CN105009228A - 超导导体的制造方法和超导导体 - Google Patents

Abstract

将成型为规定的尺寸的成膜用基板并排嵌设于连结基材，进行连结而一体化，在成膜用基板的成膜面侧层叠中间层、超导层、保护层，接着通过下述方法等任一种方法来制造超导导体，即：在规定的芯材上卷绕1根以上一体化的超导导体；对一体化的超导导体进行分离而以每个超导线材为单位将1根以上卷绕在芯材上；以及交替地卷入一体化、非一体化的线材等，获得不存在局部的突起等形状问题且具有良好的超导特性的超导导体。

Description

超导导体的制造方法和超导导体

技术领域

本发明涉及用于超导线缆或超导磁体等超导设备的超导线材导体和超导导体的制造方法。

背景技术

以往多次提出在基材上成膜超导层来制造超导线材的尝试。另外，为了获得具有期望的线材宽度的超导线材而具有如下的方法：对金属板通过切缝加工等进行切断，准备期望的宽度的金属基板，在该金属基板的表面上形成中间层，还在该中间层表面成膜结晶取向性良好的超导层。另一方面，有时还会使在宽度比期望的宽度宽的金属基板上成膜中间层、超导层而获得的超导线材进一步细线化。这种情况下，采取激光切断的方法、或通过切缝加工进行切断的方法(例如参照专利文献1)。

作为激光切断的例子，公开有如下的方法：在低交流损耗的氧化物超导导体中，在沿着导体的长度方向形成的细线化槽中形成高电阻氧化物，通过沿着该细线化槽照射激光而使超导层在导体的宽度方向上形成多个细丝导体(例如，参照专利文献2)。

另外，作为从被细线化的超导线获得期望的临界电流容量的超导导体的方法，公开有下面的方法。在具有比超导线的抗弯刚性低的抗弯刚性的母材上确保均等的间隙而连续地接合被细线化的多个超导线的金属基板的背面的方法(例如，参照专利文献3)。将被细线化成0.48mm～1.8mm的宽度的超导线以在外径的芯线的周围不重叠于的方式卷绕成螺旋状的方法(例如，参照专利文献4)。将被切缝加工成宽度为0.5～2.0mm的超导线的表面涂布银之后，在垂直方向上层叠，之后，通过用铜较厚地镀敷而形成截面为圆形的超导导体的方法(例如，参照专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-68727号公报

专利文献2：日本特开2007-141688号公报

专利文献3：日本特开2009-151993号公报

专利文献4：日本特开2009-110668号公报

专利文献5：日本特开2010-135295号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在用激光切断的方法中，在激光的切断面上产生发热造成的熔断痕迹，切断面的形状产生不均匀，结果存在超导导体的绝缘特性由于切断面的局部的突起的原因而劣化的问题、或者超导特性(临界电流特性)由于切断时的受热经历而劣化的问题。另外，在通过切缝加工进行切断的方法中也与以激光切断产生的熔断痕迹同样地，在切断部位产生由于剪切造成的突起痕迹(所谓的飞边)，切断面的形状不均匀，结果存在超导导体的绝缘特性劣化的问题、或者由剪切应力造成的超导特性劣化的问题。

此外，不仅切断金属基板和形成于金属基板上的所有各层的情况，在只切断保护层、超导层以及中间层等层叠于金属基板上的层而在一块金属基板上形成具有分割的超导层的超导导体的情况也同样使用激光切断的方法等。在这种情况下也存在上述的产生熔断痕迹和与其相伴的临界电流特性的局部下降等的作为超导导体的问题。

因此，本发明就是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种不存在局部的突起等形状问题、且具有良好的超导特性的超导导体及其制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的超导导体的制造方法的特征的主旨在于，包括如下工序：准备多个成膜用基板的工序；准备将这些多个成膜用基板连结并一体化的连结基材的工序；使多个成膜用基板与连结基材一体化的工序；以及在多个成膜用基板上成膜出超导层和保护层的工序。

通过使多个具有期望的宽度的成膜用基板与连结基材一体化且之后进行成膜，在成膜后不需要使用激光切断或切缝加工的切断工序就能够形成具有期望的宽度的超导线材。

本发明的超导导体具有：芯材，其具有芯和形成于所述芯的外周的稳定化层；以及多个超导线材，它们被配置于芯材的稳定化层的外周，芯由强度比稳定化层高的材料构成，多个超导线材借助稳定化层被一体化。

通过使多个超导线材一体化而能够防止当卷绕到芯时超导线材一根一根发生卷绕偏离。

发明效果

根据本发明能够提供不存在局部的突起等形状问题、且具有良好的超导特性的超导导体及其制造方法。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式涉及的超导导体的制造工序的流程图。

