CN106663503B - 氧化物超导电线材的连接结构体及其制造方法 - Google Patents

氧化物超导电线材的连接结构体及其制造方法 Download PDF

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Abstract

氧化物超导电线材的连接结构体具备：一对氧化物超导电线材，分别具有依次层叠于带状的第一基材的第一氧化物超导电层和第一稳定化层，以前端面彼此对置的方式配置；第1面连接用超导电线材，具有依次层叠于带状的第二基材的第二氧化物超导电层和第二稳定化层，将上述一对氧化物超导电线材中继连接；第2面中继连接体，将上述一对氧化物超导电线材中继连接。上述第1面连接用超导电线材以上述第二稳定化层与上述一对氧化物超导电线材的上述第一稳定化层对置的方式与上述一对氧化物超导电线材接合，上述第2面中继连接体以与上述一对氧化物超导电线材的上述第一基材对置的方式与上述一对氧化物超导电线材接合，上述第2面中继连接体与上述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度高于上述第1面连接用超导电线材与上述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度。

Description

氧化物超导电线材的连接结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及氧化物超导电线材的连接结构体及其制造方法。
本申请基于2015年9月4日在日本申请的日本特愿2015-174663号主张优先权，在此援引其内容。
背景技术
近年来，一直在进行Y系超导电线材(例如使用REBa2Cu3O7-δ(RE123，RE：Y等的稀土类元素))、Bi系超导电线材(例如使用Bi2Sr2CaCu2O8+δ(Bi2212)，Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ(Bi2223))等氧化物超导电线材(高温超导电线材)的开发。
一般而言，Y系超导电线材是在带状的基材上具有依次形成的中间层、超导电层、由Cu等形成的稳定化层。因某种因素从超导电转移到常电导时稳定化层作为电流通路发挥功能。
Y系超导电线材中以往以来使用由Ni合金这样的强度高的材料形成的基材，从而能够给予长边方向的拉伸强度。另外，即使对Bi系超导电线材，也提出有通过使用高强度的金属基材而提高拉伸强度。
实际上将超导电线材用于线圈、电缆等时，有时需要将多个超导电线材彼此连接(例如，参照专利文献1～3)。
使用超导电线材制作超导电线圈时，通常，将配置有超导电层的面作为内周面而将连接结构体卷绕成线圈状。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3717683号公报
专利文献2：日本专利第4810268号公报
专利文献3：日本特表2011-529255号公报
发明内容
例如，如图13A所示，连接结构体200介由超导电线材103连接一对超导电线材101、102。对连接结构体200施加超导电线材101、102的长度方向的拉伸力时，在连接部分拉伸力的方向与通过线材的厚度方向的重心的线(虚线)的方向不一致。另外，由于连接部分与线材重合，所以弯曲刚性高。因此，如图13B所示，如果拉伸力大，则在连接部分的端部附近线材会大幅弯曲。
图14A是表示连接结构体200的具体例的截面图。超导电线材101～103分别具备带状的基材10、20、30；中间层11、21、31；氧化物超导电层12、22、32；稳定化层13、23、33。超导电线材101、102与超导电线材103介由焊料层34接合。
图14B是将超导电线材101与超导电线材103的连接部分(图14A中被椭圆包围的部分)放大而表示的图，表示对连接结构体200施加拉伸载荷时在连接部分产生的应力。图14B中，应力的大小由底纹的浓淡表示，应力越高，越以浓颜色来表示。如图14B所示，在超导电线材101、103的连接部分的端部附近，应力在超导电线材101集中并发生弯曲。
由此，因在连接部分的端部应力集中的同时发生弯曲，在该连接结构体200中，在施加线材本身所具有的强度的7成以下的载荷时将成为超导电特性变低这种测定结果。而且，根据连接部分的焊料(焊料层34)的分布量等微细结构，超导电特性的拉伸强度依赖性也发生变化。因此，连接结构体200很难得到稳定的超导电特性。
特别是使用连接结构体200制作超导电线圈的情况下，因连接结构体200所施加的拉伸载荷的原因，超导电特性降低、容易变得不稳定。
本发明的目的在于提供一种氧化物超导电线材的连接结构体及其制造方法，其能够防止以拉伸载荷为原因的超导电特性的不稳定化。
