JPS63264823A - 金属化面を有する超電導材の製造方法 - Google Patents
金属化面を有する超電導材の製造方法Info
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- JPS63264823A JPS63264823A JP62099385A JP9938587A JPS63264823A JP S63264823 A JPS63264823 A JP S63264823A JP 62099385 A JP62099385 A JP 62099385A JP 9938587 A JP9938587 A JP 9938587A JP S63264823 A JPS63264823 A JP S63264823A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
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
本発明は新規な超電導材の製造方法に関する。
より詳細には、高い超電導臨界温度を備えた超電導材料
を有効に利用し得る超電導材の新規な製造方法に関する
。
を有効に利用し得る超電導材の新規な製造方法に関する
。
従来の技術
超電導現象下で物質は完全な反磁性を示し、内部で有限
な定常電流が流れているにも関わらず電位差が現れなく
なる。そこで、電力損失の全くない伝送媒体としての超
電導体の各種応用が提案されている。
な定常電流が流れているにも関わらず電位差が現れなく
なる。そこで、電力損失の全くない伝送媒体としての超
電導体の各種応用が提案されている。
即ち、その応用分野は、MHD発電、電力送電、電力貯
蔵等の電力分野、或いは、磁気浮上列車、電磁気推進船
舶等の動力分野、更に、磁場、マイクロ波、放射線等の
超高感度センサとしてNMR。
蔵等の電力分野、或いは、磁気浮上列車、電磁気推進船
舶等の動力分野、更に、磁場、マイクロ波、放射線等の
超高感度センサとしてNMR。
π中間子治療、高エネルギー物理実験装置などの計測の
分野等、極めて多くの分野を挙げることができる。
分野等、極めて多くの分野を挙げることができる。
また、ジョセフソン素子に代表されるエレクトロニクス
の分野でも、単に消費電力の低減のみならず、動作の極
めて高速な素子を実現し得る技術として期待されている
。
の分野でも、単に消費電力の低減のみならず、動作の極
めて高速な素子を実現し得る技術として期待されている
。
ところで、嘗て超電導は超低温下においてのみ観測され
る現象であった。即ち、従来の超電導材料として最も高
い超電導臨界温度Tcを有するといわれていたNb、
Geにおいても23.2 Kという極めて低い温度が長
期間に亘って超電導臨界温度の限界とされていた。
る現象であった。即ち、従来の超電導材料として最も高
い超電導臨界温度Tcを有するといわれていたNb、
Geにおいても23.2 Kという極めて低い温度が長
期間に亘って超電導臨界温度の限界とされていた。
それ故、従来は、超電導現象を実現するために、沸点が
4,2にの液体ヘリウムを用いて超電導材料を臨界温度
以下まで冷却していた。しかしながら、液体ヘリウムの
使用は、液化設備を含めた冷却設備による技術的負担並
びにコスト的負担が極めて大きく、超電導技術の実用化
への妨げとなっていところが、近年に到ってla族元素
あるいはIIIa族元素の酸化物を含む焼結体が極めて
高い温度で超電導体となり得ることが報告され、非低温
超電導体による超電導技術の実用化が俄かに促進されよ
うとしている。既に報告されている例では、ペロブスカ
イト型酸化物と類似した結晶構造を有すると考えられる
(la、 Ba″12cuoaあるいは[La。
4,2にの液体ヘリウムを用いて超電導材料を臨界温度
以下まで冷却していた。しかしながら、液体ヘリウムの
使用は、液化設備を含めた冷却設備による技術的負担並
びにコスト的負担が極めて大きく、超電導技術の実用化
への妨げとなっていところが、近年に到ってla族元素
あるいはIIIa族元素の酸化物を含む焼結体が極めて
高い温度で超電導体となり得ることが報告され、非低温
超電導体による超電導技術の実用化が俄かに促進されよ
うとしている。既に報告されている例では、ペロブスカ
イト型酸化物と類似した結晶構造を有すると考えられる
(la、 Ba″12cuoaあるいは[La。
5r) 2CLI04等のに2NtFs型酸化物あるい
はBa、YCu30.系オルソロンピック型酸化物等が
挙げられる。これらの物質では、30乃至50にという
従来に比べて飛躍的に高いTcが観測され、更に、13
a、 ySCuの酸化物焼結体では70に以上の高いT
Cが報告されている。