图2是示出本发明的实施方式涉及的向嵌设于连结基板的窄幅的成膜用基板上成膜的状态的剖面图。

图3是示出本发明的实施方式涉及的超导导体的结构的剖面图。

图4是示出本发明的实施方式涉及的超导导体的立体图。

具体实施方式

下面参照附图对用于实施本发明的方式(以下称之为“实施方式”)进行详细地说明。

在本发明的实施方式中，窄幅的成膜用基板上按顺序成膜中间层、超导层、保护层而进行层叠，将分离成独立的状态的超导导体称为“超导线材”，将在宽幅的基材或者稳定化材料上沿长度方向平行地配置多个超导线材而在全长范围成为一体的状态的超导导体称为“多芯超导线材”，将芯材的外周卷绕多个超导线材或者多芯超导线材的状态的超导导体称为“复合超导导体”。

(第1实施方式)

作为本发明的第1实施方式，对如下的方法进行说明：将多个窄幅的成膜用基板嵌设于连结基材而成为一体化，在其上成膜出中间层、超导层、保护层而实施氧退火之后，通过从连结基材分离而制造出以各成膜用基板为单位的超导线材，还将所获得的超导线材卷绕到圆形芯线材的外周部而再次一体化从而制造出圆形的复合超导导体。图1是主要工序的流程图。

<准备窄幅的成膜用基板(步骤S1-1)>

将金属线成型为规定的截面尺寸。所使用的金属优选维氏硬度(Hv硬度：VIckers-hardness)比100大的材料，能够使用含有Cu、Ni、Ti、Mo、Nb、Ta、W、Fe、Ag的合金。尤其优选的是耐腐蚀性和耐热性优良的不锈钢、哈斯特镍合金(注册商标)、以及其他的镍系合金。金属线可以是圆形、非圆形的任意一种，也可以是矩形、梯形等，不特别限定截面形状。成膜用基板的宽度优选约为0.1～4.0mm，更优选为0.3～2mm。如果不足0.1mm，则基板的刚性降低，有可能产生弯曲变形造成的超导特性的劣化。如果超过4.0mm，则交流特性方面产生问题。

<准备连结基材(步骤S1-2)>

与上述窄幅的成膜用基板的尺寸对应地，在规定的截面尺寸的基材上以规定的间距平行地形成用于嵌设上述窄幅的成膜用基板的多根槽，而成为连结基材。用于连结基材的材质期望是热传导性高的金属，尤其期望使用与金属线同样的合金。

槽能够使用与凹状的槽形状对应的凸状的成型辊进行成型，也可以通过激光成型，还可以将激光与凸状成型辊组合使用。还能够应用酸溶液的蚀刻等。还可以将酸溶液的蚀刻与激光和/或凸状成型辊组合使用。

槽形状优选成为底边与上边的长度相等的凹状，更优选使梯形的底边比上边长而能够用槽限制窄幅的成膜用基板的形状。

在成膜时对成膜用基板的背面(成膜面的相反面)使用具有加热功能的支撑体的情况下，槽的部分处的连结基材的厚度优选是成膜用基板的厚度以下。在比成膜用基板的厚度厚的情况下，因为来自支撑体的加热难以向连结基材传递，所以不优选。

另外，虽然槽之间的距离(规定的间距)能够设置成任意，但是优选保持距离以使成膜于相邻的成膜用基板的中间层或超导层彼此不影响。该槽之间的距离优选达到在成膜用基板的厚度方向上从成膜面的表面位置到未形成有槽的连结用基材的表面位置的距离以上。

<窄幅的成膜用基板和连结基材的一体化工序(步骤S2)>

向以规定的间距形成于连结基材的平行的多根槽的各个槽中嵌设窄幅的成膜用基板，使成膜用基板与连结基材一体化。图2是说明将窄幅的成膜用基板11嵌设于形成于连结基材2上的7列槽21而一体化的例子的剖面图。

为了确保窄幅的成膜用基板11的平坦性，也能够在一体化的状态下实施TA(张力退火)。

在使用上述梯形槽嵌入圆线(椭圆)形状的金属线的情况下，也能够应用在一体化的形态下使嵌入的金属线的上部的弓状部分成型为平坦且使平坦部成型为高平滑从而一体化的方法。在这种情况下，不需要成膜用基板的高强度化，通过使连结基材侧成为强度部件而能够设定基材部位的强度差。此外，连结基材和金属线既能够选择不同材质的组合，也能够选择相同材质的组合。

