CN102598156A - 低交流损失复合丝型超导线材及其制造方法 - Google Patents

低交流损失复合丝型超导线材及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的低交流损失复合丝型超导线材具备长尺状的基材、形成于该基材上的中间层、形成于该中间层上的超导层以及形成于该超导层上的金属稳定化层;沿上述基材的长度方向从上述金属稳定化层介由上述超导层到达上述中间层而露出上述中间层的槽,在上述基材的宽度方向平行地形成多个,并且,上述超导层下部的上述槽的宽度d1与上述金属稳定化层下部的上述槽的宽度d2之差δd(=d1-d2)为10μm以下。

Description

低交流损失复合丝型超导线材及其制造方法
技术领域
本发明涉及交流损失的减少效果高的复合丝型超导线材及其制造方法。
本申请基于2009年10月30日在日本申请的特愿2009-250785号主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
钇(Y)系氧化物等超导体能够在以临界温度、临界电流、临界磁场规定的条件范围内维持超导状态。另一方面,已知超导体发生所谓失超现象,即,根据其状态,在通电中局部区域成为常导状态而发热,进而超导体整体转移到常导状态。产生失超现象时,超导体可能烧损。因此,为了防止烧损超导体,将由热传导性和导电性良好的金属构成的稳定化层(金属稳定化层)接触配置于超导层进行复合化。通过设置稳定化层,从而即使通电中超导层的局部区域变为常导状态,也能够使电流流过(进行分流)稳定化层而将超导层的特性稳定化。
作为设置稳定化层的方法,公开了利用溅射、蒸镀等物理方法形成由银(Ag)构成的稳定化层(银稳定化层)的方法(参照专利文献1)和介由焊料在银稳定化层上形成由廉价的铜(Cu)构成的稳定化层(铜稳定化层)的方法(参照专利文献2)。
为了将超导体提供到电缆、变压器等实际应用上,必须减少交流损失。对此,已知在利用了超导线材的线圈中,通过在超导层形成到达金属基材的槽,将超导层分割成多个而细线化,从而能以与分割数成反比例的方式减少交流损失(参照专利文献3、非专利文献1)。作为细线化的方法,通常可使用激光照射、光刻、蚀刻等。
这样,在为了使超导层稳定化防止烧损而设置了金属稳定化层的超导线材中,为了减少交流损失,将超导层细线化很重要。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-236652号公报
专利文献2:日本特开2008-60074号公报
专利文献3:日本特开2007-141688号公报
非专利文献
非专利文献1:Supercond.Soc.Technol.,20,822-826(2007)
发明内容
但是,细线化时,容易生成源于金属稳定化层的金属屑。例如,用激光照射进行细线化时,由于激光照射而产生称为渣滓的金属熔融屑。此时,由于基板上成膜了的氧化物超导层的厚度较薄,所以源于金属稳定化层的金属屑堵塞在以细线化分割了的多个超导层间的槽中,超导层间发生电连接。此时,由于变得不易得到超导层间的电阻,产生耦合损耗,所以存在交流损失的减少效果变得不充分的问题。
本发明鉴于上述情况而完成,其目的在于提供一种交流损失的减少效果高的复合丝型超导线材。另外,本发明的目的在于提供能以良好的生产率制造交流损失的减少效果高的复合丝型超导线材的制造方法。
为了解决上述课题,本发明采用以下方式。
(1)本发明的一个方式的低交流损失复合丝型超导线材,具备:长尺状的基材、形成于该基材上的中间层、形成于该中间层上的超导层以及形成于该超导层上的金属稳定化层。对于该低交流损失复合丝型超导线材,沿上述基材的长度方向从上述金属稳定化层介由上述超导层到达上述中间层且露出上述中间层的槽,在上述基材的宽度方向平行地形成多个,并且,上述超导层下部的上述槽的宽度d1与上述金属稳定化层下部的上述槽的宽度d2之差δd(=d1-d2)为10μm以下。
(2)上述超导层下部的上述槽的宽度d1可以为10μm~500μm。
(3)被多个上述槽分割成多个长丝(フイラメント)导体的上述超导层间的电阻可以为105Ω/cm以上。
(4)上述金属稳定化层可以为Ag层。
(5)上述金属稳定化层可以包含Ag层和层叠于该Ag层上的Cu层。
(6)本发明的一个方式的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法具有:在长尺状的基材上依次层叠中间层、超导层以及金属稳定化层的工序;在上述金属稳定化层的表面实施掩蔽形成掩蔽图案,利用该掩蔽图案设置沿上述基材的长度方向使上述金属稳定化层部分地露出而成为多个在上述基材的宽度方向平行的细线状的露出部的工序;用强碱系溶液腐蚀上述金属稳定化层的上述露出部,沿上述基材的长度方向在上述金属稳定化层形成第1槽而使上述超导层露出的工序;用强酸系溶液腐蚀该露出的超导层,沿上述基材的长度方向形成第2槽而使上述中间层露出的工序。使上述超导层下部的上述第2槽的宽度d1与上述金属稳定化层下部的上述第1槽的宽度d2之差δd(=d1-d2)为10μm以下。
(7)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,上述金属稳定化层可以为Ag层。
(8)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,上述金属稳定化层可以包含Ag层和层叠于该Ag层上的Cu层。
(9)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,上述掩蔽可以通过胶粘带的粘贴而进行。
(10)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,上述掩蔽可以通过清漆涂布或喷涂而进行。
(11)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,上述掩蔽可以粘贴胶粘带,向该胶粘带表面照射激光来形成掩蔽图案。
(12)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,可以向进行了清漆涂布或喷涂后的涂布面照射激光来形成掩蔽图案。
(13)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,上述强碱系溶液可以是双氧水和氨水的混合溶液。
(14)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,上述强碱系溶液也可以为过氧化氢∶氨=13∶1~1∶2(重量比)的双氧水与氨水的混合溶液。
