KR20210066542A - 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고온초전도코일 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고온초전도코일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 은(Ag)의 확산접합을 통해 고온초전도선재의 권선 상태를 고정할 수 있는 고온초전도코일 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 금속기판 및 초전도층을 포함하는 고온초전도선재를 형성하는 제1단계; 고온초전도선재의 상하부에 은(Ag) 코팅막을 형성하는 제2단계; 은 코팅막이 형성된 고온초전도선재를 권선하는 제3단계; 권선된 고온초전도선재를 열처리하여 고온초전도선재의 상하부에 형성되어 서로 접합된 은 코팅막이 은(Ag)의 확산접합(diffusion bonding)을 통해 계면이 없는 확산접합층으로 형성되는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고온초전도코일을 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명은, 금속기판 및 초전도층을 포함하는 고온초전도선재를 형성하는 제1단계; 고온초전도선재의 상하부에 은(Ag) 코팅막을 형성하는 제2단계; 은 코팅막이 형성된 고온초전도선재를 권선하는 제3단계; 권선된 고온초전도선재를 열처리하여 고온초전도선재의 상하부에 형성되어 서로 접합된 은 코팅막이 은(Ag)의 확산접합(diffusion bonding)을 통해 계면이 없는 확산접합층으로 형성되는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고온초전도코일을 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고온초전도코일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 은(Ag)의 확산접합을 통해 고온초전도선재의 권선 상태를 고정할 수 있는 고온초전도코일 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 초전도선재는 물체의 전기저항이 0인 물질을 의미하는 것으로, 액체 헬륨의 온도인 4K 근처에서 전류저항이 0에 가까운 물질을 저온초전도선재(Low temperature superconductor, LTS)라고 하고, 액체 헬륨보다 고온의 액체 질소에서 사용이 가능한 90K 근처에서 초전도 현상을 보이는 물질을 고온초전도선재(High temperature superconductor, HTS)라 일컫는다.
그중 고온초전도선재는 높은 임계온도, 임계전류밀도 및 임계자기장을 나타내기 때문에 초전도 마그넷, 초전도 케이블, 초전도 모터 및 초전도 발전기 등과 같은 전력용 기기에 적용될 수 있으며, 특히 고온초전도 2세대선재는 고온초전도 1세대선재보다 원가 절감 폭이 커 더 경제적인 고온초전도선재의 구축이 가능할 것으로 전망되고 있다.
특히 고온초전도선재는 판상 구조로 되어 있어서 두께 방향 강도가 길이 방향 강도에 비해 1/10 이하로 매우 약한데, 이러한 판상 구조로 인해 주로 팬케이크 권선방식으로 코일을 제작하고 있다.
보통 코일 권선 후 고온초전도선재 고정을 위해 에폭시를 이용한 하드 함침, 테프론, 실리콘, 파라핀 등을 이용한 함침, 한쪽면에만 에폭시로 함침하는 소프트 함침을 통한 방법을 이용하고 있다.
예를 들어 '2세대 고온 초전도 코일 제조 방법(등록번호: 10-1531001)'에서는 보빈날개의 내측에 각각 비접착성 절연필름을 두고 초전도선재를 권선하여 초전도선재가 보빈날개에 접촉되지 않게 하되, 초전도선재는 상면 또는 하면에 에폭시와 같은 함침재를 적층하여 권선하는 내용을 제시한바 있다.