窄幅的成膜用基板11和连结基材2的平滑性也能够成为不同的加工质量。连结基材2因为能够将算术平均粗糙度Ra设定成稍低(Ra是10nm以上且100nm以下)，所以在提高板轧制工序的生产性、提高成品率、应用基于材质选择的廉价材料等成本降低方面具有较大的效果。

<研磨工序(步骤S3)>

使窄幅的成膜用基板11与连结基材2一体化之后，通过对窄幅的成膜用基板11的成膜面侧进行机械研磨、电解研磨法或者化学研磨法而成为高平滑面。成膜面的算术平均粗糙度Ra优选是5nm以下，更优选是2nm以下。

通过在使成膜用基板11和连结基材2一体化的状态下进行研磨，能够容易地将成膜面的高度、研磨面的平滑性(Ra)以及研磨面的法线方位统一成恒定。

此外，在成膜面侧的主面上，还可以在成膜面的宽度方向上的端部(角部和侧面)具有非成膜面，非成膜面的算术平均粗糙度Ra优选是15nm以上。由此，在成膜用基板的角部和侧面(非成膜面)处，超导层14和/或中间层13能够有意识地降低取向性，且在宽度方向上相邻的成膜用基板11彼此能够成为超导层14不具有连续的取向的形态。另外，能够控制非成膜面的取向度，该非成膜面包括堆积于成膜用基板之间的凹部的中间层、超导层。

由此，经过步骤S8中的分离工序之后，也能够在成膜用基板上以高状态维持基板的宽度方向的端部处的取向度，且能够获得在基板的整个宽度上取向度高的超导层14。而且，能够控制包括堆积于成膜基板之间的凹部的中间层、超导层的非成膜面所引起的不必要的电流通路。

尤其在成膜的状态下直接作为多芯超导线材使用的情况下，因为能够在使邻接的成膜基板之间的距离缩短的状态下成膜出超导层14，所以能够将构成多芯超导线材的多个超导层14之间的间隙的宽度控制成较窄。即，能够提高多芯超导线材整体的电流密度(Je)。

<中间层成膜工序(步骤S4)>

中间层13是为了在超导层14上实现高的面内取向性而在窄幅的成膜用基板11上形成的层，热膨胀率或晶格常数等物理的特性值表示基板与构成超导层的氧化物超导体的中间的值。中间层13既可以是单层也可以是由2层以上构成的多层，例如能够举出具有床层、双轴取向层、以及覆盖层的形式。

[床层]

作为床层的构成材料能够使用Gd₂Zr₂O_7-δ(－1＜δ＜1、以下称为GZO)、YAlO3(正铝酸钇)、YSZ(氧化钇稳定氧化锆)、Y₂O₃、Gd₂O₃、Al₂O₃、B₂O₃、Sc₂O₃、REZrO或者RE₂O₃等，其中GZO、Y₂O₃、YSZ能够作为优选的材料举出。在此，RE表示单一的稀土类元素或者多种稀土类元素。此外，床层例如也可以具有使双轴取向性提高等功能。此外，为了具有使双轴取向性提高的功能，优选将GZO作为床层的构成材料使用。床层的膜厚不被特别限定，例如是10nm以上200nm以下。

作为床层的成膜方法，例如可以举出在氩气气氛中通过RF溅射法成膜的方法。在RF溅射法中，使通过等离子放电产生的惰性气体离子(例如Ar+)与蒸镀源(GZO等)冲撞，使弹出的蒸镀离子堆积于成膜面而进行成膜。此时的成膜条件根据床层的构成材料或膜厚等适当设定，例如设定为RF溅射输出：100W以上且500W以下、基板输送速度：10m/h以上且100m/h以下、成膜温度：20℃以上且500℃以下。

在床层的成膜中，也能够利用使由离子产生器(离子枪)产生的离子与蒸镀源冲撞的离子束溅射法。另外，床层也能够成为Y₂O₃层和Al₂O₃层的组合等的多层结构。

[双轴取向层]

双轴取向层是形成于床层上且用于使超导层的结晶指向恒定方向的层。作为双轴取向层的构成材料，能够举出MgO、CeO₂、YSZ、NbO等多晶材料。这些当中优选含有MgO的材料。双轴取向层的膜厚不被特别限定，例如是1nm以上且20nm以下。

作为双轴取向层的成膜方法，优选通过溅射法从靶(蒸镀源)敲出靶粒子，且使敲出的靶粒子在所述床层上层叠的方法。此外，尤其优选通过溅射法(IBAD法：IonBeam Assisted Deposition)进行层叠的方法，该溅射法从倾斜方向对成膜面照射离子束且使来自靶的靶粒子堆积于所述成膜面而形成膜。

