KR940010162B1 - 초전도체 선구물질(precursor) 제조방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
[발명의 명칭]
초전도체 선구물질(precursor) 제조방법
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 초전도체로 만들기 위한 재료에 관한 것이다. 특히 이 발명은 옥사이드(oxide)나 세라믹형 초전도체 선구(先驅)물질(precursor)로 가공하기 어려운 제조방법에 관계한다.
여러가지 물질과 화합물이 초전도성임이 알려져 있다. 초전도체는 다양하게 응용된다. 이러한 응용분야는 모터 권선, 초전도 케이블, 실험코일, 작동기, 자기 변형기 코일과 증발냉각납을 포함한다. 그러나, 전자홀 또는 전자를 가진 전류를 운반하는 이러한 초전도 물질을 유용한 형태로 가공처리하기는 매우 어렵다. 초전도체는 본래에는 실제로 유용한 형태로 만들기 어려운 세라믹, 세라믹-금속화합물(서멧(cermets)), 금속산화물 같은 비교적 깨지기 쉬운 물질로 형성되어 있다.
케니칼 애브스트락트(Chemical Abstracts)를 통한 최근의 기술 문헌에서는 화합물, 상, 혼합물, 도핑된 물질등을 포함하는 다음의 옥사이드 물질이 초전도성 용도에 사용된다고 제안하였다.
YBa2Cu3O7-X
MBa2Cu3O7M=Nd, Dy, Er, Tm 또는 혼합물
MBa2Cu3O6M=Sa, Ho
La2-XSnXCuO4
La2CuO4플로라인(fluorine)으로 도핑된
YBa2Cu3O6.8플로라인(fluorine)으로 도핑된
EuBa2Cu3O9-X
EuBa2(Cu1-YMY)3O9-XM=Cr, Mn, Fe, Co, Ni 또는 Zn
GdBaCu3O7-X
Ba2SmCu3O9-X
InSnO2
La2-XMXCuO4
La2-XSrXCuO4
Ba2YCu3O9-Y
GdBa2Cu3O7-X
YBa2(Cu1-XFeX)3O7-y
(Y1.2Ba0.8)4Cu4O16-X
YBa3Cu3OYFX
Y3-XBaXCu2O7-Y
Bi-Sr-Cu-O체계
La3-XBa3-XCu6O14-Y
YBa2Cu3O7-XSY
EuBa2Cu3OX
YBa2Cu3O9-Y
La1.85Sr0.15CuO4
Ba2RCu3OXR=Gd, Ho, Er 또는 Dy
YBa2(Cu1-XAgX)3O7-Y
YBa2(CuO0.94FeO0.06)3O9-Y
YBa2Ag3OX
La2CuO4-Y
DyXBa1-XCuO3-Y
몰리브덴 옥사이드와 동-알칼리 몰리브덴 동
Nb, Si, Al 옥사이드 일본특허출원 제87-170,108호
Ge, Al, Nb 옥사이드 일본특허출원 제87-171,924호
BaPb1-XBiXO3
Nb/Al-Al2O3
Nb/Ge-Al-O
Pb, Bi, 옥사이드내의
Li1-XTi2-XO4
TlCaBa2Cu2O8+X)
TlCa2Ba2Cu3O10-X) 여기서 x = 1
초전도체를 만드는 제안된 방법은 옥사이드를 초세립자로 연마하는 것과 초세립자를 압출하고 또한 형성과정동안 물질이 서로 유지될 수 있도록 초전도 물질이나 선구 물질에 결합제를 가하는 것을 포함한다. 초세립자에 관련된 문제는 입자의 크기를 축소시키는데는 비용, 강도저하, 초전도성을 제한하는 과도한 수의 입자한계치를 포함한다. 결합제에 있어 고려할 문제는 소결(sintering)하는 동안 완전히 제거하지 못한 결과제로 인해 남아 있는 오염물, 강도저하 또한 착염처리 기술등이다.
