(57)【要約】      （修正有）【課題】  より改良された冷却によって冷却時にダメージを受けることなく、超電導体となるのに必要な低温に冷却可能な機械的に安定した金属−セラミック高温超電導体合成物を提供する。【解決手段】  セラミック高温超電導体を金属サポートに接合させる方法であって、セラミック高温超電導体は、熱伝導性接着材を用いて金属サポートに接合され、熱伝導性接着材がセラミック高温超電導体に設けられた少なくても１つの貫通穴に充填され、熱伝導性接着材が金属サポートとセラミック高温超電導体の接合部へも充填され、更に、貫通穴に充填された熱伝導性接着材と、接合部へ充填された熱伝導性接着材が互いに接触することを特徴とする接着方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性接着剤を用いて金属サポートへ接合されたセラミック高温超伝導体を備え、
前記セラミック高温超伝導体には、前記金属サポートと前記セラミック高温超伝導体の間の接合部にある前記熱伝導性接着剤とつながるように、少なくとも１つの貫通穴が備えられ、
更に、前記熱伝導性接着剤が前記貫通穴に充填され、
前記接合部に充填された前記熱伝導性接着剤と、前記貫通穴に充填された前記熱伝導性接着材が、互いに接触していることを特徴とする金属−セラミック高温超伝導体合成物。
【請求項２】
前記貫通穴は、前記金属サポートに向かって直径が減少する円錐形状を有することを特徴とする請求項１に記載の金属−セラミック高温超伝導体合成物。
【請求項３】
前記セラミック高温超伝導体と前記金属サポートの間の接合が、半田付け又は接着システムからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属−セラミック高温超伝導体合成物。
【請求項４】
前記セラミック高温超伝導体が、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、又は、Ｙｂから選択される希土類金属ＲＥを含むＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏタイプのセラミック高温超伝導体であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の金属−セラミック高温超伝導体合成物。
【請求項５】
前記セラミック高温超伝導体と前記金属サポートの間の接合が半田付けであり、前記金属サポート及び／又は前記貫通穴の内壁面に隣接した前記セラミック高温超伝導体の底面において、少なくとも一部が金属化していることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の金属−セラミック高温超伝導体合成物。  
【請求項６】
前記セラミック高温超伝導体が、底面における銀層の焼部、及び／又は、前記貫通穴の内表面における銀層の焼部を有するＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏタイプからなることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の金属−セラミック高温超伝導体合成物。  
【請求項７】
前記セラミック高温超伝導体に面する前記金属サポートの表面に、少なくとも１つの穴が設けられたことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の金属−セラミック高温超伝導体合成物。
【請求項８】
前記金属サポートの表面に設けられ、貫通穴へ突き出ている少なくとも１つのピンが備えられたことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の金属−セラミック高温超伝導体合成物。
【請求項９】
セラミック高温超伝導体を金属サポートに接合させる方法であって、  
前記セラミック高温超伝導体は、熱伝導性接着剤を用いて前記金属サポートに接合され、
前記熱伝導性接着剤がセラミック高温超伝導体に設けられた少なくとも１つの貫通穴に充填され、
前記熱伝導性接着剤が前記金属サポートと前記セラミック高温超伝導体の接合部へも充填され、
