KR20130027826A - Method for coating of protective layer on high tc superconducting film using induction coil - Google Patents

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KR20130027826A
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홍계원
이희균
이지광
이종범
문승현
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한국산업기술대학교산학협력단
우석대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A method for forming a protective layer of a high-temperature superconductor by inductive heating is provided to reduce deterioration by making a protective layer plasticized from the surface of a metallic material with heat by inductive heating. CONSTITUTION: A protective coating solution is coated on the surface of a high-temperature superconducting thin film layer(S2). The protective coating solution coated on the surface of the thin film layer is dried(S3). The dried protective coating solution is plasticized(S4). The plasticized protective coating solution is heat-treated with oxygen(S5). A thin film type high-temperature superconductor is plasticized by inductive heating. [Reference numerals] (S1) Preparing a protective coating solution; (S2) Coating the protective coating solution on a high-temperature superconducting thin film layer; (S3) Drying the high-temperature superconducting thin film layer; (S4) Plasticizing the high-temperature superconducting thin film layer; (S5) Heat-treating the high-temperature superconducting thin film layer with oxygen; (S6) Forming a copper protective layer on a protective layer of the high-temperature superconducting thin film layer

Description

유도가열에 의한 고온초전도체의 보호층 형성방법{METHOD FOR COATING OF PROTECTIVE LAYER ON HIGH Tc SUPERCONDUCTING FILM USING INDUCTION COIL}Protective layer formation method of high temperature superconductor by induction heating {METHOD FOR COATING OF PROTECTIVE LAYER ON HIGH Tc SUPERCONDUCTING FILM USING INDUCTION COIL}

본 발명은 고온초전도체의 보호층 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유도가열에 의해 고온초전도체를 소성하여 초전도체의 계면특성을 향상시킬 수 있는 고온초전도체의 보호층 형성방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of forming a protective layer of a high temperature superconductor, and more particularly, to a method of forming a protective layer of a high temperature superconductor capable of improving the interfacial properties of a superconductor by firing the high temperature superconductor by induction heating.

초전도 현상이란, 온도, 자장 및 전류가 특정한 임계값 이하로 유지될 경우 전기적 저항이 "0"으로 되는 현상을 말한다. Superconductivity refers to a phenomenon in which the electrical resistance becomes "0" when the temperature, the magnetic field and the current are kept below a certain threshold.

어떤 물질은 일정 온도 이하에서 저항이 사라지는 현상을 보이며, 이와 같은 물질을 사용하면 열을 발생시키지 않으면서 전기를 흘릴 수 있어 에너지 손실이 없다. 상기와 같은 물질을 초전도체라 하며, 초전도 현상은 특정한 물질에서만 나타나며 온도, 자장 그리고 통전전류에 영향을 받는다.
Some materials exhibit a loss of resistance at or below a certain temperature, and these materials allow electricity to flow without generating heat, resulting in no energy loss. Such materials are called superconductors. Superconducting phenomena appear only in certain materials and are affected by temperature, magnetic fields, and conduction current.

초전도체는 초전도 전이온도(Tc) 이하와 임계자장(Hc) 이하에서만 저항이 없이 전류를 흘릴 수 있고, 이때 저항이 없이 흘릴 수 있는 최대 통전전류밀도인 임계전류밀도(Jc)가 존재한다. 상기 초전도체를 응용하는데 있어 선 혹은 테이프 형태로 가공이 유용하여, 상기 가공된 초전도체를 사용하여 높은 자장을 생성시키는 초전도 전자석, 케이블, 변압기, 한류기 등의 여러 응용에 사용되고 있다.
The superconductor can flow a current without resistance only below the superconducting transition temperature (Tc) and below the critical magnetic field (Hc), and there exists a critical current density (Jc), which is the maximum conduction current density that can flow without resistance. The application of the superconductor is useful in the form of wire or tape, and is used in various applications such as superconducting electromagnets, cables, transformers, current limiters, etc., which generate high magnetic fields using the processed superconductor.

통상적으로, 박막형 고온초전도체(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 금속성 기재로 이루어진 하지층(2)과, 완충층(3), 고온초전도 박막층(4), 은 보호층(5) 및 구리층(6)으로 구성된다.Typically, the thin film type high temperature superconductor 1 has a base layer 2 made of a metallic substrate, a buffer layer 3, a high temperature superconducting thin film layer 4, a silver protective layer 5 and copper, as shown in FIG. It consists of layer 6.

