JP2557442B2 - 酸化物超電導線材 - Google Patents
酸化物超電導線材Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、マグネット、ケーブルなどに使用する酸
化物超電導線材に関するものである。
化物超電導線材に関するものである。
［従来の技術］ 酸化物超電導物質を線材化するための技術として、未
だ実用化されていないが、たとえば、次のような方法が
提案されている。
だ実用化されていないが、たとえば、次のような方法が
提案されている。
（１） Ag管などに酸化物超電導粉末を詰め、線引きし
た後に熱処理により、酸化物超電導物質を焼結させる方
法（「電子材料」（1988）１月p.43）。
た後に熱処理により、酸化物超電導物質を焼結させる方
法（「電子材料」（1988）１月p.43）。
（２） テープ状のAg基材にCuめっきを施し、Y2O3とBa
CO3をアルコールに溶いたサスペンションを塗布・熱処
理により、ＹとBaをCuめっき表面に拡散反応させる方法
（［昭和62年度秋期低温工学会予稿集」p.7）。
CO3をアルコールに溶いたサスペンションを塗布・熱処
理により、ＹとBaをCuめっき表面に拡散反応させる方法
（［昭和62年度秋期低温工学会予稿集」p.7）。
（３） プラズマスプレイを用いる方法（「昭和62年度
秋期低温工学会予稿集」p.22）。
秋期低温工学会予稿集」p.22）。
しかしながら、これらの方法には、次のような問題が
ある。
ある。
（１） これらの従来法では、得られた酸化物超電導物
質は、いずれもセラミック焼結体となるため、ボイドが
不可避的に存在し、その結果、高い電流密度を得ること
ができない。
質は、いずれもセラミック焼結体となるため、ボイドが
不可避的に存在し、その結果、高い電流密度を得ること
ができない。
（２） 酸化物超電導物質は、電流の流れる方向に関し
て異方性が強いが、上述した従来法では、超電導物質に
配向性を与える手段が存在せず、その理由からも、高い
電流密度を得ることができない。
て異方性が強いが、上述した従来法では、超電導物質に
配向性を与える手段が存在せず、その理由からも、高い
電流密度を得ることができない。
（３） 酸化物超電導物質は脆弱であり、そのため、大
きな歪を与えることができず、超電導線材の実用化に必
要な可撓性を得ることが困難である。
きな歪を与えることができず、超電導線材の実用化に必
要な可撓性を得ることが困難である。
このような状況のもとで、少なくともボイドの発生お
よび可撓性に関する問題を解決する手段として、薄いテ
ープ、または細い線材もしくはファイバ上に、スパッ
タ、レーザ蒸着、電子ビーム蒸着、化学的蒸着、等の薄
膜形成方法により、超電導層を得ることが有力であると
考えられる。
よび可撓性に関する問題を解決する手段として、薄いテ
ープ、または細い線材もしくはファイバ上に、スパッ
タ、レーザ蒸着、電子ビーム蒸着、化学的蒸着、等の薄
膜形成方法により、超電導層を得ることが有力であると
考えられる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した薄膜形成方法により超電導層
を形成した酸化物超電導線材であっても、酸化物超電導
物質に高い配向性を与えることはできず、この配向性に
起因する低い電流密度に関する問題点は、未解決であ
る。
を形成した酸化物超電導線材であっても、酸化物超電導
物質に高い配向性を与えることはできず、この配向性に
起因する低い電流密度に関する問題点は、未解決であ
る。
また、酸化物超電導薄膜の形成には高温での処理が不
可欠であるが、このような高温での処理によって、基材
と超電導層との間で拡散が生じ、超電導層における超電
導特性に悪影響を及ぼすことがわかった。また、用いら
れる基材の材料によっては、高温での処理によって、そ
れが酸化されることもあった。
可欠であるが、このような高温での処理によって、基材
と超電導層との間で拡散が生じ、超電導層における超電
導特性に悪影響を及ぼすことがわかった。また、用いら
れる基材の材料によっては、高温での処理によって、そ
れが酸化されることもあった。
そこで、この発明は、基本的には、金属を基材としな
がら、超電導薄膜を蒸着等の薄膜形成技術によって形成
してなる、酸化物超電導線材を提供しながら、上述した
ような配向性、ならびに拡散および酸化、といった問題
点を有利に解決し得る、酸化物超電導線材を提供するこ
とを目的とするものである。
がら、超電導薄膜を蒸着等の薄膜形成技術によって形成
してなる、酸化物超電導線材を提供しながら、上述した
ような配向性、ならびに拡散および酸化、といった問題
点を有利に解決し得る、酸化物超電導線材を提供するこ
とを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ この発明の１つの局面に従った酸化物超電導線材は、
オーステナイト系ステンレス鋼を基材とし、その上に酸
化マグネシウムの中間層を介して、酸化物超電導層を形
成してなるものである。
オーステナイト系ステンレス鋼を基材とし、その上に酸
化マグネシウムの中間層を介して、酸化物超電導層を形
成してなるものである。