はBa、YCu30.系オルソロンピック型酸化物等が
挙げられる。これらの物質では、30乃至50にという
従来に比べて飛躍的に高いTcが観測され、更に、13
a、 ySCuの酸化物焼結体では70に以上の高いT
Cが報告されている。
このように高い温度で超電導現象を示す材料を用いるな
らば、液体水素、液体窒素等のように人手が容易で廉価
な冷却媒体を用いることができるので、冷却のための技
術的並びにコスト的な負担なしに超電導現象を利用する
ことが可能となる。
らば、液体水素、液体窒素等のように人手が容易で廉価
な冷却媒体を用いることができるので、冷却のための技
術的並びにコスト的な負担なしに超電導現象を利用する
ことが可能となる。
発明が解決しようとする問題点
ところで、これらの超電導材料は焼結体として得られる
ので、一般的に脆く取扱に注意が必要である。即ち、機
械的なストレスによって容易に破損あるいは亀裂を生じ
、線材化した場合には極めて容易に折損する。
ので、一般的に脆く取扱に注意が必要である。即ち、機
械的なストレスによって容易に破損あるいは亀裂を生じ
、線材化した場合には極めて容易に折損する。
ここで、特に本発明者等が問題とするのは、上述のよう
な超電導材の表面に他の部材を付加する場合の接着強度
である。即ち、超電導現象を利用する以上、常導体との
電気的な接続が不可避であり、実際には金属製の部材と
の接続が必要である。
な超電導材の表面に他の部材を付加する場合の接着強度
である。即ち、超電導現象を利用する以上、常導体との
電気的な接続が不可避であり、実際には金属製の部材と
の接続が必要である。
ことろが、上述のように焼結体として得られた超電導材
料は極めて脆くまた表面性状も粗いので、バルク状に形
成された超電導材料に例えば電極を設けた場合容易に剥
離する。
料は極めて脆くまた表面性状も粗いので、バルク状に形
成された超電導材料に例えば電極を設けた場合容易に剥
離する。
そこで、本発明は、表面に強固に接着された金属化面を
備えた新規な超電導材の製造方法を提供することを目的
としている。
備えた新規な超電導材の製造方法を提供することを目的
としている。
尚、以下の記述においては、超電導臨界温度をTC1超
電導体の電気抵抗が全く零となる相転移の終了温度をT
cf、TcとTcfとの差をΔTとして示す。
電導体の電気抵抗が全く零となる相転移の終了温度をT
cf、TcとTcfとの差をΔTとして示す。
問題点を解決するための手段
そこで、本発明に従い、
一般式: (Ax−r Bx ) Cy D。
(ただし、Aは周期律表na、ma族元素から選択され
た一種であり、Bは周期律表IIa。
た一種であり、Bは周期律表IIa。
1IIa族元累でAと同じものを含む元素から選択され
た一種であり、Cは周期律表Ib、nb、mb、■a族
元素から選択された少なくとも一種であり、Dは、0、
B(硼素)、C(炭素)、N、FおよびSの中から選択
された少なくとも一種であり、XはA+Bに対するBの
原子比で、0.1≦X≦0.9であり、y−および2は
(AX−I BM )を1とした場合に0.4≦y≦3
.0.1≦2≦5となる原子比である) で表される組成を有する酸化物超電導性焼結体の表面に
、金属粉並びに酸化物粉を混合してバインダで混練した
ペーストを塗布し、これを上記金属粉末の酸化防止雲囲
気内で焼成することによってメタライズ層を具備した超
電導材を形成することを特徴とする金属化面を有する超
電導材の製造方法が提供される。
た一種であり、Cは周期律表Ib、nb、mb、■a族
元素から選択された少なくとも一種であり、Dは、0、
B(硼素)、C(炭素)、N、FおよびSの中から選択
された少なくとも一種であり、XはA+Bに対するBの
原子比で、0.1≦X≦0.9であり、y−および2は
(AX−I BM )を1とした場合に0.4≦y≦3
.0.1≦2≦5となる原子比である) で表される組成を有する酸化物超電導性焼結体の表面に
、金属粉並びに酸化物粉を混合してバインダで混練した
ペーストを塗布し、これを上記金属粉末の酸化防止雲囲
気内で焼成することによってメタライズ層を具備した超
電導材を形成することを特徴とする金属化面を有する超
電導材の製造方法が提供される。
立退
本発明に従う超電導材の製造方法は、超電導焼結体の表
面に、酸化物粉を混入したペーストを塗布した後に焼成
し、超電導材の表面を金属化することをその主要な特徴
としている。即ち、この発明は、酸化物粉を混合して焼
成した金属化層が焼結体と強固に接着するとの知見に基
づきなされたものであり、単純なペースト塗布あるいは
その焼成によっては達成することのできない強固に固着
した金属層を超電導焼結体の表面に形成することにより
、単に金属が付着した超電導材ではなく、表面が金属化
