JPH02275779A

JPH02275779A - 超電導セラミックス複合体

Info

Publication number: JPH02275779A
Application number: JP1097200A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yoshida; 均吉田; Hitoshi Sakai; 均酒井; Manabu Yoshida; 学吉田; Toshio Oda; 敏夫小田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1989-04-17
Publication date: 1990-11-09

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］本発明は超電導セラミックスと金属との複合体に係り、
更に詳しくは、例えば磁気シールド用に好適に用いるこ
とができる金属−超電導セラミックス複合体に関する。

［従来の技術］近年、超電導特性を利用した核磁気共鳴コンピュータ断
層診断装置（Ｍ　ＲＩ　：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏ
ｎａｎｃｅ　Ｉｒｎａｇｉｎｇ　）やリニアモーター等
が実用化されつつあるが、これに伴ない、これらの装置
から漏れ磁界が生じ、外部に悪影響をもたらすことが問
題となっている。一方、脳磁波（α波）等の微小磁気を
測定するに際しては、地磁気などの外部磁界が影響する
と、その正確な検出が困難になるという問題も発生する
。そこで、上記のような問題を解決するため、磁気源か
らの磁気を遮蔽するための磁気シールド装置が必要とな
る。

この磁気シールドを目的とする場合には、超電導材料の
完全反磁性を利用したシールド体が適している。

しかしながら、従来の超電導現象は液体ヘリウム中でし
か実現できないために形状が大きく、表面積の大きいシ
ールド機器の冷却は非常に困難であり、又経済的にも大
きな制約を受けていた。特に、人体から発生する磁界を
測定する必要のある医療用磁気シールドては、外部磁気
による影響（雑音）を極力低下させる必要かあるか、現
在の技術では、強磁性体を使用して医療用磁気シールド
を作ると、重量が膨大となる等の欠点があった。

［発明が解決しようとする課８］ところで、近年液体窒素温度で超電導を示す超電導セラ
ミックスが出現し、シールド機器の小型化、軽量化か可
能になるとともに、経済的にも成り立つようになってき
た。

しかしながら超電導セラミックスは、十分な機械強度を
有していないため、必要な寸法の磁気シールドを構成す
るためには、金属で補強する必要かある。

そこで、この欠点を解消する為に金属の表面に超電導セ
ラミックスを形成する方法か試みられているが、この場
合、金属と超電導セラミックスは一般に、８膨張係数が
異なるために、金属と超電導セラミックスの間には中間
の熱膨張係数を有する中間層を設置し多層構造とするの
が通常である。

そして、中間層は金属及び超電導セラミックスの両界面
で良好な機械的強度を有する接合層を形成する必要かあ
る。

しかしなから、現在知られている高温用′屯導セラミッ
クス（Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、　旧−３ｒ−（：ａ−Ｃ
ｕ−０系、Ｔ旦−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系など）は他物
質との反応性に富むため、従来から知られている金属と
良好な接合を得られる中間層の殆んどは、超電導セラミ
ックスと反応し中間層の役割を果たすことはできなかっ
た。

又、中間層として安定化ＺｒＯ２を使用すると反応が抑
えられることを見出したが、この構成て大きな製品を得
た場合、液体窒素温度←室温間の冷熱サイクルを行なう
と界面に応力か集中し、剥離か生し信頼性に乏しいもの
であった。

［課題を解決するための手段］従って、本発明は必要な寸法の磁気シールド体を得るに
当り、信頼性のある金属て補強一体化された超電導セラ
ミックス複合体を提供することを目的とする。

そして、上記目的を達成するために、本発明によれば、
超電導セラミックスと多孔性金属とが複合一体化されて
なる超電導セラミックス複合体、か提供される。

本発明の場合、多孔性金属と超電導セラミックスの接合
面は機械的強度を保証する必要はなく、超電導セラミッ
クスは多孔性金属に設けられた多数の孔部に侵入し、そ
の侵入部て多孔性釜底と機械的接合をしている。

又、多孔性金属と超電導セラミックスの接合は多孔性金
属の片面てあっても両面であってもよいか、多孔性金属
をはさんで両面に超電導セラミックを形成することは、
該両面のセラミックスが多孔性金属の孔部を介して互い
に連結できるため更に結合力か向上し、好ましい。