초전도 물질을 준비하는 또다른 성공적인 방법은 금속분말을 효과적으로 밀링(miling)하여 선구물질합금(precursor alloy)을 생산하고 또한 선구 물질을 산화시키는 방법은 미국특허 제 4,826,808('808)호에 기술되어 있다. 형성된 선구물질합금은 초전도성 전선(wire)를 제조하는 '808 특허의 산화과정에 따라 성공적으로 열처리된다. 그러나 어려움은 옥사이드 초전도체 선구물질합금 생산하기 위한 금속분말을 효과적으로 밀링하고 선구물질합금을 형성하는 단계에서 발생한다. 문제는 깨어지기 쉬운 금속간화합물(intermetallic)상(phase)을 형성하기 어렵다는데 있다. 옥사이드 초전도체의 원소화합물과 함께 은을 고에너지 밀링처리하는 동안 다양한 금속화합물이 형성된다. 예를 들어, Ag, Ba, Cu,와 Y 분말을 고에너지 밀링처리하면 Ag5Ba, Cu5Ba, AgY, CuY, Ag6Y, Cu4Y2, Cu4Y, Cu6Y 같은 금속간화합물이 형성된다. 이러한 금속간화합물은 연성을 손상하고, 선구물질 합금을 원하는 모양으로 형성하거나 가공하는데 어려움을 가져온다.
비연성 화합물이나 상(phase의 형성으로 인한 연성감소량을 제한하는 금속 초전도체 선구물질을 생산하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.)
비연성 초전도체 선구물질을 기계적으로 형성하는 방법을 제공하는 것이 이 발명의 또다른 목적이다.
1-2-3 Y-Ba-Cu 선구물질을 전선과 같은 유용한 형태로 만드는 방법을 제공하는 것이 이 발명의 보다 특별한 목적이다.
발명은 금속간화합물의 양이 적은 은을 함유하는 초전도체 선구물질을 제조하는 방법을 제공한다. 옥사이드 초전도체의 금속원소 화합물로된 분말은 옥사이드 초전도체의 금속원소 화합물의 균질성을 증가시키기 위해 일정시간 동안 고에너지 밀링된다. 그때 은이 고에너지 밀링처리된다. 옥사이드 초전도체의 금속원소 성분과 혼합된 은을 압분하여 선구물질합금을 형성한다. 압분된 합금분말은 켈빈온도로 선구물질합금의 용융점이 50% 이상이 되는 온도에서 고온가공한다.
본 발명은 높은 임계온도(Tc) 초전도체를 100암페어 횟수(amp-turn)용량을 갖는 초전도 코일같은 유용한 형태로 만드는 여러가지 처리단계를 이용한다. 이 방법은 옥사이드 초전도체용 은-함유 선구물질합금을 생산하기 위해 고에너지 밀링이나 기계합금화(mechanical alloying) 방법을 수반한다. 합금 제조를 위한 기계합금화 (mechanical alloying) 방법은 미국특허 제 3,740,210 ; 4,600,556 ; 4,623,388 ; 4,624,705 ; 4,643,780, 4,668,470 ; 4,627,659 ; 4,668,284, 4,557,893과 4,834,810호에 기술된 것과 같은 분말의 밀링처리로 정의된다. 옥사이드 초전도체 선구물질의 가공성은 옥사이드 초전도체 선구물질내의 포함된 금속간화합물의 양과 분포에 관계한다. 1-2-3 Y-Ba-Cu 옥사이드 초전도체 선구물질에 대한 초기 실험에서 원하는 것보다 못한 결과를 얻었다. 1-2-3 Y-Ba-Cu 옥사이드 초전도체 선구물질에 은을 첨가하여 연성을 증가시켰다. 또한 은은 선구물질분말의 반응도를 감소시켰고 밀링하는 동안 균질성을 증가시켰다. 어떤 경우, 은은 초전도체 선구물질의 일부분이 될수 있다. 그러나, 은-함유 1-2-3 Y-Ba-Cu 옥사이드 옥사이드 초전도체 선구물질의 고에너지 밀링은 선구물질연성에 불리한 효과를 미치는 과잉량의 금속간화합물을 생성한다고 알려졌다. 은과 혼합하여 1-2-3 Y-Ba-Cu 분말을 처리할 때 다량의 은과 구리를 함유한 금속간화합물이 형성된다. 이 금속간화합물은 Ag5Ba, Cu5Ba, AgY, Ag6Y, CuY, Cu4Y2, Cu4Y, Cu6Ba의 혼합물로 구성되었다고 믿어진다.
