酸化物系超電導バルクと金属の接合方法

【目的】酸化物系超電導バルク−金属の良好な接合を実現し、低接触抵抗で通電時の発熱量の小さい接合方法を得ることを目的とする。
【構成】成形、焼結処理後の酸化物系超電導バルクの表面の付着物およびに非超電導相部を除去する手段、付着物およびに非超電導相部を除去した酸化物系超電導バルクの表面に金属厚膜を形成する手段、充分焼きなました薄肉金属テープを金属厚膜上に巻き付けた後、冷間静水圧プレスにより圧力を加えた後に熱処理する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は酸化物系超電導バルクと金属を低接触抵抗で接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化物系超電導バルクと金属の接合には、酸化物系超電導体バルクに対して、電気抵抗が小さく超電導特性を劣化させない金属であるＡｇ、Ａｕ等の金属を蒸着して、酸化物系超電導バルクに金属電極を形成する方法が行われている。また、Ａｇ、Ａｕ等の金属を箔状に加工して熱処理により圧着する方法や、スプレー法による接合方法も行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の蒸着、スプレー法により酸化物系超電導バルクに金属を接合する方法では接触抵抗が大きい難点がある。成形、焼結後の酸化物系超電導バルク表面は付着物が付いていたり、非超電導相の薄い膜が形成されていることがある。これにＡｇ、Ａｕ等の金属を蒸着したり、箔状に加工して熱処理により圧着する方法や、スプレー法による接合方法による場合、酸化物系超電導体バルクと金属との界面に付着物や非超電導相が存在し、高抵抗の接合となりやすい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】酸化物系超電導バルクと金属の接触抵抗を抑えるには、成形、焼結後のバルク表面のゴミ、非超電導相を取り除き、バルク表面の改質を行うことが有効である。そこで本発明では、焼結後のバルク表面をアルゴンスパッタまたは希塩酸、希硝酸によるエッチングで処理し、清浄面とする。清浄面に対し、低抵抗の金属または合金を蒸着するか、あるいは、これらの粉末を有機溶剤に分散したペーストを塗布するなどして超電導バルクに金属の厚膜を形成する。金属厚膜の形成されたバルクに低抵抗の金属または合金の薄肉テープを巻き付け、冷間静水圧プレス、熱処理を施して密着させる。このような方法で酸化物系超電導バルク−金属の良好な接合を得る。
【０００５】
【作用】本発明の作用を以下に説明する。図１は成形、焼結後の酸化物系超電導バルクの表面を説明図である。超電導相１の上にゴミ等の付着物２があったり、非超電導相３の膜が形成されているため、この状態で金属と接合すると高抵抗の相が形成される。接触抵抗を抑えるための前処理として、酸化物系超電導バルクの接合面の改質を行い、非清浄面を除去する必要がある。表面の改質方法としてはアルゴンスパッタ、または希塩酸、希硝酸によるエッチングがある。いずれかの方法で清浄面を現すとバルク表面は図２のようになる。
【０００６】図２の清浄面に金属厚膜５を形成させる。用いる金属は抵抗の小さいもので、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕまたはこれらの合金が適当である。これらの金属を酸化物系超電導体バルクの表面に蒸着させて厚膜を作る。厚膜を作る方法としては金属粉末を有機溶剤に分散させたペーストをバルク表面に塗布してもよい。このとき分散させる金属粉末は１μｍ以下の微細なものが適当である。有機溶剤としてはトリクロロエタン、トリクロロエチレン、酢酸メチル等を用いることが出来る。バルク表面に金属厚膜を形成させると図３のようになる。
【０００７】上記の方法で図３に示す金属厚膜に覆われたバルクに、薄肉の金属テープ６を図４に示すように巻き付ける。この場合も金属は抵抗の小さいもので、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕまたはこれらの合金が適当である。テープは、肉厚が０．０１〜０．１ｍｍとし、充分に焼きなましを行って加工のひずみを除いたものである。銀テープの場合で３００℃で１〜３時間程度の処理が必要である。また酸、アルコール等でテープ表面の付着物を除去しておくことも必要である。
【０００８】金属テープを巻き付けた超電導バルクに図５R>５に示すように冷間静水圧プレスを施し、バルクにテープ６を密着させる。プレス圧は２０００〜４０００ｋｇ／ｃｍ²程度である。次に熱処理して超電導バルクと金属の界面を反応させる。熱処理条件は５００〜９００℃で１０〜１００時間である。熱処理後、図６に示すように酸化物系超電導体−金属界面７が形成される。
【０００９】このような方法で、接触抵抗を抑えた、酸化物系超電導バルクと金属の接合が可能となる。接合後の超電導バルク−金属の界面には絶縁相、半導体相等は形成されず、良好な接合状態を得ることが出来た。得られた界面の接触抵抗は１０^-8Ω・ｃｍ²以下と極めて低いものであった。
【００１０】
【発明の効果】以上のように、酸化物系超電導バルクの非清浄面を取り除き、低抵抗の金属の厚膜形成後に金属テープを巻き、熱処理する方法で金属と接合することにより、１０^-8Ω・ｃｍ²以下の接触抵抗を得ることが出来る。この金属電極が設けられた超電導バルクを超電導電流リードとして用いると、通電による発熱量を低減させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】非清浄面除去前の超電導バルク表面の模式図である。
【図２】非清浄面除去後の超電導バルク表面の模式図である。
【図３】金属厚膜形成後の超電導バルク表面の模式図である。
【図４】超電導バルクの金属テープの巻き付け方を示す図である。
【図５】冷間静水圧プレスによる金属テープの密着方法を示す説明図である。
【図６】熱処理後の超電導バルク−金属界面の模式図である。
【符号の説明】
１超電導相
２付着物
３非超電導相
４超電導バルク
５金属厚膜
６金属テープ
７超電導バルク−金属界面

【特許請求の範囲】
【請求項１】成形、焼結処理後の酸化物系超電導バルクの表面の付着物およびに非超電導相部を除去する手段、付着物およびに非超電導相部を除去した酸化物系超電導バルクの表面に金属厚膜を形成する手段、充分焼きなました薄肉金属テープを金属厚膜上に巻き付けた後、冷間静水圧プレスにより圧力を加えた後に熱処理することを特徴とする酸化物系超電導バルクと金属の接合方法。

【図１】