更に、前記貫通穴に充填された前記熱伝導性接着剤と、前記接合部へ充填された前記熱伝導性接着剤が互いに接触することを特徴とする接着方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記貫通穴は、前記金属サポートに向かって直径が減少する円錐形状を有することを特徴とする請求項９に記載の接着方法。
【請求項１１】
前記セラミック高温超伝導体と前記金属サポートの接合が、半田付によって行われることを特徴とする請求項９又は１０に記載の接着方法。
【請求項１２】
前記セラミック高温超伝導体と前記金属サポートの接合が、接着システムによって行われることを特徴とする請求項９又は１０に記載の接着方法。
【請求項１３】
前記セラミック高温超伝導体の底面、及び／又は、少なくとも１つの前記貫通穴の内表面において、金属を表面に供給することによって、少なくとも一部が金属化していることを特徴とする請求項９又は１０に記載の接着方法。
【請求項１４】
金属化させる表面に金属を供給して、該表面に熱処理を施すことによって、金属層に焼部を形成することによって、金属化が行われることを特徴とする請求項１３に記載の接着方法。
【請求項１５】
前記セラミック高温超伝導体が、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、又は、Ｙｂから選択された希土類金属ＲＥを含むＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏタイプのセラミック高温超伝導体であることを特徴とする請求項９から１３の何れか１項に記載の接着方法。
【請求項１６】
請求項１から８の何れか１項に記載の金属−セラミック高温超伝導体合成物を、フライホイール、電気モータ、及び、軸受けハウジングに用いる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属−セラミック高温超伝導体、及び、セラミック材料から作られた高温超伝導体を金属に接合するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に言って、超伝導体はセラミックから作られる。セラミック高温超伝導体は、セラミック材料が超伝導体となるための臨界温度よりも低くなるように冷やさなければならない。この場合、ほとんどの超伝導体セラミック材料にとって、この臨界温度は非常に低い温度である。
【０００３】
超伝導体を冷やす方法としては、液化窒素（LN2）、液化ヘリウム（ＬＨｅ）、又は、液化水素（LH2）のような低温冷却媒体に、この超伝導体を直接接触させることが広く知られている。
その他の冷却方法としては、超伝導体を冷却器に接続する方法がある。この場合、超伝導体から熱を取り去るために、超伝導体を高熱伝導体に接触させなければならない。
通常、高熱伝導体は金属で作られ、超伝導体がその上に載せられるような板状やパイプ状の形状をしており、冷却器に接続されている。また、高熱伝導体の材料としては、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス鋼等が適している。
【０００４】
セラミック超伝導体と例えば金属板との間で良好な熱伝達を確実に行うために、セラミック超伝導体は、金属板の表面に密着させる必要がある。一般的に、超伝導体と金属板間で良好な熱伝達が得られるように両者を密着させるためには、熱伝導性ペースト、熱伝導性粘着剤のような接着剤を用いたり、インジウム、ビスマス−インジウムアロイ、シルバーアロイ、又は、融点が７００℃を下回るその他あらゆる半田材料を用いた半田付けによって、この金属板をセラミック超伝導体に密着させなければならない。以上のようにして、金属−セラミック高温超伝導体合成物が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、超伝導体が形成されるセラミック材料と、熱伝導体が形成される金属との間では、熱膨張率が大きく異なるので、超伝導体の表面にせん断応力が発生し、その結果、接触面を損傷させ、更に、超伝導体本体を損傷させることもある。
【０００６】
更なる問題としては、高温超伝導体用セラミックにおいては、セラミック本体内の熱膨張は、超伝導体用セラミックの結晶の性質により著しい異方性を有することも挙げられる。
【０００７】
例えば、ＹＢＣＯタイプのよく知られたセラミック超伝導材料においては、図１における結晶方向ａｂにおける熱膨張は、結晶方向ｃ方向よりも１０倍大きい。特に、超伝導体ＹＢＣＯ用セラミックにおいては、銅は著しく熱膨張率が高いので、銅のような材料と比べると、熱膨張率の高いａｂ方向についても、熱膨張率の差は依然として非常に大きい。