고에너지 밀링과 기계합금화 처리에 따른 합금제조방법은 금속간화합물의 양을 크게 감소시키는 두 단계 과정으로 행해진다. 첫번째 단계는 보다 균질한 분말혼합물을 생성하기 위해 이트륨(yttrium), 바륨(barrium), 구리분말 같은 옥사이드 초전도체 선구물질의 금속분말을 기계적으로 혼합하는 것이 상당히 유리하다. 발명의 두번째 단계는 은을 금속분말에 혼합하기 위해 선구물질 합금분말에 은을 첨가하는 것이다. 두번째 혼합 단계는 선구물질 합금분말 전체에 은을 분배하기 충분한 시간동안만 행해진다. 과도한 고에너지 밀링이나 기계합금화 처리는 불필요하게 부가된 부서지기 쉬운 은을 포함하는 금속간화합물을 형성하게 된다. 은-함유 금속간화합물이 완전히 없어지지는 않았지만 그 양은 상당히 감소된다. 금속간화합물 양의 감소는 은을 포함하는 초전도체 선구물질의 가공도를 상당히 증가시키는 것으로 알려졌다. 본 발명의 고에너지 밀링기술은 산화후 초전도 Ic를 감소시키는 선구물질 합금상의 다수의 군열을 또한 감소시킨다.
최초로, 은을 포함하는 초전도체 선구물질은 아르곤(argon) 대기하에서 은 외장재속에 넣어졌다. 약 40, 60 또한 75중량%의 은과 혼합된 1-2-3 Y-Ba-Cu 분말은 실험용 빌릿(billet)형성하기 위해 외장재속에 압축시킨다. 재래식 틀(die) 또는 롤(roll)을 통해 실험빌릿을 드로잉(drawing)/ 또는 압연하는 동안 여러가지 문제가 발생했다. 드로잉후 최종생성물은 직경 0.047in(0.12㎝) 정도의 얇은 은외장재를 갖춘 전선제품이 된다. 그러나 최종생성물은 저밀도와 광범위한 균열성을 갖는다. 균열은 가로방향으로 깨지고 심지어 경우에 따라서는 세로방향으로 깨지기도 한다. 은외장재는 은을 함유하는 선구물질합금 코어보다 우선적으로 변형되는 경향이 있다.
정수압 압출(hydrostatic extusion : 압출가공법중 하나)은 전선 내부에 초전도체 선구물질을 함유하는 은외장재를 제거하는 방법으로서 실험되었다. 분말제조는 1-2-3 Y-Ba-Cu 초전도체의 원자비율의 충전량 계산으로 시작된다. 0-80중량%의 은분말을 첨가하여 이트륨, 바륨 또한 구리분말에 10g의 충전물을 만든다. 분말의 양은 고순도 아르곤 대기내에서 무게를 잰다. 사용된 물질은 스펙스(spex) 밀(mill) 용기내에 충전된 -0.75in(-1.9㎝) Ba, -40메쉬(mash)(-420마이크론) Y, -100메쉬 (-149마이크론)구리, -100메쉬(-149마이크론) 은등의 분말이다. 스펙스는 고속 쉐이커(shaker) 밀(mill)을 지칭하는 스펙스 인더스트리 인코포레이티드의 상표이다. 고에너지 스펙스 밀링작업은 3개의 0.5in(1.3㎝) 직경의 강철구를 가진 65.2㎥의 챔버내에서 22시간동안 수행되었다. (9)-(14) 샘플의 경우, -100메쉬(-149마이크론)의 은분말은 1-2-3 Y-Ba-Cu 분말을 21시간동안 밀링한 후 첨가하였다. 그때 샘플(9)-(14)는 총 22시간 동안의 고에너지 밀링작업에서 별도로 1 시간동안 고에너지 스펙스 밀링처리한다. 샘플(17)은 은없이 22시강동안 고에너지 스팩스 밀링하였다. 그후 은분말을 샘플(17)에 첨가하였다. 1분간의 고에너지 스펙스 밀링작업을 샘플(17)에 대해 수행하였다. 그후 분말은 아르곤 냉간압분(cold compact) 처리되어 은외장재가 된다. 은외장재는 0.6in(1.6㎝)의 외경을 가지며 코어직경은 0.32(0.8㎝) 내지 0.50in(1.3㎝)이고 길이는 1.6in(4.1㎝) 내지 3.8in(9.6㎝)이며 내부코어 길이는 1.25in(3.2㎝) 내지 2.8in(7.1㎝)이며 외장두께는 0.06in(0.15㎝) 또는 1.5in(0.38㎝)이다. 샘플(14)는 진공실에서 압분되었다. 은외장재는 은 플러그(plug)로 막고 빌릿을 형성하기 위해 텅스텐 불활성 가스(TIG)로 용접처리로 밀봉한다. 빌릿은 정수압 압출프레스(press) 틀(die)과 빌릿사이의 접촉을 용이하게 하기 위해 빌릿의 한 단부에 원추점을 형성하므로서 압출작업을 위해 준비되었다. 준비된 빌릿은 다양한 온도, 압력과 틀 크기로 조작할 압출프레스안에 채워넣는다. 실험의 결과는 표 1에서와 같이 도시되었다.