하지층(2)은 이축방향의 결정학적 배열을 가지는 금속 또는 임의의 결정학적 방위를 갖는 금속이 사용되며, 완충층(3)은 에피택시얼하게 성장시킨 한 층 이상의 박막층으로 이축방향의 결정학적 배열을 갖는다. 그리고, 완충층(3) 위에 에피택시얼하게 고온초전도 박막층(4)을 성장시키며, 그 위에 0.1~3 두께의 은보호층(5) 및 20 두께의 구리층(6)으로 구성된다.The base layer 2 is a metal having a biaxial crystallographic arrangement or a metal having an arbitrary crystallographic orientation, and the buffer layer 3 is a biaxial crystallographic arrangement of one or more thin films grown epitaxially. Has Then, the high temperature superconducting thin film layer 4 is epitaxially grown on the buffer layer 3, and is composed of a silver protective layer 5 having a thickness of 0.1 to 3 and a copper layer 6 having a thickness of 20.

박막형 고온초전도체에 초전도 전류가 흐르다가 외부의 요인에 인하여 Quench가 발생할 수 있는데, 이때 초전도물질은 초전도가 아닌 물질로 변하므로 초전도에 흐르는 전류를 흘려보내줄 수 있는 금속이 안정화층으로 접합되어 있어야 한다.Quench may occur due to external factors when superconducting current flows through the thin film type high temperature superconductor. At this time, superconducting material is changed to a non-superconducting material. .

산화물인 고온초전도체와 전류 도선을 전기적으로 직접 접합시키기 위한 솔더(solder)가 산화물인 고온초전도체와 반응하거나 전기적, 기계적 좋지 않기 때문에, 고온초전도체와 반응성이 거의 없고 전기적 특성이 우수한 은(Ag)을 이용하여 증착한 후 이를 열처리하여 사용하고 있다. Since the solder for directly connecting the high temperature superconductor and the current conductor, which is an oxide, reacts with the high temperature superconductor, which is an oxide, and is poor in electrical and mechanical properties, silver (Ag) which has little reactivity with the high temperature superconductor and has excellent electrical properties is used. After deposition by heat treatment it is used.

그러나, 상기 은보호층을 형성하는 데 있어서, 기존에는 스퍼터링 방법에 의하여 증착되었는데, 이는 고가의 진공장비를 필요로 하며, 진공증착공정 특성상 재료의 수율이 좋지 않은 단점이 있었다. 최근 이러한 공정을 대신하여 화학용액코팅법으로 은 안정화층을 만드는 방법이 개발된 바 있으며, 이렇게 만들어진 초전도 선재에서는 우수한 기계적 전기적 특성을 보였다. However, in forming the silver protective layer, it was conventionally deposited by a sputtering method, which requires expensive vacuum equipment, and has a disadvantage in that the yield of materials is poor due to the characteristics of the vacuum deposition process. Recently, a method of making a silver stabilization layer by chemical solution coating has been developed in place of such a process, and the superconducting wire thus made has excellent mechanical and electrical properties.

화학용액코팅법으로 은 안정화층을 형성하는 방법으로는, 본 발명자들의 선행 한국특허제964918호 및 한국공개특허 제10-2010-0067854호에 제안된 방법들이 있다. 상기 선행특허에는 박막형 고온초전도체의 고온초전도체 박막층 위에 실버페이스트를 도포하는 단계와, 상기 박막형 고온초전도체의 고온초전도체 박막층 위에 도포된 상기 실버페이스트를 건조하는 단계와, 건조된 실버페이스트가 도포된 상기 박막형 고온초전도체를 소성하는 단계 및 상기 소성된 실버페이스트가 도포된 상기 박막형 고온초전도체를 산소열처리하는 단계를 포함하는 실버페이스트를 사용한 박막형 고온초전도체의 은 보호층 형성방법이 제시되어 있다. As a method of forming the silver stabilization layer by the chemical solution coating method, there is a method proposed in the present inventors Korean Patent No. 964918 and Korean Patent Publication No. 10-2010-0067854. The prior patent includes the steps of applying a silver paste on the high temperature superconductor thin film layer of the thin film type superconductor, drying the silver paste applied on the high temperature superconductor thin film layer of the thin film type superconductor, and the thin film type high temperature coated with the dried silver paste A method of forming a silver protective layer of a thin film type high temperature superconductor using a silver paste is provided, which includes firing a superconductor and oxygen-heat treating the thin film type superheat conductor coated with the calcined silver paste.

