JP2003203531A

JP2003203531A - 酸化物超電導導体とその製造方法

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Publication number: JP2003203531A
Application number: JP2001401185A
Authority: JP
Inventors: Kazutomi Kakimoto; 一臣柿本; Yasuhiro Iijima; 康裕飯島; Yuzo Oguchi; 雄三大口
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-18
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP4128358B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長尺の超電導線材に熱処理を施す際に、熱処
理炉を大型化することなく、超電導体形成層に効率良く
酸素を供給でき、超電導特性が優れた長尺の酸化物超電
導導体を製造できる技術の提供。【解決手段】テープ状の基材１１上に成膜法により中
間層１２を形成した後、この中間層１２上に酸化物超電
導体からなる超電導体形成層あるいは熱処理によって酸
化物超電導体となる超電導体形成層１３ａを形成して積
層物１０を作製する。次に積層物１０の周囲に安定化層
１４を形成して長尺の超電導線材１ａとした後、超電導
線材１ａをボビンに巻き付けた熱処理用コイルに大気雰
囲気中又は酸素雰囲気中で熱処理を施して長尺の酸化物
超電導導体を製造する。上記熱処理の際に上記ボビンの
ガス導入口からボビンの内部空間に空気又は酸素を供給
するとともにボビンの壁面に形成したガス吹き出し口か
ら空気又は酸素を吹き出すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用ＭＲＩ用マ
グネット、核融合炉用トロイダルマグネット、粒子加速
機用マグネット、超電導発電機用マグネット、磁気浮上
列車用マグネット等に利用される酸化物超電導導体とそ
の製造方法に係わり、特に、酸化熱処理によって酸化物
超電導体となる長尺の酸化物超電導導体の製造方法とこ
の製造方法により得られた長尺の酸化物超電導導体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、常電導状態から超電導状態に遷移
する臨界温度（Ｔｃ）が液体窒素温度以上の高い値を示
す酸化物超電導体が発見されている。このような酸化物
超電導体を用いた長尺の酸化物超電導導体を製造するに
は、Ｙ系酸化物超電導体の場合、図７に示すように、ハ
ステロイ（商品名）テープなどの金属テープからなる基
材５１の上にスパッタリング法等の成膜法によりイット
リウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などの中間層５２を
形成する。ついで、この中間層５２上にＹ−Ｂａ−Ｃｕ
系の酸化物超電導体からなる超電導体形成層あるいは熱
処理によって酸化物超電導体となる超電導体形成層５３
を化学気相成長法あるいはスパッタリング法等の成膜法
により形成する。

