JPH01198465A - 超伝導複合材料 - Google Patents
超伝導複合材料Info
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- JPH01198465A JPH01198465A JP63022900A JP2290088A JPH01198465A JP H01198465 A JPH01198465 A JP H01198465A JP 63022900 A JP63022900 A JP 63022900A JP 2290088 A JP2290088 A JP 2290088A JP H01198465 A JPH01198465 A JP H01198465A
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- 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
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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】
（概 要）
本発明は、イ・ノトリウムとランタノイドとから成る群
から選択された少な（とも１種の元素を含有する超伝導
体を含んで成る超伝導複合材料に関し、 水中および酸中での超伝導体の溶解を防止することによ
って、損傷なしに種々の加工を施すことができる耐水、
耐酸性の優れた超伝導材料を提供することを目的とし、 イツトリウムとランタノイドとから成る群から選択され
た少なくとも１種の第１の元素を含有する超伝導体、お
よび該超伝導体の表面を覆った、イツトリウムとランタ
ノイ”ドとから成る群から選択された少なくとも１種の
第２の元素のフッ化物の被覆層を含んで構成する。
から選択された少な（とも１種の元素を含有する超伝導
体を含んで成る超伝導複合材料に関し、 水中および酸中での超伝導体の溶解を防止することによ
って、損傷なしに種々の加工を施すことができる耐水、
耐酸性の優れた超伝導材料を提供することを目的とし、 イツトリウムとランタノイドとから成る群から選択され
た少なくとも１種の第１の元素を含有する超伝導体、お
よび該超伝導体の表面を覆った、イツトリウムとランタ
ノイ”ドとから成る群から選択された少なくとも１種の
第２の元素のフッ化物の被覆層を含んで構成する。
本発明は、インドリウムとランタノイドとがら成る群か
ら選択された少なくとも１種の元素を含有する超伝導体
を含んで成る超伝導複合材料に関する。
ら選択された少なくとも１種の元素を含有する超伝導体
を含んで成る超伝導複合材料に関する。
このような超伝導体としては、たとえばＹ −Ｂａ−Ｃ
ｕ −０、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ −０、Ｌａ−５ｒ−Ｃｕ
−０等のような、周期律表１１１Ｂ族元素（あるいは
ランタノイド元素）−１１Ａ族元素−Ｃｕ−０からなる
酸化物系セラミックスが最近開発されている。これらの
超伝導体は、それ以前に知られていた金属超伝導体の臨
界温度が高々２０に程度であったのに対して、９０に程
度以上の高い臨界温度を有するため、超伝導マグネット
、超伝導配線、５ＱＵＩＤ磁束計等として超伝導体を実
用化できる可能性が飛躍的に高まった。
ｕ −０、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ −０、Ｌａ−５ｒ−Ｃｕ
−０等のような、周期律表１１１Ｂ族元素（あるいは
ランタノイド元素）−１１Ａ族元素−Ｃｕ−０からなる
酸化物系セラミックスが最近開発されている。これらの
超伝導体は、それ以前に知られていた金属超伝導体の臨
界温度が高々２０に程度であったのに対して、９０に程
度以上の高い臨界温度を有するため、超伝導マグネット
、超伝導配線、５ＱＵＩＤ磁束計等として超伝導体を実
用化できる可能性が飛躍的に高まった。
超伝導体を上記あるいはその他の用途で実用化するには
、単体でおよび／または構成部材として組込まれた状態
で種々の加工を施す必要がある。
、単体でおよび／または構成部材として組込まれた状態
で種々の加工を施す必要がある。
特に、超伝導体を含んだ素子等を洗浄等のために水およ
び硝酸、塩酸、フッ酸等の酸を用いて処理する加工は頻
繁に行なわれる。その際、前記のような超伝導体は多く
の場合、水にも上記のような酸にも容易に溶解するため
、加工過程で著しい損傷を受け、優れた超伝導特性が損
なわれたり、超伝導体全体が溶失したりする危険が極め
て高い。