상술한 바와 같이, 화학용액코팅법으로 은 안정화층을 형성할 경우, 고온에서의 은 코팅용액의 소성이 필요로 하게 되는데 이는 외부표면으로부터 고온초전도 박막층과의 계면을 향하여 가열 소성되도록 구성되어 있다. 이 때문에 종래의 소성방법에 있어서는, 은보호층의 상부면으로부터 소성이 되기 때문에 은보호층과 고온초전도 박막층과의 계면특성이 양호하지 않고, 바인더 등의 첨가물 때문에 초전도층과 은 층의 계면에서의 열화가 발생하기 쉬운 문제점이 있다.
As described above, when the silver stabilization layer is formed by the chemical solution coating method, the silver coating solution needs to be fired at a high temperature, which is configured to be heat-fired from the outer surface toward the interface with the high temperature superconducting thin film layer. For this reason, in the conventional firing method, since the firing is performed from the upper surface of the silver protective layer, the interface property between the silver protective layer and the high temperature superconducting thin film layer is not good, and because of additives such as a binder, at the interface between the superconducting layer and the silver layer There is a problem that deterioration is likely to occur.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 박막형 고온초전도체의 상부에 형성되는 보호층을 고온초전도체층과의 계면특성이 우수한 보호층 형성방법을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a protective layer forming method excellent in interfacial properties with the high temperature superconductor layer protective layer formed on the thin film type high temperature superconductor.

본 발명의 다른 목적은 제조시간을 단축할 수 있고 제조과정이 간단하며 안정성이 높은 고온초전도체의 보호층 형성방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method for forming a protective layer of a high temperature superconductor, which can shorten manufacturing time, simplify the manufacturing process, and have high stability.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명에 의한 고온초전도체의 보호층 형성방법은, 박막형 고온초전도체의 고온초전도 박막층의 표면에 보호코팅용액을 도포하는 단계와; 상기 고온초전도 박막층의 표면에 도포된 상기 보호코팅용액을 건조시키는 단계와; 상기 건조된 보호코팅용액을 소성하는 단계와; 상기 소성된 보호코팅용액을 산소 열처리하는 단계를 포함하며, 상기 소성단계는 상기 보호코팅용액이 도포된 상기 박막형 고온초전도체를 인덕션 코일이 권취된 히팅롤 내로 진입시켜 일정속도로 전진시키면서 유도가열에 의해 상기 박막형 고온초전도체를 소성하는 것을 특징으로 한다. The present invention is to solve the above problems, the method for forming a protective layer of the high temperature superconductor according to the present invention comprises the steps of applying a protective coating solution to the surface of the high temperature superconducting thin film layer of the thin film type high temperature superconductor; Drying the protective coating solution applied to the surface of the high temperature superconducting thin film layer; Firing the dried protective coating solution; Oxygen heat treatment of the fired protective coating solution, wherein the firing step is to enter the thin film type superconductor coated with the protective coating solution into the heating roll wound around the induction coil by advancing at a constant speed by induction heating The thin film type high temperature superconductor is fired.

여기서, 상기 보호코팅용액은 은 5~50중량%, 상기 유기용매 30~95중량% 및 5중량% 이내의 첨가제를 포함하는 실버 페이스트 또는 유기은착체 화합물인 것을 특징으로 한다. Here, the protective coating solution is characterized in that the silver paste or organic silver complex compound containing an additive within 5 to 50% by weight of silver, 30 to 95% by weight and 5% by weight of the organic solvent.