此时的成膜条件根据双轴取向层的构成材料或膜厚等进行适当设定，例如优选为：

IBAD辅助离子束电压：800V以上且1500V以下、

IBAD辅助离子束电流：80mA以上且350mA以下、

IBAD辅助离子束加速电压：200V、

RF溅射输出：800W以上且1500W以下、

基板输送速度：80m/h以上且500m/h以下、

成膜温度：5℃以上且250℃以下。

<超导层成膜工序(步骤S5)>

超导层14形成于所述中间层13上，优选以氧化物超导体尤其是以铜氧化物超导体构成。作为该铜氧化物超导体能够使用由REBa₂Cu₃O_7-δ(称为RE－123)等组成式表示的结晶材料。

REBa₂Cu₃O_7-δ中的RE是Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu等单一的稀土类元素或者多种稀土类元素，其中经常使用Y。另外，δ是氧的非整比量，例如是0以上且1以下，从超导转变温度高的观点出发越接近于0越优选。

超导层的膜厚不被特别限定，例如是0.8μm以上且10μm以下。

作为超导层14的成膜方法，例如能够举出TFA-MOD法、PLD法、CVD法、MOCVD法、或者溅射法等。在这些成膜方法中从不需要高真空、容易大面积化且批量生产性优良的理由出发优选使用MOCVD法。

使用MOCVD法的情况下的成膜条件根据超导层14的构成材料或膜厚等进行适当设定，例如优选为：

基板输送速度：80m/h以上且500m/h以下、

成膜温度：800℃～900℃。另外，从使氧的非整比量δ变小而提高超导特性的观点出发，优选在氧气气氛中进行。

<保护层成膜工序(步骤S6)>

在超导层14的上表面例如通过溅射法成膜出由Ag等构成的保护层(稳定化层)15。

<氧退火工序(步骤S7)>

例如在氧气流中在550℃下执行氧退火而对超导层赋予规定的超导特性。

<分离工序(步骤S8)>

超导层14上层叠有保护层15的各个窄幅的成膜用基板11通过分离装置从嵌入连结基材2的状态进行分离，而获得多个超导线材。

分离装置是包括如下部分的重绕生产线：多个窄幅的成膜用基板11被一体化的连结基材2的送出装置；分离出的各个窄幅的成膜用基板11和连结基材2的卷取装置；以及配置于它们中间的鼓型截面形状的导辊。分离是通过使连结基材2的与嵌入窄幅的成膜用基板11的面相反的一侧的面沿着鼓型截面形状的导辊的弓形上表面的中央部接触、通过，使嵌设窄幅的成膜用基板11的槽21稍微开口，从而不对成膜于窄幅的成膜用基板11上的由中间层13、超导层14以及保护层15构成的成膜层12施加任何机械的应力或变形等而能够分离各个窄幅的成膜用基板11而成为超导线材1。金属制的连结基材2因为形成有槽21的一个面是非连续性的，所以将槽21形成侧的面作为外侧的宽度方向的弯曲性优良。

接着，将具有由中间层13、超导层14以及保护层15构成的成膜层12的多个超导线材1卷绕于芯材的外周部而一体化，成为复合超导导体。作为一例，对使用圆形的芯材的情况进行说明。

<准备圆形芯材(步骤S9)>

如图3所示，准备圆形的芯材3，该芯材3在中空截面状的加强芯31的外周具有稳定化层32(例如铜、铜合金)。在图3中，为了方便说明，将超导线材、散热片也模拟地表示为圆形截面。外周的稳定化层32上形成有散热片33以使超导线材1的侧面彼此不接触，芯材3的截面的外周成为凹凸状。也可以将由绝缘体构成的散热片材料配置于稳定化层表面。散热片33的高度优选近似于超导线材1的厚度，也可以不与超导线材1的厚度相等。中空截面状的芯31的材质期望是Fe基低磁性材料，也可以是哈斯特镍合金等Ni基材料，截面结构也可以是实心材料、包层结构，芯31优选是强度比稳定化层32高的材料。尤其稳定化层是铜、铜合金的情况下，期望具有比铜、铜合金强度高的机械特性，优选维氏硬度(Hv硬度)是150以上的材料，例如期望使用SUS管。

<再次一体化工序(步骤S10)>

通过将超导线材1嵌设于形成于散热片33之间的槽部，从而多个超导线材1以被一体化的状态沿着芯材3的外周卷绕，获得圆形的复合超导导体30。超导线材1的卷绕优选相对于芯材3的中心轴线具有倾斜度地卷绕，也可以平行地配置。另外，卷绕的超导线材也可以是2个以上的多个结构，那种情况下，卷绕方向既可以是相同方向或者不同方向的卷绕，也可以交替地重复。