【０００８】
【表１】
2004158440.tif 000003
【０００９】
セラミックＹＢＣＯ超伝導体において、例えば、銅の板に接合された場合、ａｂ方向の面における破壊が、１６０Ｋから１８０Ｋの間の温度で観察された。超伝導体ＹＢＣＯ用セラミックにおいて、ａｂ方向の面が亀裂面となる。
【００１０】
ここで、液体窒素によるような低温において、セラミック超伝導体に損傷を与える２つの問題がある。
ひとつは、冷却時に、銅の板の面と直角に芯出しされたａｂ面内のセラミック超伝導体と金属板の間の接触部において、両者の熱膨張率の差によるせん断応力が発生することである。更に、ＹＢＣＯ超伝導体においては、７７Ｋの冷却温度において、ｃ軸方向で約２０Ｋの温度勾配が発生する。
どちらにおいても、破壊や、亀裂の生成、ａｂ面の方向における超伝導体の分離を、結果として引き起こす。
【００１１】
更に、結晶の性質による超伝導体の異方性によって、超伝導体の冷却は、均一にならない。このように均一に冷却されないことは、セラミック超伝導体の表面を所望の低温にするために、より冷却能力の大きい冷却器を必要とする。
このことは、特に、ＹＢＣＯのような著しい異方性を有する超伝導体材料において問題となる。
【００１２】
これらの問題を解決するため、超伝導体の側面、つまり、ｃ軸方向よりも良好な熱伝導性を有するａｂ面において、熱伝導のために必要な密着を実現するために、超伝導体を金属容器に設置することが提案されている。
しかし、この解決方法は特定の場合の適用に限られ、全ての場合には適用できない。
【００１３】
従って、本発明の目的は、より改良された冷却によって冷却時にダメージを受けることなく、超伝導体となるのに必要な低温に冷却可能な機械的に安定した金属−セラミック高温超伝導体合成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の１つの実施態様は、熱伝導性接着剤を用いて金属サポートへ接合されたセラミック高温超伝導体を備え、前記セラミック高温超伝導体では、前記金属サポートと前記セラミック高温超伝導体の間の接続部分にある接着剤とつながるように、少なくとも１つの貫通穴が備えられ、更に、前記接着剤が前記貫通穴に充填され、前記接続部分に充填された前記熱伝導性接着剤と、前記貫通穴に充填された前記熱伝導性接着材が互いに接触していることを特徴とする金属−セラミック高温超伝導体合成物である。
【００１５】
本発明の他の実施形態としては、セラミック高温超伝導体を金属サポートに接合させる方法であって、前記セラミック高温超伝導体は、熱伝導性接着剤を用いて前記金属サポートに接合され、前記熱伝導性接着剤がセラミック高温超伝導体に設けられた少なくとも１つの貫通穴に充填され、前記熱伝導性接着剤が前記金属サポートと前記セラミック高温超伝導体の接合部へも充填され、更に、前記貫通穴に充填された前記熱伝導性接着剤と、前記接合部へ充填された前記熱伝導性接着剤が互いに接触することを特徴とする接着方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明によれば、熱伝導性接着剤としては、セラミック高温超伝導体を金属サポートに接合させて、熱を冷却器へ持ち去るために典型的に用いられるあらゆる接着剤を用いることができる。
上述した適切な例としては、熱伝導性ペースト、熱伝導性接着剤（adhesives）、又は、Ｂｉ／ｌｎ、銀アロイ、融点が７００℃を下回るその他の半田材が含まれた熱伝導性半田等が挙げられる。更に半田材として適した例としては、３元素又は４元素合成物や上記で引用したコンポーネントのアロイだけでなく、ＳｎＰｂ、ＳｎＺｎ、ＩｎＺｎ、ＩｎＡｇ、ＢｉＳｎ、ＡｕＳｎ、ＳｎＣｄ、ＳｎＡｇ、ＩｎＳｎ、ＳｎＳｂ、ＳｎＣｕのような２元素合成物が挙げられる。
【００１７】
もし、熱伝導性接着剤が使われた場合には、必要に応じて、適切な添加物を加えることによって、接着剤の熱膨張率を、適用する金属サポートの熱膨張率に適合させることができる。
適切な添加物の例としては、アルミ窒化物や、二酸化珪素や、その他この目的に適した材料が挙げられる。
【００１８】
セラミック高温超伝導体において、追加する接着剤を受け入れるための、少なくとも１つの貫通穴を備えることは、本発明の主要な特徴である。
