KR920001675B1 - 초전도물품(超電導物品) - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의 초전도물품을 나타낸 단면도.
제2도는 본 발명이 초전도물품을 나타낸 단면도.
제3도는 본 발명이 초전도물품을 제조하기 위하여 이용할 수 있는 플라즈마현상을 이용한 공지의 용사법을 나타낸 개략 설명 단면도.
제4도는 본 발명의 초전도물품을 제조하기 위하여 이용할 수 있는 레이저광선을 이용한 공지의 증착법을 나타낸 개략 설명 단면도.
제5도는 본 발명의 초전도물품에 있어서의 초전도재의 피막의 밀착강도 시험법을 나타낸 개략 설명 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 피막 5 : 모재
6 : 용사노즐 7 : 용기
8 : 압력탱크 9 : 저장통
본 발명은 모재(母材)와, 그리고, 모재의 표면상에 형성된 초전도재의 피막 등으로 된 초전도물품에 관한 것이다. 초전도재는 입자가 속기, 의료진단기구 등에 있어서, 초전도자석의 형태로 이미 실용화되어 있다. 또, 초전도재는 발전기, 에너지 저장장치 리니어모우터카아, 자기전별기, 핵융합로, 송전케이블, 자기차폐기 등에의 응용이 기대되고 있다.
나아가서 조세프손효과(Josephson effect)를 이용한 초전도소자는 초고속컴퓨우터, 적외선센서, 저잡음 증폭기 등에의 응용이 기대되어 있고, 이것들이 본격적으로 실용화되었을 경우의 산업적, 사회적, 충격의 크기는 아직 헤아리기 어렵다. 이제까지 개발된 초전도재의 대표적인 것의 하나로서 합금이 있다.
이것은 현재 자계발생용 기재로서 널리 실용에 제공되고 있다. Nb-Ti 합금의 임계온도(즉, 초전도상태가 발생하는 임계온도)(이하 간단히“Tc”라고 한다)는 K이다. 또 Nb-Ti 합금보다도 격별히 높은“Tc”를 지닌 초전도재로서, 화합물계 초전도재가 개발되어 현재 Nb3Sn(Tc :18K) 및 V3Ga(Tc : 15K)가 선재의 형태로 실용에 제공되고 있다.
근년에 와서, 상술한 합금계 및 화합물계의 초전도재 보다도 더욱 높은“Tc”를 지닌 초전도재로서 CuxOy-기를 함유하는 복합산화물 초전도재가 개발되어 있다. 예컨대, Y-Ba-Cu-O계 초전도재의“Tc”는 약 93K이다.
액체질소의 온도는 77K이기 때문에, 복합산화물 초전도재에 대하여는 액체 헬륨보다 값이 산 액체질소를 냉각재로서 사용할 수 있다.
복합산화물 초전도재를 사용한 종래의 초전도물품(1)은 제1도에 나타낸 바와 같이 동제품의 모재(2)와, 그리고 모재(2)의 표면상에, 예컨대, 나중에 설명하는 바와 같이 플라즈마 현상을 이용한 공지의 용사법(溶射法)으로 형성된 상술한 초전도재의 피막(3)등으로 되어 있다. 그러나, 상술한 중래의 초전도물품(1)은 다음과 같은 문제를 지니고 있다.
즉, Y1Ba2Cu3O7-y 등의 복합산화물 초전도재에 있어서는 산소결손량“y”이 증가하면,“Tc”및 임계전류 밀도(이하, 간단히“Jc”라고 한다)가 높은, 즉 뛰어난 초전도특성을 지닌 초전도재의 피막(3)을 얻을 수 없다는 사실이 알려져 있다. 모재(2)의 표면상으로의 초전도재의 용사시 및 용사후의 피막(3)이 가열시에, 사소가 초전도재로부터 소실되고, 그 때문에 초전도재의 산소결손량“y”이 증가한다.
따라서, 종래 초전도재의 이와 같이 형성된 피막(3)을 약 950℃로 가열한 다음, 이어서 피막(3)을 20℃/min 이하의 속도로 서서히 냉각함에 따라서 초전도재속의 산소를 흡수시켜, 그검으로서 초전도재의 산소결손량“y”을 감소시키고 있다.