여기서, 상기 보호코팅용액은 유기용매 40중량%에 탄소성분을 함유한 플라스틱계 고분자 수지 분말 100중량%를 용해시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Here, the protective coating solution is characterized by dissolving 100% by weight of the plastic polymer resin powder containing a carbon component in 40% by weight of the organic solvent.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 고온초전도체층의 상부에 형성되는 보호층이 유도가열에 의해 금속성 기재 및 금속성 기재의 표면으로부터 가열 소성되기 때문에 고온초전도체층의 상부에 형성되는 보호층과 고온초전도체층과의 계면특성이 향상될 뿐만 아니라, 시간경과에 따른 열화를 감소시킬 수 있다. According to the present invention having the above-described configuration, since the protective layer formed on the high temperature superconductor layer is heat-fired from the surface of the metallic substrate and the metallic substrate by induction heating, the protective layer formed on the high temperature superconductor layer and Not only the interface property with the high temperature superconductor layer can be improved, but the deterioration with time can be reduced.

또한, 고온초전도체층의 상부에 형성되는 보호층을 환경오염이 적고 증착공정시간을 단축할 수 있는 코팅용액으로 형성할 수 있다.
In addition, the protective layer formed on the high-temperature superconductor layer can be formed of a coating solution that can reduce the environmental pollution and shorten the deposition process time.

도 1은 박막형 고온초전도체의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 보호코팅용액의 도포공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 박막형 고온초전도체층에 은 보호층을 형성하는 방법을 설명하는 플로우챠드이다.
도 4는 유도가열에 의한 소성공정을 실행하는 소성장치의 일예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a thin film type high temperature superconductor.
2 is a view showing a coating process of a protective coating solution.
3 is a flowchart illustrating a method of forming a silver protective layer on a thin film high temperature superconductor layer.
4 is a view schematically showing an example of a firing apparatus for performing a firing process by induction heating.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 고온초전도체의 보호층 형성방법에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a method of forming a protective layer of a high temperature superconductor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 고온초전도체의 보호층 형성방법은, 보호코팅용액을 도포하는 단계(S2)와, 도포된 상기 보호코팅용액을 건조시키는 단계(S3)와; 소성단계(S4)와; 열처리단계(S5)를 포함하여 구성된다. As shown in Figures 2 to 4, the method for forming a protective layer of the high temperature superconductor according to the present invention comprises the steps of applying a protective coating solution (S2), and drying the applied protective coating solution (S3); Firing step (S4); It comprises a heat treatment step (S5).

상기 보호코팅용액은, 본 실시예에 있어서는, 유기은착체화합물로 구성되거나 유기용매로 구성될 수 있다.
The protective coating solution, in this embodiment, may be composed of an organic silver complex compound or an organic solvent.

은 착체 화합물은 은 이온을 중심원자로 하는 착체 화합물로, 배위자가 카르복실기를 포함하는 금속 카르복실레이트 착체 화합물 형태로 마련될 수 있다. 또한, 은 착체 화합물은 배위자가 암모늄 카보네이트기 또는 암모늄카바메이트기를 포함하는 착체 화합물 형태로 마련될 수 있으며, 은 착체 화합물로 은 보호층(5)의 형성이 가능하면 다른 배위자를 갖는 유기 은 착체 화합물 형태로 마련될 수 있음은 물론이다. 일 예로, 배위자로는 라디컬(Radical)의 한쪽 끝이 친유성이고, 다른 한 쪽 끝이 친수성인 성질을 갖는 배위자의 사용이 가능하다. The silver complex compound is a complex compound having silver ions as a central atom, and the ligand may be provided in the form of a metal carboxylate complex compound containing a carboxyl group. In addition, the silver complex compound may be provided in the form of a complex compound in which the ligand includes an ammonium carbonate group or an ammonium carbamate group, and the organic silver complex compound having another ligand as long as the silver complex compound may form the silver protective layer 5 Of course, it can be provided in the form. For example, as the ligand, one end of a radical may be lipophilic, and the other end may use a ligand having a hydrophilic property.