本发明的第一方式的氧化物超导电线材的连接结构体具备：一对氧化物超导电线材，分别具有依次层叠于带状的第一基材的第一氧化物超导电层和第一稳定化层，并且，以前端面彼此对置的方式配置；第1面连接用超导电线材，其具有依次层叠于带状的第二基材的第二氧化物超导电层和第二稳定化层，并且，将上述一对氧化物超导电线材中继连接；第2面中继连接体，其将上述一对氧化物超导电线材中继连接；其中，上述第1面连接用超导电线材以上述第二稳定化层与上述一对氧化物超导电线材的上述第一稳定化层对置的方式与上述一对氧化物超导电线材接合，上述第2面中继连接体以与上述一对氧化物超导电线材的上述第一基材对置的方式与上述一对氧化物超导电线材接合，上述第2面中继连接体与上述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度高于上述第1面连接用超导电线材与上述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度。
根据该构成，在上述一对氧化物超导电线材一侧的面和另一侧的面分别设置第1面连接用超导电线材和第2面中继连接体。因此，上述一对氧化物超导电线材的厚度方向的结构上的偏差变小。因此，即使施加拉伸载荷时，应力集中和线材的折弯也小，能够防止超导电特性的降低。
另外，根据该构成，将第2面中继连接体的接合部的拉伸强度设定为比第1面连接用超导电线材的接合部的拉伸强度高。因此，即使在形成为线圈状的状态下对连接结构体施加拉伸载荷，在连接部分也不引起破损，能够防止超导电特性的降低。
在上述第一方式中，上述第2面中继连接体可以在上述一对氧化物超导电线材的长度方向形成为比上述第1面连接用超导电线材长，在上述一对氧化物超导电线材的长度方向，上述第2面中继连接体相对于上述一对氧化物超导电线材的接合区域的两端部与上述第1面连接用超导电线材相对于上述一对氧化物超导电线材的接合区域的两端部相比，位于外侧。
根据该构成，第2面中继连接体相对于氧化物超导电线材的接合面积变大。因此，能够可靠地将第1面连接用超导电线材的接合部的拉伸强度提高为高于第2面中继连接体的接合部的拉伸强度。由此，能够可靠地得到防止前述的超导电特性的降低的效果。
在上述第一方式中，上述第2面中继连接体可以是具有依次层叠于带状的第三基材的第三氧化物超导电层和第三稳定化层的氧化物超导电线材。
根据该构成，可以将与氧化物超导电线材和第1面连接用超导电线材相同的构成的氧化物超导电线材用作第2面中继连接体。因此，能够减少构成部件的种类，使制造变得容易。
上述第2面中继连接体可以是单层结构的金属层。
根据该构成，可以使用高强度·高刚性且薄型的第2面中继连接体。由此，在确保连接强度的同时使连接结构体轻薄化。
上述一对氧化物超导电线材的前端面可以隔着缝隙对置而配置。
根据该构成，在使连接结构体弯曲时，通过上述缝隙能够吸收变形。因此，不会对连接部分作用过大的力，能够避免破损。
本发明的第二方式的氧化物超导电线材的连接结构体的制造方法是准备：一对氧化物超导电线材，其具有在带状的第一基材依次层叠的第一氧化物超导电层和第一稳定化层；第1面连接用超导电线材，其具有在带状的第二基材依次层叠的第二氧化物超导电层和第二稳定化层；以及，第2面中继连接体；将上述一对氧化物超导电线材以前端面彼此对置而配置，将上述第1面连接用超导电线材以上述第二稳定化层与上述一对氧化物超导电线材的上述第一稳定化层对置的方式与上述一对氧化物超导电线材接合，将上述第2面中继连接体以与上述一对氧化物超导电线材的上述第一基材对置的方式与上述一对氧化物超导电线材接合，并且，将上述第1面连接用超导电线材和上述第2面中继连接体与上述一对氧化物超导电线材接合时，使上述第2面中继连接体与上述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度高于上述第1面连接用超导电线材与上述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度。
根据该方法，能够容易地制造即使在施加拉伸载荷时也能够防止超导电特性的降低的氧化物超导电线材的连接结构体。
根据本发明的上述方式，在一对氧化物超导电线材的一侧的面设置第1面连接用超导电线材，在另一侧的面设置第2面中继连接体。因此，在施加拉伸载荷时，应力集中和线材的折弯也小，能够防止超导电特性的降低。
另外，第2面中继连接体的接合部的拉伸强度高于第1面连接用超导电线材的接合部的拉伸强度。因此，即使在形成为线圈状的状态下施加拉伸载荷也不会引起连接部分的破损，能够防止超导电特性的降低。
附图说明
图1是示意地表示本发明第1实施方式的氧化物超导电线材的连接结构体的沿长度方向的截面图。
图2是示意地表示图1的连接结构体所使用的氧化物超导电线材的前端部的立体图。
图3是示意地表示图1的连接结构体的制造方法的图。
图4A是表示图1所示的氧化物超导电线材的连接结构体的厚度方向的重心的位置的图。
图4B是表示以往的氧化物超导电线材的连接结构体的一个例子的厚度方向的重心的位置的图。