【０００３】ついで、この超電導体形成層５３上にスパ
ッタリング法あるいは蒸着法などの成膜法によりＡｇ又
はＣｕ等からなる安定化層５４を形成して超電導線材５
０を作製する。ここで安定化層５４を形成したのは、超
電導体はその使用条件によっては、超電導体の一部の領
域に常電導の芽が発生して発熱を引き起こし、この領域
が伝播して広がると、超電導体の全体が常伝導状態に移
転するクエンチを引き起こす恐れがあるため、それを防
止するために設けている。安定化層５４の厚みは、約１
０μｍ程度の厚さ（酸化物超電導導体の厚みの約１０倍
程度の厚さ）としていた。そして、臨界電流密度等の超
電導特性の向上の目的から、大気雰囲気中又は酸素雰囲
気中にて５００℃程度で上記超電導線材５０に熱処理を
施して超電導体形成層５３中に酸素を導入して超電導体
形成層５３をＹ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x系の酸化物超電導層と
すると、酸化物超電導導体が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、１０〜１０
０ｍ程度の長尺の超電導線材５０に上記のような目的で
熱処理を施す際には、通常、一台のバッチ式熱処理炉を
用い、この熱処理炉内に、超電導線材５０をボビンに巻
き付けたコイルを入れて、熱処理を施していた。また、
超電導線材５０をボビンに巻回する際には、線材５０が
重ならないようにスパイラル状に巻き付けていた。しか
しながら従来の酸化物超電導導体の製造方法において
は、超電導線材５０が長尺になる程、これを巻き付ける
ボビンも大型になり、これによって熱処理炉も大型のも
のが必要になり、その場合には、コスト高となるうえ、
設置スペースが大きくなってしまう。また、超電導線材
５０をボビンに緻密に重ね巻きして熱処理を行うと、隣
り合う線材間隔が狭くなって酸素導入が妨げられるため
に、超電導体形成層５３に供給されるはずの酸素が金属
テープからなる基材５１の酸化により剥奪され、超電導
体形成層５３に十分な酸素が供給されず、超電導特性が
低下してしまう。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、酸化物超電導導体の製造方法において、長尺の超
電導線材に熱処理を施す際に、熱処理炉を大型化するこ
となく、超電導体形成層に効率良く酸素を供給でき、超
電導特性が優れた長尺の酸化物超電導導体を製造できる
技術の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、テープ状の基
材上に成膜法により中間層を形成し、ついで該中間層上
に酸化物超電導体からなる超電導体形成層あるいは熱処
理によって酸化物超電導体となる超電導体形成層を形成
して積層物とし、ついで該積層物の周囲に安定化層を形
成して超電導線材とした後、この超電導線材をボビンに
巻き付けた熱処理用コイルに大気雰囲気中又は酸素雰囲
気中で熱処理を施すことを特徴とする酸化物超電導導体
の製造方法を上記課題の解決手段とした。

【０００７】本発明の酸化物超電導導体の製造方法にお
いては、上記ボビンとして、該ボビンの内部空間に空気
又は酸素を導入するためのガス導入口が設けられ、該ボ
ビンの外壁に、上記内部空間に連通し、該内部空間に導
入された空気又は酸素を超電導線材に供給するためのガ
ス吹き出し口が多数形成されたものを用い、上記熱処理
用コイルに熱処理を施す際に上記ボビンのガス導入口か
らボビンの内部空間に空気又は酸素を供給するとともに
上記ガス吹き出し口から空気又は酸素を吹き出すように
することが好ましい。また、上記ボビンの表面には、Ａ
ｇ又はアルミナがコーティングされていてもよい。