[표 1]
* 샘플 1은 육각형 모양으로 압축되었다.
** 샘플 14는 진공처리 되었다.
압출하중은 감소율이 클수록, 온도와 온함량은 낮을수록 증가하였다. 온함량을 40에서 20중량퍼센트로 감소시키므로써 대략 25% 가량 압출하중이 증가되었다. 특히 일분당 10in(25.4㎝)의 압출률로 압출할때 288℃ 초과한 온도에서 압출할때, 또한 두번째 단계에서 은분말을 첨가하는 샘플을 사용할 때는 우수한 압출결과를 얻었다. 압출온도가 316℃이거나 초과할때 더욱 우수하다. 아래의 표 2는 몇개의 선택된 샘플의 화학적 분석데이타이다.
[표 2]
결과는 특히 측정된 중량오차를 고려하여 10g의 스펙스 밀충전량이내에 포함될 때 1-2-3 Y-Ba-Cu 분말의 원자비율에 근접한다. 불순물은 실리콘(silicon), 철, 칼슘, 스트론튬(strontium), 알루미늄과 탄탈륨(tantalum)을 포함한다. 정수압 압출된 샘플을 산화시키고 조천도 실험한다. 구부리거나 구부리지 않은 샘플 모두를 임계전류밀도(JC)에 대해 실험하였다. 구부리지 않은 샘플을 35㎝ 이격된 전압접촉부에서 실험하였고 구부러진 샘플은 실온에서 2in(5.1㎝) 직경의 축둘레에 돌려서 구부린 다음 0.7-9.0㎝ 이격된 전압접촉부를 갖는다. 1-2-3 Y-Ba-Cu 초전도체의 임계 초전도 전이값은 표 3으로 밑에 도시하였다.
[표 3]
n/m은 측정되지 않았음을 뜻함.
구부리지 않은 것으로부터 굽은 샘플까지 Jc의 감소는 냉간굽힘(culd bending) 동안 선구물질의 균열에 연유된다고 믿어진다. 샘플(10)-(14)는 그후 굽히는 동안 균열을 줄이기 위한 가능한 수단으로써 열간연성에 대해 설명하였다. 열간연성을 증명하기 위해 샘플(10)-(14)는 다양한 온도로 가열되었고 4in(10.2㎝) 직경의 막대 주위에서 감아 굽힌다. 굽어진 부분은 금속 조직학적(metallographic)으로 설치하고 균열흔적을 관찰한다. 온도증가시 굽은 샘플의 균열수는 표 4에서처럼 나타난다.
[표 4]
옥사이드 초전도체 선구물질의 초전도 성질은 또한 핫코일링(hot coiling) 후에 측정되었다. 핫코일링 작업은 0.75in(1.9㎝) 직경의 맨드릴을 사용하여 100℉(593℃)에서 행해졌다. 실은 코일링(cold coiling)은 11/4in(3.2㎝) 직경의 맨드릴을 사용하여 실내온도에서 행해졌다. 코일링 결과는 표 5에서처럼 주어졌다.
[표 5]
샘플(12)와 (14)는 알맞게 산회되지 않아 초전도 성질을 결여 하고 있다. 핫코일링은 실온코일링에 비해 초전도 성질을 크게 증가시킨다. 가장 좋은 결과는 40중량 퍼센트 은을 사용할때 얻어진다. 20중량% 퍼센트 음샘플(10)은 특히 깨어지기 쉽고 초전도 성질을 감소기킨다. 특히 80%은 샘플(12)은 초전도성 산화물에서 희석한 것으로서 초전도 성질을 감소기킨다. 아르곤 대기가 아닌 진공조건에서 준비된 샘플(14)는 아르곤 대기에서 준비된 것보다 높은 기계적 성질을 가진다. 실제로 진공에서 준비된 샘플은 기공률 감소 및 밀도증가를 나타내며 이것은 기계적 성질을 강화시키는데 기여하는 것으로 믿어진다.