していると見做し得る新規な超電導材が形成される。
面に、酸化物粉を混入したペーストを塗布した後に焼成
し、超電導材の表面を金属化することをその主要な特徴
としている。即ち、この発明は、酸化物粉を混合して焼
成した金属化層が焼結体と強固に接着するとの知見に基
づきなされたものであり、単純なペースト塗布あるいは
その焼成によっては達成することのできない強固に固着
した金属層を超電導焼結体の表面に形成することにより
、単に金属が付着した超電導材ではなく、表面が金属化
していると見做し得る新規な超電導材が形成される。
尚、ペーストに含まれる金属粉としては、Au。
Ag5Cu、 Pt、 AgとPdとの合金、AgとP
tとの合金等を好ましい例として挙げることができる。
tとの合金等を好ましい例として挙げることができる。
これらの金属のうち、特にAu5Pt、 Ag等は電気
的な特性と耐酸化性に優れているが、−刃高価である。
的な特性と耐酸化性に優れているが、−刃高価である。
また、Cuは、酸化防止を十分に配慮する必要があるが
、廉価であり電気的な特性に優れている。従って、金属
粉は超電導材の用途に応じて適宜選択すべきである。
、廉価であり電気的な特性に優れている。従って、金属
粉は超電導材の用途に応じて適宜選択すべきである。
また、金属粉と焼結体との接着強度を向上する目的で混
入する酸化物粉も各種の対応が挙げられる。
入する酸化物粉も各種の対応が挙げられる。
上述のような目的に合致する酸化物粉として一般的なも
のには、CuOlMgO,S+Oz、Al2Ch等が挙
げられるがこれに限定されない。即ち、添加する酸化物
粉の融点が高くても、酸化物同士の混合による融点ある
いはガラス化温度の低下を利用して金属粉に添加して焼
成することができる。
のには、CuOlMgO,S+Oz、Al2Ch等が挙
げられるがこれに限定されない。即ち、添加する酸化物
粉の融点が高くても、酸化物同士の混合による融点ある
いはガラス化温度の低下を利用して金属粉に添加して焼
成することができる。
一方、融点の低い酸化物を添加することも効果的であり
、8120 s、GeO2、PbO2、B2O2等を好
ましい酸化物として挙げることができる。
、8120 s、GeO2、PbO2、B2O2等を好
ましい酸化物として挙げることができる。
ただし、上述の物質は金属粉あるいは超電導焼結体の何
れにとっても不純物であり、超電導特性並びに電気的な
特性に影響を与える恐れがある。
れにとっても不純物であり、超電導特性並びに電気的な
特性に影響を与える恐れがある。
そこで、本発明の好ましい態様による酸化物粉として、
超電導焼結体を形成する元素の酸化物粉を用いることが
挙げられる。このような酸化物は、少なくとも超電導体
に対しては不純物ではな(、各種特性への影響は減少す
る。また、この場合、超電導焼結体と同一の組成比で材
料粉末を混合および/または焼成、粉砕することによっ
て、酸化物粉末が超電導特性に与える影響は最小限に止
められる。
超電導焼結体を形成する元素の酸化物粉を用いることが
挙げられる。このような酸化物は、少なくとも超電導体
に対しては不純物ではな(、各種特性への影響は減少す
る。また、この場合、超電導焼結体と同一の組成比で材
料粉末を混合および/または焼成、粉砕することによっ
て、酸化物粉末が超電導特性に与える影響は最小限に止
められる。
尚、酸化物粉の混入量は、金属粉に対する総量の重量比
で0.1乃至5重量%の範囲が好ましい。
で0.1乃至5重量%の範囲が好ましい。
即ち、酸化物粉の混入量が上記範囲よりも低いと酸化物
混入の効果が得られず、金属層と焼結体との接着強度が
低(なり、一方酸化物粉の混入量が上記範囲よりも高い
と、酸化物粉の金属に対する不純物としての影響が大き
くなり金属層の電気的特性、殊に導電性が低下する。
混入の効果が得られず、金属層と焼結体との接着強度が
低(なり、一方酸化物粉の混入量が上記範囲よりも高い
と、酸化物粉の金属に対する不純物としての影響が大き
くなり金属層の電気的特性、殊に導電性が低下する。
また、金属粉並びに酸化物粉の粒径は、50μm以下で
あることが好ましい。即ち、各粉体の粒径が50μmよ
りも大きくなると形成後の金属化面の表面粗度が粗くな
り、金属化面に対しての他の部材の付加、例えばワイヤ
等をボンディングする際の接着強度が低下する。
あることが好ましい。即ち、各粉体の粒径が50μmよ
りも大きくなると形成後の金属化面の表面粗度が粗くな
り、金属化面に対しての他の部材の付加、例えばワイヤ
等をボンディングする際の接着強度が低下する。
更に、焼成工程において金属が酸化すると、後に他の部
材に接続する場合に良好な電気的接続が得られな(なる