この貫通穴の数や大きさは、セラミック高温超伝導体自体の大きさに応じて定められることは明らかである。可能なセラミック高温超伝導体の大きさとしては、数ｍｍから１００ｍｍ以上までの範囲が考えられる。セラミック高温超伝導体の各々の大きさに従って、貫通穴は、穴径が１ｍｍ以下から１０ｍｍ以上のものまで考えられる。
【００１９】
貫通穴の穴径は、特に限定されるものではないが、少なくとも、十分な量の接着剤が、確実に貫通穴に注入されるような大きさを要する。もし、貫通穴の穴径が小さすぎると、表面張力によって十分な量の接着剤を注入することができない。
【００２０】
接着剤を、セラミック高温超伝導体と金属サポートの接続部だけでなく、セラミック高温超伝導体に備えられた少なくとも１つの貫通穴に注入して、この接続部の接着剤と貫通穴の接着剤とがお互いに接触することによって、セラミック高温超伝導体と金属サポートの間に、柔軟性のある接合を得ることができる。
【００２１】
この柔軟性のある接合によって、超伝導体と金属サポートの熱膨張率の違いから生じる冷却による両者の長さの差を、補償することができる。一方、これまで知られた合成物では、接着剤は、超伝導体と金属サポートの接続部にのみに適用されたので、結合は固定的であり十分な補償をすることはできなかった。
【００２２】
更に、接着剤の熱膨張率は、少なくとも１つの貫通穴に接着剤が満たされたセラミック高温超伝導体の熱膨張率よりも大きいので、機械的引張力が貫通穴に沿って生じる。もし、亀裂に対する面を貫通穴と垂直に取るように選ぶことによって、引張力がかかっても、亀裂を避けることができる。少なくとも１つの貫通穴に満たされた接着剤の熱膨張率が高く、更に、接着剤が金属サポートの表面に接触するので、引張方向におけるセラミック高温超伝導体の機械的な強度を得ることができる。
【００２３】
貫通穴に満たされた接着剤はセラミック高温超伝導体に密着しているので、貫通穴の接着剤によって、熱をセラミック高温超伝導体の全体に均一に逃がすことができる。従って、本発明においては、冷却時に、不都合な温度勾配がセラミック高温超伝導体内に生じることを、防ぐことができる。
【００２４】
本発明において、用語“超伝導体”と用語“セラミック高温超伝導体”とは、各々、超伝導材、又は、熱処理のようなセラミック超伝導体の分野では一般的に知られた適切な処理によって超伝導化した超伝導材用の先行物質によって作られた成形品を意味する。
【００２５】
主に本発明では、超伝導体とこの超伝導体が接合される材料の熱膨張率の差から生じる、上述の問題と同一又は近似した問題に関するあらゆるタイプの超伝導体又は超伝導体適用品に適用可能である。
特に、本発明はセラミック超伝導体をあらゆる金属体に接合する場合に用いることができる。
【００２６】
セラミック超伝導体の適切な材料としては、例えば、酸化、硫化、セレン化、テルライド化、窒化、ボロンカーバイド、酸化カーボネイトタイプのセラミック超伝導体が含まれる。また、酸化タイプのセラミック超伝導体が好まれて使われ、例えば、希土類（ＲＥＢＣＯ）、ビスマス類（ＢＳＣＣＯ）、タリウム類（ＴＢＣＣＯ）、又は、水銀類が該当する。ＲＥとして適切な要素は、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂからなるグループから選ぶことができる。
【００２７】
特に、本発明が適用可能なセラミック超伝導体の好ましい例としては、一般的にＹＢＣＯ１２３だけでなく、ＢＳＣＣＯ２２１２、２２２３と称するセラミック超伝導体材料が挙げられる。更に、超伝導体材料は、その全て又は一部において、金属コンポーネントの代替物、及び／又は、適切なコンポーネントの添加物、及び／又は、生じる超伝導体の特性を調整するためのコンポーネントからできている。
そのような代替物、及び／又は、添加物は、当業者によってよく知られたものである。
【００２８】
上述の形態、及び、その他の形態について、本発明の好ましい形態として、ＹＢＣＯ１２３超伝導体材料を例にとって、図面を参照しながら更に詳細に説明する。
【００２９】
ＹＢＣＯ超伝導体（Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７）は９３Ｋの臨界温度を有する。この超伝導体は、一般に良く知られたＴＳＭＧ法（Top Seeding Melt Growth）で製造される。