【０００８】また、本発明の酸化物超電導導体の製造方
法においては、上記超電導線材をボビンに巻き付ける際
に、上記超電導線材を重ね巻きし、その際、上層と下層
の超電導線材間に多孔質のスペーサを介在することが好
ましい。ここでの多孔質のスペーサとしては、セラミッ
クスペーパー等を用いることができる。上記超電導線材
の安定化層の材質としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ又はそれ
らの合金のいずれかが用いられる。また、本発明の酸化
物超電導導体の製造方法においては、上記安定化層の合
計の厚み（上記テープ状の基材側の安定化層の厚みと上
記超電導体形成層側の厚みの合計）は上記超電導体形成
層の厚みの１０倍以上の厚みとすることが好ましい。例
えば、超電導体形成層の厚みが５μｍである場合、上記
安定化層の合計の厚みは５０μｍ以上の厚みとする。ま
た、本発明の酸化物超電導導体の製造方法においては、
上記積層物の周囲に安定化層を形成する際、上記テープ
状の基材側の安定化層の厚みを上記超電導体形成層側の
安定化層の厚みより厚くすることが好ましい。例えば、
上記超電導体形成層側の安定化層の厚みが１μｍの場
合、上記テープ状の基材側の安定化層の厚みが４９μｍ
であってもよく、また、上記超電導体形成層側の安定化
層の厚みが５μｍの場合、上記テープ状の基材側の安定
化層の厚みが４５μｍであってもよく、また、上記超電
導体形成層側の安定化層の厚みが１０μｍ以下の場合、
上記テープ状の基材側の安定化層の厚みが４０μｍであ
ってもよい。上記超電導体形成層側の安定化層の厚みは
１０μｍ以下とすることが好ましい。また、本発明の
酸化物超電導導体は、テープ状の基材上に中間層が形成
され、該中間層上に酸化物超電導層が形成されてなる積
層物の周囲に安定化層が形成されてなり、前記安定化層
はテープ状の基材側の厚みが前記酸化物超電導層側の厚
みより厚く形成されていることを特徴とする。また、本
発明の酸化物超電導導体において、上記酸化物超電導層
側の安定化層の厚みは１０μｍ以下とすることが好まし
い。また、本発明の酸化物超電導導体においては、上記
安定化層の合計の厚み（上記テープ状の基材側の安定化
層の厚みと上記酸化物超電導層側の安定化層の厚みの合
計）は上記酸化物超電導層の厚みの１０倍以上の厚みと
することが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の酸化物超電導導体
の製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。図
１は、本実施形態の製造方法により得られた長尺の酸化
物超電導導体を示す斜視図である。この酸化物超電導導
体１は、基材１１上に中間層１２が形成され、さらにこ
の中間層１２上にＹ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_xからなる酸化物超電
導層１３が形成された積層物１０の周囲に安定化層１４
が形成されてなるものである。基材１１としては、熱膨
張係数の低い耐熱性の金属テープが用いられ、例えば、
ハステロイ（商品名）テープが好適に用いられる。基材
１１の厚みは、５０μｍ〜２００μｍ程度である。中間
層１２は、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、
ＳｒＴｉＯ₃、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＬａＡｌＯ₃ 、Ｇａ
ＡｌＯ₃、ＹＡｌＯ₃、ＺｒＯ₂のいずれかからなるもの
であってもよい。中間層１２の厚みは、１μｍ〜２μｍ
程度である。

【００１０】酸化物超電導層１３は、後述するように大
気雰囲気中又は酸素雰囲気中で超電導体形成層１３ａに
熱処理を施すことにより得られたものであり、例えば、
Ｙ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xなる組成で代表されるＹ系の酸化物
超電導層、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ_n _-1Ｃｕ_nＯ_2n+2（ｎは自然
数）なる組成で代表されるＢｉ系の酸化物超電導層、Ｔ
ｌ₂Ｂａ₂Ｃａ_n-1Ｃｕ_nＯ_2n+2（ｎは自然数）なる組成で
代表されるＴｌ系の酸化物超電導層のいずれからなるも
のでも良い。酸化物超電導層１３の厚みＴは、０．５μ
ｍ〜１０μｍ程度である。

【００１１】安定化層１４は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ある
いはそれらの合金のいずれからなるものでも良いが、特
に、Ｃｕ又はＡｇを用いるのがコストと酸化物超電導層
１３との低反応性の点で好ましい。安定化層１４の厚み
の合計（積層体１０の上側の安定化層１４の厚みｔ２と
下側の安定化層１４の厚みｔ１の和、言い換えれば酸化
物超電導層１３側の安定化層１４の厚みｔ２とテープ状
の基材１１側の安定化層１４の厚みｔ１の和）は、酸化
物超電導層１３の厚みＴの約１０以上の厚さとされるこ
とが好ましい。安定化層１４の厚みの合計は、酸化物超
電導層１３の厚みＴが０．５μｍ〜１０μｍ程度の場
合、５μｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは１
０μｍ程度である。安定化層１４の合計の厚みが酸化物
超電導層１３の厚みＴの１０倍以下であると、安定化層
１４の合計の厚みが薄くなりクエンチを防止する効果が
小さい。また、酸化物超電導層１３側の安定化層１４の
厚みｔ２は、テープ状の基材１側の安定化層１４の厚み
ｔ１より薄いことが好ましく、例えば、１０μｍ以下と
することが好ましい。また、テープ状の基材１側の安定
化層１４の厚みｔ１は、酸化物超電導層１３側の安定化
層１４の厚みｔ２より厚いことが好ましくは、例えば、
１０μｍより厚いことが好ましい。