그러나 에폭시를 이용한 함침의 경우, 고온초전도선재의 낮은 두께 방향 강도로 인해 극저온으로 냉각 시 고온초전도선재와 에폭시의 열수축량 차이에 의해 고온초전도선재가 파손되어 코일의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
또한 테프론, 실리콘, 파라핀을 이용한 함침의 경우, 함침용으로 사용된 물질의 부착력과 강도가 낮아 코일 내의 고온초전도선재를 제대로 고정하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 극저온에서 물질 간 열수축량 차이에 의한 열응력으로 발생할 수 있는 고온초전도선재의 파손을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 코일을 온전한 상태로 유지할 수 있도록 하는 새로운 기술개발 연구가 절실히 요구되는 시점이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 은(Ag)의 확산접합을 통해 고온초전도선재의 권선 상태를 고정하여 극저온에서 물질 간 열수축량 차이에 의한 열응력으로 발생할 수 있는 고온초전도선재의 파손이 방지되도록 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고온초전도코일을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 금속기판 및 초전도층을 포함하는 고온초전도선재를 형성하는 제1단계; 상기 고온초전도선재의 상하부에 은(Ag) 코팅막을 형성하는 제2단계; 상기 은 코팅막이 형성된 고온초전도선재를 권선하는 제3단계; 및 상기 권선된 고온초전도선재를 열처리하여 상기 고온초전도선재의 상하부에 형성되어 서로 접합된 상기 은 코팅막이 은(Ag)의 확산접합(diffusion bonding)을 통해 계면이 없는 확산접합층으로 형성되는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제4단계에서는, 산소 분위기 하에서 300~500℃로 2~24시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제4단계에서는, 상기 고온초전도선재와 상기 확산접합층이 차례대로 반복 형성되되, 상하로 서로 인접하는 상기 고온초전도선재는 상기 확산접합층을 통해 권선된 상태로 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상기 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 확산접합을 이용한 고온초전도코일을 제공한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명의 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고온초전도코일은, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 고온초전도선재의 상하부에 은 코팅막을 형성한 후 권선하여 열처리를 통해 은 코팅막의 은(Ag)이 확산접합되면서 확산접합층을 형성함으로써, 이러한 확산접합층을 통해 고온초전도선재의 권선된 상태를 고정한 고온초전도코일을 얻을 수 있는 효과가 있다.
둘째, 기존 고분자 물질을 이용하여 함침하는 방식과 달리, 은(Ag)의 확산접합을 이용하여 고온초전도선재의 턴(turn)과 턴(turn) 간 접합으로 코일의 함침을 달성함으로써, 코일의 운전 온도인 극저온 영역까지 냉각하면서 고온초전도선재의 두께 방향으로 가해지는 열응력에 의한 고온초전도선재의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 열전도도가 높지 않은 고분자 물질을 통해 함침하는 대신 은(Ag)을 통해 함침하기 때문에 코일 전체가 높은 비열 및 열전도도를 가짐에 따라, 국부적인 온도 상승을 방지함으로써 코일을 온전한 상태로 유지할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 은(Ag)으로 이루어진 확산접합층을 통해 권선된 고온초전도선재의 턴(turn)과 턴(turn) 간에 열전도도가 빨리 이루어질 수 있어 아주 낮은 극저온에서도 운전되며, 부분적으로 열이 발생하더라도 열이 빨리 배출되어 냉각을 쉽게 시킬 수 있기 때문에 냉각 지속력이 높은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열처리 전 고온초전도코일의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 열처리 후 고온초전도코일의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 과정의 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 고온초전도선재의 측면도.
도 6은 은(Ag) 확산접합의 SEM 사진.
도 7은 도 6의 ×200 확대 사진.
도 8은 도 6의 ×1,000 확대 사진.
도 2는 본 발명에 따른 열처리 후 고온초전도코일의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 과정의 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 고온초전도선재의 측면도.
도 6은 은(Ag) 확산접합의 SEM 사진.
도 7은 도 6의 ×200 확대 사진.
도 8은 도 6의 ×1,000 확대 사진.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
우선 고온초전도선재는 판상 구조로 되어 있기 때문에 두께 방향 강도가 길이 방향 강도에 비해 1/10 이하로 매우 약하다. 이러한 고온초전도선재의 판상 구조로 인해 코일 제작 시, 레이어 와인딩 방식으로 하기도 하나 주로 팬케이크 권선 방식으로 제작하고 있다.
보통 고온초전도선재의 권선 후 고정을 위해 주로 에폭시를 이용한 함침이 이루어지고 있는데, 고온초전도선재의 경우 낮은 두께 방향 강도로 인해 극저온으로 냉각 시 파손되어 코일의 성능이 저하되는 단점이 있다. 최근 함침을 하지 않는 NI(no-insulation) 또는 MI(metal-insulation) 방식을 통한 코일의 연구가 시도되고 있으나, 고자기장 하에서 고온초전도선재의 변형 등으로 인해 이 또한 코일 성능이 저하되는 단점이 있다.
