JPH02103810A - 積層超電導皮膜 - Google Patents

積層超電導皮膜

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JPH02103810A
JPH02103810A JP63253908A JP25390888A JPH02103810A JP H02103810 A JPH02103810 A JP H02103810A JP 63253908 A JP63253908 A JP 63253908A JP 25390888 A JP25390888 A JP 25390888A JP H02103810 A JPH02103810 A JP H02103810A
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JP
Japan
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superconducting
layer
film
superconducting film
substrate
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Pending
Application number
JP63253908A
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English (en)
Inventor
Kyoji Tachikawa
恭治 太刀川
Yukio Shinpo
幸雄 真保
Moriaki Ono
守章 小野
Makoto Kabasawa
樺沢 真事
Shigechika Kosuge
小菅 茂義
Teruo Suzuki
輝男 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai University
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Tokai University
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication of JPH02103810A publication Critical patent/JPH02103810A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、セラミック系超電導物特にペロブスカイト系
超電導物であり、基板並に雰囲気との反応を抑制した積
層超電導皮膜に関するものである。
[従来の技術] 超電導材料は、既に高エネルギー粒子加速器、医療診断
用MRT−CT物性研究装置等において、超電導マグネ
ットの形で実用比されている。
また、発電機、エネルギーの貯蔵や変換、リニアモータ
ーカー、資源回収用磁気分離装置、核融合炉、送電ケー
ブル、磁気シールド材等への応用、さらには、ジョセフ
ソン効果を用いた超電導素子は、超高速コンピューター
、赤外線検出器、低雑音の増幅器等への応用が期待され
ており、これらが本格的に実用化された場合の産業的、
社会的インパクトの大きさは測り難いものがある。
最近、開発されたセラミック系超電導物特にペロブスカ
イト系超電導物が注目を浴びている。
18Mチューリッヒ研究所のベドノルッ博士とミューラ
ー博士は、Ba −La −Cu〜0系化合物の超電導
性についての研究結果を開示している。
即ち、BaLaCu  −を作り540−1040℃x
  5−X  5(3y) の酸素雰囲気で処理した結果、約35Kから超電導の開
始が見られ、13にで完全な超電導体となる。
そして常電導−超電導転移がシャープでない理由として
、合成した試料が純粋のペロブスカイトではなく、この
ため超電導の通路が狭くて一挙に超電導状態にならない
が、温度が低下するに従い通路か広がり徐々に超電導が
強くなると述べている。
以上の発表以来、酸化物系超伝導材料の開発競争に拍車
がかかり、1988年にはT。40にであったものが、
1987年の初には、早くもT。77にの液体窒素温度
を越えるY −Ba −Cu−0系超伝導材料が開発さ
れ、T は約93Kに達した。
今迄に発見されている酸化物超伝導体は、はぼ三つのカ
テゴリーに分類される。
最初は前述のベドノルツ博士とミューラー博十〇) L
at−ベースとした層状ペロブスカイト型化合物、次に
ヒユーストン大学のチュー博士の発見したBa−Yをベ
ースとした酸素欠損ペロブスカイト型化合物、及び化合
物のYを他のランタノイドに置換した同様の物性を示す
化合物である。
T は前者が30〜80K 、後者は90〜100にて