び硝酸、塩酸、フッ酸等の酸を用いて処理する加工は頻
繁に行なわれる。その際、前記のような超伝導体は多く
の場合、水にも上記のような酸にも容易に溶解するため
、加工過程で著しい損傷を受け、優れた超伝導特性が損
なわれたり、超伝導体全体が溶失したりする危険が極め
て高い。
超伝導体が水や上記の酸に容易に溶解することは、超伝
導体の組成・構造に基ずく固有の性質である。一方、超
伝導体の組成・構造は、最も優れた超伏４特性が得られ
る最適範囲にあり、かつこの範囲が極めて狭いので、耐
水、耐酸性を高めるために組成・構造を調整することは
実際上不可能である。そのため、用途に応じて必要な加
工を行なうことが極めて制約され、超伝導体の実用化が
阻害されるという問題があった。
導体の組成・構造に基ずく固有の性質である。一方、超
伝導体の組成・構造は、最も優れた超伏４特性が得られ
る最適範囲にあり、かつこの範囲が極めて狭いので、耐
水、耐酸性を高めるために組成・構造を調整することは
実際上不可能である。そのため、用途に応じて必要な加
工を行なうことが極めて制約され、超伝導体の実用化が
阻害されるという問題があった。
そこで本発明は、水中および酸中での超伝導体の溶解を
防止することによって、損傷なしに種々の加工を施すこ
とができる耐水耐酸性の優れた超伝導材料を提供するこ
とを目的とする。
防止することによって、損傷なしに種々の加工を施すこ
とができる耐水耐酸性の優れた超伝導材料を提供するこ
とを目的とする。
上記の目的は、本発明によって、イツトリウムとランタ
ノイドとから成る群から選択された少なくとも１種の第
１の元素を含有する超伝導体、および該超伝導体の表面
を覆った、イツトリウムとランタノイドとから成る群か
ら選択された少なくとも１種の第２の元素のフッ化物の
被覆層を含んで成る超伝導複合材料によって達成される
。
ノイドとから成る群から選択された少なくとも１種の第
１の元素を含有する超伝導体、および該超伝導体の表面
を覆った、イツトリウムとランタノイドとから成る群か
ら選択された少なくとも１種の第２の元素のフッ化物の
被覆層を含んで成る超伝導複合材料によって達成される
。
本発明の超伝導複合材料においては、超伝導体中に含有
される上記第１の元素と、被覆層のフッ化物を形成する
上記第２の元素とは必ずしも同一の元素である必要はな
く、それぞれイツトリウムとランタノイドとから成る群
から選択された少な（とも１種の元素であればよい。
される上記第１の元素と、被覆層のフッ化物を形成する
上記第２の元素とは必ずしも同一の元素である必要はな
く、それぞれイツトリウムとランタノイドとから成る群
から選択された少な（とも１種の元素であればよい。
第１の元素と第２の元素とを同一の元素とすることは有
利である。これらが同一の元素であれば、超伝導体と被
覆層の界面で熱拡散や反応が起きても、界面付近の領域
での組成変動は最小限に抑制される。また、被覆層を形
成するための原料として超伝導体の原料と同一もしくは
類似の物質を用いることができるので、準備する原料の
種類を最小限にでき、更に、後に説明するように、被覆
層を超伝導体と同一もしくは類似の方法で形成すること
ができる。
利である。これらが同一の元素であれば、超伝導体と被
覆層の界面で熱拡散や反応が起きても、界面付近の領域
での組成変動は最小限に抑制される。また、被覆層を形
成するための原料として超伝導体の原料と同一もしくは
類似の物質を用いることができるので、準備する原料の
種類を最小限にでき、更に、後に説明するように、被覆
層を超伝導体と同一もしくは類似の方法で形成すること
ができる。
超伝導体が第１の元素としてイツトリウムを含有するＹ
ＢａｚＣｕ３０ｙ−ｘ （ＯＳ Ｘ≦１）であり、被覆
層が第１の元素と同一の第２の元素Ｙのフッ化物ＹＦ２
で形成されていることが最も有利である。ここで、Ｘが
小さい程（７−ｘが７に近い程）優れた超伝導特性が発
揮される。
ＢａｚＣｕ３０ｙ−ｘ （ＯＳ Ｘ≦１）であり、被覆
層が第１の元素と同一の第２の元素Ｙのフッ化物ＹＦ２
で形成されていることが最も有利である。ここで、Ｘが
小さい程（７−ｘが７に近い程）優れた超伝導特性が発
揮される。
本発明においては、イツトリウムとランタノイドとから
成る群から選択された少なくとも１種の元素を含有する
超伝導体の表面を、上記群から選択された同一もしくは
別の元素のフッ化物の層で被覆することによって、加工
に用いられる水および酸から超伝導体を保護する。
成る群から選択された少なくとも１種の元素を含有する
超伝導体の表面を、上記群から選択された同一もしくは
別の元素のフッ化物の層で被覆することによって、加工
に用いられる水および酸から超伝導体を保護する。