따라서 본 발명에서는 코일 제작 시 턴간 저항의 변화가 없도록 고온초전재선재간 금속인 은(Ag)의 확산접합을 통해 변형이 일어나지 않는 코일을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열처리 전 고온초전도코일(C)의 단면도이고, 도 1을 참조하면, 고온초전도선재(100)의 양측에 은(Ag)이 코팅되어 은 코팅막(200)을 형성한 상태로 권선된 모습을 예시적으로 나타낸 것으로, 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성된 은 코팅막(200)이 서로 계면(I)에 의해 분리된 상태로 존재함을 알 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 열처리 후 고온초전도코일(C)의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 은 코팅막(200)이 형성되어 권선된 고온초전도선재(100)에 열처리를 통해 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성되어 서로 접합된 은 코팅막(200)이 은(Ag)의 확산접합(diffusion bonding)을 통해 계면(I)이 없는 확산접합층(210)으로 생성됨으로써, 이러한 확산접합층(210)을 통해 고온초전도선재(100)가 권선 상태로 고정된 모습을 예시적으로 나타낸 것임을 알 수 있다.
즉 고온초전도코일(C)은 고온초전도선재(100)와, 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성되는 은 코팅막(200)으로 이루어져 권선되어 형성되되, 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성되어 서로 접합된 은 코팅막(200)이 은(Ag)의 확산접합(diffusion bonding)을 통해 계면이 없는 확산접합층(210)으로 형성되고, 이러한 확산접합층(210)을 통해 고온초전도선재(100)가 권선된 상태로 고정되는 것이다.
이와 같은 은(Ag)의 확산접합을 통해 고온초전도선재(100)의 권선 상태를 유지하여 일체화된 고온초전도코일(C)은, 본 발명에 따른 순서도를 나타낸 도 3에서와 같이 제1단계(S10), 제2단계(S20), 제3단계(S30) 및 제4단계(S40)를 통하여 제조될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 과정의 예시도로써, 도 3과 함께 도 4를 참조하여 제1단계(S10), 제2단계(S20), 제3단계(S30) 및 제4단계(S40)에 대한 내용을 아래에서 더욱 상세히 서술해 보기로 한다.
먼저, 제1단계는 금속기판(110) 및 초전도층(130)을 포함하는 고온초전도선재(100)를 형성하는 단계이다(S10).
도 5는 본 발명에 따른 고온초전도선재(100)의 측면도이다. 도 5를 참조하면, 고온초전도선재(100)는 금속기판(110), 완충층(120), 초전도층(130), 보호층(140) 및 안정화층(150)이 차례대로 적층되어 이루어질 수 있음을 알 수 있다. 이러란 고온초전도선재(100)는 제1릴(R1)에 권선된 상태로 준비한다.
금속기판(110)은 고온초전도선재에 유연성 및 강도를 부여하기 위한 것으로, 추후 열처리 시 높은 온도에 의해 산화되면 안되기 때문에 니켈(Ni)합금인 하스텔로이(hastelloy) 또는 스테인레스 스틸(stainless steel)로 이루어질 수 있다. 철(Fe)과 같은 일반 금속은 산화가 일어나므로 금속기판(110)의 적용에 바람직하지 않다.
완충층(120)은 Al2O3, Y2O3, MgO 및 LMO 등의 재료로 단일층 또는 다수층으로 금속기판(110) 상면에 일정 두께 범위 내외로 적층 형성될 수 있다. 이러한 완충층(120)은 금속기판(110)의 불순물 원소와 같은 금속물질이 초전도층(130)으로 확산되지 못하도록 하여 초전도층(130)의 오염을 방지한다.
