KR20000076104A - 초전도체의 코팅방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초전도 기재를 금속관에 삽입하고, 관의 외표면의 제 1 부분이 관의 외표면의 제 2 부분과 접촉하도록 금속관을 둘둘 말고, 기재의 초전도 상태를 형성하기 위하여 초전도 기재로 채워진 금속관을 금속관의 용융 온도에 가까운 온도로 가열하는 단계로 구성된 초전도 와이어의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따르면, 묶이거나 둘둘 말리기 전에 금속관의 외표면의 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분에 코팅부가 제공되며, 상기 코팅부는 금속관의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 재료로 구성된다.
Description
이 방법은 초전도 와이어의 제조에 일반적으로 사용되고 있으며, 이 방법에 의해 초전도 기재가 함유된 적절한 기계적 특성을 갖춘 관이 형성된다. 이와 관련하여, 초전도 기재는 분말 재료로 형성되며, 금속관에 삽입된 후에 그자체로는 와이어를 초전도 상태로 만들지는 못하지만 후속하는 열처리 이후에 활성화됨으로써 와이어가 초전도 상태로 된다.
그러나, 상기한 열처리의 문제점은 실제적인 이유로 와이어의 취급을 용이하게 하기 위하여, 열처리되지 않은 도체가 묶이거나 둘둘 말린 상태로 제공된다는데 있다. 그 결과, 묶이거나 둘둘 말린 와이어를 열처리하게 되고, 그렇게 되면 와이어의 첫번째 영역과 두번째 영역이 접촉하는 지역에서 와이어간에 융합이 일어나서 와이어를 풀어 낼 수 없게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 아직 열처리가 되지 않은 둘둘 말린 와이어에 세라믹 테이프를 사용하는 방법이 제안된 바 있다. 이 방법에 따르면, 상기 테이프는 와이어와 함께 둘둘 말림으로써 감기 공정이 행해지는 동안 와이어는 상호 접촉하지 않는다. 후속하여 열처리된 와이어를 풀어 낼 경우에도, 와이어가 서로 융합될 염려는 없다.
EP A2 44 144에는 초전도 와이어에 500℃ 이상의 온도로 가열하여 세라믹 층을 형성하기 위하여 실리케이트 및 상기 실리케이트와 반응할 수 있는 다른 성분으로 된 절연층을 제공하고, 절연 세라믹 물품을 형성하기 위하여 상기한 온도로 절연층을 건조시키고 열처리하는 방법이 개시되어 있다.
절연층은 상기 온도에서 들러붙는 절연층을 형성하기 때문에, 이 방법은 코일 형태로 둘둘 말리고, 나중에는 상기 코일 형태로 둘둘 말린 상태에서 풀어 내어져서 제품 생산에 사용되는 초전도 와이어의 열처리에는 적합하지 않다.
JP 09082146-A에는 니켈 또는 지르코늄으로 된 외부관 내에 초전도 기재를 채운 은으로 된 관을 배치하고, 그 후에 사실상 둥근 와이어 형태로 직경이 감소되도록 두 관을 인발하고, 압연하고, 초전도 기재 내에서 초전도 상태를 형성하기 위하여 열처리함으로써 상기 외부 관에 니켈 산화물 또는 지르코늄 산화물 층이 형성되는 것을 그 기술적 특징으로 하는 니켈 산화물 또는 지르코늄 산화물로 코팅된 초전도 와이어를 제공하는 방법에 개시되어 있다.
결과적으로 얻어지는 관은 열처리 이후에 외부 코팅부가 상호 접착됨이 없이 코일 형태로 감겨진 채로 유지되지만, 이 방법을 사용하면 매우 작은 두께의 외층이 필요한 경우 금속 산화물의 외층이 적정의 균일한 두께를 가질 수 있도록 비교적 정확한 제어를 할 필요가 있다.
이러한 종래기술에 있어서는 세라믹 테이프를 취급하기 힘들고, 그 두께로 인하여 도체로 이루어진 코일의 부피가 커진다는 문제점이 있다.