图5是示意地表示使用图1的连接结构体制作超导电线圈时的连接结构体的形态的图。
图6是示意地表示图1的连接结构体的第1变形例的、沿长度方向的截面图。
图7是示意地表示图1的连接结构体的第2变形例的、沿长度方向的截面图。
图8是示意地表示图1的连接结构体的第3变形例的、沿长度方向的截面图。
图9是示意地表示本发明的第2实施方式的氧化物超导电线材的连接结构体的、沿长度方向的截面图。
图10是示意地表示本发明的各实施方式的连接结构体所使用的氧化物超导电线材的另一例的、沿着与长度方向正交的方向的截面图。
图11是表示试验结果的图。
图12是表示试验结果的图。
图13A是表示连接结构体的一个例子的图。
图13B是表示对图13A的连接结构体施加拉伸力时的连接结构体的形态的变化的说明图。
图14A是示意地表示连接结构体的一个例子的截面图。
图14B是表示对图14A的连接结构体施加拉伸载荷时的连接部分的应力的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式的氧化物超导电线材的连接结构体进行说明。应予说明，以下的说明中使用的附图中，为了容易理解特征，有时便于理解将作为特征的部分放大而示出，各构成要素的尺寸比率等不限于与实际相同。另外，在一部分的图中记载了将线材的宽度方向作为X方向、长边方向作为Y方向、厚度方向作为Z方向的XYZ坐标系统。
[氧化物超导电线材]
图2是示意地表示本发明的第1实施方式的氧化物超导电线材的连接结构体所使用的氧化物超导电线材1的前端部的立体图。氧化物超导电线材1具有在带状的基材(第一基材)10依次层叠中间层(第一中间层)11、氧化物超导电层(第一氧化物超导电层)12、稳定化层(第一稳定化层)13(金属层)而成的结构。
基材10由在以Hastelloy(美国Haynes公司制商品名)为代表的镍合金；不锈钢；镍合金中导入集合组织的取向Ni-W合金等形成。基材10的厚度只要例如为10～500μm的范围即可。
中间层11形成于基材10上。作为一个例子，中间层11可以具有从基材侧依次层叠有扩散防止层、床层、取向层、盖层而成的结构。可以省略扩散防止层和床层的一方或两方。扩散防止层由Si3N4、Al2O3、GZO(Gd2Zr2O7)等构成，例如形成为厚度10～400nm。床层是用于减小界面反应性并得到形成于其上的膜的取向性的层。床层由Y2O3、Er2O3、CeO2、Dy2O3、Er2O3、Eu2O3、Ho2O3、La2O3等形成，厚度例如为10～100nm即可。取向层是为了控制其上的盖层的结晶取向性而由双轴取向的物质形成。作为取向层的材质，可以例示Gd2Zr2O7、MgO、ZrO2-Y2O3(YSZ)、SrTiO3、CeO2、Y2O3、Al2O3、Gd2O3、Zr2O3、Ho2O3、Nd2O3等金属氧化物。取向层优选用IBAD(Ion-Beam-Assisted Deposition)法形成。盖层由在上述的取向层的表面成膜而晶粒能够在面内方向进行自取向的材料形成。具体而言，盖层由CeO2、Y2O3、Al2O3、Gd2O3、ZrO2、YSZ、Ho2O3、Nd2O3、LaMnO3等形成。盖层的膜厚为50～5000nm的范围。
氧化物超导电层12可以是公知的氧化物超导电体。具体而言，作为氧化物超导电层12，可例示称为RE-123系的REBa2Cu3O7-X(RE表示作为稀土类元素的Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的1种或2种以上)。作为氧化物超导电层12的具体例，有Y123(YBa2Cu3O7-X)，Gd123(GdBa2Cu3O7-X)等。这些铜氧化物超导电体的母物质为绝缘体，但通过利用氧退火处理而捕获氧从而形成结晶结构整合的氧化物超导电体，变成具有显示超导电特性的性质。
优选氧化物超导电层12的厚度为0.5～5μm左右且为均匀的厚度。
稳定化层13形成在氧化物超导电层12的上表面12a。作为稳定化层13，可例示在Ag或Ag合金的第1层上层叠有Cu或Cu合金(Cu-Zn合金、Cu-Ni合金等)的第2层的结构。Ag或Ag合金的第1层例如利用溅射法等形成。Cu或Cu合金的第2层例如利用镀覆、带材等形成。在因某种因素从超导电转移到常电导时稳定化层13作为电流通路发挥功能。稳定化层13例如以具有1μm～100μm以下的厚度而形成。
[第1实施方式的连接结构体]
参照图1说明属于本发明的第1实施方式的氧化物超导电线材的连接结构体的连接结构体100。
如图1所示，连接结构体100是连接第1氧化物超导电线材1和第2氧化物超导电线材2的结构体。详细而言，连接结构体100具有第1及第2氧化物超导电线材1、2、第1面连接用超导电线材3、第2面连接用超导电线材4(第2面中继连接体)。