초전도층(130)은 완충층(120)의 상면에 물리적 또는 화학적 방법으로 형성되는 것으로, 고온초전도특성을 갖는 희토류계 원소로 이루어질 수 있으며, 희토류계 원소는 이트륨(Y) 및 란탄족 원소 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 희토류원소-바륨-구리-산소(RE-Ba-Cu-O)계를 사용할 수 있으며, RE-Ba-Cu-O계의 예로는 사마륨-바륨-구리-산소(SmBCO), 가돌리늄-바륨-구리-산소(GdBCO), 홀뮴-바륨-구리-산소(HoBCO), 유러퓸-바륨-구리-산소(EuBCO), 디프로슘-바륨-구리-산소(DyBCO) 및 이트륨-바륨-구리-산소(YBCO) 중 어느 하나 이상일 수 있으나, 상술한 종류 외에 초전도층(130)에 적용할 수 있는 것이라면 어느 것이든 사용할 수 있다.
보호층(140)은 초전도층(130)에 얇게 코팅되어 안정화층(150)의 결합력을 증가시키는 것으로, 은(Ag)으로 이루어진 은 보호층(141) 및 은 보호층(141)의 상부에 적층되는 구리 보호층(142)으로 이루어질 수 있다.
안정화층(150)은 고온초전도선재(100)에 통상적으로 적용 가능한 것으로, SUS 또는 Cu 또는 Cu 합금일 수 있으며, 이는 당업자에게 자명한 정도여서 여기서의 설명은 생략하기로 한다.
단, 도 5에서의 고온초전도선재(100)로 금속기판(110), 완충층(120), 초전도층(130), 보호층(140) 및 안정화층(150)을 도시하였으나, 이러한 구조에 한정되는 것만은 아니고 다양한 형태의 고온초전도선재의 사용이 가능하다.
다음으로, 제2단계는 고온초전도선재(100)의 상하부에 은 코팅막(200)을 형성하는 단계이다(S20).
본 발명은 한 쌍의 고온초전도선재를 상호 마주보도록 배치한 상태에서 접합하는 것이 아니라, 단일 고온초전도선재(100)를 권선하여 고정시키기 위한 것이므로, 제2단계에서는 제1릴(R1)에 권선되어있던 고온초전도선재(100)를 제2릴(R2)로 다시 권취하는 과정에서 고온초전도선재(100)의 상하부 즉, 금속기판(110)의 표면과 안정화층(150)의 표면에 은(Ag)으로 이루어진 은 코팅막(200)을 형성하는 과정으로 이루어진다.
특히, 보통 일반 금속은 산화반응이 일어나 확산접합이 이루어지지 않기 때문에 금속 중 전기저항이 가장 낮은 금속인 은(Ag)을 적용하기로 한 것이다.
이러한 은(Ag)은 열증발법(Thermal Evaporation), 전자빔증발법(E-beam Evaporation), 스퍼터링법(Sputtering)과 같은 물리적 기상증착법(physical vapor deposition, PVD), 열 또는 플라즈마를 이용하는 화학적 기상증착법(chemical vapor deposition, CVD), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD), 도금 등 다양한 방법을 통하여 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성시킬 수 있으며, 상술한 방법 외에 은(Ag)을 코팅할 수 있는 방법이라면 다양한 방법이 적용 가능하다.
다음으로, 제3단계는 은 코팅막(200)이 형성된 고온초전도선재(100)를 권선하는 단계이다(S30).
즉 제3단계에서는 양측에 은 코팅막(200)이 형성된 고온초전도선재(100)를 제2릴(R2)에 권선한다. 이때 상하부의 표면에 은 코팅막(200)이 형성된 고온초전도선재(100)에 장력을 인가하면서 제2릴(R2)에 권선하게 되면 압력에 의해 고온초전도선재(100)의 상하부끼리 서로 밀착되면서 권선이 이루어진다.
마지막으로, 제4단계는 권선된 고온초전도선재(100)를 열처리하여 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성되어 서로 접합된 은 코팅막(200)이 은(Ag)의 확산접합(diffusion bonding)을 통해 계면이 없는 확산접합층(210)으로 형성되는 단계이다(S40).