本発明者は、次に一例として説明する試験を行なった結
果、上記フッ化物の被覆層の保護作用について基礎的な
知見を得た。
果、上記フッ化物の被覆層の保護作用について基礎的な
知見を得た。
たとえば、約１３×１Ｃ１１１面積の基盤上に厚さ５０
００人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系超伝導体の膜を堆積させ
、これを硝酸１：水１の水溶液０．５−中に浸漬すると
、約３０秒でこの膜は完全に溶解した。次に、上記と同
様の膜について酸を硝酸＋フッ酸十水（４：１：５）０
．５−に変えて同様の操作を行うと、完全に溶解するに
は最も早い場合でも３０分を要した。硝酸の一部をフッ
酸に置きかえることにより、溶解時間が６０倍となり耐
酸性が著しく向上した。これはフッ酸中のフッ化物イオ
ンがＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０のＹと反応してフッ化インドリ
ウム（ＹＦｓ）を形成したためである。
００人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系超伝導体の膜を堆積させ
、これを硝酸１：水１の水溶液０．５−中に浸漬すると
、約３０秒でこの膜は完全に溶解した。次に、上記と同
様の膜について酸を硝酸＋フッ酸十水（４：１：５）０
．５−に変えて同様の操作を行うと、完全に溶解するに
は最も早い場合でも３０分を要した。硝酸の一部をフッ
酸に置きかえることにより、溶解時間が６０倍となり耐
酸性が著しく向上した。これはフッ酸中のフッ化物イオ
ンがＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０のＹと反応してフッ化インドリ
ウム（ＹＦｓ）を形成したためである。
また、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０のＹの原料である酸化イツト
リウム（Ｙ２Ｏ２）によりＹとＦとの反応生成物の不溶
性試験を行なった。
リウム（Ｙ２Ｏ２）によりＹとＦとの反応生成物の不溶
性試験を行なった。
酸化イツトリウム（ｙｔｏｉ）の粉末を圧縮整形してペ
レットを作製し、これをフッ酸（１＋１） １ＩＲ１
中に２分間浸した後洗浄し、洗液と溶液をあわせて定容
後、ＩＣＰ発光分光分析装置でＹの発光強度を観測した
。この同じＹ２Ｏ，ペレットを再度フッ酸（１＋１）
１ＩＲ１に浸漬（２分間）し、２回目の溶出量と１回目
の溶出量をＩＣＰの発光強度で比較した。その結果Ｙの
発光強度は半減した。これは１回目の浸漬によりペレッ
トの表面にＹＰ、が形成され２回目の浸漬での溶出を抑
制したためである。
レットを作製し、これをフッ酸（１＋１） １ＩＲ１
中に２分間浸した後洗浄し、洗液と溶液をあわせて定容
後、ＩＣＰ発光分光分析装置でＹの発光強度を観測した
。この同じＹ２Ｏ，ペレットを再度フッ酸（１＋１）
１ＩＲ１に浸漬（２分間）し、２回目の溶出量と１回目
の溶出量をＩＣＰの発光強度で比較した。その結果Ｙの
発光強度は半減した。これは１回目の浸漬によりペレッ
トの表面にＹＰ、が形成され２回目の浸漬での溶出を抑
制したためである。
ただし、この試験で用いたＹ２Ｏ３ペレットは粉末を圧
縮整形したままの状態であり粒界が粗いので、各粒子の
表面がＹＦ、となっても、ペレット表面を覆う被覆層を
形成していなかった。そのため、ペレットの内部の未反
応Ｙ２Ｏ３まで２回目のフッ酸が浸透してＹを溶出した
。
縮整形したままの状態であり粒界が粗いので、各粒子の
表面がＹＦ、となっても、ペレット表面を覆う被覆層を
形成していなかった。そのため、ペレットの内部の未反
応Ｙ２Ｏ３まで２回目のフッ酸が浸透してＹを溶出した
。
本発明は上記知見に基ずいてなされた０本発明に従った
フッ化物の被覆層は水および硝酸、塩酸、フッ酸等に対
して保護作用を有する。加工に用いようとする酸に対す
るフッ化物の保護作用の有無は、上に説明したように原
料であζ酸化物等のペレットのフッ酸中もしくはフッ酸
含有酸中での浸漬試験等によって予め判定することがで
きる。
フッ化物の被覆層は水および硝酸、塩酸、フッ酸等に対
して保護作用を有する。加工に用いようとする酸に対す
るフッ化物の保護作用の有無は、上に説明したように原
料であζ酸化物等のペレットのフッ酸中もしくはフッ酸
含有酸中での浸漬試験等によって予め判定することがで
きる。
上記試験ではイツトリウムを含有する超伝導体について
の例を説明したが、イツトリウムの代りにまたはイツト
リウムと共にランタノイドを含有する超伝導体、たとえ
ばＬａ−Ｂａ−ＣｕＯ系、Ｌａ −５ｒ−Ｃｕ−０系等
の超伝導体の場合にも、化学的性質がイツトリウムと極