(15)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,根据构成上述金属稳定化层的金属的种类,可以调节上述强碱系溶液的种类和成分组成的至少一方。
(16)在上述低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,上述强酸系溶液可以是硝酸铈铵溶液。
(17)在照射上述激光形成上述掩蔽图案的工序中,可以对作为超导线材的搬运速度的加工线速和激光的照射输出功率的至少一方进行调整,使上述超导层下部的槽宽度设为10μm~500μm。
利用沿基材的长度方向在基材的宽度方向形成的多个槽,将上述(1)中记载的低交流损失复合丝型超导线材分离成多个长丝导体,超导层下部的槽的宽度d1和金属稳定化层下部的槽的宽度d2之差δd(=d1-d2)为10μm以下。由此,能够提供一种交流损失的减少效果高的超导线材。
上述(6)记载的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,在金属稳定化层的表面实施掩蔽,用强碱系溶液进行腐蚀在金属稳定化层形成第1槽,用强酸系溶液进行腐蚀在超导层形成第2槽。根据该制造方法,能够短时间且高效地分离超导层同时除去Ag等残留物。因此,能够提供一种可生产率良好地制造交流损失的减少效果高的超导线材的制造方法。另外,作为用于腐蚀金属稳定化层的溶液和用于腐蚀超导层的溶液,通过选择各自适当的溶液,能够短时间且高效地形成槽的同时,防止称为过度蚀刻的除去过量的超导层。
附图说明
图1A是表示本发明的低交流损失复合丝型超导线材的第1实施方式的一个例子的简要截面图。
图1B是图1A的部分放大截面图。
图1C是图1A的部分立体图。
图2A是用于说明本发明的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法的简要工序图,是表示超导线材的横截面的图。
图2B是用于说明本发明的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法的延续图2A的简要工序图,是表示超导线材的横截面的图。
图2C是用于说明同制造方法的延续图2B的简要工序图,是表示超导线材的横截面的图。
图2D是用于说明同制造方法的延续图2C的简要工序图,是表示超导线材的横截面的图。
图2E是用于说明同制造方法的延续图2D的简要工序图,是表示超导线材的横截面的图。
图3是表示本发明的低交流损失复合丝型超导线材的第2实施方式的一个例子的简要截面图。
图4是实施例1的复合丝型超导线材的外观照片。
图5是实施例4的复合丝型超导线材的磁通观察照片。
图6是表示改变激光照射输出功率和超导线材的搬运速度形成掩蔽图案时形成的金属稳定化层的露出部的宽度的图。
图7A是表示实施例7中的双氧水和氨水的混合比(体积比)与其混合溶液的pH的关系的图。
图7B是表示实施例7中的双氧水和氨水的混合比(体积比)与利用其混合溶液蚀刻金属稳定化层的时间的关系的图。
具体实施方式
本发明的实施方式的低交流损失复合丝型超导线材(以下,有时称为本发明的实施方式的超导线材)具备长尺状的基材、形成于该基材上的绝缘性的中间层、形成于该中间层上的超导层、形成于该超导层上的金属稳定化层。对于该超导线材,沿上述基材的长度方向从上述金属稳定化层介由上述超导层到达上述中间层且露出上述中间层的槽,在上述基材的宽度方向平行地形成多个。而且,上述超导层下部的槽的宽度d1和上述金属稳定化层下部的槽的宽度d2之差δd(=d1-d2)为10μm以下。
以下,边参照附图边对本发明的实施方式进行详细说明。
图1A~1C是例示本发明的第1实施方式的超导线材的简要图。图1A是本实施方式的超导线材的横截面图,图1B是同超导线材的部分放大截面图,图1C是同超导线材的部分立体图。
本实施方式的超导线材A(以及A1)中,在基材1上依次层叠中间层2、超导层3以及金属稳定化层4。在金属稳定化层4和超导层3上,按照中间层2露出的方式而形成沿基材1的长度方向在基材1的宽度方向平行地形成了多个的槽20。被该槽20分割的各长丝导体10在基材1的宽度方向以规定的间隔并列设置多个。
基材1只要是作为能够用作通常的超导线材的基材的材料即可,优选长尺状的板状或片状,优选由耐热性的金属构成的材料。在耐热性的金属中,优选合金,更优选镍(Ni)合金或铜(Cu)合金。其中,如果是市售品则优选Hastelloy(注册商标,Haynes公司制),也可以使用钼(Mo)、铬(Cr)、铁(Fe)、钴(Co)等成分量不同的、HastelloyB、C、G、N、W等中任一种。
基材1的厚度只要根据目的进行适当地调整即可,通常优选为10~500μm,更优选为20~200μm。通过设为10μm以上能够更加提高超导线材A的强度,并且通过设为500μm以下能够更加提高超导线材A的临界电流密度。
中间层2控制超导层3的晶体取向性,防止基材1中的金属元素向超导层3扩散。而且,作为缓和基材1和超导层3的物理特性(热膨胀率、晶格常数等)之差的缓冲层发挥作用。作为该中间层2的材质,优选物理特性显示在基材1和超导层3中间的值的金属氧化物。作为中间层2的优选材质,具体而言,可例示Gd2Zr2O7、MgO、ZrO2-Y2O3(YSZ)、SrTiO3、CeO2、Y2O3、Al2O3、Gd2O3、Zr2O3、Ho2O3、Nd2O3等金属氧化物。
中间层2可以为单层、也可以为多层。例如,优选中间层2的由上述金属氧化物构成的层(金属氧化物层)具有晶体取向性,为多层时,优选最外层(与超导层3最接近层)至少具有晶体取向性。
中间层2可以是在上述金属氧化物层上进一步层叠有保护层的多层结构。保护层具有控制超导层3的取向性的功能。另外,保护层具有抑制构成超导层3的元素向中间层2扩散的功能和抑制层叠超导层3时使用的气体与中间层2的反应的功能等。而且,该保护层能够利用上述金属氧化物层控制取向性。
优选保护层经过对上述金属氧化物层的表面外延生长,其后在横方向(面方向)进行晶粒长大(附晶生长)结晶粒在面内方向选择长大的这种过程而形成。这样的保护层能够得到比上述金属氧化物层高的面内配向比。
保护层的材质只要是能够体现上述功能就没有特别限定,但作为优选的材质,具体而言可例示CeO2、Y2O3、Al2O3、Gd2O3、Zr2O3、Ho2O3、Nd2O3等。保护层的材质为CeO2时,保护层可以含有Ce的一部分被其它金属原子或金属离子取代了的Ce-M-O系氧化物。
中间层2的厚度只要根据目的进行适当地调整即可,但通常为0.1~5μm。
中间层2为在上述金属氧化物层上层叠有保护层的多层结构时,保护层的厚度通常为0.1~1.5μm。