ので、焼成は金属に対して不活性な雲囲気内で行うこと
が望ましい。具体的にはN2を主体とし、微量の02を
含む雰囲気下で行うことによって、金属の酸化を有効に
防止できる。尚、金属粉としてCu等の酸化し易い金属
を用いた場合は、焼成雰囲気中の02含有量を10pp
m以下に制御する必要がある。
材に接続する場合に良好な電気的接続が得られな(なる
ので、焼成は金属に対して不活性な雲囲気内で行うこと
が望ましい。具体的にはN2を主体とし、微量の02を
含む雰囲気下で行うことによって、金属の酸化を有効に
防止できる。尚、金属粉としてCu等の酸化し易い金属
を用いた場合は、焼成雰囲気中の02含有量を10pp
m以下に制御する必要がある。
こうして形成されたペーストを焼結体に塗布した後に行
う焼成は、700乃至950℃の範囲で行うことが好ま
しい。何故ならば、焼成温度が上記範囲を越えるとペー
ストと超電導焼結体とが反応してペーストが変質する。
う焼成は、700乃至950℃の範囲で行うことが好ま
しい。何故ならば、焼成温度が上記範囲を越えるとペー
ストと超電導焼結体とが反応してペーストが変質する。
また、焼成温度が上記範囲よりも低くなると、焼成が十
分に行われず金属層の焼結体に対する接着強度が不足す
る。
分に行われず金属層の焼結体に対する接着強度が不足す
る。
以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、以下
の開示によって本発明の技術的範囲は何部制限されるも
のではない。
の開示によって本発明の技術的範囲は何部制限されるも
のではない。
実施例
平均粒径5μm〜30μmのAu、^gsCu粉末に(
Bao−@ Y O,4) Cu Os−δ組成に混合
、焼成、粉砕した粉末を各々、0.5.1.4%添加し
、少量の有機バインダー及び溶媒(ブチルカルピトール
)を混合し、3本ロールを用いて混錬してペーストを作
成した。得られたペーストを(Baaog Yo、 4
) Cu Os−δ組成の25 X25 X 1 mm
’焼結体に、スクリーン印刷法にて厚さ30μmに塗布
した。大気中400℃にて脱バインダー処理をした後、
N2ガス流中で900℃で30分間焼成して、金属化層
を得た。各サンプルに直径0.6φmmのN1メッキC
u線を半田付けし、ボンドテスターによりCu線を引張
り、接着強度を測定した。
Bao−@ Y O,4) Cu Os−δ組成に混合
、焼成、粉砕した粉末を各々、0.5.1.4%添加し
、少量の有機バインダー及び溶媒(ブチルカルピトール
)を混合し、3本ロールを用いて混錬してペーストを作
成した。得られたペーストを(Baaog Yo、 4
) Cu Os−δ組成の25 X25 X 1 mm
’焼結体に、スクリーン印刷法にて厚さ30μmに塗布
した。大気中400℃にて脱バインダー処理をした後、
N2ガス流中で900℃で30分間焼成して、金属化層
を得た。各サンプルに直径0.6φmmのN1メッキC
u線を半田付けし、ボンドテスターによりCu線を引張
り、接着強度を測定した。
この結果を第1表Nα1〜3に示す。なお、他の焼結体
、金属粉末、酸化物粉末の組み合せについても、第1表
の通りに実施し、同様の方法で評価した。
、金属粉末、酸化物粉末の組み合せについても、第1表
の通りに実施し、同様の方法で評価した。
実用的に十分な強度を示した。
発明の効果
以上詳述のように、本発明に従う超電導材は、高い臨界
温度を有しながら機械的に脆弱なために取り扱いが不便
であった超電導焼結体の表面を金属化することにより、
容易且つ強固な電極あるいはワイヤのボンディングを可
能としている。
温度を有しながら機械的に脆弱なために取り扱いが不便
であった超電導焼結体の表面を金属化することにより、
容易且つ強固な電極あるいはワイヤのボンディングを可
能としている。
更に、超電導焼結体の表面を全て金属化することにより
、超電導焼結体の吸湿、変質等を防止することもできる
。
、超電導焼結体の吸湿、変質等を防止することもできる
。
これら本発明の方法により高く安定したTcを有する超
電導材を線材あるいは小部品として有利に利用すること
ができる。
電導材を線材あるいは小部品として有利に利用すること
ができる。
Claims (13)
- (1)一般式:(A_x_−_1B_x)C_yD_z
(ただし、Aは周期律表IIa、IIIa族元素から選択さ
れた一種であり、Bは周期律表IIa、IIIa族元素でA
と同じものを含む元素から選択された一種であり、Cは
周期律表 I b、IIb、IIIb、VIIIa族元素から選択さ
れた少なくとも一種であり、Dは、O、B(硼素)、C
(炭素)、N、FおよびSの中から選択された少なくと
も一種であり、xはA+Bに対するBの原子比で、0.
