JPS63262808A - 超電導体の接合構造 - Google Patents

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」 この発明は、基体上に酸化物系超電導体からなる超電導
層を形成する超電導体の接合構造に関する。

「従来の技術」 従来より、超電導マグネットコイル等の８３電導体の接
合構造として、例えばＮ　ｂ　−’Ｉ”　＋合金などの
合金系超電導材料からなる細線を常電導体からなる基体
上に巻き付けた構造や、あるいはＮｂ３Ｓｎなどの化合
物系超電導材を基体上に半田付けした後、この化合物系
超電導材を機械的に切削してコイル状に加工する構造が
知られている。

ところで近時、臨界温度が５０°に以上のＬａ−Ｂａ−
Ｃｕ−０系、Ｙ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０系などの一般に化
学式ＡｘＢｙＣｕｚＯｓ（Ａ：Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ＝−の周
期律表第１１１Ａ族金属元素、Ｂ　：Ｂａ、Ｓ　ｒ、Ｂ
ｅ・・・のアルカリ土類金属）で表されるペロブスガイ
ト型の酸化物系超電導体が次々と見い出されつつある。

これら酸化物系超電導体は、上記の合金系あるいは化合
物系超電導体に比べて臨界温度が高く、液体窒素温度以
上で超電導材料とされるなどの優れた特性を有すること
から、超電導マグネットコイルなどへの適用、実用化が
期待されている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記の酸化物系超電導体では、該酸化物
系超電導体が酸化物であることから銅などの金属からな
る常電導体との接合が悪いなどの問題がある。

「問題点を解決するための手段」 そこでこの発明の超電導体の接合構造では、常電導体か
らなる基体と酸化物系超電導体からなる超電導層との間
に、上記基体の構成元素と上記酸化物系超電導体の構成
元素からなるクレーディング層を形成し、このクレーデ
ィング層中における上記基体の構成元素濃度を基体側で
高く、超電導層側で低くしたことにより上記問題点を解
決した。

「実施例」 第１図はこの発明の超電導体の接合構造を超電導体マグ
ネットコイルに適用した場合の一実施例を示す図であっ
て、図中符号ｌは超電導マグネットコイルである。この
超電導マグネットコイルｌは、円管状の基管２と、この
基管２の上に形成された螺旋状の超電導回路３と、これ
ら基管２および超電導回路３の間に形成されたクレーデ
ィング層４とからなっている。

基管２は常電導体からなるものであり、常電導体として
は銅が好適に用いられる。超電導回路３は、基管２の外
周面上に後述するクレーディング層４を介して形成され
た酸化物系超電導体からなるものである。ここで、酸化
物系超電導体としては化学式Ａ　ＸＢ　ｙＣＵＺＯ３で
表されるペロブスガイト型のらのが用いられる。このベ
ロブスガイト型のものは、周期律表第１Ｉ［Ａ族金属元
素（上記化学式中Ａ）の酸化物粉末とアルカリ土類金属
（上記化学式中Ｂ）の炭酸塩粉末と酸化銅粉末とが適宜
な比率で配合され、焼成されて形成された乙のであり、
これらの粉末の混合比は、求める酸化物系超電導体によ
って異なるが、例えば上記化学式中（こおいて（Ｋ＋ｙ
＝　１　、ｚ＝　１　　）、（Ｘ十ｙ＝　２　、ｚ＝　
１）、（ｘ＋ｙ＝２．ｚ＝１．２５　　）、を満足する
ような配合とされる。

クレーディング層４は、基管２の外周面と超電導回路３
との間に形成された螺旋状のもので、第２図に示すよう
に複数の薄厚の単層４ａ、４ｂ・・が積層されてなるも
のである。単層４ａ、４ｂ・・は、上記超電導回路３と
なる酸化物系超電導体を構成する元素（すなわちスカン
ジウム（Ｓｃ）、イツトリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ
）などのランタニドを包含する周期律表第１Ｉ［Ａ族金
属元素とバリウム（Ｂａ）。

ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）、ベリリ
ウム（Ｂｅ）などのアルカリ土類金属と銅と酸素）に基
管２を構成する元素、すなわち本実施例では銅元素を加
えた組成を有するもので、それぞれこの銅元素の濃度が
異なって形成されたものである。

基管２に接する単層４ａは、銅元素の占める割合が大き
く、上述の酸化物系超電導体を構成する元素と銅元素と
の重量比が１；４　程度とされる。また、単層４ａの上
に形成された単層４ｂはその重量比が２・３程度、この
上に形成された単層４ｃは３：２　程度、そして単層４
ｃの上に形成された超電導回路３に接する単層４ｄは酸
化物系超電導体を構成する元素からなる材料の割合が大
きく、その重量比が４二１　程度とされる。このような
単層４ａ、４−ｂ・・の配列により、クレーディング層
４はその銅元素の濃度を基管２側で高く、また超電導回
路３側で低くした濃度勾配を有したものとされる。

このような構造の超電導マグネットコイル１を作製する
には、第３図に示すようにまず基管２外周面上に焼成、
スパッタリング、真空蒸着などの手段によって単層４ａ
に対応する円筒状の単層体５ａを形成し、さらに単層体
５ｂｑ　　５ｃ、５ｄを順次形成する。ここで、単層体
５ａを形成する場合に例えば焼成で行うには、上記単層
４ａを構成する材料の粉末、すなわち周期律表第ｍＡ族
金属元素の酸化物粉末とアルカリ土類金属の炭酸塩粉末
と酸化銅粉末と金属銅の粉末などを、焼成されて成形さ
れた際に化学式Ａ　ＸＢ　ｙＣｕｚｏ　ｓで表される酸
化物系超電導体と銅との重量比が１；４　となるように
配合し、これに水、バインダー等を適宜加えてペースト
状とし、このペースト状のものを基管２上に固着して加
熱焼成する。この場合、単層体５＋１は基管２を構成す
る銅元素の割合が上述したように高く、よって基管２に
近い性状を有するため、基管２に強固に接合されろ。ま
た、単層体５ｂ、５ｃ、５ｄを形成するにも、同様にし
て各単層体に対応する単層に応じて配合されかつペース
ト状に調整されたものを順次積層し焼成する。この場合
にも、それぞれの単層体５ｂ、５ｃ、５ｄはその下層と
なる単層体に近い組成を有することから、これら下層の
単層体に強固に接合される。また、焼成する場合、焼成
は各単層体毎に行ってもよく、また予めそれぞれの単層
体に対応したペースト状の材料を順次積層して一度に焼
成を行ってもよい− 次いで、最外周側に形成された単層体５ｄの上に、超電
導回路３に対応する酸化物系超電導体の材料のペースト
状に調整したものを固着し、焼成１、て円筒状の超電導
体６とする。この場合にも、超電導体６はその下層の単
層体５ｄに近い組成を有することから、該単層体５ｄに
強固に接合される。また、焼成する場合、上記単層体と
なるペースト状の材料と同時に焼成して単層体と同時に
超電導体６を形成してもよい。

その後、この超電導６および上記単層体５ａ。

５ｂ、５ｃ、５ｄに切削加工等の周知の機賊的手段、あ
るいはエツチング等の周知の化学的手段などを施してそ
の一部を除去し、第１図に示すように螺旋状の超電導回
路３を形成しかつこの超電導回路３と基管２との間に単
層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄからなるクレーディング層４
を形成し、これにより超電導マグネットコイル１を得る
。