また、この発明の別の局面に従った酸化物超電導線材
は、金属を基材とし、その上に（100）配向を有する酸
化マグネシウムの中間層を介して、酸化物超電導層を形
成してなるものである。その金属は、オーステナイト系
ステンレス鋼であることが好ましい。
は、金属を基材とし、その上に（100）配向を有する酸
化マグネシウムの中間層を介して、酸化物超電導層を形
成してなるものである。その金属は、オーステナイト系
ステンレス鋼であることが好ましい。
［発明の作用および効果］ この発明によれば、酸化マグネシウムの中間層の存在
により、酸化物超電導層の熱処理において、基材と超電
導層との間で拡散が生じることが防止される。したがっ
て、超電導層に対して、その超電導特性に悪影響が及ぼ
されることがない。
により、酸化物超電導層の熱処理において、基材と超電
導層との間で拡散が生じることが防止される。したがっ
て、超電導層に対して、その超電導特性に悪影響が及ぼ
されることがない。
このような酸化マグネシウムの中間層は、超電導層の
成膜と同様、スパッタ、レーザ蒸着、電子ビーム蒸着、
化学的蒸着、等の方法によって容易に形成することがで
きる。しかも、酸化マグネシウムは、SrTiO3のような組
成ずれを生じない。また、酸化マグネシウムは、YSZ
（イットリア安定化ジルコニウム）のように、室温〜ス
パッタ時基材温度または熱処理温度での変態による可撓
性の低下等の劣化がない。しかも、Al2O3等に比べて、B
a2Y1Cu3O７−δ等の酸化物超電導物質（以下、単にYBCO
ということもある。）との拡散が極めて少ない。さら
に、酸化マグネシウムの熱膨張係数（1.38×10-5℃-1）
は、酸化物超電導物質の熱膨張係数（YBCOで１〜３×10
-5℃-1）や金属の熱膨張係数（Agで1.91×10-5℃-1）の
値に近い。このようなことから、酸化マグネシウムの中
間層は、この発明に係る酸化物超電導線材の実用化をよ
り促進するものと評価できる。
成膜と同様、スパッタ、レーザ蒸着、電子ビーム蒸着、
化学的蒸着、等の方法によって容易に形成することがで
きる。しかも、酸化マグネシウムは、SrTiO3のような組
成ずれを生じない。また、酸化マグネシウムは、YSZ
（イットリア安定化ジルコニウム）のように、室温〜ス
パッタ時基材温度または熱処理温度での変態による可撓
性の低下等の劣化がない。しかも、Al2O3等に比べて、B
a2Y1Cu3O７−δ等の酸化物超電導物質（以下、単にYBCO
ということもある。）との拡散が極めて少ない。さら
に、酸化マグネシウムの熱膨張係数（1.38×10-5℃-1）
は、酸化物超電導物質の熱膨張係数（YBCOで１〜３×10
-5℃-1）や金属の熱膨張係数（Agで1.91×10-5℃-1）の
値に近い。このようなことから、酸化マグネシウムの中
間層は、この発明に係る酸化物超電導線材の実用化をよ
り促進するものと評価できる。
また、中間層を構成する酸化マグネシウムが（100）
配向を有していれば、その上に形成される酸化物超電導
層に対して高い配向性を与えることができる。その結
果、高い電流密度を得ることができる。すなわち、酸化
マグネシウムの格子定数（4.203Å）は、たとえばYBCO
のa,b軸の格子定数（a0＝3.82,b0＝3.89）に比較的近い
ため、ｃ軸配向のYBCOを容易に得ることができる。な
お、酸化マグネシウムは、スパッタ等の蒸着法により、
（100）配向を得ることができることがわかった。
配向を有していれば、その上に形成される酸化物超電導
層に対して高い配向性を与えることができる。その結
果、高い電流密度を得ることができる。すなわち、酸化
マグネシウムの格子定数（4.203Å）は、たとえばYBCO
のa,b軸の格子定数（a0＝3.82,b0＝3.89）に比較的近い
ため、ｃ軸配向のYBCOを容易に得ることができる。な
お、酸化マグネシウムは、スパッタ等の蒸着法により、
（100）配向を得ることができることがわかった。
また、この発明において、基材を構成する金属として
は、ステンレス鋼等の非磁性鋼、インコロイ等のニッケ
ル合金、銀、白金、等の各種の金属または合金を使用で
きる。また、線材を曲げたときの超電導層に発生する歪
を小さくする点から、薄い箔または細線とすることが好
ましく、材料としては、加工性に優れていることが望ま
しい。なお、基材ないしは線材の断面形状については任
意である。また、成膜および後熱処理過程での酸化雰囲
気中での熱処理が不可欠であることから、基材には耐酸
化性を有していることが望ましく、また、高温下で連続
的に成膜するためには、高温で十分な強度を持つことが
望ましい。オーステナイト系ステンレス鋼、特にSUS310
等の安定化オーステナイト系ステンレス鋼は、これらの
要望を満たす点で最適である。
は、ステンレス鋼等の非磁性鋼、インコロイ等のニッケ
ル合金、銀、白金、等の各種の金属または合金を使用で
きる。また、線材を曲げたときの超電導層に発生する歪
を小さくする点から、薄い箔または細線とすることが好
ましく、材料としては、加工性に優れていることが望ま
しい。なお、基材ないしは線材の断面形状については任
意である。また、成膜および後熱処理過程での酸化雰囲