第2氧化物超导电线材2具有在基材(第一基材)20依次层叠中间层(第一中间层)21、氧化物超导电层(第一氧化物超导电层)22、稳定化层(第一稳定化层)23而成的结构。基材20、中间层21、氧化物超导电层22、稳定化层23分别具有与氧化物超导电线材1的基材10、中间层11、氧化物超导电层12、稳定化层13相同的构成，因此省略其说明。
应予说明，氧化物超导电线材1、2的稳定化层13、23的表面13a、23a为氧化物超导电线材1、2的第1面，基材10、20的表面10a、20a为氧化物超导电线材1、2的第2面。第2面是与第1面相反的面。
第1和第2氧化物超导电线材1、2使前端面1a、2a彼此对置地配置。在前端面1a与前端面2a之间确保有缝隙5。
第1面连接用超导电线材3具有在基材(第二基材)30依次层叠中间层31、氧化物超导电层(第二氧化物超导电层)32、稳定化层(第二稳定化层)33而成的结构。基材30、中间层31、氧化物超导电层32、稳定化层33分别具有与氧化物超导电线材1的基材10、中间层11、氧化物超导电层12、稳定化层13相同的构成，因此省略其说明。
第1面连接用超导电线材3以稳定化层33与第1及第2氧化物超导电线材1、2的稳定化层13、23对置的状态分别与氧化物超导电线材1、2接合。由此，氧化物超导电线材1、2在第1面(表面13a，23a)介由第1面连接用超导电线材3连接。
包含第1面连接用超导电线材3的一端3a的部分(一端部35)的稳定化层33与包含氧化物超导电线材1的前端1b的部分(前端部15)的稳定化层13的表面13a重叠，介由焊料层34与稳定化层13接合。
包含第1面连接用超导电线材3的另一端3b的部分(另一端部36)的稳定化层33与包含氧化物超导电线材2的前端2b的部分(前端部25)的稳定化层23的表面23a重叠，介由焊料层34与稳定化层23接合。
将第1面连接用超导电线材3的一端部35与氧化物超导电线材1的前端部15接合而成的部分称为接合部51A，将该区域称为第1接合区域51。将第1面连接用超导电线材3的另一端部36与氧化物超导电线材2的前端部25接合而成的部分称为接合部52A，将该区域称为第2接合区域52。在接合区域51、52中，优选第1面连接用超导电线材3在氧化物超导电线材1、2的全体宽上接合。焊料层34可以设置在稳定化层33的表面33a的全区域，也可以仅设置在接合区域51、52。
第1面连接用超导电线材通过使一端部35和另一端部36分别与氧化物超导电线材1、2接合，从而将氧化物超导电线材1、2中继连接。
第2面连接用超导电线材4具有在基材40依次层叠中间层41、氧化物超导电层42、稳定化层43而成的结构。基材40、中间层41、氧化物超导电层42、稳定化层43分别具有与氧化物超导电线材1的基材10、中间层11、氧化物超导电层12、稳定化层13相同的构成，因此省略其说明。
第2面连接用超导电线材4以稳定化层43与第1及第2氧化物超导电线材1、2的基材10、20对置的状态，分别与氧化物超导电线材1、2接合。由此，第1及第2氧化物超导电线材1、2在与第1面连接用超导电线材3相反的面(第2面)介由第2面连接用超导电线材4连接。
第2面连接用超导电线材4具有与第1氧化物超导电线材1同等的结构，具有在基材40依次层叠中间层41、氧化物超导电层42、稳定化层43而成的结构。第2面连接用超导电线材4以使稳定化层43与第1及第2氧化物超导电线材1、2的基材10、20对置的状态，分别与氧化物超导电线材1、2接合。由此，氧化物超导电线材1、2在第2面(表面10a、20a)，介由第2面连接用超导电线材4连接。
包含第2面连接用超导电线材4的一端4a的部分(一端部45)的稳定化层43与包含氧化物超导电线材1的前端1b的部分(前端部15)的基材10的表面10a重叠，介由焊料层44与基材10接合。包含第2面连接用超导电线材4的另一端4b的部分(另一端部46)的稳定化层43与包含氧化物超导电线材2的前端2b的部分(前端部25)的基材20的表面20a重叠，介由焊料层44与基材20接合。
将第2面连接用超导电线材4的一端部45与氧化物超导电线材1的前端部15接合而成的部分称为接合部53A，将该区域称为第3接合区域53。第2面连接用超导电线材4的另一端部46与氧化物超导电线材2的前端部25接合而成的部分称为接合部54A，将该区域称为第4接合区域54。
焊料层44可以设置在稳定化层43的表面43a的全体区域，也可以仅设置在表面43a中的接合区域53、54。
通过在相当于接合区域53、54的氧化物超导电线材1、2的表面区域(基材10、20的表面10a、20a的一部分)形成由Ag、Cu等形成的金属层，从而介由焊料层44能够将氧化物超导电线材1、2与第2面连接用超导电线材4稳固接合。在接合区域53、54中，第2面连接用超导电线材4优选在氧化物超导电线材1、2的全部宽度接合。
第2面连接用超导电线材4通过一端部45和另一端部46分别与氧化物超导电线材1、2接合，从而将氧化物超导电线材1、2中继连接。