상기 보호코팅용액으로서, 유기 은 착체화합물을 사용하는 경우, 유기 은 착체 화합물은 은이 5~50중량%, 유기용매가 30~95중량%가 되도록 마련된다. 또한, 유기 은 착체 화합물은 5중량% 이내의 첨가제를 포함되어 구성될 수 있다. 이 때, 첨가제로는 습윤제, 젖음성의 향상을 위한 레벨링제, 분산제, 소포제, 또는 바인더 등이 첨가될 수 있다. 유기용매는 은의 조성을 묽게 만들어 주는 기능을 하게 되며, 유기용매로는 아이소프로판올(Iso-propanol), 메탄올(Methanol), 또는 에탄올(Ethanol) 등과 같은 유기 용제가 사용될 수 있다. In the case of using the organic silver complex compound as the protective coating solution, the organic silver complex compound is prepared so that 5 to 50% by weight of silver and 30 to 95% by weight of organic solvent are used. In addition, the organic silver complex compound may comprise an additive within 5% by weight. In this case, the additive may be a wetting agent, a leveling agent for improving wettability, a dispersant, an antifoaming agent, a binder, or the like. The organic solvent functions to dilute the silver composition, and an organic solvent such as iso-propanol, methanol, or ethanol may be used as the organic solvent.

한편, 유기 은 착체 화합물의 점도는 1000 ~ 200,000cps 정도로 마련되는 것이 바람직하다. 여기서, 점도가 상기 상한값 이상인 경우는 점도가 과도하여 도포에 부적합하며, 그 이하인 경우 점도가 너무 낮아 0.1 내지 3의 두께를 갖는 은 보호층을 형성하기 어렵다. 상기 범위 내에서 유기 은 착체 화합물의 점도를 조절함으로써 도포하고자 하는 은 보호층의 두께를 용이하게 조절할 수 있다. On the other hand, it is preferable that the viscosity of an organic silver complex compound is provided about 1000-200,000 cps. Here, when viscosity is more than the said upper limit, the viscosity is excessive and unsuitable for application | coating, and when it is below, the viscosity is too low and it is difficult to form the silver protective layer which has a thickness of 0.1-3. The thickness of the silver protective layer to apply can be easily adjusted by adjusting the viscosity of an organic silver complex compound within the said range.

상기와 같은 구성을 갖는 유기 은 착체 화합물은 고온초전도 박막층(4)의 표면에 도포시 도포성이 우수하고, 고온초전도 박막층(4)과의 젖음성이 높으며 고온초전도 박막층(4)과의 부착성이 우수하다.
The organic silver complex compound having the above structure has excellent coating property when applied to the surface of the high temperature superconducting thin film layer 4, high wettability with the high temperature superconducting thin film layer 4, and adhesion to the high temperature superconducting thin film layer 4. great.

상술한 바와 같은 유기은착체화합물의 우수성에도 불구하고, 은페이스트로 코팅하는 방법은 환경오염 및 공정단가가 상승되며 증착에 시간이 많이 소요되므로, 보호코팅용액을 유기용매로 구성할 수도 있다. Despite the superiority of the organic silver complex compound as described above, the method of coating with silver paste increases environmental pollution and process cost and takes a long time to deposit, so that the protective coating solution may be composed of an organic solvent.

고온초전도체의 보호코팅용액을 유기용매로 구성하는 경우, 상기 보호코팅용액은 유기용매에 플라스틱계 고분자 수지 분말을 용해시켜 이루어진다. 여기서, 상기 유기용매로서는 용제인 플라스틱계 고분자 수지분말을 용해시킬 수 있는 것이면 어느 것이나 좋으나, 본 실시예에 있어서는 메틸-에틸-케톤을 사용한다. When the protective coating solution of the high temperature superconductor is composed of an organic solvent, the protective coating solution is made by dissolving a plastic polymer resin powder in an organic solvent. Herein, any organic solvent may be used as long as it can dissolve the plastic polymer resin powder as a solvent. In this embodiment, methyl-ethyl-ketone is used.

메틸-에틸-케톤은 무색이고, 폭발성과 산화성이 없으므로 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 0.4 cSt의 점도를 갖고 있어서 테이프 형태의 선재에의 우수한 접착성능을 확보할 수 있다. Methyl-ethyl-ketone is colorless and has no explosive and oxidizing properties, thereby ensuring stability, and having a viscosity of 0.4 cSt, thereby ensuring excellent adhesion to the wire in the form of tape.

상기 유기용매 40중량%에 탄소성분을 함유한 플라스틱계 고분자 수지 분말 100중량%를 용해시킨다. 100 wt% of the plastic polymer resin powder containing the carbon component is dissolved in 40 wt% of the organic solvent.