피막(3)을 가열하는 것은, 초전도재의 조직을 균일하게 하고, 입계(粒界)의 결합력을 강화하고, 모재(2)와 피막(3)의 밀착강도의 증가를 꾀하기 때문이다. 그런데, 모재(2)와 초전도재의 피막(3) 사이의 열팽창율의 차로부터 초전도재의 용사시 및 용사후에 초전도재의 피막(3)에 실시한 상술한 열처리시에, 피막(3)에 균열이 발생하는 경우가 있다. 또, 동제품의 모재(2)는 산화되기 쉬우므로, 용사후에 초전도재의 피막(3)에 상술한 열처리를 실시하였을 경우에, 초전도재속의 산소가 모재(2)속에 흡수되어, 그 때문에, 뛰어난 초전도특성을 지닌 초전도재의 피막(3)을 얻을 수 없는 경우가 있다.
이러한 사실로부터, 모재의 표면상에서의 복합산화물 초전도재의 피막의 형성시 및 피막의 열처리시에 모재의 표면상에 형성된 피막에 균열이 생기지 않으며, 피막의 열처리시에, 복합산화물 초전도재속의 산소가 모재속에 흡수되기 어려운 초전도물품의 개발이 요망되고 있다.
그와 같은 초전도물품은 아직 제안되고 있지 않다. 따라서, 본 발명이 목적은, 모재의 표면상에서의 복합산화물 초전도재의 피막의 형성시 및 피막의 열처리시에, 모재의 표면상에 형성된 피막에 균열이 생기지 않으며, 그리고, 피막의 열처리시에, 복합산화물 초전도재속의 산소가 모재속에 흡수되기 어려운 초전도물품을 제공함에 있다.
본 발명의 특징의 하나에 따라서, 모재 및 모재의 평면상에 형성된 CuxOy-기를 함유하는 복합산화물 초전도재의 피막으로 되는 초전도물품에 있어서, 다음을 특징으로 하는 개량품을 제공하게 되었다.
전술한 모재는 니켈 및 니켈합금중의 어느 하나로 만들어져 있다. 상술한 관점으로부터, 우리들은 모재의 표면상에서의 복합산화물 초전도재의 피막의 형성시 및 피막의 열처리시에 모재의 표면상에 형성된 피막에 균열이 발생하지 않으며, 피막의 열처리시에 복합산화물 초전도재속의 산소가 모재속에 흡수되기 어려둔 초전도물품을 개발하도록 예의 연구를 거듭하였다.
그 결과 다음의 식견을 얻었다. 즉, 니켈 및 니켈합금 중에서 어느 하나로 만들어진 모재를 사용함에 따라서, 모재의 표면상에서의 복합산화물 초전도재의 피막의 형성시 및 피막의 열처리시에, 모재의 표면상에 형성된 피막에 균열이 생기지 않으며, 피막의 열처리시에, 복합산화물 초전도재속의 산소가 모재속에 흡수되기 어려운 초전도물품을 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 식견에 따라서 성취된 것으로서, 모재가 니켈 및 니켈합금중의 어느 한가지로 만들어져 있다는 것 그리고, 모재의 표면상에 형성된 피막이 CuxOy-기를 함유하는 복합산화물 초전도재로 되어 있음에 특징을 지니고 있다.
다음에 본 발명의 초전도물품을 도면을 참조하면서 설명한다. 제2도는, 본 발명의 초전도물품을 나타낸 단면도이다. 제2도에 나타낸 바와 같이, 본 발명이 초전도물품(4)은, 니켈 및 니켈합금중의 어느 한 가지로 만들어진 모재(5) 및 모재(5)의 표면상에 형성된 CuxOy-기를 함유하는 복합산화물 초전도재의 피막(3)으로 되어 있다.
본 발명 초전도물품(4)에 의하면, 모재(5)가 니켈 및 니켈합금 중의 어느 한가지로 만들어져 있으므로, 모재(5)의 표면상에의 복합산화물 초전도재의 피막(3)의 형성시 및 피막(3)의 열처리시에, 모재(5)의 표면상에 형성된 피막(3)에 균열이 생기지 않았다. 그 이유는 니켈 및 니켈합금 중의 어느 한가지로 만들어진 모재(5)의 열팽창율이 초전도재의 피막(3)의 열팽창율과 대략 같기 때문이다.