中间层2可利用溅射法、真空蒸镀法、激光蒸镀法、电子束蒸镀法、离子束辅助溅射法(以下,简称为IBAD法)、化学气相沉积法(CVD法)等物理蒸镀法;热涂布分解法(MOD法);喷镀等形成氧化物薄膜的公知的方法进行层叠。特别是用IBAD法形成的上述金属氧化物层,从晶体取向性高且控制超导层3、保护层的晶体取向性的效果高的方面考虑而优选。IBAD法是指蒸镀时以规定的角度对结晶的蒸镀面照射离子束,使结晶轴取向的方法。通常,使用氩(Ar)离子束作为离子束。例如,由于由Gd2Zr2O7、MgO或ZrO2-Y2O3(YSZ)构成的中间层2能够减小作为表示IBAD法中的配向比的指标的ΔΦ(FWHM:半峰全宽)的值,因此特别优选。
超导层3可广泛使用由通常已知的组成的超导体构成的材料,优选由氧化物超导体构成的材料。具体而言,可例示由REBa2Cu3Oy(RE表示Y、La、Nd、Sm、Er、Gd等稀土类元素)形成的材质的材料。
超导层13可利用溅射法、真空蒸镀法、激光蒸镀法、电子束蒸镀法、化学气相沉积法(CVD法)等物理蒸镀法;热涂布分解法(MOD法)等进行层叠,其中优选激光蒸镀法。
超导层13的厚度例如为0.5~9μm。
金属稳定化层4是通过在超导层3的局部区域成为常导状态时进行通电而使超导层3稳定化防止其烧损的主要构成要素。
优选金属稳定化层4是由导电性良好的金属构成的材料,具体而言,可例示由银或银合金构成的材料。
金属稳定化层4可用公知的方法进行层叠,其中优选溅射法。另外,优选在形成金属稳定化层4的最终工序中,进行氧热处理。
金属稳定化层4的厚度为例如3~10μm。
在图1B所示的实施方式的超导线材A1中,在超导层3以及金属稳定化层4形成有沿基材1的长度方向从金属稳定化层4到达中间层2(的表面)且使中间层2露出的槽20。通过该槽20,超导层3和金属稳定化层4在基材1的宽度方向被分割3个长丝导体10、10、10。
被槽20分割的3个超导层的、基材1的宽度方向的宽度W31、W32、W33各自可以相互相同也可以不同,但通常几乎相同。另外,分割超导层3的槽20的宽度d1、d1各自可以相互相同也可以不同,但通常几乎相同。超导层3下部的槽的宽度d1优选设为10~500μm,更优选设为100~250μm。
被槽20分割的3个金属稳定化层4的、基材1的宽度方向的宽度W41、W42、W43各自可以相互相同也可以不同,但通常几乎相同。另外,分割金属稳定化层4的槽20的金属稳定化层4下部的槽的宽度d2、d2各自可以相互相同也可以不同,但通常几乎相同。
超导层3下部的槽的宽度d1和金属稳定化层4下部的槽的宽度d2大体相同,具体而言,优选超导层3下部的槽的宽度d1和金属稳定化层4下部的槽的宽度d2之差δd(d1-d2)为10μm以下。
这样,在金属稳定化层4和超导层3中沿基材1的长度方向一体形成槽20,分割超导层3进行细线化,从而能够减少超导线材A1的交流损失。
本实施方式的超导线材A1中,被多个槽20分割成多个长丝导体10的各超导层3间的每1cm长的长丝电阻优选为105Ω/cm以上,进一步优选106Ω/cm以上。
图3表示本发明的第2实施方式的超导线材A10。如该例那样,作为金属稳定化层4,可以采用在第1金属稳定化层4a上层叠了第2金属稳定化层4b的结构。
第1金属稳定化层4a是用于使超导层3稳定化的材料,可以是与作为上述第1实施方式的金属稳定化层4例示的内容相同的化合物、成膜法以及膜厚。
第2金属稳定化层4b是与第1金属稳定化层4a同样地使超导层3稳定化的材料,但不必有与第1金属稳定化层4a同样的导电性。作为第2金属稳定化层4b的优选材料,可例示由铜(Cu)、铜-镍(Cu-Ni)合金、镍-铬(Ni-Cr)合金等镍(Ni)合金、不锈钢、银合金等任一种材质构成的材料。通过用比第1金属稳定化层4a廉价的材质形成第2金属稳定化层4b,能够得到低成本且高超导层的稳定化效果。
在图3所示的第2实施方式的超导线材A10中,也与第1实施方式同样地,在由第1金属稳定化层4a及第2金属稳定化层4b构成的金属稳定化层4和超导层3中,沿基材1的长度方向形成从金属稳定化层4到达中间层2(的表面)且使中间层2露出的槽20a。利用该槽20a,超导层3和金属稳定化层4在基材1的宽度方向被分割成3个长丝导体10a、10a、10a。优选被槽20a分割而成的3个超导层在基材1方向的宽度和槽宽度与第1实施方式相同。另外,优选由第1金属稳定化层4a及第2金属稳定化层4b构成的金属稳定化层4在基材1的宽度方向的宽度和金属稳定化层4下部的槽宽度与第1实施方式的金属稳定化层4相同。在本实施方式中,超导层3下部的槽宽度也优选为10~500μm,更优选为100~250μm。另外,优选超导层3下部的槽宽度与金属稳定化层4下部的槽宽度之差为10μm以下。
在本实施方式的超导线材A10中,被多个槽20分割成多个长丝导体10的各超导层3间的每1cm长的长丝电阻优选为105Ω/cm以上,进一步优选为106Ω/cm以上。
这样,在由第1金属稳定化层4a及第2金属稳定化层4b构成的金属稳定化层4和超导层3中,沿基材1的长度方向一体形成槽20a,分割并细线化超导层3,由此能够减少超导线材A10的交流损失。并且,通过用比第1金属稳定化层4a廉价的材质形成第2金属稳定化层4b,能够得到低成本且高超导层3的稳定化效果。
本发明的实施方式的超导线材A1、A10的整体可以进一步被绝缘性的覆盖层覆盖(省略图示)。通过用覆盖层覆盖,尤其能够保护槽加工部分,得到稳定的性能的超导线材。
覆盖层例如可以是由通常用于超导线材等绝缘覆盖的、由各种树脂、氧化物等公知的材质构成的层。
作为上述树脂,具体而言,可例示聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂、硅树脂、硅树脂、醇酸树脂、乙烯基树脂等。另外,优选紫外线固化性树脂。
作为上述氧化物,可例示CeO2、Y2O3、Gd2Zr2O7、Gd2O3、ZrO2-Y2O3(YSZ)、Zr2O3、Ho2O3等。
覆盖层的覆盖厚度没有特别限定,根据覆盖对象部位等进行适当地调整即可。
覆盖层只要根据其材质用公知的方法形成即可,例如,只要涂布原料使其固化即可。另外,能够得到片状材料时,可以使用其进行层叠。
本发明的超导线材并不限定于到此处说明的内容,在不损害本发明的效果的范围内,可以变更、追加或削除一部分构成。
例如,在金属稳定化层4和超导层3形成的槽的个数没有特别限定,只要根据目的进行适当地调整即可。
接着,对本发明的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法(以下,称为本发明的超导线材的制造方法)的一个例子进行说明。
图2A~2E是用于说明本发明的第1实施方式的超导线材A1的制造方法的简要图,是超导线材A1的横截面图。
制造上述构造的超导线材A1时,首先,如图2A所示在基材1上将中间层2、超导层3、金属稳定化层4依次成膜形成层叠体A0。
接着,在该层叠体A0的金属稳定化层4的表面层叠掩蔽材料100。