즉 산소 분위기 상태에서 일정 조건의 열을 가해 권선된 상태에서 상하로 서로 인접한 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성된 두 층의 은 코팅막(200)의 계면(I)이 없어지면서 결합이 이루어져 상호 접합된 하나의 확산접합층(210)을 형성한다.
이렇게 권선된 고온초전도선재(100)의 상하부에 확산접합층(210)이 반복적으로 형성됨에 따라, 상하로 서로 인접한 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성된 확산접합층(210)의 은(Ag) 원자들이 서로 결합된 상태에서 분리되지 않음으로써, 고온초전도선재(100)의 권선 상태를 고정시킨 상태로 유지할 수 있게 된다.
다시 말해 제4단계는 본 발명의 특징이 되는 단계로써, 열처리를 통해 권선된 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성되어있는 은 코팅막(200)이 서로 접합된 계면(I) 또는 접합면에서 은(Ag) 원자의 확산이 일어나면서 서로 접합된 은 코팅막(200)이 고상으로 상호 접합되어 계면(I)이 없는 확산접합층(210)으로 생성되도록 함으로써, 확산접합층(210)에 의해 권선된 상태에서 서로 인접한 고온초전도선재(100)의 권선 상태를 고정할 수 있는 것이 특징이라 할 수 있다.
제4단계에서의 열처리는 산소(O2) 분위기 하에서 300~500℃로 2~24시간 동안 이루어질 수 있으며, 임계적 조건에 대하여 설명해 보자면 다음과 같다.
우선 초전도특성이 산소를 쉽게 잃어버리고 쉽게 받기 때문에 산소 분위기여야 산소를 잃어버리지 않고 산소가 충분히 산화되어 초전도특성을 가지므로 산소분압 1atm 하에서 열처리가 이루어져야 한다.
온도 조건과 관련하여, 300℃ 미만이면 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성되어 서로 접합된 은 코팅막(200)을 이루는 은(Ag)의 확산접합 반응이 완전히 일어나지 않아 상하로 서로 인접하는 고온초전도선재(100)의 상하부 표면에 형성된 은 코팅막(200) 간의 계면(I)이 여전히 존재하여 고온초전도선재(100)의 권선 상태를 유지시켜주기에 어려움이 많다. 이와 달리, 500℃를 초과하여 열처리를 하게 되면 오히려 초전도층(130)의 초전도특성에 좋지 않은 영향을 미칠 염려가 있다.
시간 조건과 관련하여, 은 코팅막(200)을 이루는 은(Ag)의 원자들이 서로 인접하는 은 코팅막(200)으로 확산이동하면서 확산접합이 일어나야 하는데, 2시간 미만으로 열처리가 이루어지는 경우에는 은(Ag) 원자들의 확산이동이 완전히 이루어지기에는 부족한 시간이다. 반면, 24시간을 초과하면 그 이하의 시간으로 열처리한 경우와 비교하여 확산접합이 이루어지는데 있어서 더 탁월한 효과가 나타나지 않으므로, 24시간을 초과하여 열처리를 하는 경우 시간이 많이 소요될 뿐이어서 공정상 이점이 없다.
이러한 제4단계에서 권선된 고온초전도선재(100)에 열처리를 통해 고온초전도선재(100)의 상하부에 형성되어 서로 접합된 은 코팅막(200)이 은(Ag)의 확산접합(diffusion bonding)을 통해 계면(I)이 없는 확산접합층(210)으로 생성되고, 확산접합층(210)을 통해 고온초전도선재(100)가 권선 상태로 고정될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 단, 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
금속기판과 초전도층을 포함하여 권선용 보빈인 원형의 릴에 팬케이크 권선된 고온초전도선재를 준비하고, 권선된 고온초전도선재를 다시 풀면서 상하부에 은(Ag)을 증착하여 은 코팅막을 형성한 후, 새로운 릴에 3kgf로 10turn 팬케이크 권선했다. 이렇게 권선된 고온초전도선재를 O2 하에서 500℃로 5시간 동안 열처리하여 은 코팅막이 계면이 존재하지 않는 상태인 하나의 확산접합층으로 형성되었다. 확산접합층이 하나의 층으로 접합된 상태이기 때문에 물리적인 힘으로 고온초전도코일을 이루는 권선된 고온초전도선재의 분리가 일어나지 않았다.