ある、三つ目は余り再現性あるデータが得られていない
さらに、その後も精力的な開発が続けられており、今の
ところ安定性等に問題はあるものの、室温で超電導現象
を示す超電導材料の開発も報告されている。
液体窒素温度で使用可能な高温超電導材料の発見は、前
述の応用分野への期待度をますます高めるものであるが
、実際の応用化に当たっては、超電導材の加工上の問題
の他、臨界電流密度J をいかにして高くできるかが問
題となる。
J を高くするには、例えば、超電導材が、基板とこの
基板上に形成した、超電導物質からなる超電導皮膜とか
ら構成される場合、超電導皮膜を緻密にし、且つ超電導
皮膜を超電導相単相からなるものとする必要がある。
しかし、従来実施されている粉末焼結法、即ち、原料粉
末を所定組成比に混合し、850〜950℃の温度で焼
成する方法では、超電導皮膜に空孔が残存して、超電導
皮膜を緻密にすることが困難であり、しかも、固相中の
反応で超電導相が生ずるために、超電導皮膜を超電導相
単相にすることが困難である。
また、上記超電導物質の組成を、例えば、Y−Ba −
Cu −0系で、Y:Ba:Cu−1:2:3 (モル
比)とし、この融液を単に凝固させた場合には、超電導
物質は、溶融後他の相に分解して溶融する不一致溶融を
するために、超電導皮膜を超電導相単相にすることが出
来ない。
さらに、上記超電導物質、 YBa、、 Cu30xは
、斜方晶構造であるが、結晶のab面方向とC軸方向と
ではJ の値は、C軸方向に比べて100倍以上高い。
従って、J の値を高くするには、超電導皮膜を緻密に
し、且つ超電導相単相にするだけでなく、超電導皮膜の
結晶の方向も、電流を流す方向に、ab面方向を全て揃
える必要がある。
このために、本出願人等は、先に特願昭83−8559
7号(出願日昭和63年4月 7日)にて、基材上に超
電導物質を溶射して、基材上に第1層を形成し、次いで
、前記第1層と同一成分元素からなり、溶融後冷却した
ときに初晶として前記第1層を構成する超電導物質と同
一の成分組成からなる超電導物質の結晶が析出する組成
を有し、且つ超電導物質の融点より低い融点を有する物
質を、前記第1層上に溶射して、前記第1層上に第2層
を形成し、次いでこのように調製した、前記基材と前記
第1層と第2層からなる超電導素材を前記第1層の融点
以下で且つ前記第2層の融点以上の温度に酸素雰囲気中
において加熱し、次いで前記超電導素材を、前記基材側
から冷却することからなることを特徴とする超電導材の
製造方法を出願した。
[発明が解決しようとする課題] しかし、Y −Ba −Cu −0系超伝導材料を使用
するに当たっては、次のような問題がある。
1 ) YBa2Cu307−xの皮膜を、形成プロセ
ス、溶射、スクリーン印刷等により基板上に形成する際
、700〜1000℃の熱処理が必要である。
この場合基板との反応し変化して、その超伝導特性が劣
化する。
2 ) Y Ba2Cus 、0□−エの皮膜は、雰囲
気中の水分、二酸化炭素等と反応し変化して、その超伝
導特性が劣化する。
本発明は以上の問題点を解決するためになされたもので
ある。
この発明は以上述べた超伝導特性の劣化を防止する積層
超電導膜を提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 以上の課題を解決するために、本発明者等は、先に出願
した超電導材の製造方法をさらに改良し次に述べるよう
な発明を行った。
即ち本発明は、基板と超電導層との反応を防止するため
に設けられたLn2BaCuOxからなる第1層と、超
電導層LnBa2Cu307−xからなる第2層と、B
aCu OとCuOとLnBa  Cu  Oとの混合
2           2   3   7−x物か
らなる第3層を積層して成ることを特徴とする積層超電
導皮膜である。
なお、上記本発明におけるLnは、Y及びランタノイド
族元素を呼称するものとする。
[作用コ 本発明の積層超電導皮膜は、Ln2BaCuOxなる第
1層を基板と第2層のLnBa  Cu  Oとの間2
   3   7−x に設けたので、基板と熱処理における酸化反応が防止出
来る。
また第2層のLnBa2Cua O7−xの外側に、B
aCu0 とCuOとLnBa  Cu  Oとの混合
物からな2      2 3 7−x る第3層を形成したので、雰囲気との反応を防止するこ
とが出来る。
さらに、これらの反応防止層の第1層及び第3層は、共
に構成元素が超電導層である第2層と同じであるため、
熱処理等の製造工程において、元素の拡散があっても、
超伝導特性を阻害しない。
またLn2BaCuOx(第1層)は、融点約1000
℃のLnBa  Cu  O(第2層)よりも高い融点
約2 8 7−x 1260℃を持つので熱処理中に溶融することはない。
