JP2012209189A - Oxide superconducting wire material and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxide superconducting wire material which can suppress permeation of moisture into an oxide superconducting layer without increasing the whole thickness of the wire material more than required, and provide a method for manufacturing the same.SOLUTION: An oxide superconducting wire material 10 of the present invention includes a superconducting laminate body 5 which is formed of a substrate 1, an intermediate layer 2, an oxide superconducting layer 3, and a silver layer 7 that are laminated in this order, and is folded into two through a groove processed portion 11 that reaches the substrate 1 from the silver layer 7, so as to sandwich a solder layer 12.

Description

本発明は、超酸化物超電導線材及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a superoxide superconducting wire and a method for manufacturing the same.

近年になって発見されたRE−123系酸化物超電導体(REBaCu7−X:REはYを含む希土類元素)は、液体窒素温度以上で超電導性を示し、電流損失が低いため、実用上極めて有望な素材とされており、これを線材に加工して電力供給用の導体あるいは磁気コイル等として使用することが要望されている。この酸化物超電導体を線材に加工するための方法として、金属基材テープ上に酸化物超電導層を形成する方法が研究されている。 RE-123 oxide superconductor discovered in recent years (REBa 2 Cu 3 O 7-X, where RE is a rare earth element including Y) exhibits superconductivity above liquid nitrogen temperature and has low current loss. It is considered as a very promising material for practical use, and it is desired to process it into a wire and use it as a power supply conductor or a magnetic coil. As a method for processing this oxide superconductor into a wire, a method of forming an oxide superconducting layer on a metal substrate tape has been studied.

酸化物超電導線材にあっては、酸化物超電導層上に薄い銀の安定化層を形成し、その上に銅などの良導電性金属材料からなる厚い安定化層を設けた2層構造の安定化層を積層する構造が採用されている。前記銀の安定化層は、酸化物超電導層を水分から保護する目的のためにも設けられており、銅の安定化層は、酸化物超電導層が超電導状態から常電導状態に遷移しようとしたとき、該酸化物超電導層の電流を転流させるバイパスとして機能させ、酸化物超電導線材を電気的に保護するための目的で設けられている。   In the oxide superconducting wire, the stability of the two-layer structure in which a thin silver stabilizing layer is formed on the oxide superconducting layer and a thick stabilizing layer made of a highly conductive metal material such as copper is provided thereon. A structure in which a chemical layer is laminated is employed. The silver stabilization layer is also provided for the purpose of protecting the oxide superconducting layer from moisture, and the copper stabilization layer attempts to transition the oxide superconducting layer from the superconducting state to the normal conducting state. In some cases, the oxide superconducting layer is provided for the purpose of functioning as a bypass to commutate the current and electrically protecting the oxide superconducting wire.

2層構造の安定化層を形成する技術の一例として、酸化物超電導層が積層された超電導積層体の外周全面にスパッタリングにより薄い銀の安定化層を設けた後、線材全体を硫酸銅水溶液のめっき浴に浸漬し、電気めっきにより銀の安定化層上に銅の安定化層を形成する技術が知られている(特許文献1参照)。   As an example of a technique for forming a stabilization layer having a two-layer structure, a thin silver stabilization layer is formed by sputtering on the entire outer periphery of a superconducting laminate in which an oxide superconducting layer is laminated, and then the entire wire is made of a copper sulfate aqueous solution. A technique is known in which a copper stabilization layer is formed on a silver stabilization layer by electroplating by immersion in a plating bath (see Patent Document 1).

特開平7−335051号公報JP 7-335051 A

RE−123系酸化物超電導層の特定組成のものは水分により劣化しやすく、線材を水分の多い環境に保管した場合や、線材に水分が付着した状態のまま放置した場合に、酸化物超電導層に水分が浸入すると、結晶構造が乱れ、超電導特性が低下する要因となる。
しかしながら、特許文献1のようにめっき処理して銅の安定化層を形成した構造では、銅めっき部にピンホールといった欠陥があると、めっき欠陥部から水分が浸入して酸化物超電導層に達し、酸化物超電導層が劣化してしまうおそれがある。
また、特許文献1のように、酸化物超電導層が積層された超電導積層体の外周全面に銀の安定化層を設け、さらに外周全面に厚い銅の安定化層を設けた構造では、線材の全体の厚さが厚くなり、臨界電流密度が低くなってしまうおそれがある。
The RE-123-based oxide superconducting layer having a specific composition is easily deteriorated by moisture, and the oxide superconducting layer is obtained when the wire is stored in an environment with a lot of moisture or when the wire is left in a state where moisture is attached. When moisture enters the crystal, the crystal structure is disturbed and the superconducting properties are deteriorated.
However, in the structure in which the copper stabilization layer is formed by plating as in Patent Document 1, if there is a defect such as a pinhole in the copper plating part, moisture enters the plating defect part and reaches the oxide superconducting layer. The oxide superconducting layer may be deteriorated.
Further, as in Patent Document 1, in a structure in which a silver stabilization layer is provided on the entire outer periphery of a superconducting laminate in which oxide superconducting layers are stacked, and a thick copper stabilization layer is provided on the entire outer periphery, There is a possibility that the entire thickness becomes thick and the critical current density becomes low.