一般に、ＴＳＭＧ法においては、Ｙ１２３の科学量論的合成物を含むパウダが、適切な添加物と共に混合される。例えば、適切な最初の混合としては、Ｙ１２３＋２５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３＋１ｗｔ％のＣｅＯ２が挙げられる。
【００３０】
この最初のパウダは、例えばプレスによって、板状、円筒状等の所望の形に成形される。この所望の形にプレス成形した後、焼結される。この焼結過程において、プレス成形された物体の密度は、著しく高められる。
しかしながら、この焼結過程から得られたＹ１２３の合成物自体は、超伝導化はしていない。最終的な超伝導体の超伝導特性を得るために肝要な結晶の成長を起こさせるためには、織目構造化（テクスチュア）を行う必要がある。
【００３１】
一般的に、結晶の成長は、焼結体を一部溶融させ、適切な冷却工程で、この一部溶融された部分を冷却させる熱処理を行う必要がある。
燒結された物体の上部において、好ましい方向に結晶を生成させて成長させるＴＳＭＧ法において、Ｒ希土類のＲ１Ｂａ２Ｃｕ３の単一結晶が、種材料として生成される。この種には、ペロブスカイトでできたＹ１２３最終超伝導体の結晶格子に一致する結晶格子を有し、Ｙ１２３の融点である１０００℃よりも高い融点を有する。
例えば、好ましいＹ１２３の種の材料としては、１０６０℃の融点を有するＳｍ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７が挙げられる。
【００３２】
上部にこの種を有する燒結体が、結晶体の一部は溶融するが、種の材料は固体を保って溶融はしていない状態の温度まで過熱される。燒結体のＹＢＣＯ材料の融点では固体を保っている結晶構造のＳｍＢＣＯの種によって、この種の結晶構造の情報が、燒結体の一部溶融した部分に伝達される。適切な冷却工程によって、所望の結晶格子の成長が、この種から進行する。    
このようにして得られた織目構造体を所望の超伝導体に変換するために、良く知られた方法で、酸素含有量を調整する必要がある。
【００３３】
板状のＹ１２３超伝導体の概要図を図１に示す。
図１において、１は、結晶ａ、ｂ軸２に平行な亀裂面を有する織目構造のＹＢＣＯ超伝導体を示している。
【００３４】
上述のＴＳＭＧ法によって、エッジ長さ約６０ｍｍのシングルドメインで一枚構造のＹ１２３超伝導体を得ることができる。このような超伝導体は、例えば、電磁ベアリングシステムの構造に用いることができる。
【００３５】
図２には、本発明の金属−セラミック高温超伝導合成物の実施形態の概要を示す。セラミック超伝導体１は、接着剤６を用いて板形状の金属サポート４に接合される。
本発明は、セラミック超伝導体をあらゆるタイプの金属サポートに接合する場合に適用可能である。サポートが作られている金属は、鉄グループ（鉄、コバルト、及び、ニッケル）、又は、その他あらゆる非鉄グループの金属が該当する。特に好ましいものは、銅、アルミニウム、ニッケル、及び、ステンレス鋼である。
【００３６】
更に、このサポートの形状も、特に限定されるものではない。このサポートは、板状、筒状、チューブ状等の形状を取ることができる。
特に、上述の半田を用いた半田付けによって、超伝導体１をサポート４に接合するのが好ましい。特に、インジウム半田やインジウム含有半田を用いるのが好ましい。
【００３７】
超伝導体１と金属サポート４の間に密接な接合を確保するために、図２に示されるように、接着剤６は、セラミック超伝導体１と金属サポート４の間の全接触面をカバーする中間層を形成するのが好ましい。
【００３８】
しかしながら、もし適切であれば、本発明の目的に適合する限り、接着剤６が接合面の一部だけをカバーすることも可能である。この場合、この接合面の接着材６と貫通穴５の中に充填された接着剤が、互いに接触するように注意をする必要がある。
【００３９】
超伝導体には、貫通穴５が設けられており、ここでは４つの穴が示されている。貫通穴５は、サポート４、及び、Ｙ１２３超伝導体のａｂ面２に関して、垂直に並べられている。この貫通穴５は、超伝導体１とサポート４の間の接合部において、接着剤６と接している。
貫通穴５は、サポート４に対して、傾いた方向に設置することも可能である。
【００４０】
更に、図２に示されるように、貫通穴５は、サポートに向かって直径が減少する円錐形をしている。しかしながら、円錐形状が好ましいが、貫通穴を真っストレートな形状にすることも可能である。円錐形状の場合には、接着剤と貫通穴の内面の間で、強い結合を得ることができる。