ここで、多孔性金属はなるべく超電導セラミックスと反
応性に乏しいもの、及び９００°Ｃ以上で耐酸化性に優
れるものか好ましく、ＰＬ、　Ａｕ、　Ａｇ及び５ＵＳ
３０４．５ＵＳ４３０などのステンレス鋼などが良好で
、又必要に応じてこれら基材金属表面にＺｒＯ２、Ａｌ
ｚ０３．スピネル、貴金属などが溶射などの手段で形成
されたものてあってもよい。

更に、多孔性金属は板状あるいは円筒状基材金属に機械
加Ｔにより多数の孔が形成されたもの、又、線状素材を
加工した網状多孔質体ても良い。

また、ここて用いられる超電導セラミックスの組成とし
ては特に制限されず、例えばＹＢａ２ＣｕｚＯｘＢｉ２
Ｓｒ２ＣａＣｕ２０．、Ｂｉ２Ｃａ５ｒＣｕ２０ｘ＄を
用いることがてきる。

［実施例］以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するか
、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。

（実施例１）第２図に示すような、多孔性金属として３００ｘ３００
ｘｌ　（厚さ）　（ｍ＋ｎ）の５ＵＳ４３０を用意した
。

この金属板ｌＯにはφ３１１１［Ｉ＋の穴１１か開口率
約３５％てほぼ均一に開けられている。なお、この板の
両面にはＹ２Ｏ３て部分安定化させた２ｒＯ，、か厚さ
２００μ］て溶射形成されている。

一方、超電導セラミックスとして組成かＢｉ２５ｒ２Ｃ
ａＣｕ２０．となるように３！２０：＋、５ｒＣＯ：、
、　ＣａＣＯ３、Ｃｕ０を調合し、蒸留水を用いて湿式
混合し、この混合物を７５０°Ｃて１０ｈｒ仮焼して、
Ｂｉ２５ｒ２ＣａＣｕ２０６合成粉末を得た。

ついて、合成した粉末をエタノールを溶媒とし、結合剤
としてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を８ｗｔ％添加
して混合し、粘度４０００ｃｐｓのスラリーを作製して
ドクターブレード装置て厚さ０．８ｍｍのシートを得た
。

このシート２１を２枚用意し、第３図に示すように、上
記金属板ｌＯの両面に温度８０°Ｃ１圧力２００　ｋｇ
／ｃｍ２で貼り付け、成形体２０を得た。

この成形体をＡｇ平板上にセットし、酸素雰囲気て加熱
し、脱バインダーのために８５０°Ｃで２０ｈｒ保持し
た後、９３０℃に温度を上昇させて１０分保持し１次に
９００℃まて下げて５ｈｒ保持し、さらに炉冷して酸化
物超電導複合体１を得た。

この複合体ｌの要部構造断面を第１図に示す。

第１図に示すように、超電導セラミックス２は金属３の
両面に形成され、両面の超電導セラミックス２は金属の
孔部５で連結していた。なお、超電導セラミックス２と
金属３の界面４は剥離している部分もあった。

（比較例１）孔を有しない金属板を用い、他は実施例１と全く同一の
製法にて超電導セラミックス複合体Ａを得た。

この複合体Ａは見掛は上不具合はなかった。

（実施例２）上記の実施例１の複合体１及び比較例の複合体Ａは、温
度が９０に以下で電気抵抗が０となり、マイスナー効果
が観察され超電導特性を示すことを確認した。

又、これらについても初期磁気シールド能を測定した。

本実施例て使用する磁気シールド能測定装置３０は、第
４図にその一例を示すように、液体窒素容器３１、電磁
石３２、ガウスメータ（磁束密度測定装置）３３からな
り、試料３４を電磁石３２とガウスメータ３３との間に
挿入し、液体窒素の存在下て電磁石３２により定磁場を
発生してガウスメータ３３により漏洩磁場を測定する装
置である。

磁気シールド能測定装置３０において、電磁石３２とガ
ウスメータ３３との間に、測定試料３４として実施例１
の複合体１及び比較例の複合体Ａを挿入し、漏洩磁束が
０．０１ガウス以下の完全磁場シールドが可能な最大印
加磁場を測定した。このときの複合体ｌの完全シールド
能は２５ガウスてあり、複合体Ａの完全シールド能は２
８ガウスであった。

その後、これら複合体について液体窒素１０分浸漬０室
温放置２０分の冷熱サイクルを実施した。

その結果、サイクル数Ｎ＝５で複合体Ａは金属部から片
面の超電導セラミックスが剥離し脱落した。一方、複合
体ｌは特に異常はなく、Ｎ＝５０で上記と同様にシール
ド能を測定した結果、２６ガウスで特性の劣化は認めら
れなかった。