本発明は、以上のような従来の実情に鑑みなされたものであり、線材の全体の厚さを必要以上に厚くすることなく、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えることができる酸化物超電導線材及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an oxide capable of suppressing the intrusion of moisture into the oxide superconducting layer without increasing the overall thickness of the wire more than necessary. It aims at providing a superconducting wire and its manufacturing method.

上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材は、基材と中間層と酸化物超電導層と銀層がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材は、酸化物超電導層が基材に挟まれるように、溝加工部を介して、基材を二つ折りにしてなる構成である。そのため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止できる。
In order to solve the above problems, the oxide superconducting wire of the present invention is a groove processing in which a superconducting laminate in which a base material, an intermediate layer, an oxide superconducting layer, and a silver layer are laminated in this order reaches the base material from the silver layer. It is characterized in that it is folded in half with a solder layer in between via the part.
The oxide superconducting wire of the present invention has a configuration in which the base material is folded in two through a grooved portion so that the oxide superconducting layer is sandwiched between the base materials. Therefore, a configuration in which the oxide superconducting layer is shielded from the outside can be realized without increasing the total thickness of the wire.
Therefore, since the penetration of moisture into the oxide superconducting layer is suppressed, the oxide superconducting layer is not damaged by moisture, and the superconducting characteristics can be prevented from deteriorating.

また、本発明の酸化物超電導線材において、前記はんだ層と前記銀層との間に金属安定化層が介在されてなることもできる。
この場合、酸化物超電導層のはんだ層側の面に銀層と金属安定化層を備える構成となるため、酸化物超電導層を安定化する効果が更に高まる。また、酸化物超電導層のはんだ層側の面が銀層、および金属安定化層により積層される構成となり、さらに効果的に酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなくなり、超電導特性が劣化することをより確実に防止できる。
In the oxide superconducting wire of the present invention, a metal stabilizing layer may be interposed between the solder layer and the silver layer.
In this case, since the silver superconductor layer and the metal stabilizing layer are provided on the surface of the oxide superconductor layer on the solder layer side, the effect of stabilizing the oxide superconductor layer is further enhanced. In addition, the surface of the oxide superconducting layer on the solder layer side is laminated with a silver layer and a metal stabilizing layer, and more effectively prevents moisture from entering the oxide superconducting layer. It is possible to prevent the deterioration of the superconducting characteristics more reliably without being damaged by moisture.

また、本発明の酸化物超電導線材において、前記金属安定化層が、金属テープの貼り合わせ、又はめっきにより形成されてなることもできる
金属安定化層が金属テープの貼り合わせにより形成されている場合、金属テープの厚さを調整することで容易に金属安定化層の厚さを調整できるので、酸化物超電導層を安定化するに充分な厚さを確保しやすく、安定化効果が高い酸化物超電導線材となる。また、金属安定化層がめっきにより形成されている場合、銀層の表面を覆うように金属安定化層が形成される構成となる。そのため、酸化物超電導層を外部からより効果的に遮蔽することができるので、水分による酸化物超電導層の劣化をさらに確実に抑制できる。
Moreover, in the oxide superconducting wire of the present invention, the metal stabilization layer may be formed by bonding a metal tape or plating. When the metal stabilization layer is formed by bonding a metal tape Since the thickness of the metal stabilization layer can be easily adjusted by adjusting the thickness of the metal tape, it is easy to ensure a sufficient thickness to stabilize the oxide superconducting layer, and the oxide has a high stabilization effect. It becomes a superconducting wire. Moreover, when the metal stabilization layer is formed by plating, the metal stabilization layer is formed so as to cover the surface of the silver layer. Therefore, since the oxide superconducting layer can be more effectively shielded from the outside, deterioration of the oxide superconducting layer due to moisture can be further reliably suppressed.

上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の製造方法は、基材と中間層と酸化物超電導層と銀層がこの順に積層されてなる超電導積層体を準備する第1工程と、前記超電導積層体の銀層側を、該超電導積層体の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層から基材に達するように溝加工して溝加工部を設ける第2工程と、前記溝加工部が設けられた前記銀層側の上面にはんだ層を形成する第3工程と、前記はんだ層が内側となるように、前記溝加工部を介して前記超電導積層体を二つ折りにする第4工程と、二つ折りにされた前記超電導積層体を加熱して前記はんだ層を溶融凝固させて前記超電導積層体を固定する第5工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の製造方法は、はんだ層のみが積層された超電導積層体を、二つ折りにして酸化物超電導層が基材に挟まれるようにする構成である。
そのため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を製造できる。従って、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性の劣化を防止する酸化物超電導線材を提供できる。
In order to solve the above problems, the oxide superconducting wire manufacturing method of the present invention includes a first step of preparing a superconducting laminate in which a base material, an intermediate layer, an oxide superconducting layer, and a silver layer are laminated in this order; A second step of providing a grooved portion by grooving the silver layer side of the superconducting laminate so as to reach the substrate from the silver layer along the longitudinal direction from the intermediate portion in the width direction of the superconducting laminate; A third step of forming a solder layer on the upper surface on the silver layer side where the grooved portion is provided, and the superconducting laminate is folded in two through the grooved portion so that the solder layer is on the inner side A fourth step, and a fifth step of fixing the superconducting laminate by heating the superconducting laminate folded in half to melt and solidify the solder layer.
The method for producing an oxide superconducting wire according to the present invention has a configuration in which a superconducting laminate in which only a solder layer is laminated is folded in two so that the oxide superconducting layer is sandwiched between substrates.
Therefore, an oxide superconducting wire having a configuration in which the oxide superconducting layer is shielded from the outside can be manufactured without increasing the overall thickness of the wire. Therefore, since entry of moisture into the oxide superconducting layer is suppressed, the oxide superconducting layer is not damaged by moisture, and an oxide superconducting wire that prevents deterioration of superconducting characteristics can be provided.