作为掩蔽材料100的层叠方法,可举出粘贴胶粘带、涂布清漆、喷涂丙烯酸树脂等。
作为胶粘带,只要是带有粘合剂的树脂制的胶带就没有特别限定,可举出聚酯胶带、Kapton胶带(聚酰亚胺胶带)、聚乙烯胶带、聚丙烯胶带、氟树脂胶带等。其中,基于容易作为工业用品获得、能够提供长尺状的超导线材等理由,优选聚酯胶带、Kapton胶带。
作为清漆,也可使用以往公知的材料,例如,可举出作为聚酰胺酰亚胺等优选的材料。清漆的涂布方法,可通过喷涂、拉丝模、刮板等进行。
掩蔽材料100的厚度优选设为10~100μm,更优选设为20~70μm。通过使用在这样范围的厚度的掩蔽材料100,能够在后述利用激光照射的掩蔽图案形成时,不会过于损害金属稳定化层4,形成良好的形状的图案。
接着,向掩蔽材料100照射激光光线,如图2B所示的那样,将沿基材1的长度方向的细线状的露出部102在基材1的宽度方向并排设置多个而形成掩蔽图案。向掩蔽材料100照射激光光线时,被激光照射的部分的掩蔽材料100蒸发,在极少损伤金属稳定化层4的状态下,由在基材1的宽度方向具有宽度W103的露出部102露出金属稳定化层4。另一方面,不被激光照射的部分的掩蔽材料100,作为掩蔽部101残留在金属稳定化层4表面。
从掩蔽材料100露出的金属稳定化层4的各露出部102的宽度W103各自可以相互相同也可以不同,但通常几乎相同。露出部102的宽度W103优选与形成于金属稳定化层4和超导层3的槽20的宽度d1、d2大致相同,具体而言,优选为10~500μm,更优选为100~250μm。
这里,通过调整激光照射强度、激光光斑直径及作为超导线材的搬运速度的加工线速,能够控制露出部102的宽度W103。激光源的种类(波长)、激光照射输出功率没有特别限定,例如可以为1~10W。另外,激光光斑直径例如可以为10~200μm。为了成为所希望的露出部102的宽度W103,只要考虑激光的照射输出功率适当地设定超导线材的搬运速度即可,例如可以为1~20mm/s。
另外,向掩蔽材料100照射激光线时,激光线相对于基材1的水平方向的照射角度没有特别限定,可以从垂直方向照射,也可以相对于基材1的垂直方向倾斜例如45度左右。
将这样形成了掩蔽图案的层叠体A0设置在未图示的连续蚀刻装置等中,用强碱系溶液腐蚀未覆盖掩蔽部101的部分(由露出部102露出的部分)的金属稳定化层4来进行蚀刻,形成第1槽103(图2C)。这里,作为腐蚀金属稳定化层4的强碱系溶液,可使用以往公知的溶液作为强碱系溶液,优选可举出双氧水与氨水的混合溶液。作为该混合溶液,更优选过氧化氢的25~35wt%(重量%)水溶液与氨的28~30wt%(重量%)水溶液的混合溶液,进一步优选过氧化氢的30~35wt%水溶液与氨的28~30wt%水溶液的混合溶液。更具体而言,优选双氧水(30~35wt%)∶氨水(28~30wt%)=9∶1~1∶3(体积比)的混合溶液,更优选双氧水(30~35wt%)∶氨水(28~30wt%)=4∶1~1∶1(体积比)的混合溶液。此时,作为强碱系溶液的双氧水与氨水的混合溶液中的过氧化氢与氨的重量比优选为过氧化氢∶氨=13∶1~1∶2,更优选5.8∶1~1.4∶1。通过使用这样的组成的强碱系溶液作为蚀刻溶液,能够缩短腐蚀金属稳定化层4形成第1槽103的蚀刻所需要的时间。因此,能够实现生产率的提高。另外,通过使用该蚀刻溶液,没有腐蚀至超导层3,能够形成所希望的形状的第1槽103。形成该第1槽103的工序中的利用强碱系溶液的处理温度优选15~80℃,更优选20~60℃。蚀刻的处理时间可根据超导线材的长度、蚀刻槽的长度进行调整。例如,对具备厚度20μm的金属稳定化层4的长度1cm、宽度1cm的超导线材进行处理时,蚀刻的处理时间为10~40秒,更优选为10~20秒。这样,通过利用强碱系溶液腐蚀金属稳定化层4进行蚀刻,从而金属稳定化层4的槽103在基材1的宽度方向的槽宽度能够形成为与掩蔽图案的露出部102的宽度W103大致相同的宽度。
另外,如第2实施方式的超导线材A10那样,金属稳定化层4为在第1金属稳定化层4a上层叠有第2金属稳定化层4b的构造时,通过适当地选择蚀刻使用的强碱系溶液的组成以及浓度,从而以二步形成槽。首先腐蚀第2金属稳定化层4b形成槽,接着腐蚀第1金属稳定化层4a形成槽。第1金属稳定化层4a的蚀刻溶液与第2金属稳定化层4b的蚀刻溶液可以相同也可以不同,但通过根据构成第1金属稳定化层4a和第2金属稳定化层4b的金属的种类适当地选择不同的组成和浓度的蚀刻液,能够缩短蚀刻时间,所以优选。作为使用的蚀刻溶液,第1金属稳定化层4a由Ag(银)形成时,优选上述双氧水与氨水的混合溶液,例如可以选择过氧化氢∶氨=2∶1的混合溶液(对水的浓度30wt%)。第2金属稳定化层4b由Cu(铜)形成时,优选使用与上述相同的组成的双氧水与氨水的混合溶液、和氧化剂。作为该氧化剂,例如,可以选择三氯化铁水溶液(5~13wt%)。双氧水与氨水的混合溶液和氧化剂的混合比没有特别限制,例如可以设为1∶4~4∶1,通过并用氧化剂,能够提高蚀刻效果。此时,例如,第2金属稳定化层4b的蚀刻温度为15~80℃,蚀刻具有厚度10μm的第2金属稳定化层4b的长度1cm、宽度1cm的超导线材时,蚀刻所需要的时间为10~15秒。第1金属稳定化层4a的蚀刻温度例如为15~90℃,蚀刻具有厚度20μm的第1金属稳定化层4a的长度1cm、宽度1cm的超导线材时,蚀刻所需要的时间可以设定成10~30秒。蚀刻结束后,利用流水等冲洗强碱系溶液及被腐蚀了的银。
这样在金属稳定化层4形成第1槽103时,由仿效了掩蔽图案的槽宽度的第1槽103露出超导层3的一部分。接着,针对该层叠体,在保持掩蔽图案层叠于金属稳定化层4上的状态下,用强酸系溶液腐蚀通过腐蚀除去金属稳定化层4而露出的部分的超导层3,对其进行蚀刻,形成与第1槽103一体化了的第2槽104(图2D)。这里,作为腐蚀超导层3的强酸系溶液,可使用以往公知的溶液作为强酸系溶液,其中,优选硝酸铈铵水溶液。通过使用这样组成的强酸系溶液作为蚀刻溶液,能够缩短腐蚀超导层3形成第2槽104的蚀刻所需要的时间。由此,能够实现生产率的提高。
以往使用1种蚀刻溶液时,有时引起称为过度蚀刻的情况,即引起除去过量的超导层的情况。但是,本发明的复合丝型超导线材的制造方法中,分别选择适当的溶液作为第1槽103的形成工序的蚀刻溶液和第2槽104的形成工序的蚀刻溶液。即,第1槽103的形成工序中,通过使用强碱系溶液优选氨过氧化氢水溶液,从而不影响超导层3而只对金属稳定化层4进行蚀刻;在第2槽104的形成工序中,通过使用强酸系溶液,从而不影响金属稳定化层4而只对超导层3进行蚀刻。因此,能够抑制超导层3的过度蚀刻的产生,并能够使超导层3下部的槽宽度d1与金属稳定化层4下部的槽宽度d2之差δd(=d1-d2)在10μm以下。