【００１２】次に、図１に示した酸化物超電導導体１の
製造方法の実施形態を図２〜図６を用いて説明する。ま
ず、図２に示すように長さ５０ｍ〜１００ｍ程度のテー
プ状の基材１１上にスパッタリング法、真空蒸着法、レ
ーザ蒸着法、熱化学気相成長法等の成膜法により中間層
１２を形成する。ここで中間層１２を形成する際、中間
層１２を構成する結晶粒の配向方向を揃えるために、イ
オンビームアシストスパッタリング法により形成するこ
とが好ましい。また、基材１１は長尺のものであるの
で、使用する成膜装置の成膜室の内部に基材１１の送出
装置と巻取装置を設け、上記送出装置から送り出した基
材１１を上記成膜室の内部で連続的に所定の速度で移動
させながら上記巻取装置で巻き取り、移動中の基材１１
に連続成膜処理を行う。ついで、中間層１２上に酸化物
超電導体からなる超電導体形成層あるいは熱処理によっ
て酸化物超電導体となる超電導体形成層１３ａを真空蒸
着法、スパッタリング法、レーザ蒸着法、熱化学気相成
長法等の成膜法により形成することにより長尺の積層物
１０を作製する。ここで超電導体形成層１３ａを形成す
る際にも中間層１２を形成する場合とほぼ同様ににして
成膜装置の成膜室内に中間層１２を形成した基材１１を
連続的に所定の速度で移動させながら連続成膜処理を行
う。

【００１３】ついで図３に示すようにこの積層物１０の
周囲にスパッタリング法あるいは蒸着法などの成膜法又
はめっき法により安定化層１４を形成して長尺の超電導
線材１ａを作製する。ここで安定化層１４を成膜法によ
り形成する際は、中間層１２や超電導体形成層１３ａを
形成する場合とほぼ同様ににして成膜装置の成膜室内
に、超電導体形成層１３ａと中間層１２を形成した基材
１１、即ち、積層物１０を連続的に所定の速度で移動さ
せながら連続成膜処理を行う。安定化層１４の厚みの合
計（積層体１０の上側の安定化層１４の厚みｔ２と下側
の安定化層１４の厚みｔ１の和、言い換えれば超電導体
形成層１３ａ側の安定化層１４の厚みｔ２とテープ状の
基材１１側の安定化層１４の厚みｔ１の和）は、超電導
体形成層１３ａの厚みＴの約１０以上の厚さとされるこ
とが好ましい。安定化層１４の厚みの合計は、超電導体
形成層１３ａの厚みＴが０．５μｍ〜１０μｍ程度の場
合、５μｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは１
０μｍ程度である。安定化層１４の合計の厚みが超電導
体形成層１３ａの厚みＴの１０倍未満であると、安定化
層１４の合計の厚みが薄くなりクエンチを防止する効果
が小さい。積層物１０の周囲に安定化層１４を形成する
際、超電導体形成層１３ａ側の安定化層１４の厚みｔ２
は１０μｍ以下とすることが好ましい。超電導体形成層
１３側の安定化層１４の厚みｔ２が１０μｍより厚くな
ると（超電導体形成層１３側の安定化層１４の厚みｔ２
がテープ状の基材１側の安定化層１４の厚みｔ１より厚
くなると）、厚すぎて酸素の透過性が低下し、超電導体
形成層１３ａに酸素が供給されにくくなってしまう。ま
た、積層物１０の周囲に安定化層１４を形成する際、テ
ープ状の基材１側の安定化層１４の厚みｔ１を超電導体
形成層１３側の安定化層１４の厚みｔ２より厚くするこ
とが好ましい。テープ状の基材１側の安定化層１４の厚
みｔ１は、超電導体形成層１３ａ側の安定化層１４の厚
みｔ２が１０μｍ以下である場合、１０μｍより厚くす
ることが好ましい。テープ状の基材１側の安定化層１４
の厚みｔ１が１０μｍ以下であると（超電導体形成層１
３側の安定化層１４の厚みｔ２より薄いと）、熱処理を
行う際に酸素が基材１１に酸化に消費され、即ち、超電
導体形成層１３ａよりの基材１１の方が優先酸化され、
超電導体形成層１３ａを十分に酸化させることができ
ず、目的とする超電導特性を付与できなくなってしま
う。本実施形態では上記のように安定化層１４の合計の
厚みが、超電導体形成層１３の厚みＴの約１０倍程度の
厚さであるので、クエンチを防止する効果は確保でき
る。