【００４１】
次に、更なる接着剤が貫通穴に充填される。ただし、貫通穴を接着剤で完全に満たす必要はない。しかしながら、貫通穴５に沿った方向における十分に高い引張力を確実に発生させるためには、完全に、又は、ほぼ完全に接着剤で満たす方が好ましい。
【００４２】
例えば、Ｙ１２３超伝導体において、ａｂ面の損傷を防ぐために、貫通穴５の中の接着剤によって作られた引張力が、図２に示されるように、ｃ軸と平行な方向に働く。
十分に高い引張力を発生させるために、接着剤が、超伝導体材料よりも高い熱伝導率を示すことが好ましい。
【００４３】
冷却において、高い熱膨張率によって、接着剤は、超伝導体の材料に比べて、大きな収縮を得ることができる。接着剤の収縮により生じる引張力は、好ましくは円錐形状をした貫通穴の内壁に直接かかり、そして、結果として、冷却プロセスにおける全ての温度サイクルにおいて、接着剤とセラミック高温超電導体材料との間に、強い接触を得ることができる。
【００４４】
図３は、図２に示される２つの貫通穴５の軸線に沿った断面図であり、貫通穴５に充填された接着剤６と、セラミック超伝導体１とサポート４との間の接合部をカバーする接着剤６によって形作られる連続的な接合を示している。
図３の右側に記載されたサポート４へ向けられた矢印によって、貫通穴５に充填された接着剤による引張力の方向が示されている。
【００４５】
上述のように、超伝導体の材料の面方向における超伝導体の損傷を避けるため、接着剤は、面に垂直な方向、例えば、Ｙ１２３の場合ではｃ軸の方向、に十分に大きな引張力を確実に発生させるために、超伝導体の熱伝導率よりも十分に高い熱伝導率を有する接着剤を用いる必要がある。例えば、半田付けによるＹ１２３超伝導体は、特にこの点において適している。
【００４６】
ドリル穴明け等の適した方法によって、超伝導体１には、少なくとも１つの貫通穴５が設けられる。
この貫通穴５は、プレス加工を行い、焼結を行い、この焼結体を織目構造化にした後に、超伝導体１に設けられる。貫通穴５は、織目構造化をする前に、設けられるのが好ましい。この場合、結晶は、この貫通穴５の周りに成長する。
【００４７】
もし、好ましい実施形態として、半田付が適用される場合には、サポートに隣接した超伝導体の面、つまり、超伝導体がサポート、及び／又は、貫通穴５の内壁面に接合される面は、完全に、又は、少なくとも一部が金属化して、薄い金属層を形成する。
この金属層は、電解面コーティングによって形成できるし、又は、例えば銀層を燃やすような、金属層を燃やすことによっても形成できる。このような金属層を燃やして超伝導体を形成するための材料や技術は、一般に知られている。例えば、スプレー法や、浸浴法や、ブラッシング法によって、所定の表面に金属層を形成することができる。
【００４８】
サポート及び／又は貫通穴５の内壁面に接合される超伝導体の表面を、少なくとも一部分、望ましくは完全に金属化にすることによって、大きな温度ステップが生じた場合には、低温における、特に冷却時における接合の機械的安定性を更に増すことができる。
【００４９】
更なる本発明の実施形態においては、穴部や空洞が、超伝導体１に面した金属サポート２の表面に設けられている。最終合成物においては、これらの追加された穴にも接着剤が充填されており、結果として、熱の放散を助けるだけでなく、合成物の安定性が増進される。
【００５０】
金属サポートの位置や、これらの追加された穴の数、サイズ、形状は、特別に制限されるものではなく、要求事項に応じて定めることができる。この追加された穴は、サポートメンバ上のあらゆる位置に設けることができる。特に、貫通穴５の反対側に設けられるのが好ましい。また、穴は止まり穴が好ましい。
この穴は、円錐状が好ましく、特に、穴の底に向かって直径が増加するものが好ましい。つまり、この円錐状の穴の形状は、貫通穴の好ましい円錐状形状の別の形態である。
【００５１】
本発明のその他の実施形態によれば、セラミック超伝導体１の貫通穴５に突き出るピンが、金属サポートの表面に設けられている。ピンは、金属やその他の材料等の良好な熱伝導率を有する材料でできていることが望ましい。例えば、ピンは、金属サポートと同じ材料から作ることも考えられる。
【００５２】