超导线材1也可以经由扩散金属层(未图示)而与成型于芯31的外周的稳定化层32一体化。

因为该圆形的复合超导导体30的截面近似于正圆形状，所以由绝缘带、清漆涂敷形成的线材绝缘性也良好。在使用绝缘带的情况下，不存在带的偏移、绝缘带断裂，在使用清漆绝缘的情况下，清漆绝缘后的形状也与绝缘前相似而加工得均匀，且抑制清漆特有的气泡的卷入或局部的厚度变动等，能够抑制产生以往产生的绝缘破坏部位。此外，所述芯线材形状优选是圆线形状，也能够应用矩形、半圆形、圆线形状以外。

实施例1

对上述第1实施方式涉及的实施例1～4进行说明。

(实施例1)

在实施例1中制造多个经过上述第1实施方式中说明的工序制造出的具有厚度t0.05mm×宽度w1.0mm的窄幅的成膜用基板的超导线材，使用所获得的超导线材获得圆形的复合超导导体。

<准备窄幅的成膜用基板(步骤S1-1)>

将直径的哈斯特镍合金C276的金属线(圆线)以约34％加工率成型为厚度t0.05mm×宽度w1.0mm×长度L1050m的形状。

<准备连结基材(步骤S1-2)>

在t0.15mm×w26.5mm×L105m的哈斯特镍合金C276的合金条的全长范围以宽度方向的间距2.5mm平行地形成10根深度d0.03mm×宽度w1.0mm的槽，而成为连结基材。

<窄幅的成膜用基板和连结基材的一体化工序(步骤S2)>

将窄幅的成膜用基板嵌入到形成于连结基材的10根槽中，使窄幅的成膜用基板与连结基材一体化。

<研磨工序(步骤S3)>

对成为一体化的窄幅的成膜用基板和连结基材的表面进行研磨，使表面粗糙度的算术平均粗糙度Ra达到1.1nm。

<中间层成膜工序(步骤S4)>

在研磨了的哈斯特镍合金276的窄幅的成膜用基板表面上通过离子束喷溅法在室温下成膜出Gd₂Zr₂O₇(GZO)层(膜厚：110nm)。进而，通过IBAD法在200～300℃下成膜出MgO膜(膜厚：约5nm)，接着通过RF喷溅法在600～700℃下成膜出LaMnO₃层(膜厚：30nm)，进而通过RF喷溅法在500～600℃下成膜出CeO₂层(膜厚：400nm)。

<超导层形成工序(步骤S5)>

在上述中间层上，通过MOCVD法在800℃的条件下以1μm的厚度成膜出YG_dBa₂Cu₃O_7-d超导层。

<保护层成膜工序(步骤S6)>

在超导层上以厚度15μm层叠作为保护层的Ag层。

<氧退火工序(步骤S7)>

将在w1.0mm×L105m×10根的哈斯特镍合金276的窄幅的成膜用基板上成膜有中间层、超导层、保护层而嵌设于连结基材的状态下在氧气流中以550℃进行氧退火而得到多芯超导线材。

<分离工序(步骤S8)>

将具有嵌设于连结基材的10根超导导体的多芯超导线材通过分离装置各自分离，成为多个超导线材。

《超导线材的临界电流特性》

对于制造出的宽度w1mm×长度L100m×10根超导线材，在浸渍于液态氮的状态下使用四端子法在1μV/cm的基准下测定临界电流I_c。测定以1m为间距，电压端子间隔设定为1.2m。

在全部测定位置确认了临界电流I_c是45A以上。作为比较，以同样规格制作的由宽度10mm基板制作的超导线材的临界电流I_c是455A。这样，确认了能够获得与1mm宽度线材和10mm宽度线材的宽度比率一致的临界电流。

<准备芯材工序(步骤S9)>

准备芯材，该芯材由中空截面状的SUS管构成，芯的外周具有由铜构成的稳定化层，在作为圆形的芯材的最外周的由铜构成的稳定化层上成型出散热片，该散热片使宽度为1mm的超导线材的侧面彼此不接触，芯材的截面外周成为凸凹状。此时的凹的底边到截面圆形的中心为止的距离(R)设定为2.39mm，在芯材外周以36°的间距在10处形成宽度为0.47mm的散热片。