【００１４】ついで、長尺の超電導線材１ａを図４に示
すようなボビン２０に巻き付けて図５に示すような熱処
理用コイル３０を作製する。図６は、図５のＸ−Ｘ線断
面図である。ここで用いるボビン２０は、ステンレス
鋼、ハステロイ（商品名）、インコロイ（商品名）等の
金属からなるものである。このボビン２０には、内部空
間に空気又は酸素を導入するためのガス導入口２１が設
けられ、このガス導入口２１に空気又は酸素の供給源
（図示略）と接続されたガス供給管２２が接続されてい
る。また、このボビン２０の外壁２３に、上記内部空間
に連通し、該内部空間に導入された空気又は酸素を超電
導線材１ａに供給するためのガス吹き出し口２３ａが多
数形成されている。また、このボビン２３の外壁２３ａ
の表面には、Ａｇ又はアルミナがコーティングされてい
る。このように外壁２３ａの表面にＡｇ又はアルミナが
コーティングされていると、ボビン２０の優先酸化によ
る超電導線材１ａの熱処理雰囲気中の酸欠防止に有効で
ある。

【００１５】ここで超電導線材１ａをボビン２０に巻き
付ける際に、超電導線材１ａを重ね巻きし、その際、上
層と下層の超電導線材１ａ、１ａ間に図６に示すような
多孔質のスペーサ３５を介在することが好ましい。ここ
での多孔質のスペーサ３５としては、セラミックスペー
パー等を用いることができる。多孔質のスペーサ３５の
厚みとしては、１〜１０ｍｍ程度、好ましくは５ｍｍ程
度のものが用いられる。このような多孔質のスペーサ３
５が上層と下層の超電導線材１ａ、１ａ間に介在されて
いると、後述の熱処理を施す際にボビン２０のガス吹き
出し口２３ａから吹き出した空気又は酸素がスペーサ３
５の孔を通過することができるので、超電導線材１ａが
重ね巻きされていても上層と下層の超電導線材１ａ、１
ａの両方に空気又は酸素が効率良く供給され、超電導体
形成層１３ａが効率良く酸化されて超電導特性が優れた
超電導体とすることができる点で有利である。

【００１６】ついで、熱処理用コイル３０を電気炉等の
熱処理炉（図示略）内に入れて４５０℃〜５５０℃程
度、１〜１０時間程度の熱処理を施す。ここでの熱処理
を施す際、上記ガス供給源からガス供給管２２を経てガ
ス導入口２１からボビン２０の内部空間に空気又は酸素
を供給するとともに上記ガス吹き出し口２３ａから空気
又は酸素を吹き出しながら熱処理を行うと、超電導体形
成層１３ａに十分酸素が供給され、超電導特性が優れた
超電導体からなる酸化物超電導層１３を有する酸化物超
電導導体１が得られる。ついで、上記熱処理炉内を徐冷
後、熱処理用コイル３０を取り出し、このコイル３０か
ら酸化物超電導導体１を外すと目的とする酸化物超電導
導体１が得られる。この後、酸化物超電導導体１は必要
に応じて他のボビンに巻き付ける等の加工が施されて製
品とされる。