また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法は、前記第1工程において、前記銀層を積層した後に、前記銀層上に金属安定化層を積層し、前記第2工程において、前記超電導積層体の金属安定化層側を、該超電導積層体の幅方向の中間部から長手方向に沿って金属安定化層から基材に達するように溝加工して溝加工部を設け、前記第3工程において、前記溝加工部が設けられた前記金属安定化層側の上面にはんだ層を形成することもできる。
この場合、酸化物超電導層のはんだ層側の面に銀層と金属安定化層を形成する構成となるため、酸化物超電導層を安定化する効果が更に向上した酸化物超電導線材を製造できる。また、酸化物超電導層のはんだ層側の面が銀層、および金属安定化層により積層される構成の酸化物超電導線材が製造できるため、さらに効果的に酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けて超電導特性が劣化することをより確実に防ぐことができる酸化物超電導線材を提供できる。
Further, in the method for producing an oxide superconducting wire according to the present invention, in the first step, after laminating the silver layer, a metal stabilizing layer is laminated on the silver layer, and in the second step, the superconducting laminate is formed. Forming a grooved portion by grooving the metal stabilizing layer side of the body so as to reach the substrate from the metal stabilizing layer along the longitudinal direction from the intermediate portion in the width direction of the superconducting laminate, In this case, a solder layer can be formed on the upper surface of the metal stabilizing layer side where the grooved portion is provided.
In this case, since the silver layer and the metal stabilizing layer are formed on the surface of the oxide superconducting layer on the solder layer side, it is possible to manufacture an oxide superconducting wire further improving the effect of stabilizing the oxide superconducting layer. In addition, since the oxide superconducting wire can be manufactured so that the surface of the oxide superconducting layer on the solder layer side is laminated with a silver layer and a metal stabilizing layer, it is possible to more effectively prevent moisture from entering the oxide superconducting layer. Therefore, it is possible to provide an oxide superconducting wire that can more reliably prevent the oxide superconducting layer from being damaged by moisture and degrading the superconducting characteristics.

また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法は、前記第1工程において、前記銀層上に金属テープを貼り合わせることにより、又は前記銀層を金属でめっきするにより前記銀層上に金属安定化層を積層することもできる。
金属安定化層を金属テープの貼り合わせにより形成する場合、金属テープの厚さを調整することで容易に金属安定化層の厚さを調整できるので、酸化物超電導層を安定化するに充分な厚さを確保しやすく、安定化効果が高い酸化物超電導線材を製造することができる。また、金属安定化層をめっきにより形成する場合、銀層の表面を覆うように金属安定化層を形成する構成となる。そのため、超電導積層体を外部からより効果的に遮蔽することができるので、水分による酸化物超電導層の劣化をさらに確実に抑制する酸化物超電導線材を提供できる。
In addition, in the first step, the oxide superconducting wire manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the first step, a metal tape is bonded to the silver layer, or the silver layer is plated with metal to stabilize the metal on the silver layer. It is also possible to laminate a chemical layer.
When the metal stabilization layer is formed by laminating a metal tape, the thickness of the metal stabilization layer can be easily adjusted by adjusting the thickness of the metal tape, which is sufficient to stabilize the oxide superconducting layer. It is possible to produce an oxide superconducting wire that is easy to ensure the thickness and has a high stabilization effect. Moreover, when forming a metal stabilization layer by plating, it becomes a structure which forms a metal stabilization layer so that the surface of a silver layer may be covered. Therefore, since the superconducting laminate can be more effectively shielded from the outside, it is possible to provide an oxide superconducting wire that more reliably suppresses deterioration of the oxide superconducting layer due to moisture.