めて近いランタノイドのフッ化物が同様の保護作用を発
揮する。
の例を説明したが、イツトリウムの代りにまたはイツト
リウムと共にランタノイドを含有する超伝導体、たとえ
ばＬａ−Ｂａ−ＣｕＯ系、Ｌａ −５ｒ−Ｃｕ−０系等
の超伝導体の場合にも、化学的性質がイツトリウムと極
めて近いランタノイドのフッ化物が同様の保護作用を発
揮する。
また、超伝導体中に含まれるインドリウムまたはランタ
ノイドのフッ化物の保護作用について説明したが、超伝
導体中に含まれないインドリウムまたはランタノイドの
フッ化物にも同様の保護作用がある。たとえば、Ｌａ−
Ｂａ−Ｃｕ−０系の超伝導体の表面をＹＦ３の層やＬａ
以外のランタノイドのフッ化物の層で被覆してもよい。
ノイドのフッ化物の保護作用について説明したが、超伝
導体中に含まれないインドリウムまたはランタノイドの
フッ化物にも同様の保護作用がある。たとえば、Ｌａ−
Ｂａ−Ｃｕ−０系の超伝導体の表面をＹＦ３の層やＬａ
以外のランタノイドのフッ化物の層で被覆してもよい。
更に、イツトリウムまたはランタノイドのうちの複数の
元素のフッ化物で被覆層を形成してもよい。
元素のフッ化物で被覆層を形成してもよい。
本発明の被覆層は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ
法等の通常、超伝導体の形成に用いられる方法によって
、超伝導体の表面に堆積・形成させられる。
法等の通常、超伝導体の形成に用いられる方法によって
、超伝導体の表面に堆積・形成させられる。
〔作 用〕
本発明は、イツトリウムとランタノイドとから成る群か
ら選択された少なくとも１種の第１の元素を含有する超
伝導体の表面を、上記群から選択された少なくとも１種
の第２の元素のフッ化物の層で被覆して、水および酸に
対するこのフッ化物の保護作用によって超伝導体の溶解
を防止する。
ら選択された少なくとも１種の第１の元素を含有する超
伝導体の表面を、上記群から選択された少なくとも１種
の第２の元素のフッ化物の層で被覆して、水および酸に
対するこのフッ化物の保護作用によって超伝導体の溶解
を防止する。
したがって、水および／または酸を用いる種々の加工に
おいて超伝導体が損傷を受けない。
おいて超伝導体が損傷を受けない。
以下に添付図面を参照し、実施例によって本発明を更に
詳しく説明する。
詳しく説明する。
〔実施例１〕
第１図に本発明の超伝導複合材料の一実施例を示す。
サファイア基板１１の上に、ＹＪａｚＣｕｓＯｉ、 ９
の組成を有する超伝導体薄膜１２（厚さ４０００人）を
高周波マグネトロンスパッタによって形成し、更にその
上にＹＦＩの被覆層１３ （厚さ４０００人）をプラズ
マＣＶＤによって形成した。
の組成を有する超伝導体薄膜１２（厚さ４０００人）を
高周波マグネトロンスパッタによって形成し、更にその
上にＹＦＩの被覆層１３ （厚さ４０００人）をプラズ
マＣＶＤによって形成した。
〔実施例２〕
実施例１と同様にサファイア基板１１’の上にＹｔＢａ
ｚＣｕｓＯｉ、 ９の組成を有する超伝導体薄膜１２′
を形成した。次にその上にＬａＦ、の被覆層１３’（厚
さ６０００人）をエレクトロンビーム蒸着法によって形
成した。
ｚＣｕｓＯｉ、 ９の組成を有する超伝導体薄膜１２′
を形成した。次にその上にＬａＦ、の被覆層１３’（厚
さ６０００人）をエレクトロンビーム蒸着法によって形
成した。
実施例１および２で得られた超伝導体複合材料を硝酸、
フッ酸、塩酸（いずれも酸：水＝１：１）の溶液中にそ
れぞれ１時間浸漬した。浸漬後部学顕微鏡および走査型
電子顕微鏡によって観察した結果、溶解による損傷の発
生は全く認められなかった。また、浸漬後の溶液につい
てＩＰＣ分析を行なったが、超伝導体の元素は全く検出
されなかった。
フッ酸、塩酸（いずれも酸：水＝１：１）の溶液中にそ
れぞれ１時間浸漬した。浸漬後部学顕微鏡および走査型
電子顕微鏡によって観察した結果、溶解による損傷の発
生は全く認められなかった。また、浸漬後の溶液につい
てＩＰＣ分析を行なったが、超伝導体の元素は全く検出
されなかった。
比較として、実施例１と同様にサファイア基板上に超伝
導体薄膜を形成したまま、被覆層は形成しない試料につ
いて、上記と同様の溶液に浸漬した。いずれの溶液でも
浸漬後１５〜３０秒で起転４体薄膜は完全に溶解した。
導体薄膜を形成したまま、被覆層は形成しない試料につ
いて、上記と同様の溶液に浸漬した。いずれの溶液でも
浸漬後１５〜３０秒で起転４体薄膜は完全に溶解した。
本発明の超伝導複合材料は水にも酸にも溶解しないので
、超伝導体を損傷することなく必要な種々の加工を施す
ことができるという効果を奏するため、広範な用途での