본 발명은 초전도 기재를 금속관에 삽입하고, 관의 외표면의 제 1 부분이 관의 외표면의 제 2 부분과 접촉하도록 금속관을 둘둘 말고, 기재의 초전도 상태를 형성하기 위하여 초전도 기재로 채워진 금속관을 금속관의 용융 온도에 가까운 온도로 가열하는 단계로 구성된 초전도 와이어의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 초전도 기재를 함유한 둘둘 감긴 도체를 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1에 도시된 도체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1에 도시된 도체의 단면도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 본 명세서의 서두에서 언급한 유형의 초전도 와이어의 제조방법으로서, 열처리되지 않은 상태로 묶이거나 둘둘 말린 도체의 개개의 층을 분리시키기 위한 세라믹 테이프를 사용할 필요가 없어서, 작은 형태로 둘둘 감기거나 묶인 상태로 초전도 와이어를 열처리할 수 있고, 그 후에 초전도 와이어가 다시 풀어 내어져서 생산 공정에서 사용될 수 있는 초전도 와이어의 제조방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적은, 묶이거나 둘둘 말리기 전에 금속관의 외표면의 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분에 액체 코팅부가 제공되며, 상기 코팅부는 초전도 재료의 초전도 상태가 형성되는 온도에서 완전하게 증발되거나 연소되는 액체 성분과, 액체 성분 내에 부유되며 금속관의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 분말 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 본 발명에 의해 달성된다.
이로 인해, 아직 열처리되지 않은 도체에 박막 재료층을 형성할 수 있게 되며, 상기 층에 의해 둘둘 감기거나 묶여 있는 동안, 열처리시에 금속관의 제 1 외부 영역은 금속관의 제 2 외부 영역과 접촉하지 않는 반면, 도체의 코일의 부피는 크게 증대하지 않는다.
바람직한 실시예에 있어서, 와이어에 도포되는 코팅부는 세라믹 재료, 특히 Al2O3, CR2O3, CuxOy, NixOy, ZnxOy, ZrxOy, TaxOy중에서 선택되는 것이 바람직한 금속 산화물로 구성된다.
그렇지 않으면, 코팅부는 분말로 된 금속 산화물의 도포에 의해 형성될 수 도 있다. 분말로 된 금속 산화물이 부유하는 액체 매질로 이루어진 페인트 형태로 특히 간단히 도포될 수도 있다.
이와 관련하여, 금속관의 제 1 및 제 2 외표면에 도포될 때 금속관의 제 1 외표면 위의 금속 산화물 입자가 금속관의 제 2 외표면과 접촉하지 않거나, 또는 그 반대로 금속관의 제 2 외표면 위의 금속 산화물 입자가 금속관의 제 1 외표면과 접촉하지 않을 정도의 밀도로 배치되는 양으로 분말로 된 금속 산화물이 부유하는 경우에 편리하다.
그밖에, 분말로 된 금속 산화물의 부유를 위한 액체 매질은 아세톤, 알콜 또는 톨루엔 등의 용제로 구성되거나, 폴리비닐 부티랄(PVB) 등의 폴리머와 혼합되는 것이 바람직하다. 액체 매질과 부유하는 분말로 된 금속 산화물간에 적절한 접착 특성을 제공하기 위해서, 폴리비닐 부티랄은 0.1 내지 10의 중량비 사이, 바람직하게는 1 내지 4의 중량비 사이의 양으로 첨가되는 것이 좋다.
시험 결과 분말로 된 금속 산화물로서 금속 지르코늄 산화물을 사용하는 것이 바람직하였으나, 기타 세라믹 분말 및 특히 금속 산화물이 사용될 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 초전도 기재를 함유한 도체를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 도체는 열처리를 위하여 코어 둘레에 감겨 있다.
감겨진 도체(1)는 공지된 방법에 따라 관(2)에 초전도 기재(7)를 채우고, 관(2)의 단면적을 감소시키기 위해 관을 연신, 인발 또는 기계가공함으로써 제조된다. 특히, 이 제조방법은 소정의 두께를 갖는 테이프 형태의 도체를 제공하는 압연 공정 또는 그밖의 다른 공정을 포함할 수도 있다. 그러한 제조 방법은 공지된 것이서, 본 명세서에서는 상세한 설명을 피하기로 한다.
그러나, 만들어지는 제품은 초전도 기재를 함유한 도체로서, 이것은 기재 내에 초전도 상태를 형성하기 위하여 후속하여 열처리를 받아야 한다.
도체의 취급을 용이하게 하기 위하여, 도체는 도 1에 도시한 바와 같이 둘둘 말리거나 코일(1) 형태로 묶인다. 그런 다음 열처리가 행해진다.