また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法は、前記第2工程において、レーザー又は回転刃により前記溝加工部を設けることもできる。
この場合、レーザーの出力や回転刃の厚さを調整することで容易に溝加工部の幅及び深さを調整できるため、超電導積層体を二つ折りにする際、酸化物超電導層にクラックが生じないので、超電導特性の劣化を抑制した酸化物超電導線材を提供することができる。
Moreover, the manufacturing method of the oxide superconducting wire of this invention can also provide the said groove process part with a laser or a rotary blade in a said 2nd process.
In this case, since the width and depth of the grooved portion can be easily adjusted by adjusting the laser output and the thickness of the rotary blade, a crack occurs in the oxide superconducting layer when the superconducting laminate is folded in half. Therefore, it is possible to provide an oxide superconducting wire in which deterioration of superconducting characteristics is suppressed.

本発明によれば、線材の全体の厚さを必要以上に厚くすることなく、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えることができる酸化物超電導線材及びその製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the oxide superconducting wire which can suppress the penetration | invasion of the water | moisture content to an oxide superconducting layer, and its manufacturing method are provided, without making thickness of the whole wire more than necessary.

本発明に係る酸化物超電導線材の第1実施形態を示す断面斜視図である。It is a section perspective view showing a 1st embodiment of an oxide superconducting wire concerning the present invention. 本発明に係る酸化物超電導線材の第1実施形態に用いられる超電導積層体の断面斜視図である。1 is a cross-sectional perspective view of a superconducting laminate used in a first embodiment of an oxide superconducting wire according to the present invention. 本発明に係る酸化物超電導線材の第1実施形態の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of 1st Embodiment of the oxide superconducting wire which concerns on this invention. 本発明に係る酸化物超電導線材の製造装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the manufacturing apparatus of the oxide superconducting wire which concerns on this invention. 本発明に係る酸化物超電導線材の第2実施形態に用いられる超電導積層体の断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of the superconducting laminated body used for 2nd Embodiment of the oxide superconducting wire which concerns on this invention. 本発明に係る酸化物超電導線材の第2実施形態を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows 2nd Embodiment of the oxide superconducting wire which concerns on this invention. 本発明に係る酸化物超電導線材の第2実施形態の製造方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the manufacturing method of 2nd Embodiment of the oxide superconducting wire which concerns on this invention.

以下、本発明に係る酸化物超電導線材及びその製造方法の実施形態について図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明に係る酸化物超電導線材の第1実施形態を示す断面斜視図である。図1に示すように、酸化物超電導層3が基材1に挟まれるように、溝加工部11を介して、基材1を二つ折りにしてなる構造となっている。
Hereinafter, embodiments of an oxide superconducting wire and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view showing a first embodiment of an oxide superconducting wire according to the present invention. As shown in FIG. 1, the base material 1 is folded in two via a groove processing portion 11 so that the oxide superconducting layer 3 is sandwiched between the base materials 1.

図2は、本発明に係る酸化物超電導線材の第1実施形態に用いられる超電導積層体5の断面斜視図である。
図2に示す超電導積層体5は、基材1の上に中間層2と酸化物超電導層3と銀層7が順次積層された構造となっている。
FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the superconducting laminate 5 used in the first embodiment of the oxide superconducting wire according to the present invention.
A superconducting laminate 5 shown in FIG. 2 has a structure in which an intermediate layer 2, an oxide superconducting layer 3, and a silver layer 7 are sequentially laminated on a base material 1.

基材1は、通常の超電導線材の基材として使用し得るものであれば良く、長尺のプレート状、シート状又はテープ状であることが好ましく、耐熱性の金属からなるものが好ましい。耐熱性の金属の中でも、合金が好ましく、ニッケル(Ni)合金又は銅(Cu)合金がより好ましい。中でも、市販品であればハステロイ(商品名、ヘインズ社製)が好適であり、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)等の成分量が異なる、ハステロイB、C、G、N、W等のいずれの種類も使用できる。また、基材1としてニッケル(Ni)合金などに集合組織を導入した配向金属基材を用い、その上に中間層2および酸化物超電導層3を形成してもよい。
基材1の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、10〜500μmであることが好ましく、20〜200μmであることがより好ましい。下限値以上とすることで強度が一層向上し、上限値以下とすることでオーバーオールの臨界電流密度を一層向上させることができる。
The substrate 1 may be any material that can be used as a substrate for ordinary superconducting wires, and is preferably in the form of a long plate, sheet, or tape, and is preferably made of a heat-resistant metal. Among heat resistant metals, an alloy is preferable, and a nickel (Ni) alloy or a copper (Cu) alloy is more preferable. Among them, if it is a commercial product, Hastelloy (trade name, manufactured by Haynes) is suitable, and the amount of components such as molybdenum (Mo), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co) is different, Hastelloy B, Any kind of C, G, N, W, etc. can be used. Further, an oriented metal base material in which a texture is introduced into a nickel (Ni) alloy or the like may be used as the base material 1, and the intermediate layer 2 and the oxide superconducting layer 3 may be formed thereon.
What is necessary is just to adjust the thickness of the base material 1 suitably according to the objective, Usually, it is preferable that it is 10-500 micrometers, and it is more preferable that it is 20-200 micrometers. By setting the lower limit value or more, the strength can be further improved, and by setting the upper limit value or less, the critical current density of the overall can be further improved.