옥사이드 초전도체 선구물질은 높아진 온도에서 연성이 증가된다. 1-2-3 Y-Ba-Cu 옥사이드 초전도체 선구물질과 같은 옥사이드 초전체 전구물질은 열간가공될 수 있다는 것으로 알려졌다. 샘플(11) (12) 및 (14) 모두는 물질이 균열없이 열간굽힘(hot bending)되는 온도에 도달했고 샘플(14)는 최적의 기계적 성질을 보인다. 이것은 기공률을 감소시켜 결과적으로 균열 시작지점을 감소시키는 진공조작에 관련되어 있다.80% 샘플(12)의 특성은 다른 샘플과 상당히 다르다. 샘플(12)은 강하나 매우 깨지기 쉽다. 샘플 (12)는 최고 응력위치에서 완전히 깨어지는(외장재를 포함하여) 경향이 있다. 샘플(10)(11)(13) 및 (14)는 분말코어에 국한된 균열성을 보여준다. 따라서 캘빈온도로 나타낼때, 융점의 50% 이상 특히 60% 이상, 더 바람직하게는 75% 이상의 온도에서 옥사이드 초전도체 선구물질의 가공성이 증가한다. 융점이란 초전도체 선구물질의 한성분이 고체상태에서 액체상태로 변형되는 온도로 정의된다. 650℃ 가량의 융점을 갖는 1-2-3 Y-Ba-Cu 샘플의 경우 400내지 600℃ 특히 550℃ 내지 600℃의 온도가 열간가공을 위해 바람직하다.
[실시예 Ⅰ]
6개의 10그램 충전물을 고에너지 스펙스 밀링을 위해 준비한다. 로트(lot)의 각각은 6개의 10그램 로트를 형성하기 위해 1.619g, -40메쉬(-420마이크론)이트륨 4.947g, -0.25in(-0.64cm) 바륨, 3.434g, -100 메쉬(-149마이크론) 구리로 제조한다. 모든 샘플은 아르곤 대기하에서 무게잰다. 각 로트는 65.2의 챔버에서 3개의 0.5in(1.3cm) 직경의 440C 강철구로 21시간동안 고에너지 스펙스 밀링되었다. 밀링후,여섯개의 로트에서 나온 분말을 함께 섞인다. 각각이 10g인 분말혼합물 샘플은 그후 분리하고 청결한 스펙스 용기안에 놓고 70g의 -100메쉬의(-149 마이크론) 고순도 은분말을 여기에 첨가한다. 각 스펙스 용기는 아르곤 대기하에서 밀폐하고 다시 한시간 동안 고에너지 스펙스 밀링된다.
이러한 고에너지 밀링된 Y-Ba-Cu-Ag 분말은 고순도의 은(99.9% Ag)으로 되고 0.62in(1.6cm) 외경, 0.31(0.79cm) 내경과 3.1in(7.9cm) 가량의 내부코어 길이로 만들어진 원통형 압출깡통내에 담겨진다. 이 깡통의 주몸체는 고체 고순도 은막대를 가공하여 만든다. 두개의 원판은 0.070in(0.18cm) 두께의 압연된 고순도 은 스톡(stock)을 구멍뚫어 얻은 것이다. 깡통속에 소량의 분말을 계속적으로 부어넣고 유압식 프레스를 사용하여 적소에 이 분말을 단단하게 다져 굳히므로써 적재된다. 적재과정에서 깡통몸체에 가득차는 것을 최소화하기 위해 스플릿 다이(split die)의 공동내로 강제 이동시킨다. 저장후, 두개의 은원판은 분말로된 컬럼의 상부에 놓이게 되고 최상부것은 가스 텅스텐 아아크(arc) 토오치(torch)를 사용하여 적소에 용접된다. 모든 분말 적재작업과 깡통용접작업은 장갑상자속에서 또한 아르곤 기체 존재하에서 행해진다. 최종 빌릿은 대략 2.76in(6.98cm) 길이의 분말컬럼을 가지며 19.14g의 선구물질을 포함한다.