このようなピンを適用すれば、熱の放散だけでなく合成物の安定性も改善されている。ピンの数は、要求に応じて選択できる。例えば、ピンを貫通穴ごとに設けることもできるし、ピンの数を貫通穴５の数よりも少なくすることもできる。
ピンの直径は、貫通穴の直径よりも小さくして、ピンが挿入された状態において、貫通穴の内表面と半田によって十分な接着部が確保できる大きさのピンとの間で、ギャップが残るようにする必要がある。
【００５３】
更に、ピンと、セラミック超伝導体の表面と反対側の金属サポート２の表面に追加して設けられた穴とを組み合わせることが可能である。
上述のように、追加された穴及び／又はピンによって、熱の放散性は改善される。良好な熱の放散性は、特に、本発明が優利に用いることができる、フライホイールや、電動モータや、軸受ハウジングに適用する場合に、特に要求される。
（実施例）
【００５４】
科学量論的Ｙ１２３パウダは、２５モル％のＹ２Ｏ３と、１重量％のＣｅＯ２とが混合されている。このパウダは、プレスされて板状に成形されて焼結される。
得られた焼結体に、円錐形の貫通穴がドリルで設けられ、この貫通穴は、板の上表面側の直径が、底面側に直径よりも若干大きくなっている。
【００５５】
Ｓｍ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７の種材料が、焼結体の上表面に設置され、Ｙ１２３（例えば１００℃）の融点よりも高いが、種材料の融点（例えば１０６０℃）よりも低い温度まで焼結体を加熱することによって、焼結耐を一部溶融して、織目構造化を行うことができる。また、冷却時には、この穴の周りに結晶が生成される。
最終的な超伝導体は、機械加工によって、所望の技術的適用条件に応じて寸法を調整される。更に、超伝導体の底表面は、サポートに容易に接合するように研磨される。
超伝導体の底表面には、金属層の焼部を生成するために、銀が備えられる。
【００５６】
このようにして形成された物体は、８５０℃で熱処理されて、形成された物体の底面に備えられた金属が焼かれて、形成物の中に入って、金属層中の焼部を形成する。
引き続いて、温度が４８０℃まで下げられて、１２０時間の間に４８０℃で保たれて、超伝導体の相が、酸素の吸収によって調整され、正方晶から斜方晶に変換される。つまり、超伝導体ではない正方晶の相から、超伝導体である斜方晶に変換されることとなる。
【００５７】
上述の熱処理において、銀層の表面に形成された酸化層は、適切な接合特性を確保するために、クエン酸のような弱い酸によって除去される。
結果として得られた超伝導体は、半田付けの前にクリーニングされた金属サポートの表面に、インジウムの半田材を用いて半田付けされる。
超伝導体の貫通穴には、超伝導体の底表面と金属サポートの表面の接合面が密接するまで、インジウム半田材が完全に充填される。
結果として得られた金属−セラミック超伝導体合生物は、損傷することなく、臨界温度より低い温度へ冷却される。温度勾配は生じない。  
【００５８】
上述したプロセスで得られた金属−セラミック高温超伝導合成物の写真が、図４に示される。この実施形態では、ＹＢＣＯ１２３超伝導体１が、銅サポート４の上に載せられ、Ｂｉｌｎ６を用いて互いに半田付けされている。更に、超伝導体の表面上には、種結晶３が、まだ認識可能である。
【００５９】
銅サポート４には、２つの穴７が接合手段として設けられている。
この合成物の寸法は下記のようになる；
−超伝導体本体１    幅３７ｍｍ、長さ３７ｍｍ、高さ１２ｍｍ
−サポート４        幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、高さ１０ｍｍ。  
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に適した超伝導体の実施例である。
【図２】本発明に係る金属セラミック高温超電導体合成物の概要図である。
【図３】図２に示された本発明に係る合成物における断面図である。
【図４】本発明に係る金属−セラミック高温超伝導体合成物の１つの実施形態の写真である。
【符号の説明】
【００６１】
１    超伝導体
２    亀裂平面ａｂ
３    種
４    金属サポート
５    貫通穴
６    接着剤
７    穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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