中間層2は、酸化物超電導層3の結晶配向性を制御し、基材1中の金属元素の酸化物超電導層3への拡散を防止するものである。さらに、基材1と酸化物超電導層3との物理的特性(熱膨張率や格子定数等)の差を緩和するバッファー層として機能し、その材質は、物理的特性が基材1と酸化物超電導層3との中間的な値を示す金属酸化物が好ましい。中間層2の好ましい材質として具体的には、GdZr、MgO、ZrO−Y(YSZ)、SrTiO、CeO、Y、Al、Gd、Zr、Ho、Nd等の金属酸化物が例示できる。
中間層2は、単層でも良いし、複数層でも良い。例えば、前記金属酸化物からなる層(金属酸化物層)は、結晶配向性を有していることが好ましく、複数層である場合には、最外層(最も酸化物超電導層3に近い層)が少なくとも結晶配向性を有していることが好ましい。
The intermediate layer 2 controls the crystal orientation of the oxide superconducting layer 3 and prevents diffusion of metal elements in the base material 1 into the oxide superconducting layer 3. Furthermore, it functions as a buffer layer that alleviates the difference in physical properties (thermal expansion coefficient, lattice constant, etc.) between the base material 1 and the oxide superconducting layer 3, and the material has physical properties that are different from those of the base material 1 and oxide. A metal oxide showing an intermediate value with the superconducting layer 3 is preferable. Specifically, preferred materials for the intermediate layer 2 are Gd 2 Zr 2 O 7 , MgO, ZrO 2 —Y 2 O 3 (YSZ), SrTiO 3 , CeO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , Gd 2. Examples thereof include metal oxides such as O 3 , Zr 2 O 3 , Ho 2 O 3 , and Nd 2 O 3 .
The intermediate layer 2 may be a single layer or a plurality of layers. For example, the layer made of the metal oxide (metal oxide layer) preferably has crystal orientation, and in the case of a plurality of layers, the outermost layer (the layer closest to the oxide superconducting layer 3). Preferably have at least crystal orientation.

さらに、本発明において、中間層2は、基材1側に拡散防止層とベッド層が積層された複数層構造でもよい。この場合、基材1とベッド層との間に拡散防止層が介在された構造となる。拡散防止層は、基材1の構成元素拡散を防止する目的で形成されたもので、窒化ケイ素(Si)、酸化アルミニウム(Al)、あるいは希土類金属酸化物等から構成され、その厚さは例えば10〜400nmである。なお、拡散防止層の結晶性は問われないので、通常のスパッタ法等の成膜法により形成すればよい。
このように基材1とベッド層との間に拡散防止層を介在させることにより、中間層2を構成する他の層や酸化物超電導層3等を形成する際に、必然的に加熱され、又は熱処理される結果として熱履歴を受ける場合に、基材1の構成元素の一部がベッド層を介して酸化物超電導層3側に拡散することを効果的に抑制することができる。基材1とベッド層との間に拡散防止層を介在させる場合の例としては、拡散防止層としてAl、ベッド層としてYを用いる組み合わせを例示することができる。
Further, in the present invention, the intermediate layer 2 may have a multi-layer structure in which a diffusion prevention layer and a bed layer are laminated on the base material 1 side. In this case, the diffusion preventing layer is interposed between the base material 1 and the bed layer. The diffusion prevention layer is formed for the purpose of preventing the diffusion of the constituent elements of the substrate 1 and is made of silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), rare earth metal oxide, or the like. The thickness is, for example, 10 to 400 nm. Note that since the crystallinity of the diffusion preventing layer is not questioned, it may be formed by a film forming method such as a normal sputtering method.
Thus, by interposing the diffusion prevention layer between the base material 1 and the bed layer, when forming the other layer constituting the intermediate layer 2, the oxide superconducting layer 3, etc., inevitably heated, Alternatively, when receiving a thermal history as a result of the heat treatment, it is possible to effectively suppress a part of the constituent elements of the substrate 1 from diffusing to the oxide superconducting layer 3 side through the bed layer. As an example of the case where a diffusion preventing layer is interposed between the base material 1 and the bed layer, a combination using Al 2 O 3 as the diffusion preventing layer and Y 2 O 3 as the bed layer can be exemplified.

また中間層2は、前記金属酸化物層の上に、さらにキャップ層が積層された複数層構造でも良い。キャップ層は、酸化物超電導層3の配向性を制御する機能を有するとともに、酸化物超電導層3を構成する元素の中間層2への拡散や、酸化物超電導層3積層時に使用するガスと中間層2との反応を抑制する機能等を有するものである。   The intermediate layer 2 may have a multilayer structure in which a cap layer is further laminated on the metal oxide layer. The cap layer has a function of controlling the orientation of the oxide superconducting layer 3, diffuses the elements constituting the oxide superconducting layer 3 into the intermediate layer 2, and intermediates between the gas used for stacking the oxide superconducting layer 3 and the intermediate layer It has a function of suppressing the reaction with the layer 2 and the like.