（実施例３）金属板の片面のみにセラミックスシートを圧着した以外
は全〈実施例１と同じ製造工程で、第５図に示す複合体
５０を得た。

第５図に示すように、超電導セラミックス５１は金属板
５２の上面に形成され、セラミックス５１の凸部５３が
金属板５２の孔部５４の中に入り込んだ構造となってい
た。なお、セラミックス５１と金属板５２の界面５５の
接合は不完全なものであった。

この複合体５０について実施例２と同様の冷熱サイクル
試験を実施した。Ｎ＝５０サイクル後、シールド能を測
定したが特性劣化は観察されなかった・信頼性がある理由は、セラミ、ツクス５１と金属板５２
の界面での接合が不充分でも、セラミックスの凸部５３
と金属板の孔部５４か機械的な引掛かりによりセラミッ
クス５１が金属板５２に保持された構造となるためと推
定される。

（実施例４） φ０．５ｍｍのＳＯ３：１０４の線材を互いに絡ませた
網状金属成形体を用意し、この金属成形体に無電解メツ
キでＡｇをコーティングした。Ａｇは線材に均一コーテ
ィングされ、厚さは２μｍであった。また外形寸法は、
Ｓ　ＯＯｍｍＸ　５００ｍｍで厚さか２＋Ｉｍである。

　次に、実施例１と同じＢｔｚＳｒ２ＣａＣｕ２０ａ合
成粉末を用意し、これに結合剤としてＰＶＡ　ｌ　ｗｔ
＄、溶媒としてエタノールを混合し、粘度７０００ｃｐ
ｓの粘土を得た。

次いで、上記の金属成形体６１を、第６図に示す成形金
型６２．６３にセットし、金型内に上記粘土６４を注入
口６５から加圧注入した後１５０℃で乾燥し、成形体を
得た。もちろん図示はしないが金型には空気抜きのベン
トロが形成してあり又、離型が容易なように離型剤が形
成されている。

この成形体を実施例１と同じ方法で焼成した。

得られた複合体７０の断面を第７図に示す。第７図に示
すように、複合体７０は超電導セラミックス７１の中に
網状金属７２か形成された複合体となっている。

この複合体７０はセラミックス７１が形成されていない
網状金属７２の端部７３を液体窒素容器に固定する端子
として使用された。

［発明の効果］以上説明した通り、本発明では超電導セラミックスと金
属の複合体を得るに当って金属を多孔質にすることによ
り、超電導セラミックスと金属の界面が強固な結合層を
形成しなくても十分信傾性のある複合体を提供すること
がてきる。

又、本発明では、金属とセラミックスが接合面で充分な
接合をしていないために、両者の熱膨張差で生じる熱応
力を吸収できる。さらに、本発明の複合体ではセラミッ
クスをハンドリングせずに金属をハンドリングすること
になるため、機械的損傷の心配かないなど多くの長所を
有するものてあり、安価で信頼性のある超電導セラミッ
クス製品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合体の一実施例を示す要部断面図、
第２図は第１図の複合体を構成する金属を示す斜視図、
第３図は第１図の複合体を得るための成形体の断面図、
第４図は磁気シールド能測定装置の一例を示す一部破断
斜視図、第５図は本発明の複合体の他の実施例を示す要
部断面図、第６図は本発明の複合体の成形方法の例を示
す断面説明図、第７図は第６図の成形方法で得られた複
合体を示す断面図である。１．５０．７０・・・複合体、２，５１，７Ｉ・・・超
電導セラミックス、３，１０，５２．７２・・・多孔性
金属、４・・・超電導セラミックスと多孔性金属の界面
、５，５４・・・多孔性金属の孔部、１１・・・穴、３
０・−・磁気シールド能測定装置、３１・・・液体窒素
容器、３２・・・電磁石、３３−・ガウスメータ、３４
・・・試料、５３・・・超電導セラミックスの凸部、６
１・・・金属成形体、６２．６３・−・成形金型、６４
・・・粘土、６５・・・注入口。第１図第２図】１第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超電導セラミックスと多孔性金属とが複合一体化
されていることを特徴とする超電導セラミックス複合体
。
（２）多孔性金属の表面及び孔部に超電導セラミックス
が形成されている請求項１記載の超電導セラミックス複
合体。
（３）多孔性金属の孔部を介して超電導セラミックスが
連結している請求項１記載の超電導セラミックス複合体
。