第2面连接用超导电线材4与氧化物超导电线材1、2的接合部53A、54A的拉伸强度以高于第1面连接用超导电线材3与氧化物超导电线材1、2的接合部51A、52A的拉伸强度的方式形成。在此所说的接合部的拉伸强度是指第1及第2氧化物超导电线材1、2的长度方向(Y方向)的拉伸强度(例如以JIS Z2241为依据)。
为了对第1面连接用超导电线材3与氧化物超导电线材1、2的接合部51A、52A的拉伸强度和第2面连接用超导电线材4与氧化物超导电线材1、2的接合部53A、54A的拉伸强度进行比较，例如可以使用如下方法。
准备介由第1面连接用超导电线材3连接氧化物超导电线材1、2而成的第1连接结构体(从图1的连接结构体100省去第2面连接用超导电线材4的结构)和介由第2面连接用超导电线材4连接氧化物超导电线材1、2而成的第2连接结构体(从图1的连接结构体100省去第1面连接用超导电线材3的结构)。
将第1连接结构体和第2连接结构体供于拉伸试验。测定第1连接结构体的接合区域51、52的接合部51A、52A的拉伸强度(接合区域51的拉伸强度与接合区域52的拉伸强度的合计)和第2连接结构体的接合区域53、54的接合部53A、54A的拉伸强度(接合区域53的拉伸强度与接合区域54的拉伸强度的合计)，比较他们的拉伸强度。
优选第2面连接用超导电线材4在氧化物超导电线材1、2的长度方向(Y方向)长于第1面连接用超导电线材3地形成。
第2面连接用超导电线材4的接合区域53、54优选在氧化物超导电线材1、2的长度方向(Y方向)包含第1面连接用超导电线材3的接合区域51、52。详细而言，第3接合区域53比第1接合区域51长(即Y方向的尺寸大)，在长度方向(Y方向)第3接合区域53包含第1接合区域51。第4接合区域54比第2接合区域52长(即Y方向的尺寸大)，在长度方向(Y方向)第4接合区域54包含第2接合区域52。因此，第2面连接用超导电线材4的一端4a与第1面连接用超导电线材3的一端3a相比，配置在长度方向(Y方向)的外侧的位置(远离氧化物超导电线材1、2的连接中央线C1的位置)。另外，第2面连接用超导电线材4的另一端4b配置在与第1面连接用超导电线材3的另一端3b相比在长度方向(Y方向)的外侧的位置。
根据该构成，第2面中继连接体4对于氧化物超导电线材1、2的接合面积变大。因此，能够更可靠地使第2面连接用超导电线材4的接合部53A、54A的拉伸强度高于第1面连接用超导电线材3的接合部51A、52A的拉伸强度。由此，能够可靠地得到防止超导电特性的降低的效果。
应予说明，连接中央线C1是通过氧化物超导电线材1、2的前端面1a、2a间的缝隙的长度方向(Y方向)的中央并与氧化物超导电线材1、2正交的线。
第1面连接用超导电线材3与第2面连接用超导电线材4的机械特性可以彼此相同。例如氧化物超导电线材1、2的长度方向的拉伸强度(例如以JIS Z2241为依据的拉伸强度)可以彼此相同。
[连接结构体的制造方法]
如图3所示，为了制造连接结构体100，可以使用如下方法。
(第1工序)
准备氧化物超导电线材1、2、第1面连接用超导电线材3、以及第2面连接用超导电线材4。
(第2工序)
将氧化物超导电线材1、2以使前端面1a，2a彼此对置地配置。
(第3工序)
在第1面连接用超导电线材3的稳定化层33的表面33a和第2面连接用超导电线材4的稳定化层43的表面43a形成焊料层34、44。优选在相当于接合区域51、52(参照图1)的氧化物超导电线材1、2的表面区域(稳定化层13、23的表面13a、23a的一部分)形成预备焊料层34a。优选在相当于接合区域53、54(参照图1)的氧化物超导电线材1、2的表面区域(基材10、20的表面10a、20a的一部分)利用沉积等使Ag、Cu等附着之后，形成预备焊料层44a。
使第1面连接用超导电线材3跨过氧化物超导电线材1、2的方式在第1面(稳定化层13、23的表面13a、23a)重叠而利用焊料层34使其与稳定化层13、23接合。由此，氧化物超导电线材1、2通过第1面连接用超导电线材3连接。
使第2面连接用超导电线材4跨过氧化物超导电线材1、2的方式在第2面(基材10、20的表面10a、20a)重叠而利用焊料层44使其与基材10、20接合。
应予说明，关于相对于氧化物超导电线材1、2的第1面连接用超导电线材3的接合和第2面连接用超导电线材4的接合，可以先进行任一方，也可以同时进行。
经由以上的工序得到图1所示的连接结构体100。
连接结构体100中，在氧化物超导电线材1、2的一个面设置第1面连接用超导电线材3，在氧化物超导电线材1、2的另一面设置第2面连接用超导电线材4。因此，氧化物超导电线材1、2的厚度方向的结构上的偏差变小。
图4A是表示连接结构体100的厚度方向的重心的位置的图。如图4A所示，在连接结构体100中，与图4B所示的连接结构体200(图13，图14参照)相比，连接部分的重心的位置(虚线)接近厚度方向的中央。因此，在连接结构体100中，即使施加拉伸载荷，应力集中和线材的折弯也小，能够防止超导电特性的降低。