또, 모재(5)가 니켈 및 니켈합금 중의 어느 한가지로 만들어져 있으므로, 복합산화물 초전도재의 피막(3)의 열처리시에 복합산화물 초전도재 중의 산소가 모재(5)속에 흡수되기 어렵다. 그 이유는 니켈 및 니켈합금중의 어느 한가지로 만들어진 모재(5)는 구리로 만들어진 종래의 모재에 비하여 산화되기 어렵기 때문이다.
상술한 니켈합금으로서는, 예컨대 니켈과 크롬의 합금들이 사용된다. 다음에, 본 발명의 초전도물품을 제조하기 위하여 이용할 수 있는 2,3의 공지의 방법을 도면을 참조하면서 설명한다.
제3도는 본 발명의 초전도물품을 제조하기 위하여 이용할 수 있는 플라즈마 현상을 이용한 공지의 용사법을 나타낸 개략설명 단면도이다.
제3도에서 (6)은 용기(7)내에 수평으로 설치된 용사노즐, (8)은 작동가스를 저장하기 위한 압력탱크, (9)는 초전도재의 분말을 저장하기 위한 저장통, (5)는 용사노즐(6)와 대향하도록 용기(7)내에 수직으로 배치된 모재, 그리고 (10)은 용기(7)의 외부에 설치된 전원이다.
제3도에 나타낸 바와 같이 아르곤가스 등의 불황성가스는, 작동가스로서 압력탱크(8)로부터, 용사노즐(6)의 후단부를 통하여, 용사노즐(6)의 안구멍(6a)안으로, 연속적으로 공급된다. CuxOy-기를 함유하는 Y1Ba2Cu3O7-y등의 복합산화물 초전도재의 분말은 저장통(9)으로부터, 용사노즐(6)의 선단부를 통하여, 용사노즐(6)의 안구멍(6a)내에 연속적으로 공급된다.
전원(10)으로부터, 용사노즐(6)이 안구멍(6a)의 후단부내에 삽입된 전극(11)에 전류를 공급하여, 전극(11)과 용사노즐(6)의 안구멍(6a)의 내면(6b)이 사이에 아아크를 발생시키고, 그럼으로써, 안구멍(6a)내에 공급된 전술한 작동가스를 고온의 플라즈마로 변환한다.
용사노즐(6)의 안구멍(6a)내에 공급된 초전도재의 분말은, 고온의 플라즈마로 변환된 작동가스에 따라서 용융한다. 초전도재의 이와 같이 용융한 분말은 고온의 플라즈마로 교환된 작동가스의 제트흐름에 따라서, 용사노즐(6)에서, 용기(7)내에 용사노즐(6)와 대향하도록 배치된, 니켈제 또는 니켈합금제의 모재(5)의 표면상에 균일하게 분사되고, 그리하여, 모재(5)의 표면상, 초전도재의 피막(3)이 형성되어서, 본 발명의 초전도물품(4)이 제조된다.
이어서, 이와 같이 하여 모재(5)의 표면상에 형성된 복합산화물 초전도재의 피막(3)을 약 950℃의 온도로 가열하고, 이어서, 피막(3)을 20℃/min 이하의 속도로 서서히 냉각하여 초전도재속에 산소를 흡수시킨다.
이와 같이 하여 제조된 본 발명의 초전도물품(4)에 의하면, 모재(5)가 니켈 및 니켈합금 중의 어느 한가지로 만들어져 있으므로, 모재(5)의 표면상에서의 복합산화물 초전도재의 피막(3)의 형성시 및 피막(3)의 열처리시에 모재(5)의 표면상에 형성된 피막(3)에 균열이 발생하지 않으며, 피막(3)의 열처리시에 복합산화물 초전도재속의 산소가 모재(5)속에 흡수되기 어렵다. 따라서, 모재(5)와 그리고 모재(5)의 표면상에 형성된 뛰어난 초전도특성을 지닌 피막(3) 등으로 된 초전도물품(4)을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 초전도물품을 제조하기 위하여 이용할 수 있는 또 다른 공지의 방법을 도면을 참조하면서 설명한다. 제4도는 본 발명의 초전도물품을 제조하기 위하여 이용할 수 있는, 레이저광선을 이용한 공지의 증착법을 나타낸 개략 설명 단면도이다.