このような構造の超電導マグネットコイル１にあっては
、基管２と超電導回路３との間にクレーディング層４を
形成したので、このクレーディング層４が基管２側では
該基管２にまた超電導回路３側では該超電導回路に近い
組成を有していることから、例えば膨張係数などの特性
が基管２と超電導回路３との間で急激に変化することな
くクレーディング層４によってこれらの特性の差が段階
的に変化し、したがって上記膨張係数なとの特性の差に
起因するヒートンヨックなどの不都合か防止される。ま
た、超電導回路３と基管２との接合を直接でなくそれぞ
れに組成の近いクレーディング層４を介して間接的に行
うため、性状の異なる超電導回路３と基管２との接合が
容易に行える。

なお、上記実施例においては、クレーディング層４を複
数の単層により形成したが、銅元素の濃度勾配を有した
単一の層により形成してもよく、その場合にこの単一の
層を形成するには、例えば酸化物系超電導体からなる管
体を形成し、次にこの管体の内部孔に円柱状の銅を挿入
し、次いでこれら管体および銅を適宜な手段により加熱
溶融して銅を管体中に拡散せしめ、その後円柱状の銅を
除いて銅の濃度勾配を有する管状の単一層を得る。

また、上記実施例では円管状の超電導マグネットコイル
を示したが、他に例えば第４図に示すように円板状の基
体７の上に螺旋状の超電導回路８を形成１１、これら基
体７と超電導回路８との間にクレーディング層９を形成
した超電導マグネットコイルでもよい、 ゛　さらに、本発明を第５図に示すような超電導線１０
に適用してもよい。この超電導線ｌＯは、銅、アルミニ
ウム、硫化スズなどの常電導体からなる基線１１上にク
レーディング層１２を介して酸化物系超電導体からなる
超電導層１３を形成（、たものである。ここで、クレー
ディング層１２は、超電導層Ｉ３を構成する元素に基線
１１を構成する元素を加えた組成を有するもので、基線
１１を構成する元素の濃度が基線ｌｌ側で高く、超電導
層１３側で低くなるように構成されたものである。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明の超電導体の接合構造は
、常電導体からなる基体と酸化物系超電導体からなる超
電導層との間に、上記基体の構成元素と上記酸化物系超
電導体の構成元素からなるクレーディング層を形成し、
このクレーディング層中における上記基体の構成元素濃
度を基体側で高く、超電導層側で低くしたものであるか
ら、例えば膨張係数などの特性が基体と超電導層との間
で急激に変化することなくクレーディング層によってこ
れらの特性の差が徐々に変化し、したがって上記膨張係
数などの特性の差に起因するヒートンヨックなどを防止
することができ、よって温度変化による熱歪み等の不都
合を防止することができる。

ま１こ、超電導層と基体との接合を直接でなくそれぞれ
に組成の近いクレーディング層を介して間接的に行うた
め、性状の異なる超電導層と基体との接合を容易に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の超′電導体の接合構造
を超電導マグネットコイルに適用した場合の一実施例を
示す図であって、第１図は超電導マグネットコイルを示
す部分断面図、第２図は要部拡大断面図、第３図はこの
超電導マグネットコイルの製造方法を説明するための要
部拡大断面図、第４図はこの発明を超電導マグネットコ
イルに適用し１こ場合の他の実施例を示す図であって、
超電導マグネットコイルの該略構成図、第５図はこの発
明を超電導線に適用した場合の一実施例を示す図であっ
て、超電導線の概略構成図である。 １・・・・・・超電導マグネットコイル、２・・・・・
・基管、３．８・・・・・・超電導回路、 ４．９．１２・・・・クレーディング層、７・・・・・
・基体、１０・・・・・・超電導線、１１・・・・・・
基線、１３・・・・・・超電導層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　常電導体からなる基体上に酸化物系超電導体からなる
   超電導層を形成する超電導体の接合構造であって、 上記基体と超電導層との間に、上記基体の構成元素と上
   記酸化物系超電導体の構成元素からなるクレーディング
   層を形成し、このクレーディング層中における上記基体
   の構成元素濃度を基体側で高く、超電導層側で低くした
   ことを特徴とする超電導体の接合構造。