如上所述，在连接结构体100中，第2面连接用超导电线材4的接合部53A、54A的拉伸强度设定为比第1面连接用超导电线材3的接合部51A、52A的拉伸强度高。
如图5所示，使用连接结构体100制作超导电线圈时，通常，将氧化物超导电线材1、2的第1面(设置有第1面连接用超导电线材3的面)作为内周面而将连接结构体100卷绕为线圈状。
因此，能够对成为连接结构体100的外周面的第2面作用大于内周面的拉伸力。然而，在连接结构体100中，设定第2面连接用超导电线材4的接合部53A、54A的拉伸强度高。因此，即使在形成线圈状的状态下对连接结构体100施加拉伸载荷，也不引起连接部分的破损，能够防止超导电特性的降低。
与此相对，第2面连接用超导电线材的接合部的拉伸强度与第1面连接用超导电线材的接合部的拉伸强度相同或者比其低的情况下，如果对形成线圈状的连接结构体施加拉伸载荷，则因对外周面侧的第2面连接用超导电线材的接合部施加大的力，容易产生破损。
连接结构体100中，由于在前端面1a与前端面2a之间具有缝隙5，因此在对连接结构体100施加弯曲时，能够利用缝隙5吸收变形。因此，不会对连接部分作用过大的力，能够避免破损。
另外，在连接结构体100中，使用第2面连接用超导电线材4作为第2面中继连接体。作为第2面连接用超导电线材4，可以使用与氧化物超导电线材1、2以及第1面连接用超导电线材3相同的构成的氧化物超导电线材。因此，能够减小构成部件的种类，易于制造。
根据前述的连接结构体100的制造方法，能够容易地制造即使施加拉伸载荷，应力集中和线材的弯折也小，能够防止超导电特性的降低的连接结构体100。
[第1实施方式的连接结构体的第1变形例]
以下，关于已说明的构成，标记相同的符号省略其说明。
在图1所示的连接结构体100中，在氧化物超导电线材1、2的前端面1a与前端面2a之间的缝隙5中没有任何填充，然而也可以在缝隙5中填充导电性材料。
图6是表示作为连接结构体100的第1变形例的连接结构体100A的图。连接结构体100A在缝隙5中填充焊料等导电性材料6这点上与图1所示的连接结构体100不同。
连接结构体100A在缝隙5填充有导电性材料6，因此与图1所示的连接结构体100相比，在氧化物超导电线材1与氧化物超导电线材2之间的导电性方面更优异。
[第1实施方式的连接结构体的第2变形例]
图1所示的连接结构体100中，在氧化物超导电线材1、2的前端面1a与前端面2a之间确保有缝隙5，但也可以没有缝隙5
图7是表示作为连接结构体100的第2变形例的连接结构体100B的图。连接结构体100B中，前端面1a与前端面2a对接，在前端面1a与前端面2a之间没有缝隙。
与图1所示的连接结构体100相比，连接结构体100B的氧化物超导电线材1、2与第1面连接用超导电线材3以及氧化物超导电线材1、2与第2面连接用超导电线材4的接触面积变大。因此，在确保连接可靠性的方面有利。
[第1实施方式的连接结构体的第3变形例]
图8是表示作为连接结构体100的第3变形例的连接结构体100C的图。连接结构体100C在氧化物超导电线材1、2的基材10、20的表面10a、20a具有分别设置的稳定化层14、24。稳定化层14、24例如由Cu或Cu合金(Cu-Zn合金、Cu-Ni合金等)形成。
在第1面连接用超导电线材3及第2面连接用超导电线材4的基材30、40的表面30a、40a也可以分别设置稳定化层37、47。稳定化层37、47可以采用与稳定化层14、24相同的构成。
对于连接结构体100C，在氧化物超导电线材1、2设置稳定化层14、24。因此，能够提高氧化物超导电线材1、2与第2面连接用超导电线材4之间的导电性。
[第2实施方式的连接结构体]
参照图9说明本发明的第2实施方式的氧化物超导电线材的连接结构体即连接结构体110。
如图9所示，在连接结构体110中，代替第2面连接用超导电线材4，使用单层结构的第2面中继连接体6。第2面中继连接体6由金属箔等形成。作为第2面中继连接体6的材料，例如可例示不锈钢、镍合金(Hastelloy等)、钛合金、铜等。
第2面中继连接体6介由焊料层54与氧化物超导电线材1、2的基材10、20的表面10a、20a接合。可将第2面中继连接体6比第1面连接用超导电线材3更薄化。例如，第2面中继连接体6由与第1面连接用超导电线材3的基材30相同的材料(例如Hastelloy)形成的情况下，将第2面中继连接体6的厚度在比基材30的厚度厚且比第1面连接用超导电线材3薄的范围适当选择，由此能够将第2面中继连接体6，与第1面连接用超导电线材3相比不降低强度的情况下使其变薄。
第2面中继连接体6与氧化物超导电线材1、2的接合部53A、54A的拉伸强度设定为高于第1面连接用超导电线材3与氧化物超导电线材1、2的接合部51A、52A的拉伸强度。