1≦x≦0、9であり、yおよびzは(A_x_−_1
B_x)を1とした場合に0.4≦y≦3.0、1≦z
≦5となる原子比である) で表される組成を有する酸化物超電導性焼結体の表面に
、金属粉並びに酸化物粉を混合してバインダで混練した
ペーストを塗布し、これを上記金属粉末の酸化防止雰囲
気内で焼成することによってメタライズ層を具備した超
電導材を焼成することを特徴とする金属化面を有する超
電導材の製造方法。 - (2)上記金属が、Au、Ag、Cu、Pt、AgとP
dとの合金、AgとPtとの合金からなる群れから選択
された何れか1種の金属であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の超電導材の製造方法。 - (3)前記ペーストに含まれる金属粉および酸化物粉が
、粒径50μm以下であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項または第2項に記載の超電導材の製造方法。 - (4)前記酸化物粉が、CuO、MgO、SiO_2、
Al_2O_3からなる群れから選択された1種または
2種以上の酸化物粉であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項乃至第第3項の何れか1項に記載の超電導材
の製造方法。 - (5)前記酸化物粉が、前記元素Aおよび/または元素
B(ただし、Aは周期律表IIa族から選択された元素で
あり、Bは周期律表IIIa族から選択された元素である
)の酸化物粉末であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項乃至第3項の何れか1項に記載の超電導材の製造
方法。 - (6)前記ペーストに含まれる酸化物粉が、前記超電導
焼結体と同じ組成比で混合および/または焼成、粉砕さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載
の超電導材の製造方法。 - (7)前記酸化物粉が、前記焼結体よりも融点の低い酸
化物であることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
第3項の何れか1項に記載の超電導材の製造方法。 - (8)前記酸化物粉が、Bi_2O_3、GeO_2、
PbO_2、B_2O_3からなる群れから選択された
1種または2種以上の酸化物粉であることを特徴とする
特許請求の範囲第7項に記載の超電導材の製造方法。 - (9)前記ペーストに含まれる酸化物粉が、前記金属粉
に対して0.1〜5重量%の割合で混合されていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第8項に記載の
超電導材の製造方法。 - (10)前記焼成をN_2を主体として微量のO_2を
含む雰囲気中で行うことを特徴とする特許請求の範囲第
1項乃至第9項の何れか1項に記載の超電導材の製造方
法。 - (11)前記焼成を、700乃至900℃で行うことを
特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第10項の何れか
1項に記載の超電導材の製造方法。 - (12)前記元素Aが、BaあるいはBrであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第11項の何れか
1項に記載の超電導材の製造方法。 - (13)前記元素Bが、Y、Sc、La、Ce、Nd、
Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Y
b、Luからなる群から選択された1種の元素であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第11項の何
れか1項に記載の超電導材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62099385A JPH0735312B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 金属化面を有する超電導材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62099385A JPH0735312B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 金属化面を有する超電導材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63264823A true JPS63264823A (ja) | 1988-11-01 |
JPH0735312B2 JPH0735312B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=14246041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62099385A Expired - Lifetime JPH0735312B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 金属化面を有する超電導材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0735312B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5116809A (en) * | 1988-07-13 | 1992-05-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Oxide series superconductive sintered body and method of producing the same |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62099385A patent/JPH0735312B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5116809A (en) * | 1988-07-13 | 1992-05-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Oxide series superconductive sintered body and method of producing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0735312B2 (ja) | 1995-04-19 |
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