상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 증축 합하여 얻을 수 있는 포화폴리에스테르이다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 폴리부틸렌테레프탈레이트보다 분자사슬의 길이가 짧고 잘 휘어지지 않는 구조이므로 강성, 내열성, 내후성, 전기적 성질이 좋고, 고온 하에서 장기폭로해도 인장강도의 저하는 상당히 적은 특징을 갖추고 있다. 또한 결정성플라스틱에 속하기 때문에 디젤유와 같은 기름에 대한 내성이 좋다.
The polyethylene terephthalate (PET) is a saturated polyester that can be obtained by adding and terminating a terephthalic acid and ethylene glycol. Polyethylene terephthalate has a shorter molecular chain length than polybutylene terephthalate and does not bend well, and thus has good rigidity, heat resistance, weather resistance, and electrical properties. It also belongs to crystalline plastics, so it has good resistance to oils such as diesel oil.

상술한 바와 같이 보호코팅용액이 준비되면, 박막형 고온초전도체(1)를 구성하는 고온초전도 박막층(4)의 표면에 보호코팅용액을 도포한다(S2). When the protective coating solution is prepared as described above, the protective coating solution is applied to the surface of the high temperature superconducting thin film layer 4 constituting the thin film type high temperature superconductor 1 (S2).

상기 보호코팅용액의 도포는 보호코팅용액이 수용된 용기(10)와 진입롤러(12), 안내롤러(14) 및 진출롤러(16)를 포함하는 도포장치에 의해 도포된다.The coating of the protective coating solution is applied by a coating device including a container 10 containing the protective coating solution, the entry roller 12, the guide roller 14 and the advance roller 16.

그런 다음, 보호코팅용액이 고온초전도 박막층(4)의 표면에 도포된 상태에서 보호코팅용액을 건조장치(40)에 의해 건조시킨다(S3). 이 때, 건조 공정은 대기 중이나 아르곤 가스 분위기에서 100미만의 온도에서 건조하는 것을 일 예로 한다. 일 예로 박막형 고온초전도체(1) 약 20cm를 약 65에서 10초간 건조한 경우 고온초전도 박막층(4)에 도포된 보호코팅용액이 적절히 건조됨을 알 수 있었다. 이 때, 도포-건조를 반복하거나 도포-건조-소성 공정을 반복하여 보호층의 두께를 조절할 수 있게 된다. Then, the protective coating solution is dried by the drying apparatus 40 in a state where the protective coating solution is applied to the surface of the high temperature superconducting thin film layer 4 (S3). At this time, the drying process is an example of drying at a temperature of less than 100 in the air or argon gas atmosphere. For example, when the thin film type high temperature superconductor (1) was dried about 20 cm for about 65 seconds for 10 seconds, the protective coating solution applied to the high temperature superconductor thin film layer 4 was found to be appropriately dried. At this time, it is possible to control the thickness of the protective layer by repeating the application-drying or repeating the application-drying-firing process.

다음으로, 건조가 완료된 보호코팅용액이 도포된 박막형 고온초전도체(1)를 소성한다(S23). 여기서, 소성 공정은 산소가 1중량% 이상 포함된 분위기에서 1분 이상 수행하는 것을 예로 하고, Air 분위기에서의 소성도 가능하다.Next, the thin film type high temperature superconductor 1 to which the protective coating solution is dried is calcined (S23). Here, the firing process is an example of performing at least 1 minute in an atmosphere containing 1% by weight or more of oxygen, firing in the air atmosphere is also possible.

상기 소성단계에서의 소성온도는 상기 보호코팅용액의 종류에 따라 적절하게 조정될 수 있다. 상기 보호코팅용액으로서 유기은착체화합물을 이용하는 경우, 120 ~ 800의 범위에서 1분이상 소성시킨다. 소성온도가 120 미만일 경우에는 소결 상태가 좋지 않을 수 있고, 유기은 착체 화합물의 분해가 완전하게 일어나지 않을 수 있으며, 또한 유기용매와 불순물들이 잔존하기 때문에 소성 완료 후 좋은 전기적 특성을 갖지 못하는 결과를 초래할 수 있다. 반면, 소성온도가 800를 넘게 되면 고온초전도 박막층(4) 자체의 분해가 발생하거나, 은과 직접 반응하는 결과를 초래할 수 있어 적합하지 않다. The firing temperature in the firing step may be appropriately adjusted according to the type of the protective coating solution. When using an organic silver complex compound as said protective coating solution, it bakes for 1 minute or more in the range of 120-800. If the firing temperature is less than 120, the sintered state may not be good, the organic silver complex compound may not be completely decomposed, and since the organic solvent and impurities remain, it may result in not having good electrical properties after completion of the firing. have. On the other hand, when the firing temperature exceeds 800, the decomposition of the high temperature superconducting thin film layer 4 itself may occur or may result in a direct reaction with silver, which is not suitable.