对于氧化物超导电线材1、2的第2面中继连接体6的接合区域53、54优选在氧化物超导电线材1、2的长度方向(Y方向)包含第1面连接用超导电线材3的接合区域51、52。应予说明，接合区域51、52与接合区域53、54的长度方向的范围可以一致。
连接结构体110可以使用单层结构的第2面中继连接体6，因此能够使用高强度·高刚性且薄型的第2面中继连接体6，由此，在确保连接强度的同时能够使连接结构体100轻薄化。
[氧化物超导电线材的他的例]
如图10所示，对于氧化物超导电线材，可以采用在稳定化层13的基础上，在外周面设置外周稳定化层7的结构。该情况下，稳定化层13可以仅形成Ag或Ag合金的第1层。
图10所示的外周稳定化层7以截面C字形地覆盖氧化物超导电线材1的几乎整周上而设置。外周稳定化层7可以用由例如Cu或Cu合金(Cu-Zn合金、Cu-Ni合金等)形成的金属带构成。金属带通过焊料与氧化物超导电线材1的外周面接合。在没有被金属带覆盖的部分(即，金属带的侧边缘部彼此间)通过埋入熔融焊料而形成焊料层8。
外周稳定化层7通过将金属带以从稳定化层13侧(氧化物超导电层1两侧)形成截面C字形的方式包入进行弯折加工而形成。
应予说明，外周稳定化层可以通过镀覆而构成。
[实施例]
以下，示出实施例进一步详细说明本发明。应予说明，本发明不限于这些实施例。
(试样的制作)
在由HastelloyC-276(美国Haynes公司商品名)形成的宽度12mm，厚度0.075mm、长度5000mm的带状的基材的表面形成中间层。
中间层由利用离子束溅射法形成的Al2O3层(扩散防止层；厚度100nm)、利用离子束溅射法形成的Y2O3层(床层；厚度30nm)、利用离子束辅助沉积法(IBAD法)形成的MgO层(双轴取向层；厚度5～10nm)、利用脉冲激光沉积法(PLD法)形成的CeO2层(盖层；厚度500nm)形成。
接着，在中间层的表面利用PLD法形成GdBa2Cu3O7-x层(氧化物超导电层；厚度2.0μm)。
接着，在氧化物超导电层的表面形成具有基于DC溅射法的Ag层(第1层；厚度2μm)和基于带材的Cu层(第2层；厚度20μm)的稳定化层，从而得到试样。在形成稳定化层时，在形成Ag层后以500℃进行10小时的氧退火处理，其后，形成Cu层。
(实施例1)
如下制作图1所示的连接结构体100。
如图1所示，将氧化物超导电线材1、2以前端面1a、2a彼此对置地配置。使第1面连接用超导电线材3以跨过氧化物超导电线材1、2的方式与第1面(稳定化层13、23的表面13a、23a)重叠，利用焊料层34使其与稳定化层13、23接合。
使第2面连接用超导电线材4以跨过氧化物超导电线材1、2的方式与第2面(基材10、20的表面10a、20a)重叠，利用焊料层44使其与基材10、20接合。
作为氧化物超导电线材1、2、第1面连接用超导电线材3以及第2面连接用超导电线材4，使用由前述的试样得到的氧化物超导电线材。
经由以上工序得到图1所示的连接结构体100。
使用拉伸试验机，把持氧化物超导电线材1、2的端部而在连接结构体100施加长度方向(Y方向)的拉伸力，测定拉伸强度。将结果示于图11。
(比较例1)
如下制作图14A所示的连接结构体200。
使前端面彼此对置地配置氧化物超导电线材101、102。将第1面连接用超导电线材103与氧化物超导电线材101、102的第1面(稳定化层13、23的表面)层叠，利用焊料层34使其与稳定化层13、23接合。
作为氧化物超导电线材101、102以及第1面连接用超导电线材103，使用由前述的试样得到的氧化物超导电线材。
经由以上工序得到图14A所示的连接结构体200。
对连接结构体200施加长度方向(Y方向)的拉伸力，测定拉伸强度。将结果示于图11。
(比较例2)
为了比较，测定由前述试样得到的氧化物超导电线材(不具有连接结构的氧化物超导电线材)的拉伸强度。将结果示于图11。
如图11所示，在氧化物超导电线材1、2的第2面设置第2面连接用超导电线材4的实施例1中，与使用第2面连接用超导电线材4的比较例1相比，可得到高的拉伸强度。
实施例1中的拉伸强度与不具有连接结构的氧化物超导电线材(比较例2)几乎相等。
(实施例2)
制作图1所示的连接结构体100。第1面连接用超导电线材3的长度(Y方向的长度)和第2面连接用超导电线材4的长度(Y方向的长度)如表1所示。
作为氧化物超导电线材1、2、第1面连接用超导电线材3、以及第2面连接用超导电线材4，使用由前述的试样得到的氧化物超导电线材。
测定该连接结构体100的Ic劣化应变。将结果示于表1和图12。
(参考例1)
将第2面连接用超导电线材4的长度(Y方向的长度)设为表1所示以外，与实施例2同样地制作连接结构体。测定该连接结构体的Ic劣化应变。将结果示于表1和图12。
(比较例3)
将第2面连接用超导电线材4的长度(Y方向的长度)设为表1所示以外，与实施例2同样地制作连接结构体。测定该连接结构体的Ic劣化应变。将结果示于表1和图12。