도 6은 은(Ag) 확산접합의 SEM 사진이다. 도 6을 참조하면, 고온초전도선재의 상하부에 은 코팅막이 형성된 후 권선시켜 열처리를 통해 상하로 서로 인접한 위치의 고온초전도선재의 상하부에 형성되어 서로 접촉되어있던 은 코팅막이 은(Ag)의 확산접합이 일어나 계면이 없는 확산접합층(210)으로 형성된 모습을 SEM 사진으로 나타낸 것임을 알 수 있다.
도 7은 도 6의 ×200 확대 사진이다. 도 7을 참조하면, 열처리로 은(Ag)의 확산접합을 통해 상하로 서로 인접한 위치의 고온초전도선재의 상하부에 형성된 은 코팅막이 확산접합층(210)을 형성한 모습을 200배 확대하여 나타낸 사진임을 알 수 있으며, 확산접합층(210)에 계면이 없음을 확인할 수 있다.
도 8은 도 6의 ×1,000 확대 사진이다. 도 8을 참조하면, 열처리로 은(Ag)의 확산접합을 통해 상하로 서로 인접한 위치의 고온초전도선재의 상하부에 형성된 은 코팅막이 확산접합층(210)을 형성한 모습을 1,000배 확대하여 나타낸 사진임을 알 수 있으며, 도 8 역시 확산접합층(210)에 계면이 없음을 확인할 수 있다.
상술된 바로부터, 본 발명은 고온초전도선재(100)의 상하부에 은 코팅막(200)을 형성한 상태에서 권선 후 열처리를 통해 상하로 서로 인접한 고온초전도선재(100) 상하부의 은 코팅막(200) 접합면에서 은(Ag) 원자들이 서로 대응되는 은 코팅막(200)을 향해 확산이동하여 계면(I)이 없는 확산접합층(210)을 형성함으로써, 확산접합층(210)을 통해 권선된 고온초전도선재(100)의 형태를 유지 및 고정할 수 있음을 알 수 있다.
특히 은 코팅막(200)의 은(Ag) 원자들 간에 상호 활발히 확산됨에 따라 권선된 고온초전도선재(100) 간의 고정을 확실히해 일체화함으로써 열팽창계수의 차이에 따른 균열이 방지되는데 큰 의미가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.
본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 고온초전도선재
110: 금속기판
120: 완충층
130: 초전도층
140: 보호층
141: 은 보호층
142: 구리 보호층
150: 안정화층
200: 은 코팅막
210: 확산접합층
C: 고온초전도코일
I: 계면
R1: 제1릴
R2: 제2릴
110: 금속기판
120: 완충층
130: 초전도층
140: 보호층
141: 은 보호층
142: 구리 보호층
150: 안정화층
200: 은 코팅막
210: 확산접합층
C: 고온초전도코일
I: 계면
R1: 제1릴
R2: 제2릴
Claims (4)
- 금속기판 및 초전도층을 포함하는 고온초전도선재를 형성하는 제1단계;
상기 고온초전도선재의 상하부에 은(Ag) 코팅막을 형성하는 제2단계;
상기 은 코팅막이 형성된 고온초전도선재를 권선하는 제3단계; 및
상기 권선된 고온초전도선재를 열처리하여 상기 고온초전도선재의 상하부에 형성되어 서로 접합된 상기 은 코팅막이 은(Ag)의 확산접합(diffusion bonding)을 통해 계면이 없는 확산접합층으로 형성되는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제4단계에서는,
산소 분위기 하에서 300~500℃로 2~24시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제4단계에서는,
상기 고온초전도선재와 상기 확산접합층이 차례대로 반복 형성되되,
상하로 서로 인접하는 상기 고온초전도선재는 상기 확산접합층을 통해 권선된 상태로 고정되는 것을 특징으로 하는 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 확산접합을 이용한 고온초전도코일.
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| KR1020190155921A KR20210066542A (ko) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 확산접합을 이용한 고온초전도코일의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고온초전도코일 |
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