<再次一体化工序(步骤S10)>

在形成于这10处的散热片之间的宽度约1mm间距的槽部嵌设宽度为1mm的超导线材，从而获得外径约的10根多芯结构的如图3示意地示出的截面圆形的复合超导导体。

《复合超导导体的临界电流特性》

具有10根宽度为1mm的超导线材的外径约的圆形的复合超导导体的临界电流I_c是455A。确认了能够获得与1mm宽度和10mm宽度的宽度比率一致的临界电流，另外，超导线材的临界电流特性未由于再次一体化而劣化。

(实施例2)

在实施例2中，经过上述第1实施方式中说明的工序制造具有厚度t0.1mm×宽度w2.00mm的窄幅的成膜用基板的多个超导线材。在此，只对步骤S1-1、S1-2以及S2进行说明。其它的步骤(S3～S8)因为与实施例1工序相同，所以省略。

<准备窄幅的成膜用基板(步骤S1-1)>

将直径的哈斯特镍合金C276的金属线(圆线)以约34％的加工率成型为厚度t0.1mm×宽度w2.0mm×长度L740m的形状。

<准备连结基材(步骤S1-2)>

在厚度t0.2mm×宽度w26.5mm×长度L105m的哈斯特镍合金C276的合金条的全长范围以宽度方向的间距3.5mm平行地形成7根深度d0.08mm×宽度w2.0mm的槽，而成为连结基材。

<窄幅的成膜用基板和连结基材的一体化工序(步骤S2)>

将窄幅的成膜用基板嵌入到形成于连结基材的7根槽中，使窄幅的成膜用基板与连结基材一体化。

下面与实施例1相同，成膜出中间层、超导层、保护层，进行氧退火，通过分离装置将具有嵌入于连结基材的7根超导导体的多芯超导线材各自分离，成为多个超导线材。

《超导线材的临界电流特性》

对于制造的宽度w2mm×长度L100m×7根超导线材，在浸渍于液态氮的状态下使用四端子法在1μV/cm的电场基准下测定临界电流I_c。测定以1m为间距，电压端子间隔设定为1.2m。

在全部测定位置确认了临界电流I_c是90A以上。作为比较，以同样规格制作的由宽度10mm基板制作的超导线材的临界电流I_c是455A。这样，确认了能够获得与2mm宽度线材和10mm宽度线材的宽度比率一致的临界电流。

(实施例3)

在实施例3中，经过上述第1实施方式中说明的工序制造具有厚度t0.15mm×宽度w3.0mm的窄幅的成膜用基板的多个超导线材。在此，只对步骤S1-1、S1-2以及S2进行说明。其它的步骤(S3～S8)因为与实施例1工序相同，所以省略。

<准备窄幅的成膜用基板(步骤S1-1)>

将直径的哈斯特镍合金C276的金属线(圆线)以约37％的加工率成型为厚度t0.15mm×宽度w3.0mm×长度L550m的形状。

<准备连结基材(步骤S1-2)>

在厚度t0.25mm×宽度w26.5mm×长度L105m的哈斯特镍合金C276的合金条的全长范围以宽度方向的间距4.5mm平行地形成5根深度d0.13mm×宽度w3.0mm的槽，而成为连结基材。

<窄幅的成膜用基板和连结基材的一体化工序(步骤S2)>

将窄幅的成膜用基板嵌入到形成于连结基材的5根槽中，使窄幅的成膜用基板与连结基材一体化。

下面与实施例1相同，成膜出中间层、超导层、保护层，进行氧退火，通过分离装置将具有嵌入连结基材的5根超导导体的多芯超导线材各自分离，成为多个超导线材。

《超导线材的临界电流特性》

对于制造的宽度w3mm×长度L100m×5根超导线材，在浸渍于液态氮的状态下使用四端子法在1μV/cm的基准下测定临界电流I_c。测定以1m为间距，电压端子间隔设定为1.2m。

在全部测定位置确认了临界电流I_c是136A以上。作为比较，以同样规格制作的由宽度10mm基板制作的超导线材的临界电流I_c是455A。这样，确认了能够获得与3mm宽度线材和10mm宽度线材的宽度比率一致的临界电流。

(实施例4)

在实施例4中，经过上述第1实施方式中说明的工序制造具有厚度t0.2mm×宽度w4.0mm的窄幅的成膜用基板的多个超导线材。在此，只对步骤S1-1、S1-2以及S2进行说明。其它的步骤(S3～S8)因为与实施例1工序相同，所以省略。