キャップ層は、前記金属酸化物層の表面に対してエピタキシャル成長し、その後、横方向(面方向)に粒成長(オーバーグロース)して、結晶粒が面内方向に選択成長するという過程を経て形成されたものが好ましい。このようなキャップ層は、前記金属酸化物層よりも高い面内配向度が得られる。
キャップ層の材質は、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、CeO、Y、Al、Gd、Zr、Ho、Nd等が例示できる。キャップ層の材質がCeOである場合、キャップ層は、Ceの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたCe−M−O系酸化物を含んでいても良い。
キャップ層は、PLD法(パルスレーザ蒸着法)、スパッタリング法等で成膜することができるが、大きな成膜速度を得られる点でPLD法を用いることが好ましい。
The cap layer is formed through a process of epitaxially growing on the surface of the metal oxide layer, and then growing the grains in the lateral direction (plane direction) (overgrowth) and selectively growing the crystal grains in the in-plane direction. The ones made are preferred. Such a cap layer has a higher degree of in-plane orientation than the metal oxide layer.
The material of the cap layer is not particularly limited as long as it can exhibit the above functions, but specifically, preferred examples include CeO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , Gd 2 O 3 , and Zr 2 O. 3 , Ho 2 O 3 , Nd 2 O 3 and the like. When the material of the cap layer is CeO 2 , the cap layer may contain a Ce—M—O-based oxide in which part of Ce is substituted with another metal atom or metal ion.
The cap layer can be formed by a PLD method (pulse laser deposition method), a sputtering method, or the like, but it is preferable to use the PLD method from the viewpoint of obtaining a high film formation rate.

中間層2の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、0.1〜5μmである。
中間層2が、前記金属酸化物層の上にキャップ層が積層された複数層構造である場合には、キャップ層の厚さは、通常は、0.1〜1.5μmである。
The thickness of the intermediate layer 2 may be appropriately adjusted according to the purpose, but is usually 0.1 to 5 μm.
When the intermediate layer 2 has a multi-layer structure in which a cap layer is laminated on the metal oxide layer, the thickness of the cap layer is usually 0.1 to 1.5 μm.

中間層2は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法(以下、IBAD法と略記する)等の物理的蒸着法;化学気相成長法(CVD法);塗布熱分解法(MOD法);溶射等、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層できる。特に、IBAD法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導層3やキャップ層の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。IBAD法とは、蒸着時に、結晶の蒸着面に対して所定の角度でイオンビームを照射することにより、結晶軸を配向させる方法である。通常は、イオンビームとして、アルゴン(Ar)イオンビームを使用する。例えば、GdZr、MgO又はZrO−Y(YSZ)からなる中間層2は、IBAD法における配向度を表す指標であるΔΦ(FWHM:半値全幅)の値を小さくできるため、特に好適である。 The intermediate layer 2 is formed by physical vapor deposition such as sputtering, vacuum vapor deposition, laser vapor deposition, electron beam vapor deposition, or ion beam assisted vapor deposition (hereinafter abbreviated as IBAD); chemical vapor deposition (CVD). ); Coating pyrolysis method (MOD method); lamination can be performed by a known method for forming an oxide thin film such as thermal spraying. In particular, the metal oxide layer formed by the IBAD method is preferable in that the crystal orientation is high and the effect of controlling the crystal orientation of the oxide superconducting layer 3 and the cap layer is high. The IBAD method is a method of orienting crystal axes by irradiating an ion beam at a predetermined angle with respect to a crystal deposition surface during deposition. Usually, an argon (Ar) ion beam is used as the ion beam. For example, the intermediate layer 2 made of Gd 2 Zr 2 O 7 , MgO or ZrO 2 —Y 2 O 3 (YSZ) can reduce the value of ΔΦ (FWHM: full width at half maximum) which is an index representing the degree of orientation in the IBAD method. Therefore, it is particularly suitable.

酸化物超電導層3は通常知られている組成の酸化物超電導体からなるものを広く適用することができ、REBaCu(REはY、La、Nd、Sm、Er、Gd等の希土類元素を表す)なる材質のもの、具体的には、Y123(YBaCu)又はGd123(GdBaCu)を例示することができる。また、その他の酸化物超電導体、例えば、BiSrCan−1Cu4+2n+δなる組成等に代表される臨界温度の高い他の酸化物超電導体からなるものを用いても良いのは勿論である。
酸化物超電導層3は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法等の物理的蒸着法;化学気相成長法(CVD法);塗布熱分解法(MOD法)等で積層でき、なかでもレーザ蒸着法が好ましい。
酸化物超電導層3の厚みは、0.5〜5μm程度であって、均一な厚みであることが好ましい。
The oxide superconducting layer 3 can be widely applied with an oxide superconductor having a generally known composition, such as REBa 2 Cu 3 O y (RE is Y, La, Nd, Sm, Er, Gd, etc. A material made of a material that represents a rare earth element, specifically, Y123 (YBa 2 Cu 3 O y ) or Gd123 (GdBa 2 Cu 3 O y ) can be exemplified. Further, other oxide superconductors, for example, Bi 2 Sr 2 Ca n- 1 Cu n for O 4 + 2n + δ becomes may be used in compositions such as those made of other oxide superconductors having high critical temperatures representative Of course.
The oxide superconducting layer 3 is formed by physical vapor deposition such as sputtering, vacuum vapor deposition, laser vapor deposition, or electron beam vapor deposition; chemical vapor deposition (CVD); coating pyrolysis (MOD). Among them, the laser vapor deposition method is preferable.
The oxide superconducting layer 3 has a thickness of about 0.5 to 5 μm and preferably a uniform thickness.