形成第2槽104的工序中的利用强酸系溶液的处理温度优选为15~40℃,更优选为15~35℃。利用该强酸系溶液的处理时间,例如,对具有厚度20μm的超导层3的长度1cm、宽度1cm的超导线材进行蚀刻时,优选为5~30秒,更优选为5~20秒。这样,利用强酸系溶液腐蚀超导层3进行蚀刻,由此在超导层3形成第2槽104,该第2槽104与形成于金属稳定化层4的第1槽103的槽宽度大致相同、更详细而言超导层3下部的槽宽度d1与金属稳定化层4下部的槽宽度d2之差δd(=d1-d2)为10μm以下。因此,能够形成与形成于掩蔽材料100的掩蔽图案的露出部102的宽度W103大致相等的槽宽度的槽104。
形成了第2槽104后,可以利用流水等冲洗不需要的蚀刻溶液,通过送风等进行干燥,进行掩蔽图案101的除去(图2E)制造本发明的超导线材A1。
本发明的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法中,在金属稳定化层的表面实施掩蔽形成掩蔽图案,用强碱系溶液进行腐蚀在金属稳定化层形成第1槽,用强酸系溶液进行腐蚀在超导层形成第2槽。由此,能够短时间且高效地分离超导层的同时能够除去Ag等残留物,所以能够提供可生产率良好地制造交流损失的减少效果高的超导线材的制造方法。另外,根据本发明的制造方法,通过分别选择适当的溶液作为用于金属稳定化层的腐蚀的溶液和用于超导层的腐蚀的溶液,能够短时间且高效地形成槽的同时能够防止称为过度蚀刻的除去过量的超导层。另外,能够抑制超导层的过度蚀刻的产生,所以超导层下部的槽宽度d1与金属稳定化层下部的槽宽度d2之差δd(=d1-d2)可为10μm以下。因此,能够提供抑制由超导层被过度除去所引起的超导特性的降低、交流损失的减少效果高的超导线材。
实施例
以下,通过具体的实施例,对本发明的实施方式进行详细说明,但本发明并不限于以下实施例。
(实施例1)
使用离子束辅助溅射法(IBAD法)将0.5μm厚的Gd2Zr2O7(GZO)形成在10mm宽度的带状的Hastelloy(注册商标)制的基板的单面,在其上利用激光蒸镀法(PLD法)使1μm厚的CeO2成膜。这里,GZO和CeO2是存在于无取向金属的Hastelloy与双轴取向的超导层之间的被称为中间层或缓冲层的层。利用激光蒸镀法(PLD法)在该中间层上形成1.5μm厚的GdBa2Cu3O7(RE123)超导层,进而利用溅射法以10μm厚使银成膜作为金属稳定化层。为了易于使用,将10mm宽度的超导带线材利用激光切割切断成5mm宽度。
在已成膜的银层(银稳定化层)上粘贴带有粘合材料的宽度5mm、厚度25μm的聚酯胶带进行表面掩蔽。按照使形成的槽宽度为200μm、能将宽度方向分割为5份的方式对距离端部840μm的位置照射激光,形成第一槽的位置。这里,线材一边以8mm/s的速度移动一边照射激光(激光输出功率5W、脉冲频率10kHz、激光光斑直径80μm)。对于第二槽的位置,考虑槽宽度200μm,在距离第一槽940μm内侧的位置、即距离端部1780μm的位置照射激光。同样地在应成为第3、4的槽的位置照射激光。照射了激光的部分成为聚酯胶带蒸发且银稳定化层带有深度10μm左右的伤痕的状态。
接着,使用连续蚀刻装置,在双氧水(35wt%)和氨水(30wt%)的1∶1(体积比)混合溶液中,室温腐蚀除去照射了激光的部分的银稳定化层,利用流水冲洗不需要的蚀刻液。蚀刻所需要的时间为45秒。用硝酸铈铵液(30wt%水溶液)在室温腐蚀除去通过除去银稳定化层而露出的超导层,利用流水冲洗不需要的蚀刻液。蚀刻所需要的时间为50秒。接着,边利用送风使其干燥边卷绕至卷轴,最后进行掩蔽材料的除去。
将在如上的工序中得到的5mm宽度的Hastelloy(注册商标)/GZO/CeO2/RE123/Ag的层叠体成为复合丝型的超导线材的外观照片示于图4。超导层下部的槽宽度的平均为230μm,银稳定化层下部的槽宽度的平均为220μm。各长丝间的电阻显示每1cm长度为2MΩ以上的良好的绝缘性。
(实施例2)
使用离子束辅助溅射法(IBAD法)将0.5μm厚的Gd2Zr2O7(GZO)形成在10mm宽度的带状的Hastelloy(注册商标)制的基板的单面,在其上利用激光蒸镀法(PLD法)使1μm厚的CeO2成膜(中间层的成膜)。这里,为了易于使用而利用切条机切断成4.5mm宽度。利用TFA-MOD法(Trifluoroacetate-metalorganic deposition)在中间层上形成1.2μm厚的YBa2Cu3O7(RE123)超导层,进而利用溅射法以20μm的厚度使银成膜作为金属稳定化层。
在已成膜的银层(银稳定化层)上粘贴带有粘合材料的宽度5mm、厚度12μm的Kapton胶带进行表面掩蔽。按照使形成的槽宽度为140μm、将宽度方向分割为3份的方式在距离端部1477μm的位置照射激光,成为第一槽的位置。这里,线材一边以6mm/s的速度移动一边照射激光(激光输出功率4.5W、脉冲频率10kHz、激光光斑直径70μm)。对于第二槽的位置,考虑槽宽度140μm,在距离第一槽1547μm内侧的位置、即在距离端部3024μm的位置照射激光。照射了激光的部分成为Kapton胶带蒸发且银稳定化层带有深度10μm左右的伤痕的状态。
接着,使用连续蚀刻装置,用双氧水(35wt%)和氨水(30wt%)的1∶1(体积比)的混合溶液,在室温腐蚀除去照射了激光的部分的银稳定化层,利用流水冲洗不需要的蚀刻液。蚀刻所需要的时间为50秒。用硝酸铈铵液(30wt%水溶液)在室温腐蚀除去通过除去银稳定化层而露出的超导层,利用流水冲洗不溶的蚀刻液。蚀刻所需要的时间为50秒。接着,边利用送风使其干燥边卷绕至卷轴,最后进行掩蔽材料的除去。
测定如上工序中得到的4.5mm宽度的Hastelloy(注册商标)/GZO/CeO2/RE123/Ag复合丝型的超导线材的各长丝在零磁场中且液氮温度下的临界电流Ic。其结果,长丝1(被第一槽分割形成的长丝)的临界电流Ic为28.8A,长丝2(被第一槽和第二槽分割形成的长丝)的临界电流Ic为27.4A,长丝3(被第二槽分割形成的长丝)的临界电流Ic为28.0A。细线加工(細線加工)前的临界电流Ic为95A,所以临界电流Ic的降低率为11%。交流应用中,最小Ic成为限速,所以最小Ic×3与细线加工前的Ic比较时,实质上Ic的降低率成为14%。这里,槽宽度为140μm,所以面积降低率成为9%。考虑该面积降低率时,结果因细线加工导致的Ic的劣化只是2%。各长丝间的电阻以10cm长度计为10.5MΩ(长丝1-2间)、5.5MΩ(长丝2-3间)、4.8MΩ(长丝3-1间),显示良好的绝缘性。超导层下部的槽宽度的平均为135μm,银稳定化层下部的槽宽度的平均为140μm。
(实施例3)