[表1]
如图12所示，与第2面连接用超导电线材4比第1面连接用超导电线材3短的比较例3相比，在第2面连接用超导电线材4比第1面连接用超导电线材3长的实施例2中，可得到Ic劣化应变优异的结果。
根据图11、表1及图12所示的结果，能够确认第2面连接用超导电线材4比第1面连接用超导电线材3长的连接结构体100的优异性。
以上，说明了本发明的各种实施方式，但各实施方式中的各构成及它们的组合等只是一个例子，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行构成的添加、省略、置换以及其他的变更。
例如，氧化物超导电线材并不局限于RE-123系的超导电线材，可以是Bi系的超导电线材。
另外，在连接结构体100中，氧化物超导电线材1、2、第1面连接用超导电线材3以及第2面连接用超导电线材4具有中间层11、21、31、41，但中间层不是必需的构成。因此，氧化物超导电线材可以是在基材上依次层叠氧化物超导电层和稳定化层而成的构成。另外，在连接结构体100中，接合区域53、54优选俯视时包含接合区域51、52。
符号说明
1…第1氧化物超导电线材，1a…前端面，2…第2氧化物超导电线材，2a…前端面，3…第1面连接用超导电线材，4…第2面连接用超导电线材(第2面中继连接体)，5…缝隙，6…第2面中继连接体，10、20、30、40…基材，12、22、32、42…氧化物超导电层，13、23、33、43…稳定化层，51、52、53、54…接合区域，51A、52A、53A、54A…接合部。

Claims (6)

1.一种氧化物超导电线材的连接结构体，其具备：
一对氧化物超导电线材，分别具有依次层叠于带状的第一基材的第一氧化物超导电层和第一稳定化层，并且，以前端面彼此对置的方式配置，
第1面连接用超导电线材，其具有依次层叠于带状的第二基材的第二氧化物超导电层和第二稳定化层，并且，将所述一对氧化物超导电线材中继连接，以及
第2面中继连接体，其将所述一对氧化物超导电线材中继连接；
其中，所述第1面连接用超导电线材以所述第二稳定化层与所述一对氧化物超导电线材的所述第一稳定化层对置的方式与所述一对氧化物超导电线材接合，
所述第2面中继连接体在所述一对氧化物超导电线材的与所述第1面连接用超导电线材相反的面，以与所述一对氧化物超导电线材的所述第一基材对置的方式与所述一对氧化物超导电线材接合，
所述第2面中继连接体与所述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度高于所述第1面连接用超导电线材与所述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度。
2.根据权利要求1所述的氧化物超导电线材的连接结构体，其中，所述第2面中继连接体在所述一对氧化物超导电线材的长度方向形成为比所述第1面连接用超导电线材更长，
在所述一对氧化物超导电线材的长度方向，所述第2面中继连接体对于所述一对氧化物超导电线材的接合区域的两端部位于比所述第1面连接用超导电线材对于所述一对氧化物超导电线材的接合区域的两端部更外侧。
3.根据权利要求1或2所述的氧化物超导电线材的连接结构体，其中，所述第2面中继连接体是具有依次层叠于带状的第三基材的第三氧化物超导电层和第三稳定化层的氧化物超导电线材。
4.根据权利要求1或2所述的氧化物超导电线材的连接结构体，其中，所述第2面中继连接体为单层结构的金属层。
5.根据权利要求1或2所述的氧化物超导电线材的连接结构体，其中，所述一对氧化物超导电线材的前端面隔着缝隙对置地配置。
6.一种氧化物超导电线材的连接结构体的制造方法，
准备一对氧化物超导电线材、第1面连接用超导电线材以及第2面中继连接体，所述一对氧化物超导电线材具有在带状的第一基材依次层叠的第一氧化物超导电层和第一稳定化层，所述第1面连接用超导电线材具有在带状的第二基材依次层叠的第二氧化物超导电层和第二稳定化层，
将所述一对氧化物超导电线材以前端面彼此对置地配置，
将所述第1面连接用超导电线材以所述第二稳定化层与所述一对氧化物超导电线材的所述第一稳定化层对置的方式与所述一对氧化物超导电线材接合，
将所述第2面中继连接体在所述一对氧化物超导电线材的与所述第1面连接用超导电线材相反的面，以与所述一对氧化物超导电线材的所述第一基材对置的方式与所述一对氧化物超导电线材接合，
将所述第1面连接用超导电线材和所述第2面中继连接体与所述一对氧化物超导电线材接合时，使所述第2面中继连接体与所述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度高于所述第1面连接用超导电线材与所述一对氧化物超导电线材的接合部的拉伸强度。
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