실시예 Ⅰ에서는 5/8in(1.6cm) 직경의 안지름을 갖는 50톤(45매트릭 톤) 선 압출기를 사용하여 600℉(316℃)에서 정수압 압출시킨다. 압력전달재는 실리콘이 함유되어 있는 기름이며 외장재는 35°틀각을 갖는 0.063in(0.16cm) 직경공동 강철틀을 통해 매분당 12in(30.5cm)의 램(ram) 속도로 압출된다. 압출률은 98대 1이다. 본래의 빌릿직경은 0.62in(1.6cm)와 3.5in(8.9cm)의 길이이다. 압출후, 평균 정수압인 82,000psi(565MPa)에서 초전도체 선구물질 전선길이는 대략 12ft(366cm)이다. 압출후 초전도체 선구물질의 직경은 0.031in(0.08cm)와 0.15in(0.4cm)이며 은외장재 두께는 0.016in(0.04cm)로 감소된다.
압출물(extrudate)은 1100℉(593℃) 온도의 공기가 들어있는 로(furnace) 안에 위치한 1.25in(3.2cm) 직경의 니켈 맨드릴 둘레에 초전도체 전선을 39회 감아서 핫코일링하게 된다. 매트릭스의 전형적인 전자회절분석(EDAX)rufrhk 36.77% Ag, 33.84% Cu, 20.48% Ba과 8.92% Y이다. 어떤 Cu6Y 입자의 어떤 구리 스트링거(stringer)는 미세 구조에서 관찰된다. Ta, Fe과 Cr의 흔적량도 또한 감지된다.
89°K의 온도(Tc)로 시작
87°K에서 저항값은 제로(0)
400A/㎠의 JC
2.0A의 JC
1.6×105A/cm의 JC×L(길이)
78암페어-선회의 IC×N(선회수)
상기의 모든 초전도 성질은 자기장 없이(B=0) 77°K에서 측정되었다. 시작온도 TC와 제로(0) 저항도값은 똑바른(straight) 샘플에 대해 측정하였다.
[실시예 Ⅱ]
8개의 10그램 충전물을 고에너지 스펙스 밀링을 위해 준비하였다. 로드의 각각은 1.619g의 -40메쉬(-420마이크론) 이트륨, 4.947g의 -0.25in(-0.64cm) 바륨과 3.434g의 -100메쉬(-149마이크론) 구리로 제조한다. 8개의 충전물은 아르곤 대기가 들어있는 장갑 상가내에서 무게잰다. 분말은 21시간동안 3개의 0.5in(1.3cm) 440C 강철구를 이용, 경화강 바이알(vial)(수준기 : 수평 편차 측정기구) 내에서 고에너지 밀링처리하였다. 8개의 로트로부터 나온 분말을 그후 서로 혼합한다. 각각의 무게가 6.0g인 혼합된 분말 샘플은 그후 청결한 스펙스 용기에 넣고 4.0g의 -100/+325메쉬 고순도 은(99.9% Ag) 분말과 섞는다. 용기는 아르곤 대기하에서 밀페하고 고에너지 밀링처리를 한시간동안 실시한다.
전체 29.60g의 밀링 처리된 Y-Ba-Cu-Ag 분말은 그후 0.62in(1.6cm) 외경 0.42in(1.1cm) 내경과 3.25in(8.3cm)의 내부 코어 길이를 갖는 고순도 은(99.9% Ag) 재질의 압출깡통내에 넣어진다. 이러한 깡통은 고체 고순도 은막대를 가공하여 만들고 원판은 0.070in(0.18cm) 두께의 압연된 고순도 은 스톡을 구멍 뚫어 얻는다. 공동안으로 소량의 분말을 계속적으로 부어넣고 손으로 적소에 이 분말을 단단하게 다쳐 굳히므로써 각 깡통안에 적재된다. 그후 두개의 은원판은 분말로된 컬럼의 상부에 놓고 최상부 원판은 가스 텅스텐 아아크 토오치를 사용하여 적소에 용접한다. 은 땜납으로 용접한다. 분말 적재작업과 깡통용접작업은 장갑상자속에서 또한 아르곤 대기하에서 행해진다.