또한, 상기 보호코팅용액을 유기용매로 구성한 경우, 50 ~ 100의 낮은 온도에서 소성 건조시킬 수도 있다. In addition, when the protective coating solution is composed of an organic solvent, it may be plastically dried at a low temperature of 50 ~ 100.

한편, 상기 소성단계에서는, 보호코팅용액이 도포, 건조된 상기 박막형 고온초전도체를 유도가열에 의해 소성가열하도록 구성되어 있다. On the other hand, in the firing step, the thin film type high temperature superconductor coated with a protective coating solution and dried is configured to be calcined by induction heating.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 보호코팅용액이 도포된 박막형 고온초전도체를 상기 소성장치(50) 내로 진입시킨다. 상기 소성장치(50) 내에는 인덕션 코일(52)이 일정간격으로 권취되어 있는 히팅롤(51)이 내장되어 있다. 또한, 상기 히팅롤(51)과 상기 소성장치(50) 사이에는 공급홀을 통하여 산소가 공급되어 적절한 산소분위기에서 소성이 진행될 수 있도록 구성된다. That is, as shown in Figure 4, the thin film type high temperature superconductor coated with the protective coating solution is introduced into the firing apparatus 50. In the firing apparatus 50, a heating roll 51 is formed in which the induction coil 52 is wound at a predetermined interval. In addition, oxygen is supplied between the heating roll 51 and the firing apparatus 50 through a supply hole so that the firing may proceed in an appropriate oxygen atmosphere.

상기 히팅롤(51)에 전원을 공급하여 상기 인덕션 코일(52)에 교류전류를 흘리면, 상기 히팅롤에 자력선이 발생하고 전류가 유도되어 인덕션 코일의 주변에는 교번 자기장이 발생된다. 자기장이 발생된 상기 히팅롤에 상기 박막형 고온초전도체를 진입시키면, 상기 박막형 고온초전도체의 도전성 물체인 금속모재는 그 표면에 전압이 유기되고, 이러한 전압 유기로 인해 와전류가 형성되며, 유기전압과 와전류로 인하여 금속모재의 표면에는 열에너지가 발생하게 된다. When an AC current flows through the induction coil 52 by supplying power to the heating roll 51, a magnetic force line is generated in the heating roll, and a current is induced to generate an alternating magnetic field around the induction coil. When the thin film type high temperature superconductor enters the heating roll in which the magnetic field is generated, the metal base material, which is a conductive object of the thin film type high temperature superconductor, has a voltage induced on its surface, and an eddy current is formed due to the voltage induced, Due to the heat energy is generated on the surface of the metal base material.

따라서, 유도가열에 의하여 하지층의 금속모재의 표면으로부터 가열되어 상기 보호코팅용액이 도포된 보호층으로 열이 전달되어 소성되기 때문에, 보호코팅용액으로 구성된 보호층은 고온초전도체와의 계면부터 가열 소성되므로, 보호코팅용액의 소결을 통해 보호코팅용액 입자의 밀도를 높일 수 있고, 계면에서의 보호코팅용액의 부착력이 향상되는 등 계면특성이 우수하게 구성될 수 있다.
Therefore, since the heat is transferred from the surface of the metal base material of the underlying layer to the protective layer coated with the protective coating solution by induction heating, the protective layer composed of the protective coating solution is heated and fired from the interface with the high temperature superconductor. Therefore, the density of the protective coating solution particles can be increased through sintering of the protective coating solution, and the adhesion property of the protective coating solution at the interface can be improved.