気中での熱処理が不可欠であることから、基材には耐酸
化性を有していることが望ましく、また、高温下で連続
的に成膜するためには、高温で十分な強度を持つことが
望ましい。オーステナイト系ステンレス鋼、特にSUS310
等の安定化オーステナイト系ステンレス鋼は、これらの
要望を満たす点で最適である。
また、この発明に係る酸化物超電導線材によれば、言
うまでもないが、脆弱な酸化物超電導物質からなる酸化
物超電導層を薄く形成できるため、可撓性の点でも優れ
ている。
うまでもないが、脆弱な酸化物超電導物質からなる酸化
物超電導層を薄く形成できるため、可撓性の点でも優れ
ている。
［実施例の説明］ 第１図に示すように、厚さ0.1mmの板状の基材１上
に、中間層２を形成し、その後、さらに酸化物超電導層
３を形成した。なお、基材１の材料、ならびに中間層２
の材料、厚さ（μ）および形成方法を変更した各試料、
ならびに中間層２を備えない試料を、以下の表に示すよ
うに用意した。
に、中間層２を形成し、その後、さらに酸化物超電導層
３を形成した。なお、基材１の材料、ならびに中間層２
の材料、厚さ（μ）および形成方法を変更した各試料、
ならびに中間層２を備えない試料を、以下の表に示すよ
うに用意した。
上記の表に示された各試料に備える酸化物超電導層３
は、厚さ１μのBa2.0Y1Cu3.1Ｏ７−δ層とした。なお、
このような酸化物超電導層３は、以下に示すような条件
のスパッタにより形成した。
は、厚さ１μのBa2.0Y1Cu3.1Ｏ７−δ層とした。なお、
このような酸化物超電導層３は、以下に示すような条件
のスパッタにより形成した。
ターゲット:Ba2.4Y1Cu5.9Ｏ７−δ （直径100mm） ガス圧:1×10-2torr O2/（O2＋Ar）:10vol％ 基材温度:600℃ RFパワー:100watt そして、スパッタ後において、超電導特性を得るた
め、次のような条件で、酸化物超電導層３を熱処理し
た。
め、次のような条件で、酸化物超電導層３を熱処理し
た。
温度:850℃ 保持時間:5時間 雰囲気:O2 冷却速度:0.5℃／分 上述のようにして得られた各試料につき、４端子法に
より、ゼロ抵抗温度と、液体ヘリウム温度（4.2K）での
臨界電流密度Jcを測定した。その結果が、前記表に示さ
れている。
より、ゼロ抵抗温度と、液体ヘリウム温度（4.2K）での
臨界電流密度Jcを測定した。その結果が、前記表に示さ
れている。
第２図には、この発明の他の実施例が示されている。
第２図に示した実施例は、第１図の実施例に対して、さ
らに補強層４が形成された点において異なるのみであ
る。したがって、第２図において、第１図に示す部分に
相当の部分には同様の参照番号を付し、重複する説明は
省略する。
第２図に示した実施例は、第１図の実施例に対して、さ
らに補強層４が形成された点において異なるのみであ
る。したがって、第２図において、第１図に示す部分に
相当の部分には同様の参照番号を付し、重複する説明は
省略する。
補強層４は、たとえば銅または銀のような電気伝導性
が高くかつ熱伝導性の高い材料から構成されることが好
ましい。補強層４は、酸化物超電導層３において超電導
状態が破壊されたときに、電流をバイパスするととも
に、冷却効果を高める機能を有している。
が高くかつ熱伝導性の高い材料から構成されることが好
ましい。補強層４は、酸化物超電導層３において超電導
状態が破壊されたときに、電流をバイパスするととも
に、冷却効果を高める機能を有している。
第３図には、この発明のさらに他の実施例が示されて
いる。第３図において、第１図に示す部分に対応の部分
には、同様の参照番号を付し、重複する説明は省略す
る。
いる。第３図において、第１図に示す部分に対応の部分
には、同様の参照番号を付し、重複する説明は省略す
る。
第３図に示した実施例は、基材１ないしはこの基材１
をベースとして形成される超電導線材が、たとえば断面
円形のものであってもよいことを明示するとともに、超
電導線材が複合化されてもよいことを明示する意義があ
る。
をベースとして形成される超電導線材が、たとえば断面
円形のものであってもよいことを明示するとともに、超
電導線材が複合化されてもよいことを明示する意義があ
る。
第１図は、この発明の一実施例の一部を示す斜視図であ
る。第２図は、この発明の他の実施例の一部を示す断面
図である。第３図は、この発明のさらに他の実施例を示
す断面図でる。 図において、１は基材、２は中間層、３は酸化物超電導
層である。
る。第２図は、この発明の他の実施例の一部を示す断面
図である。第３図は、この発明のさらに他の実施例を示
す断面図でる。 図において、１は基材、２は中間層、３は酸化物超電導
層である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 葭田 典之 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 一柳 肇 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献 特開 昭64−48317（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−87763（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−59722（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】オーステナイト系ステンレス鋼を基材と