さらにLnBa  Cu  O(第2層)は、Ba:C
u2   3   7−x −約1:2で16〜1%程度のLnを含むLn −Ba
 −Cu −O系の融液と10008C〜900℃の温
度で平衡する。
(共存することができる。) この融液を凝固すると、BaCuO2とCuOとLnB
a2Cu  Oとの混合物からなる3層になる。
7−x このため3層は溶融することにより緻密になり保護皮膜
として優れた超伝導皮膜となる。
次に本発明の実施例について述べる。
[実施例〕 図に基づいて本発明の実施態様例について説明する。
図は本発明の積層超電導皮膜の構成を示す模式図におい
て、1は旧からなる基板、2はLn2 BaCuOとし
て、Y 2 BaCu Oxを用いた第1層で約20−
の厚さ、3はY Ba2Cua o 7−xからなる超
電導層の第2層で約80μmの厚さ、4はBa Cu 
O2とCuOとYBa  Cu  Oとの混合物からな
る第32 3 7−x 層で約20μmの厚さで、その混合比率はモル比で、B
aCuO:CuO:YBa  Cu  O−約20:1
0:12    2 8 7−x である。
尚、本実施例ではLnとしてYを採用した。
図示するような、積層超電導皮膜をプラズマ溶射で形成
し、酸素中で900℃で1時間の予備熱処理の後、98
0℃に5分間保持し、BaCuO2とCuOとYBa2
Cu3O7−xとの混合物からなる第3層の4を溶融さ
せ、その後徐冷(2℃/分)し第3層の4を完全に溶融
し表面を覆った。
この積層超電導体をEPMAで元素分析した結果、基板
1のNiの拡散はY2BaCuOxの第1層の2にとど
まっており、YBa2Cu3O7−xからなる第2層の
3に及んでいない。
湿度90%、温度80℃の雰囲気中に5ケ月間置いたが
、皮膜の超電導特性は全く劣化しなかった。
なお、本実施例においては、基板1にN1を用いたが、
Co、 Cuなどの他の基板も用いることは出来る。
また、本実施例において、Ln −Ba −Cu −0
系の酸素欠損型ペロブスカイトの超電導化合物として、
YBa2Cu3O7−xからなる超電導層を用いたが、
この化合物のYを、他のランタノイド族元素La。
Ce、Pr、 Nd+ PIl、 Ss、 I!u、 
Gd、Tb、Dy+ llo、 Er。
TII、 Yb、 Luで置き換えたLnBa  Cu
  Oも同様2 3 7−x な効果を得ることが出来ることは勿論である。
[発明の効果] 以上述べた本発明の積層超電導皮膜は、酸素欠損型ペロ
ブスカイトのLn2BaCuOxからなる第1層を、基
板と第2層のLnBa  Cu  Oとの間に2   
3   7−x 設けたので、基板と熱処理における酸化反応が防止出来
、また第2層の1.nBa2Cu307−xの外側に、
BaCu OとCuOとLnBa2Cu307−xの混
合物からなる第3層を形成したので、雰囲気との反応を
防止することが出来ので、超電導特性が劣化しない効果
を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の積層超電導皮膜の構成を示す模式図におい
て、l+Niからなる基板、’2:Y2BaCu Oか
らなる第1層、 3 : YBa2Cu3O7−xから
なる超電導皮膜の第2層、4 : BaCuO2とCu
OとYBa2Cu307−8の混合物からなる第3層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基板と超電導層との反応を防止するために設けられたL
    n_2BaCuO_xからなる第1層と、超電導層Ln
    Ba_2Cu_3O_7_−_xからなる第2層と、B
    aCuO_2とCuOとLnBa_2Cu_3O_7_
    −_xとの混合物からなる第3層を積層して成ることを
    特徴とする積層超電導皮膜。
JP63253908A 1988-10-11 1988-10-11 積層超電導皮膜 Pending JPH02103810A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05201729A (ja) * 1991-08-31 1993-08-10 Samsung Electro Mech Co Ltd イットリウム系超伝導体の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05201729A (ja) * 1991-08-31 1993-08-10 Samsung Electro Mech Co Ltd イットリウム系超伝導体の製造方法

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