상기와 같은 소성이 완료되면, 보호코팅용액이 도포된 박막형 고온초전도체(1)를 산소 열처리한다(S5). 이와 같은 산소 열처리를 통해 박막형 고온초전도체(1)를 구성하는 고 온초전도 박막층(4)이 초전도 특성을 갖게 된다. 이 때, 산소 열처리 공정은 120 ~ 800 범위 내에서 산소 1% 이상 분위기에서 수행될 수 있다. When the firing is completed as described above, oxygen-heat treatment of the thin film type high temperature superconductor 1 to which the protective coating solution is applied (S5). Through such oxygen heat treatment, the high temperature superconducting thin film layer 4 constituting the thin film type high temperature superconductor 1 has superconducting characteristics. At this time, the oxygen heat treatment process may be performed in an atmosphere of 1% or more of oxygen within the range of 120 ~ 800.

상기와 같이, 박막형 고온초전도체(1)의 고온초전도 박막층(4) 표면에 보호층(5)의 형성이 완료되면, 보호층(5)의 표면에 구리층(6)을 형성한다(S6). 여기서, 보호층(5)의 표면에 구리층(6)을 형성하는 방법은 당업자에게 공지된 다양한 방법이 사용 가능한 바, 그 상세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
As described above, when the protective layer 5 is formed on the surface of the high temperature superconducting thin film layer 4 of the thin film type high temperature superconductor 1, the copper layer 6 is formed on the surface of the protective layer 5 (S6). Here, the method for forming the copper layer 6 on the surface of the protective layer 5 can be used a variety of methods known to those skilled in the art, the detailed description thereof will be omitted.

본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be exemplary and explanatory only and are not to be construed as limiting the scope of the inventive concept. And it is obvious that it is included in the technical idea of the present invention.

1 : 박막형 고온초전도체 5 : 보호층
40 : 건조장치
50 : 소성장치
51 : 히팅롤
52 : 인덕션 코일1: thin-film high-temperature superconductor 5: protective layer
40: drying device
50: firing device
51: heating roll
52: induction coil

Claims (3)

박막형 고온초전도체의 고온초전도 박막층의 표면에 보호코팅용액을 도포하는 단계와;
상기 고온초전도 박막층의 표면에 도포된 상기 보호코팅용액을 건조시키는 단계와;
상기 건조된 보호코팅용액을 소성하는 단계와;
상기 소성된 보호코팅용액을 산소 열처리하는 단계를 포함하며,
상기 소성단계는 상기 보호코팅용액이 도포된 상기 박막형 고온초전도체를 인덕션 코일이 권취된 히팅롤 내로 진입시켜 일정속도로 전진시키면서 유도가열에 의해 상기 박막형 고온초전도체를 소성하는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 고온초전도체의 보호층 형성방법.

Applying a protective coating solution to the surface of the high temperature superconducting thin film layer of the thin film type high temperature superconductor;
Drying the protective coating solution applied to the surface of the high temperature superconducting thin film layer;
Firing the dried protective coating solution;
Oxygen heat treatment of the fired protective coating solution,
The firing step is characterized by firing the thin film type high temperature superconductor by induction heating while advancing at a constant speed by entering the thin film type high temperature superconductor coated with the protective coating solution into a heating roll wound with an induction coil. Method for forming a protective layer of high temperature superconductor.

제 1 항에 있어서,
상기 보호코팅용액은 은 5~50중량%, 상기 유기용매 30~95중량% 및 5중량% 이내의 첨가제를 포함하는 유기은착체 화합물인 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 고온초전도체의 보호층 형성방법.
The method of claim 1,
The protective coating solution is a protective layer of a high temperature superconductor by induction heating, characterized in that the organic silver complex compound containing 5 to 50% by weight of silver, the organic solvent 30 to 95% by weight and within 5% by weight of the additive.
제 1 항에 있어서,
상기 보호코팅용액은 유기용매 40중량%에 탄소성분을 함유한 플라스틱계 고분자 수지 분말 100중량%를 용해시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도가열에 의한 고온초전도체의 보호층 형성방법.


The method of claim 1,
The protective coating solution is a method for forming a protective layer of a high-temperature superconductor by induction heating, characterized in that by dissolving 100% by weight of the plastic polymer resin powder containing a carbon component in 40% by weight of the organic solvent.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104575873A (en) * 2014-12-31 2015-04-29 北京英纳超导技术有限公司 Insulation method of high temperature superconducting coated conductor

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