실시예 Ⅱ는 5/8in(1.6cm) 직경이 안지름을 가진 50톤(45메트릭 톤)의 전선 압출기를 사용하여 600℉(316℃)에서 정수압 압출된다. 압력전달제는 실리콘을 함유하는 기름이며 외장재는 35°틀각을 갖는 0.78in(0.20cm) 직경 공동 강철틀을 통해 매분당 12in(30.5cm)의 속도로 압출된다. 압출비율은 63대 1이다. 빌릿은 평균 정수압인 70Ksi(483MPa)에서 압출된다. 원래의 빌릿직경은 0.62in(1.6cm)이고 3.87in(9.8cm)의 길이를 갖고 있다. 코어의 최종 직경은 0.044in(0.11cm)이고 최종 내장벽두께는 0.017in(0.043cm)이다.
압출물은 1100℉(593℃) 온도의 공기가 들어있는 로(furnace)내에서 1.25in(3.2cm) 직경의 니켈 맨드릴 둘레에 초전도체 전선을 20회 감아서 핫코일링한다. 전선은 미국특허 제 4,826,808 호에 기술된 과정에 따라 산화된다. 그 결과로 나온 초전도 성질은 다음과 같다.
89°K의 온도(Tc)로 시작
87°K에서 저항도값은 제로(0)
500/㎠의 Ic
5.0A의 Jc
1.0×105A/cm의 Jc×L(길이)
100암페어-선회의 Ic×N(선회수)
상기의 초전도 성질은 자기장 없이(B=0) 77°K에서 측정되었다. 시작온도 Tc와 제로(0) 저항값은 똑바른 샘플에 대해 측정하였다.
본 발명은 옥사이드 초전도체 선구물질을 가공하고 형성하는 효과적인 방법이라고 증명되었다. 이 방법은 희토류원소 Ba-Cu 초전도체와 은함유 옥사이드 초전도체 선구물질에 특별히 효과적이다. 이 방법으로 생성된 생성물은 모터권선, 실험코일, 작동기, 자기변형기 코일, 초전도 케이블과 증발냉각 도선(leads) 등에 이용한다.
발명의 특별한 실시예가 여기에 기술되고 전문가라면 특허청구범위에 포함된 한도에서 발명의 형태를 변화시킬 수 있다.
Claims (15)
- a) 옥사이드 초전도체에 함유된 금속성분의 균일성을 증가시키기 위해 옥사이드 초전도체의 금속성분을 포함하는 합금분말을 일정시간동안 고에너지 밀링 처리하고 ; b) (a) 단계후 옥사이드 초전도체의 금속성분속에 은을 혼합하기 위하여 옥사이드 초전도체의 밀링처리된 금속성분속에서 은분말을 다시 고에너지 밀링처리하고 ; c) 옥사이드 초전도체의 금속성분과 밀링처리된 은을 은외장재속에 압부시키며 또한 ; d) 압분된 옥사이드 초전도체의 금속성분과 은을 가공하여 은을 함유하는 초전도체 선구물질을 형성하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 소량의 금속간화합물(intermetallic)을 함유하는 은-함유 초전도체 선구물질 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, (a) 단계와 (b) 단계의 고에너지 밀링이 기계합금화(mechanical alloying) 작업인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 밀링된 은과 금속원소성분이 은외장재속으로 압분되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 은 가공작업은 정수압 압출법인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, (d) 단계가 켈빈온도로 표시할때 은함유 초전도 선구물질을 용융온도의 50% 이상의 온도에서 행해지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 은함유 초전도 선구물질을 열간가공하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 은함유 초전도 선구물질 합금이 희토류원소, 바륨과 구리를 함유하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 옥사이드 초전도체가 1-2-3 Y-Ba-Cu 초전도체인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 또한 e) 원하는 형태의 옥사이드 초전도체 선구물질합금을 형성하기 위해 켈빈온도로 표시할때 옥상이드 초전도체 합금의 용융온도의 50% 이상이 되는 온도에서 옥사이드 초전도체 선구물질을 열간가공하고 ; f) 옥사이드 초전도체 선구물질합금을 산화하여 초전도성 물체를 얻는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 옥사이드 초전도체 선구물질합금을 정수압 압출하여 전선(wire)으로 만드는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 정수압 압출이 316℃를 초과하는 온도에서 행해지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 정수압 압출한 후 전선을 핫코일링(hot coiling)하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 옥사이드 초전도체 선구물질합금이 은외장속에 함유하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 옥사이드 초전도체 선구물질합금이 희토류원소, 바륨과 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 14 항에 있어서, 열간가공이 켈빈온도로 표시할때 옥사이드 초전도체 선구물질합금의 용융온도의 75% 이상이 되는 온도에서 행해지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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