利用溅射法将无取向的Gd2Zr2O7(GZO)床层以0.1μm厚形成在10mm宽度的带状的Hastelloy(注册商标)制的基板的单面,在其上使用离子束辅助溅射法(IBAD法)以0.01μm厚使MgO双轴取向,利用激光蒸镀法(PLD法)在其上使0.1μm厚的La2MnO4(LMO)成膜,进而在其上使0.5μm厚的CeO2成膜。这里,从GZO床层到CeO2层为中间层。利用激光蒸镀法(PLD法)在该中间层上形成1.0μm厚的GdBa2Cu3O7(RE123)超导层,进而利用溅射法以10μm的厚度使银成膜作为金属稳定化层。为了易于使用,利用激光切割将10mm宽度的超导带线材切断成5mm宽度。
在已成膜的银层(银稳定化层)上粘贴带有粘合材料的宽度5mm、厚度25μm的聚酯胶带进行表面掩蔽。按照使形成的槽宽度为220μm、将宽度方向分割为3份的方式在距离端部1630μm的位置照射激光,形成第一槽的位置。这里,线材一边以8mm/s的速度移动一边照射激光(激光输出功率4W、激光频率20kHz、激光光斑直径80μm)。对于第二槽的位置,考虑槽宽度220μm,在距离第一槽1740μm内侧的位置、即距离端部3070μm的位置照射激光。照射了激光的部分成为聚酯胶带蒸发且银稳定化层带有深度10μm左右的伤痕的状态。
接着,使用连续蚀刻装置,用双氧水(35wt%)和氨水(30wt%)的2∶1(体积比)的混合溶液,在室温腐蚀除去照射了激光的部分的银稳定化层,利用流水冲洗不需要的蚀刻液。蚀刻所需要时间为60秒。用硝酸铈铵液(30wt%水溶液)在室温腐蚀除去通过除去银稳定化层而露出的超导层,利用流水冲洗不溶的蚀刻液。蚀刻所需要的时间为70秒。接着,边利用送风使其干燥边卷绕至卷轴,最后进行掩蔽材料的除去。
测定如上工序中得到的5mm宽度的Hastelloy(注册商标)/GZO/MgO/LMO/CeO2/RE123/Ag复合丝型的超导线材的各长丝在零磁场中且液氮温度下的临界电流Ic。其结果,长丝1(被第一槽分割形成的长丝)的临界电流Ic为54.0A,长丝2(被第一槽和第二槽分割形成的长丝)的临界电流Ic为50.5A,长丝3(被第二槽分割形成的长丝)的临界电流Ic为44.0A。细线加工前的临界电流Ic为175A,所以Ic的降低率成为15%。交流应用中,最小Ic成为限速,所以最小Ic×3与细线加工前的Ic比较时,实质上Ic降低率变为25%。这里,槽宽度为220μm,所以面积降低率变为11.5%。考虑该面积降低率时,结果由细线加工导致的Ic的劣化只是3.6%。各长丝间的电阻以10cm长度计为1.0MΩ(长丝1-2间)、1.6MΩ(长丝2-3间)、2.1MΩ(长丝3-1间),显示良好的绝缘性。超导层下部的槽宽度的平均为220μm,银稳定化层下部的槽宽度的平均为225μm。
(实施例4)
使用离子束辅助溅射法(IBAD法)将0.5μm厚的Gd2Zr2O7(GZO)形成在10mm宽度的带状的Hastelloy(注册商标)制的基板的单面,在其上利用激光蒸镀法(PLD法)使1μm厚的CeO2成膜。这里,GZO和CeO2是存在于无取向金属的Hastelloy与双轴取向的超导层之间的被称为中间层或缓冲层的层。利用激光蒸镀法(PLD法)在该中间层上形成1.5μm厚的YBa2Cu3O7(RE123)系超导层,进而利用溅射法以10μm厚使银成膜作为金属稳定化层。为了易于使用,利用激光切割将10mm宽度的超导带线材切断成5mm宽度。
在已成膜的银层(银稳定化层)上粘贴带有粘合材料的宽度5mm、厚度25μm的聚酯胶带进行表面掩蔽之后进行激光照射。银稳定化层和超导层的分割数为20,且按照它们的宽度均等的方式照射激光(线材移动速度:10mm/s、激光输出功率4W、脉冲频率20kHz、激光光斑直径60μm)。使用连续蚀刻装置,利用二步蚀刻得到腐蚀除去了银稳定化层和超导层的复合丝型线材。作为银稳定化层的蚀刻溶液,使用双氧水(35wt%)∶氨水(30wt%)=2∶1(体积比)的混合溶液,蚀刻所需要时间为40秒(室温)。作为超导层的蚀刻溶液,使用硝酸铈铵水溶液(30wt%),蚀刻所需要的时间为40秒(室温)。超导层下部的槽的宽度的平均为85μm,银稳定化层下部的槽的宽度的平均为80μm。
将如上工序中得到的5mm宽度的Hastelloy(注册商标)/GZO/CeO2/RE123/Ag的层叠体成为复合丝型的超导线材的磁通观察照片示于图5。图5是将在20mT、40K条件下一边使超导线材沿长度方向每次10mm地移动一边拍摄的连续拍摄照片连接起来显示的照片。图5中,沿长度方向走向的明亮的位置(白线)表示弱结合的超导部分,与该白线平行地走向的暗的位置(黑线)为槽。由于蚀刻至超导层,所以可知磁通沿着成为常导的槽选择性地侵入。
(实施例5)“槽宽度的控制试验1”
在作为与实施例1相同构成的超导线材的Hastelloy(注册商标)/GZO(IBAD)/CeO2(PLD)/RE123(PLD)/Ag(溅射)线材中,使用输出功率5W且波长355nm的UV激光(光斑直径20·香j),改变激光输出功率和线材的搬运速度(线速)形成宽度不同的槽。这里,使用厚度25·高フ的聚酯胶粘带作为掩蔽材料,激光输出功率通过使用了起偏器的衰减器进行控制。图6是表示改变激光输出功率与基材的搬运速度(线速)形成掩蔽图案、将银稳定化层(厚度:10·香j和超导层(厚度:1·香AGdBa2Cu3O7(RE123))在以下条件下进行蚀刻形成的超导层下部的槽宽度的值(单位:·香j的图。图6中,例如激光输出功率40%(输出功率2W)、基材的搬运速度(线速)10mm/s时,可知超导层下部的槽宽度为190·高ノ。由图6的结果可知,由于激光输出功率与线速的差异,所以能够制成从40·高ウら到260·高ワ的超导层下部的槽宽度的复合丝型线材。
<银稳定化层的蚀刻条件>
使用双氧水(35wt%)∶氨水(30wt%)=2∶1(体积比)的混合溶液作为蚀刻溶液。蚀刻所需要的时间为15秒,蚀刻的温度设为25℃。
<超导层的蚀刻条件>
使用硝酸铈铵水溶液(30wt%)作为蚀刻溶液。蚀刻所需要的时间为15秒,蚀刻的温度设为25℃。
(实施例6)“槽宽度的控制试验2”
对于与实施例1相同构成的超导线材,比较用不同的蚀刻液腐蚀除去金属稳定化层和超导层的情况与只用一种蚀刻液进行腐蚀除去的情况的两种复合丝线材。只使用一种蚀刻液时,直至确保良好的绝缘性(每1cm为1MΩ)的蚀刻所需要的时间为15分钟。得到的超导线材的截面观察中,在超导层观察到200μm的过度蚀刻。另一方面,二步的蚀刻中,蚀刻所需要的时间总计不到2分钟(第1步45秒、第2步50秒)。得到的超导线材的截面观察中,在超导层仅观察到数μm的过度蚀刻。蚀刻条件如下。
<用不同的蚀刻液腐蚀除去金属稳定化层和超导层的情况>
“金属稳定化层的蚀刻条件”
使用双氧水(35wt%)∶氨水(30wt%)=2∶1(体积比)的混合溶液作为蚀刻溶液。蚀刻的温度设为25℃。
“超导层的蚀刻条件”