이 열처리에는 관(2)의 용융 온도에 가까운 온도가 요구되기 때문에, 도시된 바와 같이 둘둘 말린 도체(1)가 상호 접촉하는 표면(3, 4)을 갖춘 경우에, 관의 표면(3)은 도체 위의 다른 표면(4)과 함께 융합된다.
이러한 문제점은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 열처리를 위해 관을 둘둘 말거나 코일 형태로 묶기 전에 관(2)에 외부에 코팅부(5)를 형성함으로써 해결된다. 상기 코팅부(5)는 관(2) 재료의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는다.
도 2는 관(2)이 초전도 기재를 함유하고 있는 본 발명의 제 1 실시예를 보여주고 있다. 관의 표면(3, 4)은 MXOY(여기서, M은 금속, O는 산소이다)의 기본 분자식을 갖는 일련의 재료, 예컨대 Cu, Ni, Al, Zn, Zr, Sr, Mn, Ta 등으로부터 선택되는 세라믹 재료로 된 코팅부(5)에 의해 피복되어 있다.
아세톤, 알콜 또는 톨루엔 형태로 된 용제와 같이 액체 내에 부유하거나, 폴리비닐 부티랄(PVB)과 같이 폴리머와 혼합된 소정의 세라믹 재료로 이루어진 페인트를 도포함으로써 코팅부(5)가 형성될 수도 있다.
그렇지 않으면, 세라믹 코팅부(5)를 분말 형태로 형성하거나, 관(2)의 재료를 단순히 산화시켜서 세라믹 코팅부를 형성할 수도 있다.
도 3은 관(2) 내에 여러 줄로 배치된 필라멘트 관(6)이 채워지고, 차례로 초전도 기재(7)가 채워진 본 발명의 제 2 실시예를 보인 것이다. 도 2에 도시된 바와 동일하게, 도 3에 도시된 도체에는 세라믹 코팅부(5)가 제공되어 있으나, 이 실시예에 있어서는, 도 2의 실시예와는 달리, 관(2)의 외주 전체를 덮을 수 있도록 코팅부가 형성되어 있다.
본 발명의 기본적인 기술사상으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 둘둘 감긴 도체의 융합을 방지하기 위하여 코팅부가 형성된 도체의 다른 실시예를 도출해 낼 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 관의 외부 단면 치수 및 내부 구조의 관점에서 도 2 및 도 3에 도시한 것과는 다른 단면을 갖는 도체에도 적용될 수 있다.
Claims (6)
- 초전도 기재를 금속관에 삽입하고,관의 외표면의 제 1 부분이 관의 표면의 제 2 부분과 접촉하도록 금속관을 둘둘 말고,기재의 초전도 상태를 형성하기 위하여 초전도 기재로 채워진 금속관을 금속관의 용융 온도에 가까운 온도로 가열하는 단계로 구성된 초전도 와이어의 제조방법에 있어서,묶이거나 둘둘 말리기 전에 금속관의 외표면의 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분에 액체 코팅부가 제공되며, 상기 코팅부는 초전도 재료의 초전도 상태가 형성되는 온도에서 완전하게 증발되거나 연소되는 액체 성분과, 액체 성분 내에 부유되며 금속관의 용융 온도보다 높은 용융 온도를 갖는 분말 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 초전도 와이어의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 분말 재료는 금속 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 와이어의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서, 금속관의 제 1 및 제 2 외표면에 도포될 때 금속관의 제 1 외표면 위의 금속 산화물 입자가 금속관의 제 2 외표면과 접촉하지 않거나, 또는 그 반대로 금속관의 제 2 외표면 위의 금속 산화물 입자가 금속관의 제 1 외표면과 접촉하지 않을 정도의 밀도로 배치되는 양으로 된 분말 금속 산화물이 부유하는 것을 특징으로 하는 초전도 와이어의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서, 액체 매질은 아세톤, 알콜 또는 톨루엔 등의 용제로 구성되거나, 폴리비닐 부티랄(PVB) 등의 폴리머와 혼합되는 것을 특징으로 하는 초전도 와이어의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서, 폴리비닐 부티랄은 0.1 내지 10의 중량비 사이, 바람직하게는 1 내지 4의 중량비 사이의 양으로 된 폴리머로서 사용되는 것을 특징으로 하는 초전도 와이어의 제조방법.
- 제 2 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 분말로 된 금속 산화물은 지르코늄 산화물인 것을 특징으로 하는 초전도 와이어의 제조방법.
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