제4도에서 (12)는 용기(13)내에 설치된 복합산화물 초전도재의 증발원, (5)는 증발원(12)의 상방에 수평으로 배치된 모재, 그리고, (14)는 용기(13)의 외부로부터, 용기(13)내의 증발원(12)에 향하여 레이저광선(15)을 발사하기 위한 레이저광원이다.
제4도에 나타낸 바와 같이 레이저광선(15)은 레이저광원(14)으로부터 용기(13)에 설치된 집광렌즈(16)를 통하여, 용기(13)내의 CuxOy-기를 함유하는 Y1Ba2Cu3O7-y등의 복합산화물 초전도재의 증기를 발생하기 위한 증발원(12)에 향하여 발사된다.
증발원(12)은 레이저광선(15)에 의하여 고온도로 가열되어서, 복합산화물 초전도재의 증기를 발생하며, 동 증기는 모재(5)의 표면상에 부착하고, 그리하여 모재(5)의 표면상에 초전도재의 피막(3)을 형성하여, 동 발명의 초전도물품(4)이 제조된다.
이어서, 이와 같이 하여 모재(5)의 표면상에 형성된 복합산화물 초전도재의 피막(3)을 약 950℃의 온도로 가열하고, 이어서 피막(3)을 20℃/min 이하의 속도로 서서히 냉각하여 초전도재속에 산소를 흡수시킨다.
이와 같이 하여 제조된 본 발명이 초전도물품(4)에 의하면, 상술한 플라즈마 현상을 이용한 용사법에 따라서 본 발명의 초전도물품을 제조하였을 경우와 마찬가지로, 모재(5) 및 모재(5)의 표면상에 형성된 뛰어난 초전도특성을 지닌 피막(3)으로 된 초전도물품(4)을 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 초전도물품을 실시예에 따라서, 더욱 상세히 설명한다.
[실시예 1]
제3도에 나타낸 바와 같이 가로폭 30mm, 세로폭 20mm 및 두께 10mm의 니켈제의 모재(5)를 용사노즐(6)와 대향하도록 용기(7)내에 수직으로 배치한다. 용기(7)내의 압력을 60토오르(torr)으로 유지하면서, 작동가스로서의 아르곤 가스를 압력탱크(8)로부터 용사노즐(6)의 후단부를 통하여, 용사노즐(6)의 안구멍(6a)내에 연속적으로 공급한다.
Y1Ba2Cu3O7-y로된 복합산화물 초전도재의 10-100㎛의 입경을 지닌 3분말을 저장통(9)으로부터 용사노즐(6)의 선단부를 통하여, 용사노즐(6)의 안구멍(6a)내에 연속적으로 공급하였다.
용기(7)의 외부에 설치된 전원(10)으로부터 용사노즐(6)이 안구멍(6a)내에 삽입된 전극(11)에 25KWH의 전력을 공급하여, 전극(11)과 용사노즐(6)의 안구멍(6a)의 내면(6b)사이에 아아크를 발생시키고, 그럼에 따라 안구멍(6a) 내에 공급된 작동가스를 고온의 플라즈마로 변환하였다.
용사노즐(6)의 안구멍(6a)내에 공급된 초전도재의 분말을 고온의 플라즈마로 변환된 작동가스로 용융하였다. 초전도재의 이와 같이 용융한 분말을 고온의 플라즈마로 변환한 작동가스의 제트흐름에 따라서, 용사노즐(6)으로부터 모재(5)의 표면상에 균일하게 분사하고, 그리하여, 모재(5)의 표면상에 초전도재의 두께 150㎛의 피막(3)을 형성하여 본 발명의 초전도물품(4)을 제조하였다.
이어서, 이와 같이하여 모재(5)의 표면상에 형성된 초전도재의 피막(3)을 용기(7)의 외부에 설치된 산소함유 분위기하의 가열로(도면에 없음)내에서, 930℃의 온도로 30분간 가열하고, 이어서 20℃/분의 냉각속도로 실온까지 서서히 냉각하였다. 이어서, 초전도재의 피막(3)의 임계온도“Tc”및 마이스너 효과(Meissner effect)가 나타내는 온도를 조사하였다.