<准备窄幅的成膜用基板(步骤S1-1)>

将直径的哈斯特镍合金C276的金属线(圆线)以约40％的加工率成型为厚度t0.2mm×宽度w4.0mm×长度L440m的形状。

此外，虽然对金属线的加工率设定为约34％～约40％，但不限定于该范围，也能够根据用于金属线的材质而选定进一步成为强加工的加工率(例如约为60％～80％的加工率)。在进行强加工的情况下，能够使用在圆线的状态下实施拉伸加工之后进行矩形化的加工那样的复合工序而提高加工率。

<准备连结基材(步骤S1-2)>

在厚度t0.25mm×宽度w26.5mm×长度L105m的哈斯特镍合金C276的合金条的全长范围以宽度方向的间距5.5mm平行地形成4根深度d0.18mm×宽度w4.0mm的槽，而成为连结基材。

<窄幅的成膜用基板和连结基材的一体化工序(步骤S2)>

将窄幅的成膜用基板嵌入到形成于连结基材的4根槽中，且使窄幅的成膜用基板与连结基材一体化。

下面与实施例1相同，成膜中间层、超导层、保护层，且进行氧退火，通过分离装置将具有嵌入连结基材的4根超导导体的多芯超导线材各自分离，成为多个超导线材。

《超导线材的临界电流特性》

对于制造的宽度w4mm×长度L100m×4根超导线材，在浸渍于液态氮的状态下使用四端子法在1μV/cm的电场基准下测定临界电流I_c。测定以1m为间距，电压端子间隔设定为1.2m。

在全部测定位置确认了临界电流I_c是182A以上。作为比较，以同样规格制作的由宽度10mm基板制作的超导线材的临界电流I_c是455A。这样，确认了能够获得与4mm宽度线材和10mm宽度线材的宽度比率一致的临界电流。

(比较例1)

在比较例1中，以在上述实施方式1中说明的方法在宽度为10mm的哈斯特镍合金基材上成膜出中间层、超导层、保护层，实施氧退火之后，通过机械切缝法切缝加工成宽度2mm而获得5根超导线材。

《超导线材的临界电流特性》

对于制造的宽度w2mm×长度L100m×5根超导线材，在浸渍于液态氮的状态下使用四端子法在1μV/cm的电场基准下测定临界电流I_c。测定以1m为间距，电压端子间隔设定为1.2m。

在全部测定位置临界电流I_c是78～85A。制作的由宽度10mm基板制作的切缝前的超导导体的临界电流I_c是455A。因为相当于2mm宽度的I_c大约相当于90A，所以通过这确认了比较例1的宽度为2mm的超导线材的临界电流I_c由于切缝加工而劣化了大约6～14％左右。

(第2实施方式)

在本发明的第2实施方式中，将在上述第1实施方式中分离的多根超导线材再次嵌设于Cu或Cu合金制的连结基材，或者经过扩散金属层而一体化。或者，作为成膜工序前的连结基材，取代哈斯特镍合金276而使用Cu或Cu合金制的连结基材，在一体化的状态下成膜到保护层而实施氧退火，也可以不经过分离工序而直接使用。嵌设超导线材的深度优选是成膜面侧与连结基材的凹面达到同一面的平坦的嵌设，但也能够以呈凸状、凹状或者凸凹状交替的方式配置。

接着，以嵌设于Cu或Cu合金制的连结基材中的多根超导线材的成膜面侧为主，用Cu的电镀层覆盖，而获得如图4所示的截面是成膜层12以超导层14为中心、被Cu的稳定化层41夹入的形态的多芯超导线40。非成膜面侧的稳定化层既可以是Cu或Cu合金，也可以包括粘贴Cu或Cu合金板材的包层结构。

将所获得的多芯超导线40卷绕到与第1实施方式使用的相同的圆形的芯的外周而制造圆形的复合超导导体。Cu或Cu合金制的连结基材由于形成槽而成为非连续性的，所以多芯超导线的宽度方向的弯曲性优良，而且，通过在超导线材之间的部位成型未贯通的槽，从而能够提供弯曲性优良的多芯超导线。或者通过将多芯超导线40在300℃左右下以非氧化气氛进行退火，而使稳定化Cu软化，使电特性、弯曲性都更好。

(实施例5)

将在实施例1中获得的10根宽度为1mm的超导线嵌设于Cu制的连结基材，以超导线材的成膜面侧为主，用Cu的电镀层覆盖，获得截面以超导成膜面为中心、成膜层被Cu的稳定化层夹入的形态的10芯的多芯超导线。将该10芯的多芯超导线卷绕到与在第1实施方式中使用的相同的圆形的芯的外周而获得圆形的复合超导导体。