し、その上に酸化マグネシウムの中間層を介して、酸化
物超電導層を形成してなる、酸化物超電導線材。 - 【請求項２】金属を基材とし、その上に（100）配向を
有する酸化マグネシウムの中間層を介して、酸化物超電
導層を形成してなる、酸化物超電導線材。 - 【請求項３】前記金属は、オーステナイト系ステンレス
鋼である、請求項２に記載の酸化物超電導線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013147A JP2557442B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 酸化物超電導線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013147A JP2557442B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 酸化物超電導線材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01189813A JPH01189813A (ja) | 1989-07-31 |
| JP2557442B2 true JP2557442B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=11825050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63013147A Expired - Lifetime JP2557442B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 酸化物超電導線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2557442B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4513142B2 (ja) * | 1998-07-30 | 2010-07-28 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導素線とそれを集合した酸化物超電導導体および酸化物超電導素線の製造方法 |
| DE10249550A1 (de) * | 2002-10-23 | 2004-05-06 | Nexans Superconductors Gmbh | Supraleitender Kabelleiter mit SEBCO-beschichteten Leiterelementen |
| JP2007227771A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Toshiba Corp | 超電導コイル装置 |
| ES2356755T3 (es) * | 2006-11-17 | 2011-04-12 | Nexans | Procedimiento para la fabricación de un conductor eléctrico superconductivo. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6487763A (en) * | 1987-05-26 | 1989-03-31 | Sumitomo Electric Industries | Superconducting material |
| JPS6448317A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-22 | Nat Res Inst Metals | High temperature oxide superconductive film |
| JPS6459722A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-07 | Furukawa Electric Co Ltd | Manufacture of ceramic superconductive wire and thread body |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63013147A patent/JP2557442B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01189813A (ja) | 1989-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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