第１項記載のセラミックス系超電導部
   材。
3. （３）前記セラミックス系保護層は、ＡｌＳｉＯＮから
   なる、特許請求の範囲第１項記載のセラミックス系超電
   導部材。
4. （４）前記セラミックス系保護層は、金属アルコキシド
   を加水分解および重縮合反応後生成するゲル、およびそ
   の加熱生成物としてのゲルまたは酸化物セラミックスの
   うちのいずれかからなる、特許請求の範囲第１項または
   第２項記載のセラミックス系超電導部材。