【００１７】本実施形態の酸化物超電導導体の製造方法
では、熱処理を施す前に積層物１０の周囲に安定化層１
４を形成することにより、超電導線材１ａは最外層に安
定化層１４を有したものとなり、テープ状の基材１１は
表面に露出していない。このように超電導線材１ａは基
材１１が露出していないので、この超電導線材１ａをボ
ビン２０に巻き付けた熱処理用コイル３０に空気雰囲気
中又は酸素雰囲気中で熱処理を施しても、基材１１の優
先酸化を防止でき、超電導体形成層１３ａに効率良く酸
素が供給されるので、超電導特性を向上した超電導体か
らなる酸化物超電導層１３を形成でき、超電導特性が優
れた長尺の酸化物超電導体を製造できる。また、超電導
体形成層１３ａ側の安定化層１４の厚みが１０μｍ程度
以下であれば、超電導線材１ａをボビン２０に重ね巻き
しても熱処理時に超電導体形成層１３ａに効率良く酸素
が供給され、超電導特性を向上した超電導体からなる酸
化物超電導層１３を形成できるので、熱処理炉を大型化
することなく、臨界電流密度等の超電導特性が優れた長
尺の酸化物超電導導体を製造できる。本実施形態の製造
方法によれば、従来の製造方法で用いるものと同じ大き
さの熱処理炉を用い、また、酸化物超電導導体の全体の
厚みを同じ大きさとする場合、従来法で作製する場合よ
りも１０倍以上の長さの酸化物超電導導体を製造するこ
とも可能である。また、熱処理用コイル３０に熱処理を
施す際にボビン２０のガス導入口２１からボビン２０の
内部空間に空気又は酸素を供給するとともにガス吹き出
し口２３ａから空気又は酸素を吹き出すようにすること
で、超電導線材１ａの周囲が十分な空気雰囲気又は酸素
雰囲気になり、超電導体形成層１３ａに効率良く酸素が
供給され、超電導特性を向上した超電導体からなる酸化
物超電導層１３を形成できる。

【００１８】

【実施例】（実験例１）以下のように安定化層の厚みが
異なる超電導線材を用いて長尺の酸化物超電導導体を作
製したときの７７Ｋ、０Ｔにおける臨界電流密度および
クエンチ防止効果について調べた。その結果を表１に示
す。イオンビームスパッタ装置を使用し、この装置の成
膜室の内部を真空ポンプで真空引きして２×１０^-2Ｐａ
に減圧した。テープ状の基材として幅１０ｍｍ、厚さ
０．１ｍｍ、長さ１００ｍのハステロイＣ２７６（商品
名）テープを使用した。ターゲットはＹＳＺ製のものを
用い、スパッタ電圧１２００Ｖ、スパッタ電流７００ｍ
Ａに設定し、イオンビーム源のビームの入射角度を５５
度に設定し、イオン源のアシスト電圧を２００Ｖに、イ
オンビームの電流密度を１００μＡ／ｃｍ ² に設定して
上記基材を成膜室内を移動させながらこの基材の上面上
にスパッタリングと同時にイオン照射を行って６時間成
膜処理することで厚さ１．０μｍの中間層を形成した。
次いで、形成した中間層上にレーザ蒸着装置を用いて厚
さ１μｍの超電導体形成層を形成することにより長尺の
積層物を作製した。ここではターゲットとしてＹ₁Ｂａ₂
Ｃｕ_3.0Ｏ_7-x なる組成から構成されたターゲットを用
いた。蒸着処理室の内部を５×１０^-3Ｐａに減圧した
後、内部に酸素を導入し２×１０¹Ｐａとした後、レー
ザ蒸着を行った。ターゲット蒸発用のレーザとして波長
２４８ｎｍのＫｒＦレーザを用いた。