《复合超导导体的临界电流特性》

具有10根宽度为1mm的超导线材的圆形的复合超导导体的临界电流I_c是455A。确认了能够获得与1mm宽度和10mm宽度的线材的宽度比率一致的临界电流，另外，超导线材的临界电流特性未由于再次一体化、卷绕而劣化。

(第3实施方式)

通过将在窄幅的成膜用基板上具有中间层、超导层、保护层的超导线材、与在第2实施方式中使用的多个超导线材嵌设于稳定化材料中的多芯超导线交替地卷绕于上述的芯材的外周，也能够获得复合超导导体。卷绕的方向可以是相同方向和不同方向中的任一种。

如在第1～第3实施方式、实施例1～5中说明的那样，在本发明中，因为使用被细线化成期望的尺寸的窄幅的成膜用基板，所以能够不应用以往使用的激光切断法、切缝加工法等获得超导线材。其结果，能够改善由于切断面的局部的突起造成的形状问题、或由于切断时的受热经历或不均匀的变形造成的超导特性(临界电流特性)劣化的问题。另外，减少由于切断所产生的宽度尺寸变动，而且还抑制由于以成膜层为单位的剥离或水分的侵入造成的超导层的变质所引起的超导特性的劣化，且提高应用设备的可靠性(稳定性、均匀性)。

虽然以上使用实施方式说明了本发明，但是本发明的技术范围当然不限于上述实施方式记载的范围。

例如，在基板上直接形成超导层的情况下，不需要上述实施方式中的中间层。另外，在与连结基材一体化之前，也可以事先对成膜用基板进行研磨。在这种情况下，通过适当地选择研磨方法而能够控制一体化之前的研磨品质。这样，对本行业从业人员而言，能够对上述实施方式进行各种改变或者加工是显而易见的。另外，实施了那种改变或者改良的方式也能够包含于本发明的技术范围内，在权利要求书的记载中明确。

产业上的可利用性

本发明是超导导体的制造方法和超导导体，能够用于超导线缆或超导磁体等超导设备。

符号说明

1：超导线材；11：窄幅的成型用基板；12：成膜层；13：中间层；14：超导层；15：保护层；2：连结基材；21：槽；3：芯材；30：复合超导导体；31：芯；32：稳定化层；33：散热片；40：多芯超导线；41：稳定化层。

Claims (10)

1.一种超导导体的制造方法，其特征在于，该制造方法包括如下工序：

准备多个成膜用基板的工序；

准备将所述多个成膜用基板连结并一体化的连结基材的工序；

使所述多个成膜用基板与连结基材一体化的工序；以及

在所述多个成膜用基板上成膜出超导层和保护层的工序。

2.根据权利要求1所述的超导导体的制造方法，其特征在于，

成膜出所述保护层之后，将所述多个成膜用基板从所述连结基材分离。

3.根据权利要求2所述的超导导体的制造方法，其中，

该制造方法具有将从所述连结基材分离的所述多个成膜用基板嵌设到稳定化金属内的工序。

4.根据权利要求1所述的超导导体的制造方法，其中，

该制造方法具有如下工序：在成膜出所述保护层之后，用稳定化金属覆盖被一体化的所述多个成膜用基板和所述连结基材的外周。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的超导导体的制造方法，其中，

所述成膜用基板是由金属线成型加工成带状而形成的。

6.根据权利要求2～5中的任一项所述的超导导体的制造方法，其特征在于，

所述成膜用基板在主面上具有成膜面和非成膜面，所述成膜面的表面粗糙度的算术平均粗糙度Ra是5nm以下，所述非成膜面的表面粗糙度的算术平均粗糙度Ra是15nm以上。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的超导导体的制造方法，其中，

该制造方法具有如下工序：在成膜出所述超导层之前，对与所述连结基板一体化的所述多个成膜用基板进行研磨的工序。

8.一种超导导体，其中，该超导导体具有：

芯材，其具有芯和形成于所述芯的外周的稳定化层；以及

多个超导线材，它们被配置于所述芯材的所述稳定化层的外周，

所述芯由强度比所述稳定化层高的材料构成，所述多个超导线材借助稳定化层被一体化。

9.根据权利要求8所述的超导导体，其中，

所述超导线材具有超导成膜用基板和形成于所述超导成膜用基板的一个主面上的超导层，

所述超导线材的至少所述超导成膜用基板的另一个主面与连结用基板的一个面连接，

所述稳定化层形成为与所述连结用基板的另一个面相接。

10.根据权利要求8所述的超导导体，其中，

所述多个超导线材除了长度方向的端面以外的所有的面被铜或者铜合金覆盖，

所述稳定化层由铜或者铜合金构成。