蚀刻溶液:硝酸铈铵水溶液(30wt%)蚀刻温度:25℃
<只用一种蚀刻液腐蚀除去金属稳定化层和超导层的情况>
使用硝酸水溶液(25wt%)作为蚀刻溶液。蚀刻的温度设为25℃。
(实施例7)“蚀刻时间控制试验”
对于Hastelloy(注册商标)/GZO(IBAD)/CeO2(PLD)/RE123(PLD)(RE=Gd)/Ag(溅射)的层叠结构的宽度1cm、长度1cm的线材,调查用强碱系溶液在25℃对厚度20μm的银稳定化层进行腐蚀蚀刻时的强碱系溶液的组成与蚀刻时间的关系。不进行掩蔽图案的形成,将到银稳定化层完全消失为止的时间作为蚀刻时间。作为强碱系溶液,使用改变双氧水(35wt%)和氨水(30wt%)的混合比(体积比)的溶液,将各强碱系溶液的pH和蚀刻所需要时间制成曲线。结果示于图7A和7B。图7A、7B中,将作为双氧水和氨水的混合比的NH3/(H2O2+NH3)(体积比)以及NH3∶H2O2(体积比)、与该混合溶液中的作为过氧化氢和氨比例的NH3∶H2O2(重量比)的关系示于以下的表1中。
表1
Figure BDA0000157178250000211
由图7A、7B以及表1的结果可知,能够通过调整强碱系溶液的pH控制蚀刻时间。另外,可知通过改变氨水和双氧水的混合比,能够控制蚀刻时间。即,可知通过将双氧水(35wt%)与氨水(30wt%)的混合比设为双氧水∶氨水=1∶3~9∶1(体积比)(过氧化氢∶氨=1∶2~13∶1(重量比))的范围,能够将蚀刻时间控制在40秒以下;通过设为双氧水∶氨水=1∶1~4∶1(体积比)(过氧化氢∶氨=1.4∶1~5.8∶1(重量比))的范围,能够将蚀刻时间控制在20秒以下。
工业上的可利用性
根据本发明,能够提供一种交流损失的减少效果高的超导线材。另外,能够提供一种交流损失的减少效果高且可生产率良好地制造超导线材、并且可防止称为过度蚀刻的除去过量的超导层的超导线材的制造方法。
符号说明
1…基材;2…中间层;3…超导层;4…金属稳定化层;4a…第1金属稳定化层;4b…第2金属稳定化层;10…长丝导体;20…槽;100…掩蔽材料;A、A1、A10…复合丝型超导线材;102…露出部;103…第1槽;104…第2槽;

Claims (17)

1.一种低交流损失复合丝型超导线材,其特征在于,具备:
长尺状的基材,
形成于所述基材上的中间层,
形成于所述中间层上的超导层,以及
形成于所述超导层上的金属稳定化层;
沿所述基材的长度方向从所述金属稳定化层介由所述超导层到达所述中间层且露出所述中间层的槽,在所述基材的宽度方向平行地形成多个,并且,
所述超导层下部的所述槽的宽度d1与所述金属稳定化层下部的所述槽的宽度d2之差δd即d1-d2为10μm以下。
2.根据权利要求1所述的低交流损失复合丝型超导线材,其特征在于,所述超导层下部的所述槽的宽度d1为10μm~500μm。
3.根据权利要求1或2所述的低交流损失复合丝型超导线材,其特征在于,被多个所述槽分割成多个长丝导体的所述超导层间的电阻为105Ω/cm以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材,其特征在于,所述金属稳定化层为Ag层。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材,其特征在于,所述金属稳定化层包含Ag层和层叠于所述Ag层上的Cu层。
6.一种低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,具有:
在长尺状的基材上依次层叠中间层、超导层以及金属稳定化层的工序,
在所述金属稳定化层的表面实施掩蔽形成掩蔽图案,利用该掩蔽图案设置露出部的工序,所述露出部是沿所述基材的长度方向使所述金属稳定化层部分地露出而成为多个在所述基材的宽度方向平行的细线状,
用强碱系溶液腐蚀所述金属稳定化层的所述露出部,沿所述基材的长度方向在所述金属稳定化层形成第1槽而使所述超导层露出的工序,和
用强酸系溶液腐蚀所述露出的超导层,沿所述基材的长度方向形成第2槽而使所述中间层露出的工序;
所述超导层下部的所述第2槽的宽度d1与所述金属稳定化层下部的所述第1槽的宽度d2之差δd即d1-d2为10μm以下。
7.根据权利要求6所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,所述金属稳定化层为Ag层。
8.根据权利要求6所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,所述金属稳定化层包含Ag层和层叠于所述Ag层上的Cu层。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,所述掩蔽通过胶粘带的粘贴而进行。
10.根据权利要求6~8中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,所述掩蔽通过清漆涂布或喷涂而进行。
11.根据权利要求6~8中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,所述掩蔽是粘贴胶粘带并向该胶粘带表面照射激光来形成掩蔽图案。
12.根据权利要求6~8中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,所述掩蔽是向进行清漆涂布或喷涂后的涂布面照射激光来形成掩蔽图案。
13.根据权利要求6~12中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,所述强碱系溶液为双氧水与氨水的混合溶液。
14.根据权利要求6~13中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,所述强碱系溶液是以重量比计为过氧化氢∶氨=13∶1~1∶2的双氧水与氨水的混合溶液。
15.根据权利要求6~14中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,根据构成所述金属稳定化层的金属的种类,调节所述强碱系溶液的种类和成分组成的至少一方。
16.根据权利要求6~15中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,所述强酸系溶液为硝酸铈铵溶液。
17.根据权利要求11~16中任一项所述的低交流损失复合丝型超导线材的制造方法,其特征在于,在照射所述激光来形成所述掩蔽图案的工序中,对作为超导线材的搬运速度的加工线速和激光的照射输出功率的至少一方进行调整而使所述超导层下部的槽的宽度成为10μm~500μm。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111183493A (zh) * 2017-10-13 2020-05-19 株式会社藤仓 氧化物超导线材的连接结构体