【００１９】ついで作製した積層物の周囲に蒸着法によ
り厚さ１〜２０μｍのＡｇからなる安定化層を形成して
長尺の超電導線材を作製した。ついで、作製した長尺の
超電導線材を図４と同様のステンレス鋼製のボビンに重
ね巻きして図５に示すような熱処理用コイルを作製し
た。ここで用いたボビンには外壁表面に、アルミナがコ
ーティングされているものを使用した。ついで、作製し
た熱処理用コイルを電気炉内に入れて５００℃、１時間
の熱処理を施し、酸化物超電導層を有する酸化物超電導
導体を作製した。ここでの熱処理を施す際、ガス供給源
からガス供給管を経てガス導入口から上記ボビンの内部
空間に酸素を供給するとともに上記ガス吹き出し口から
酸素を流量５リットル／分で吹き出しながら熱処理を行
った。ついで、上記電気炉内を徐冷後、熱処理用コイル
を取り出し、このコイルから酸化物超電導導体を外して
幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、長さ１００ｍの酸化物超
電導導体を得た。

【００２０】「表１」酸化物超電導導体安定化層の厚み臨界電流密度クエンチの有無（μｍ）（Ａ／ｃｍ²）サンプルＮｏ．１１５．４×１０⁵ 有サンプルＮｏ．２２５．２×１０⁵ 有サンプルＮｏ．３５５．０×１０⁵ 無サンプルＮｏ．４１０４．８×１０⁵ 無サンプルＮｏ．５２０３．０×１０⁵ 無

【００２１】なお、表１中の安定化層の厚みの欄の各数
値は、長尺の積層物の周囲に安定化層を均一の厚みで形
成したときの値であり、すなわち、積層物の上側および
下側の安定化層の厚みを同じ厚みにしたときの片側の厚
みの値である。表１に示す結果から積層物の周囲に形成
する安定化層の厚みを５μｍ未満にすると（安定化層の
厚みの合計が１０μｍ未満にすると、言い換えれば、超
電導体形成層の厚みの１０倍未満の厚みにすると）クエ
ンチが生じ、安定化層としての役割が低下しており、１
０μｍより厚いと酸素透過性が悪くなり、臨界電流密度
が低下していることがわかる。従って、積層物の周囲に
形成する安定化層の厚みが５μｍ以上１０μｍ以下の範
囲であると、優れた臨界電流が得られ、クエンチも防止
できることがわかる。なお、上記実験例では積層物の周
囲に厚みが均一の安定化層を形成したが、超電導体形成
層側とテープ状の基材側の安定化層の厚みは異なるもの
であってもよく、その場合、上記の実験結果より、超電
導体形成層側の安定化層の厚みを５μｍ以上１０μｍ以
下とすれば優れた臨界電流が得られ、クエンチも防止で
き、テープ状の基材側の安定化層の厚みを超電導体形成
層側の安定化層の厚みより厚し、好ましくは５μｍより
厚くし、さらに好ましくは１０μｍより厚くすることで
酸素透過性が悪くなるので、テープ状の基材の優先酸化
を防止できることがわかる。なお、安定化層の合計の厚
みが超電導体形成層の厚みの１０倍以上とするならば、
超電導体形成層側の安定化層の厚みは５μｍよりも薄く
てもよい。

【００２２】なお、比較のために積層物の周囲でなく超
電導体形成層の上面に厚さ１０μｍのＡｇ安定化層を形
成した超電導線材を用い、この超電導線材を通常のボビ
ン（ガス吹き出し口やガス供給口が形成されていないも
の）に重ならないように巻き付ける場合、最大１０ｍの
長さまでの超電導線材しか熱処理が行えなかった。これ
に対して本発明により熱処理をすると、１００ｍ以上の
長さの超電導線材に熱処理を施すことができた。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の酸化物超電
導導体の製造方法によれば、長尺の超電導線材に熱処理
を施す際に、熱処理炉を大型化することなく、超電導体
形成層に効率良く酸素を供給でき、超電導特性が優れた
長尺の酸化物超電導導体を製造できるできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態の酸化物超電導導
体の製造方法により製造した酸化物超電導導体を示す図
である。

【図２】図２は、本発明の実施形態の酸化物超電導導
体の製造方法により製造した積層物を示す図である。

【図３】図３は、本発明の実施形態の酸化物超電導導
体の製造方法により製造した超電導線材を示す図であ
る。

【図４】図４は、本発明の実施形態の酸化物超電導導
体の製造方法に用いるボビンを示す斜視図である。

【図５】図５は、本発明の実施形態の酸化物超電導導
体の製造方法に用いる熱処理用コイルを示す斜視図であ
る。

【図６】図５のＸ−Ｘ線断面図である。

【図７】従来の長尺の酸化物超電導導体の製造方法の
説明図である。

【符号の説明】

１・・・酸化物超電導導体、１ａ・・・超電導線材、１０・・・
積層物、１１・・・テープ状の基材、１２・・・中間層、１３
・・・酸化物超電導層、１３ａ・・・超電導体形成層、１４・・
・安定化層、２０・・・ボビン、２１・・・ガス導入口、２２・
・・ガス供給管、２３・・・外壁、２３ａ・・・ガス吹き出し
口、３０・・・コイル、３５・・・多孔質のスペーサ、ｔｌ、
ｔ２…厚み。

フロントページの続き (72)発明者大口雄三東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内Ｆターム(参考） 4M113 AD35 AD36 AD68 BA04 BA11 BA16 CA34 CA35 CA36 5G321 AA04 BA03 CA18 CA24 CA42 DA10 DB39 DB46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テープ状の基材上に成膜法により中間層
を形成し、ついで該中間層上に酸化物超電導体からなる
超電導体形成層あるいは熱処理によって酸化物超電導体
となる超電導体形成層を形成して積層物とし、ついで該
積層物の周囲に安定化層を形成して超電導線材とした
後、この超電導線材をボビンに巻き付けた熱処理用コイ
ルに大気雰囲気中又は酸素雰囲気中で熱処理を施すこと
を特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項２】前記ボビンとして、該ボビンの内部空間
に空気又は酸素を導入するためのガス導入口が設けら
れ、該ボビンの外壁に、前記内部空間に連通し、該内部
空間に導入された空気又は酸素を超電導線材に供給する
ためのガス吹き出し口が多数形成されたものを用い、前
記熱処理用コイルに熱処理を施す際に前記ボビンのガス
導入口からボビンの内部空間に空気又は酸素を供給する
とともに前記ガス吹き出し口から空気又は酸素を吹き出
すことを特徴とする請求項１記載の酸化物超電導導体の
製造方法。
【請求項３】前記超電導線材をボビンに巻き付ける際
に、前記超電導線材を重ね巻きし、その際、上層と下層
の超電導線材間に多孔質のスペーサを介在することを特
徴とする請求項１又は２記載の酸化物超電導導体の製造
方法。
【請求項４】前記積層物の周囲に安定化層を形成する
際、前記テープ状の基材側の安定化層の厚みを前記超電
導体形成層側の安定化層の厚みより厚くすることを特徴
とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の酸化物超
電導導体の製造方法。
【請求項５】前記超電導体形成層側の安定化層の厚み
を１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項４記載の
酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項６】テープ状の基材上に中間層が形成され、
該中間層上に酸化物超電導層が形成されてなる積層物の
周囲に安定化層が形成されてなり、前記安定化層はテー
プ状の基材側の厚みが前記酸化物超電導層側の厚みより
厚く形成されていることを特徴とする酸化物超電導導
体。
【請求項７】前記酸化物超電導層側の安定化層の厚み
が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の
酸化物超電導導体。
【請求項８】前記テープ状の基材側の安定化層の厚み
と前記酸化物超電導層側の安定化層の厚みの合計は前記
酸化物超電導層の厚みの１０倍以上の厚みであることを
特徴とする請求項６又は７記載の酸化物超電導導体。