[发明专利]第二代ReBCO高温超导体的接合方法及其接合体

说明书

技术领域

本发明涉及借助包含如ReBCO（ReBa2Cu3O7-x，在此Re为稀土材料，x为0≤x≤0.6）的超导体的及基于供氧退火恢复超导性能的第二代高温超导体（2GHTSs）的接合方法，更详细地，涉及分别使两股第二代ReBCO高温超导体的高温超导层直接接触，并通过被加压进行固相原子扩散，从而超导性能优秀的第二代ReBCO高温超导体的接合方法以及通过供氧退火处理来恢复在进行接合中由于氧原子的移动扩散而失去的氧而损失的超导性能。

背景技术

通常，在以下的制造磁铁的情况下需要对第二代ReBCO高温超导体涂层（CC）进行接合。

第一，进行缠绕线圈时因超导体的长度短而为了使用为长线材需要相互接合的情况；第二，为了使缠绕了超导体的线圈相连接，需要对超导磁铁线圈间进行接合的情况；第三，需要并联连接用于运行恒定电流模式（PCM）的超导恒定电流开关时，需要对超导磁铁线圈和超导恒定电流开关间进行接合的情况。

尤其，必须要运行恒定电流模式的超导熔融机器中，为了连接并使用超导体，需将相连接的超导体连接成如利用单一的完美地连接并物理、化学及技术上都均匀的超导体的状态。由此该超导体必须应在结束所有的缠绕操作后无任何超导性能的损失的方式运行。

举例说，在核磁共振（NMR，Nuclear Magnetic Resonance）、磁共振成像（MRI，Magnetic Resonance Imaging）、超导磁储能（SMES，Superconducting Magnet Energy Storage）及磁力悬浮（MAGLEV，Magnetic Levitation）系统等的超导磁铁及超导设备中如此。

然而，超导体间的接合区域通常在各个方面比没有接合的区域特性低，因此在运行恒定电流模式时临界电流（Ic）大大取决于超导体间的接合区域。

因此，提高超导体间的接合区域的临界电流特性对恒定电流模式型超导设备中很重要。但是与低温超导体（LTSs）不同，高温超导体由陶瓷材料形成，因此接合后很难保持超导性能的连续性及均匀性。

图1（a）、图1（b）示出典型的第二代ReBCO高温超导体涂层。

参照图1（a）、图1（b），第二代ReBCO高温超导体100包含如ReBCO（ReBa₂Cu₃O_7-x，在此Re为稀土材料，x为0≤x≤0.6）等的高温超导材料，并具有由带层叠的结构。

如图1（a）所示，第二代ReBCO高温超导体100通常至下而上包括铜稳定化层110、银覆盖层120、基板130、缓冲层140、高温ReBCO超导层150、银覆盖层120及铜稳定化层110，或如图1（b）所示，至下而上包括银覆盖层120、基板130、缓冲层140、高温ReBCO超导层150、银覆盖层120。

图2（a）、图2（b）简要示出典型的第二代ReBCO高温超导体的接合方法。

图2（a）中图示的接合方法的情况下，示出对第二代ReBCO高温超导体100进行直接相互接合的搭接（lap joint）接合方式。另一方面，图2（b）中图示的接合方法的情况下，利用第三个高温超导体块200来对高温超导体100进行间接接合的架接（重叠式布置的对接，overlap joint with butt type arrangement）接合方式。

参照图2（a）、图2（b），通常，为了接合第二代ReBCO高温超导体，在超导体的超导层的表面A之间填充焊料210或其他常导电层。

但是，采用这种方式在超导体之间进行接合之后，电流必须经过如填料或焊料210及第二代高温超导体100等的具有高电阻的常导体（不是超导体）材料，因此很难保持第二代ReBCO高温超导体的超导性能。利用焊料方式时，根据超导体的类型和接合排列方式，接合区域可具有大概20～2800nΩ的高电阻。

发明内容

本发明的目的在于，提供如下的第二代ReBCO高温超导体的固相接合方法，利用化学湿式刻蚀或等离子体干式刻蚀来去除在第二代ReBCO高温超导体的顶层的稳定化层和/或覆盖层，使两个高温超导层的表面直接接触，并在真空状态下，在接合炉的内部加热来在高温超导层的表面进行固相原子扩散，且向超导体施加压力来提高两个超导层表面接触及原子相互扩散，由此接合第二代ReBCO高温超导体。