CN113348523A (zh) * 2019-02-08 2021-09-03 住友电气工业株式会社 超导线材和永久电流开关
CN114144850A (zh) * 2019-02-18 2022-03-04 美国超能公司 超导线材的制造

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5055348B2 (ja) * 2009-12-25 2012-10-24 株式会社日立製作所 超電導磁石
WO2013027839A1 (ja) * 2011-08-24 2013-02-28 古河電気工業株式会社 超電導導体用基材の製造方法、超電導導体の製造方法、超電導導体用基材、および超電導導体
KR101556562B1 (ko) * 2013-06-28 2015-10-02 한국전기연구원 라미네이트 구조를 갖는 초전도 선재 그 제조방법
JP6064086B2 (ja) 2014-05-08 2017-01-18 株式会社フジクラ 酸化物超電導線材及び酸化物超電導線材の製造方法
US10614932B2 (en) 2014-08-12 2020-04-07 Riken High temperature superconducting multicore tape wire, and manufacturing method thereof and manufacturing device
JP6479545B2 (ja) * 2015-04-14 2019-03-06 古河電気工業株式会社 超電導線材の接続構造および超電導線材の接続方法
KR20170040481A (ko) 2015-10-05 2017-04-13 한국전기연구원 앵커를 포함하는 초전도선재
CN106961829B (zh) 2015-11-06 2019-03-05 株式会社藤仓 氧化物超导电线材
US20240079162A1 (en) * 2021-01-25 2024-03-07 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology High-temperature superconducting coated conductor and method for manufacturing same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02194567A (ja) * 1989-01-24 1990-08-01 Fujitsu Ltd セラミックス超伝導配線
JP2007080780A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材の製造方法および超電導機器
JP2007141688A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Railway Technical Res Inst 低交流損失酸化物超電導導体及びその製造方法
JP2008243588A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Toshiba Corp 高温超電導線材、高温超電導コイルおよびその製造方法
CN101490861A (zh) * 2006-07-14 2009-07-22 美国超能公司 形成具有条纹稳定剂的耐ac的复丝导体的方法及由其制备的物品和结合该物品的装置
JP2009218008A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Toshiba Corp 酸化物超電導導体

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236652A (ja) 2005-02-23 2006-09-07 Fujikura Ltd 安定化層付き酸化物超電導線材とその製造方法
JP5379360B2 (ja) 2006-08-02 2013-12-25 古河電気工業株式会社 複合化超電導線材、複合化超電導線材の製造方法及び超電導ケーブル
JP2009250785A (ja) 2008-04-07 2009-10-29 Panasonic Corp 撮像装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02194567A (ja) * 1989-01-24 1990-08-01 Fujitsu Ltd セラミックス超伝導配線
JP2007080780A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材の製造方法および超電導機器
JP2007141688A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Railway Technical Res Inst 低交流損失酸化物超電導導体及びその製造方法
CN101490861A (zh) * 2006-07-14 2009-07-22 美国超能公司 形成具有条纹稳定剂的耐ac的复丝导体的方法及由其制备的物品和结合该物品的装置
JP2008243588A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Toshiba Corp 高温超電導線材、高温超電導コイルおよびその製造方法
JP2009218008A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Toshiba Corp 酸化物超電導導体

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111183493A (zh) * 2017-10-13 2020-05-19 株式会社藤仓 氧化物超导线材的连接结构体
CN113348523A (zh) * 2019-02-08 2021-09-03 住友电气工业株式会社 超导线材和永久电流开关
CN113348523B (zh) * 2019-02-08 2023-10-13 住友电气工业株式会社 超导线材和永久电流开关
CN114144850A (zh) * 2019-02-18 2022-03-04 美国超能公司 超导线材的制造

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