酸化物超電導層3の上面を覆うように形成されている銀層7は、スパッタ法などの気相法により成膜されており、その厚さを1〜30μm程度とされる。なお、気相法により成膜された銀層7は、銀の粒子が酸化物超電導層3の表面に被着して膜を形成している。そのため、銀層7は全体的に均一な膜ではなく、膜厚や膜表面形状にバラつきがある場合もありうる。銀層7の形成方法の詳細については、後述する。
銀層7を備える構成とする理由としては、銀は良導電性かつ酸化物超電導層3と接触抵抗が低くなじみの良い点、及び、酸化物超電導層3に酸素をドープするアニール工程においてドープした酸素を酸化物超電導層3から逃避し難くする性質を有する点を挙げることができる。
The silver layer 7 formed so as to cover the upper surface of the oxide superconducting layer 3 is formed by a vapor phase method such as a sputtering method, and has a thickness of about 1 to 30 μm. The silver layer 7 formed by the vapor phase method forms a film by depositing silver particles on the surface of the oxide superconducting layer 3. Therefore, the silver layer 7 is not a uniform film as a whole, and there may be variations in film thickness and film surface shape. Details of the method of forming the silver layer 7 will be described later.
The reason why the silver layer 7 is provided is that silver is doped in an annealing process in which oxygen is doped into the oxide superconducting layer 3 and the oxide superconducting layer 3 has a good conductivity and low contact resistance. The point which has a property which makes it difficult to escape oxygen from the oxide superconductor layer 3 can be mentioned.

本実施形態の酸化物超電導線材の製造方法の詳細は後述するが、図1に示されるように、酸化物超電導線材10は、超電導積層体5の銀層7側に、該超電導積層体5の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層7から基材1に達するように溝加工部11が設けられ、溝加工部11が設けられた銀層7側の上面に被着するようにはんだ層12が積層され、はんだ層12が内側となるように前記溝加工部11を介して前記超電導積層体5が二つ折りにされてなる。
すなわち、酸化物超電導線材10は、基材1と中間層2と酸化物超電導層3と銀層7がこの順に積層されてなる超電導積層体5が、銀層7から基材1まで達する溝加工部11を介し、はんだ層12を挟んで二つ折りにされてなる構造となっている。
Although details of the manufacturing method of the oxide superconducting wire according to the present embodiment will be described later, as shown in FIG. 1, the oxide superconducting wire 10 is formed on the silver layer 7 side of the superconducting laminate 5. A grooved portion 11 is provided so as to reach the base material 1 from the silver layer 7 along the longitudinal direction from an intermediate portion in the width direction, and is attached to the upper surface on the silver layer 7 side where the grooved portion 11 is provided. The solder layer 12 is laminated, and the superconducting laminate 5 is folded in two via the grooved portion 11 so that the solder layer 12 is on the inner side.
That is, the oxide superconducting wire 10 has a groove processing in which a superconducting laminate 5 in which a base material 1, an intermediate layer 2, an oxide superconducting layer 3 and a silver layer 7 are laminated in this order reaches the base material 1 from the silver layer 7. It has a structure in which the solder layer 12 is sandwiched between the part 11 and the solder layer 12.

次に図3を参照して、本実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法について説明する。
本実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法は、基材1と中間層2と酸化物超電導層3と銀層7がこの順に積層されてなる超電導積層体5を準備する第1工程と、前記超電導積層体5の銀層7側を、該超電導積層体5の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層7から基材1に達するように溝加工して溝加工部11を設ける第2工程と、前記溝加工部11が設けられた前記銀層7側の上面にはんだ層12を形成する第3工程と、前記はんだ層12が内側となるように、前記溝加工部11を介して前記超電導積層体5を二つ折りにする第4工程と、二つ折りにされた前記超電導積層体5を加熱して前記はんだ層12を溶融凝固させて前記超電導積層体5を固定する第5工程と、を備える。
Next, with reference to FIG. 3, the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 of this embodiment is demonstrated.
The manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 of the present embodiment includes a first step of preparing a superconducting laminate 5 in which a base material 1, an intermediate layer 2, an oxide superconducting layer 3, and a silver layer 7 are laminated in this order; Groove processing is performed on the silver layer 7 side of the superconducting laminate 5 so as to reach the substrate 1 from the silver layer 7 along the longitudinal direction from the intermediate portion in the width direction of the superconducting laminate 5. The second step, the third step of forming the solder layer 12 on the upper surface on the silver layer 7 side where the groove processing portion 11 is provided, and the groove processing portion 11 so that the solder layer 12 is inside. A fourth step of folding the superconducting laminate 5 in half, and a fifth step of fixing the superconducting laminate 5 by heating the superconducting laminate 5 folded in half to melt and solidify the solder layer 12. A process.