그 결과 피막(3)의 임계온도“Tc”는 85K였다. 그리고, 마이스터 효과는 77K로 나타났다. 이어서, 초전도재의 피막(3)에 발생한 균열의 유무 및 피막(3)의 강도를 조사하였다. 피막(3)의 강도는 초전도물품(4)의 시험편에 실시된 제5도에 나타낸 바와 같은 3점 휨시험(threepoint bending test)에서, 피막(3)에 균열이 발생하였을때의 시험편의 휨각도에 따라서 평가하였다.
그 결과 피막(3)에 균열은 발견되지 않았으며, 휨각도가 4.4도로 되기까지 피막(3)에 균열이 발생하지 않았다.
[실시예 2]
제4도에 나타낸 바와 같이, 가로폭 30mm, 세로폭 20mm 및 두께 10mm의 Ni-Co 합금계 모재(5)를, 용기(13)내의 복합산화물 초전도재의 증발원(12)의 상방에 수평으로 배치하였다.
용기(13)내의 압력을 10-11토오르에서 유지하면서 탄산가스 레이저광선(15)을 용기(13)의 외부에 설치된 레이저광원(14)으로부터 용기913)에 설치된 집광렌즈(16)를 통하여, 용기(13)내의 CuxOy-기를 함유하는 Y1Ba2Cu3O7-y등의 복합산화물 초전도재의 증기를 발생하기 위한 증발원(12)에 향하여 연속적으로 발사하였다.
증발원(12)은 레이저광선(15)에 이하여 고온으로 가열되어서, 복합산화물 초전도재의 증기를 발생하고, 동 증기는 모재(5)의 표면상에 부착하여 그리하여 모재(5의 표면상에 초전도재의 두께 5㎛의 피막(3)을 형성하여, 본 발명의 초전도물품(4)을 제조하였다.
이어서, 이와 같이하여 모재(5)의 표면상에 형성된 초전도재의 피막(3)에 상술한 [실시예 1]에 있어서와 동일 조건으로 열처리를 하였다. 이어서, 초전도재의 피막(3)의 임계온도“Tc”및 마이스너 효과가 나타내는 온도를 조사하였다. 그 결과 피막(3)의 임계온도“Tc”는 88K였다.
그리고, 마이스너 효과는 77K로 나타났다. 이어서, 초전도재의 피막(3)에 발생한 균열의 유무 및 피막(3)의 강도를 조사하였다. 피막(3)의 강도는, 상술한 [실시예 1]에 있어서와 동일 조건에서 시험하여, 이것을 평가하였다.
그 결과 피막(3)에서 균열은 발견되지 않았으며, 휨각도가 8.1도로 되기까지 피막(3)에 균열이 발생하지 않았다. 이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 모재가 니켈 및 니켈합금 중의 어느 한가지로 만들어져 있으므로, 모재의 표면상에서의 복합산화물 초전도재의 피막의 형성시 및 피막의 열처리시에 모재의 표면상에 형성된 피막에 균열이 발생하지 않았으며, 피막의 열처리시에 복합산화물 초전도재속의 산소가 모재속에 흡수되기 어렵다.
따라서, 모재와 그리고 모재의 표면상에 형성된 뛰어난 초전도특성을 지닌 피막 등으로 되는 초전도물품을 얻을 수 있어, 공업상 유용한 효과를 가져오게 하였다.
Claims (1)
- 모재(5) 및 모재(5)의 표면상에 형성된 CuxOy-기를 함유하는 복합산화물 초전도재의 피막(3)으로 되는 초전도물품에 있어서, 상기 모재(5)는 니켈 및 니켈합금 중의 어느 한가지로 말들어져 있음을 특징으로 하는 초전도물품.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019890002845A KR920001675B1 (ko) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 초전도물품(超電導物品) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019890002845A KR920001675B1 (ko) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 초전도물품(超電導物品) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR900015362A KR900015362A (ko) | 1990-10-26 |
| KR920001675B1 true KR920001675B1 (ko) | 1992-02-22 |
Family
ID=19284362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019890002845A KR920001675B1 (ko) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 초전도물품(超電導物品) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR920001675B1 (ko) |
-
1989
- 1989-03-08 KR KR1019890002845A patent/KR920001675B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR900015362A (ko) | 1990-10-26 |
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