超伝導体の実用化に多大な寄与をするものである。
、超伝導体を損傷することなく必要な種々の加工を施す
ことができるという効果を奏するため、広範な用途での
超伝導体の実用化に多大な寄与をするものである。
第１図は本発明の超伝導複合材料の実施例を示す断面図
である。 １１ 、１１ ’・・・サファイア基板、１２ 、１２
’・・・超伝導体薄膜、１３ 、１３ ’・・・被覆
層。
である。 １１ 、１１ ’・・・サファイア基板、１２ 、１２
’・・・超伝導体薄膜、１３ 、１３ ’・・・被覆
層。
Claims (1)
- １、イットリウムとランタノイドとから成る群から選択
された少なくとも１種の第１の元素を含有する超伝導体
、および該超伝導体の表面を覆った、イットリウムとラ
ンタノイドとから成る群から選択された少なくとも１種
の第２の元素のフッ化物の被覆層を含んで成る超伝導複
合材料。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63022900A JP2685053B2 (ja) | 1988-02-04 | 1988-02-04 | 超伝導複合材料 |
| US08/261,246 US6238774B1 (en) | 1988-02-04 | 1994-06-14 | Protection of oxide superconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63022900A JP2685053B2 (ja) | 1988-02-04 | 1988-02-04 | 超伝導複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01198465A true JPH01198465A (ja) | 1989-08-10 |
| JP2685053B2 JP2685053B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=12095522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63022900A Expired - Fee Related JP2685053B2 (ja) | 1988-02-04 | 1988-02-04 | 超伝導複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685053B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5407492A (en) * | 1991-02-18 | 1995-04-18 | Osaka Sanso Kogyo Ltd. | Process for forming passivated film |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63241825A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Fujikura Ltd | 超電導体の製造方法 |
| JPH01100813A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Fujikura Ltd | 高温超電導材 |
-
1988
- 1988-02-04 JP JP63022900A patent/JP2685053B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63241825A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Fujikura Ltd | 超電導体の製造方法 |
| JPH01100813A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Fujikura Ltd | 高温超電導材 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5407492A (en) * | 1991-02-18 | 1995-04-18 | Osaka Sanso Kogyo Ltd. | Process for forming passivated film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2685053B2 (ja) | 1997-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |