JP2012094388A - 酸化物超電導線材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化物超電導線材は、金属基板と、金属基板上に形成された中間層と、中間層上に形成されたREBaCuO系超電導層と、を備える。REは、Y、Nd、Sm、Eu、Gd及びHoから選択された1種以上の元素からなる。超電導層中には、Zrを含む酸化物粒子が磁束ピンニング点として分散されており、超電導層中に含まれるBaのモル比yは、Zrのモル比をxとした場合、1.2+ax≦y≦1.8+axの範囲、及び0.5≦a≦2である構成を採る。
【選択図】図4
Description
(a)REを含む有機金属錯体溶液:REを含むトリフルオロ酢酸塩、ナフテン酸塩、オクチル酸塩、レブリン酸塩、ネオデカン酸塩、酢酸塩のいずれか1種以上を含む溶液、特に、REを含むトリフルオロ酢酸塩溶液であることが望ましい。
(b)Baを含む有機金属錯体溶液:Baを含むトリフルオロ酢酸塩の溶液
(c)Cuを含む有機金属錯体溶液:Cuを含むナフテン酸塩、オクチル酸塩、レブリン酸塩、ネオデカン酸塩、酢酸塩のいずれか1種以上を含む溶液
(d)Baと親和性の大きい金属を含む有機金属錯体溶液:Zr、Sn、Ce、Ti、Hf、Nbから選択された少なくとも1種以上の金属を含むトリフルオロ酢酸塩、ナフテン酸塩、オクチル酸塩、レブリン酸塩、ネオデカン酸塩、酢酸塩のいずれか1種以上を含む溶液
上記超電導線材100の製造方法を用いて製造した。具体的には、金属基板としてのハステロイ(登録商標)テープ上に、スパッタリング法によりGd2Zr2O7からなる第1中間層121(図4参照)と、IBAD法によりMgOから成る第2中間層122(図4参照)と、スパッタリング法によりLaMnO3から成る第3中間層123(図4参照)と、PLD方によりCeO2からなるキャップ層(第4中間層)124(図4参照)を順次形成した複合基板を用いた。この場合のキャップ層124のΔφは、4.5deg.であった。
実施例1と同様の製造方法において、添加元素(添加金属)Zrに替えてSnとし、超電導原料溶液に1wt%のSnを添加した超電導原料溶液を用いて、実施例1と同様な方法で、超電導層中にSnを含む酸化物粒子が磁束ピンニングとして形成された超電導線材を製造した。
実施例1と同様の製造方法において、添加元素(添加金属)Zrに替えてNbとし、超電導原料溶液に1wt%のNbを添加した超電導原料溶液を用いて、実施例1と同様の方法で、超電導層中にNbを含む酸化物粒子が磁束ピンニングとして形成された超電導線材を製造した。
実施例1と同様の製造方法において、添加元素(添加金属)をZrとしたZr含有ナフテン酸塩を金属重量比で3%(3wt%)を添加し、Zrを添加した事によりZrと反応するBaの量を追加することにより、Y:Gd:Ba:Cuのモル比が0.77:0.23:1.5:3を維持するようにして配合して作製した超電導原料溶液を用いて、Zrを含む酸化物粒子が磁束ピンニングとして形成された超電導層を備える超電導線材を製造した。すなわち、実施例4の超電導線材は、Zrを含む酸化物粒子BaZrO3が磁束ピンニング点として均一に分散された超電導層を有する。この実施例4の超電導線材では、Jcが3.0[MA/cm2](@77K,自己磁場)、Jc,minが0.66[MA/cm2](@77K,1T)であった。
実施例1と同様の製造方法において添加元素(添加金属)Zrを添加せず製造した超電導線材である。つまり、一方、Y―TFA塩、Gd−TFA塩、Ba―TFA塩及びCuのナフテン酸塩をY:Gd:Ba:Cuのモル比が0.77:0.23:1.5:3となるように混合した超電導原料溶液を実施例1の複合基板と同様の複合基板のキャップ層上に塗布して製造された超電導層中に磁束ピンニングの無い超電導線材である。この比較例1の超電導線材では、Jcが2.6[MA/cm2](@77K,自己磁場)、Jc,minが0.20[MA/cm2](@77K,1T)であった。
実施例1と同様の構成の複合基板と、Y:Gd:Ba:Cuのモル比が0.77:0.23:1.5:3とした超電導原料溶液中にZr3wt%を単純に添加してBa補正しない超電導原料溶液とを用いて実施例1の超電導線材と同様に製造した超電導線材である。
実施例4と同様の製造方法において、粒径約70nmである添加元素(添加金属)をZrとしたZr含有ナフテン酸塩を金属重量比で3%(3wt%)を添加した超電導原料溶液を用いて、Zrを含む酸化物粒子が磁束ピンニングとして形成された超電導層を備える超電導線材を製造した。Jcが3.0[MA/cm2](@77K,自己磁場)未満、Jc,minが0.50[MA/cm2](@77K,1T)未満となるなど、所望の超電導特性を得ることができなかった。
110 金属基板
120、220 中間層
121,221 第1中間層
122、222 第2中間層
123 第3中間層
124 第4中間層
140 超電導層
145 磁束ピンニング点
150 安定化層
Claims (7)
- 基板と、前記基板上に形成された中間層と、前記中間層上に形成されたREBayCu3Oz系超電導層と、前記超電導層上に形成された安定化層と、を備え、前記REは、Y、Nd、Sm、Eu、Gd及びHoから選択された1種以上の元素からなる、酸化物超電導線材であって、
前記超電導層中には、Zr、Sn、Ce、Ti、Hf、Nbのうち少なくとも一つの添加元素を含む酸化物粒子が磁束ピンニング点として分散されており、
前記超電導層中に含まれる前記Baのモル比yは、前記添加元素のモル比をxとした場合、1.2+ax≦y≦1.8+axの範囲、及び0.5≦a≦2である、
酸化物超電導線材。 - 前記酸化物粒子は、粒径50nm以下である、
請求項1記載の酸化物超電導線材。 - 前記酸化物粒子は、粒径10nm以下である、
請求項1記載の酸化物超電導線材。 - 前記酸化物粒子の数nは、超電導層中に、1μm3当たり1.0×103個≦n<1.0×107個含まれる、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。 - 前記添加元素の添加量は、前記超電導層全体に対して30wt%以下である、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。 - 前記添加元素は、Zrであり、aの値は1である、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材。 - 基板上に形成された中間層上に超電導原料溶液を塗布した後、熱処理を施すことにより形成され、前記添加元素を含む酸化物粒子が磁束ピンニング点として分散されたREBayCu3Oz系超電導層を有する酸化物超電導線材の製造方法であって、
前記超電導原料溶液は、Y、Nd、Sm、Eu、Gd及びHoから選択された1種以上の元素からなるREと、Baと、Cuと、Zr、Sn、Ce、Ti、Hf、Nbのうち少なくとも一つの添加元素と、を含み、
前記超電導原料溶液に含まれる前記添加元素のモル比をxとした場合、前記超電導原料溶液に含まれる前記Baのモル比yは、1.2+ax≦y≦1.8+axの範囲、及び0.5≦a≦2である、
酸化物超電導線材の製造方法。
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