まず、前述した超電導積層体5を準備する(第1工程)。一例として、基材1上にスパッタ法で拡散防止層とベッド層を形成した後、このベッド層の上にIBAD法で中間層2を形成し、さらにPLD法でキャップ層と酸化物超電導層3を形成し、次に、酸化物超電導層3の上面に銀層7を形成して超電導積層体5を作製する。
銀層7の形成方法は特に限定されず従来公知の方法を適用できるが、気相法により形成することが好ましい。気相法としては、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法等の物理的蒸着法、化学気相成長法(CVD法)が挙げられるが、比較的簡便に成膜が可能であり、コストも安価であるため、スパッタ法が特に好ましい。スパッタ法としては、イオンビームスパッタ法、DC(直流)スパッタ法、RF(高周波)スパッタ法、マグネトロンスパッタ法のいずれの方法でもよい。
First, the superconducting laminate 5 described above is prepared (first step). As an example, after forming a diffusion prevention layer and a bed layer on the substrate 1 by sputtering, an intermediate layer 2 is formed on the bed layer by IBAD, and then a cap layer and an oxide superconducting layer 3 are formed by PLD. Next, a silver layer 7 is formed on the upper surface of the oxide superconducting layer 3 to produce a superconducting laminate 5.
The formation method of the silver layer 7 is not specifically limited, A conventionally well-known method can be applied, However, It is preferable to form by the vapor phase method. Examples of the vapor phase method include physical vapor deposition methods such as sputtering, vacuum vapor deposition, laser vapor deposition, and electron beam vapor deposition, and chemical vapor deposition (CVD). The sputtering method is particularly preferable because the cost is low. As the sputtering method, any of an ion beam sputtering method, a DC (direct current) sputtering method, an RF (high frequency) sputtering method, and a magnetron sputtering method may be used.

形成する銀層7の厚さは、1〜30μm程度とされ、上記の如くスパッタ法等の気相法により形成された場合は、0.5〜26μm程度とされる。なお、気相法により成膜された銀層7は、銀の粒子が超電導積層体5の表面(成膜面)に被着して膜を形成している。そのため、銀層7は全体的に均一な膜ではなく、膜厚や膜表面形状にバラつきがある場合もありうる。   The thickness of the silver layer 7 to be formed is about 1 to 30 μm, and when formed by a vapor phase method such as sputtering as described above, it is about 0.5 to 26 μm. The silver layer 7 formed by the vapor phase method forms a film by depositing silver particles on the surface (film formation surface) of the superconducting laminate 5. Therefore, the silver layer 7 is not a uniform film as a whole, and there may be variations in film thickness and film surface shape.

次に、超電導積層体5の銀層7側を、超電導積層体5の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層7から基材1に達するように溝加工して溝加工部11を設ける(第2工程)。溝加工部11の形成方法は特に限定されず従来公知の方法を適用できるが、レーザー又は回転刃により形成することが好ましい。図3に示すように、レーザー加工機13を用いる場合には、加工時に超電導積層体5が応力や圧力により変形するおそれがない。レーザーの出力や回転刃の厚さを調整することで容易に溝加工部11の幅及び深さを調整できる。また、超電導積層体5の搬送速度を変えることにより、更に正確な調節が可能となる。
溝加工部11の幅は、20〜100μm程度とされ、溝加工部11の深さは、基材1の厚さの1/3〜1/2程度の深さに達する程度とされる。
溝加工部11を設けずに基材1を二つ折りにすると、酸化物超電導層3の折り曲げ部分に不定形のクラックが多数生じてしまうので、酸化物超電導線材10の超電導特性が劣化してしまう。一方、溝加工部11を設けることにより、超電導積層体5を二つ折りにする際、酸化物超電導層3に不用なクラックが生じないので、超電導特性の劣化を抑制した酸化物超電導線材10を提供することができる。
Next, the silver layer 7 side of the superconducting laminate 5 is grooved so as to reach the base material 1 from the silver layer 7 along the longitudinal direction from the intermediate portion in the width direction of the superconducting laminate 5 to form the groove processing portion 11 Provided (second step). The formation method of the groove processing part 11 is not specifically limited, A conventionally well-known method can be applied, However, It is preferable to form with a laser or a rotary blade. As shown in FIG. 3, when using the laser processing machine 13, there is no possibility that the superconducting laminate 5 is deformed by stress or pressure during processing. The width and depth of the grooved portion 11 can be easily adjusted by adjusting the laser output and the thickness of the rotary blade. In addition, more accurate adjustment is possible by changing the transport speed of the superconducting laminate 5.
The width of the groove processing portion 11 is set to about 20 to 100 μm, and the depth of the groove processing portion 11 is set to reach a depth of about 1/3 to 1/2 of the thickness of the substrate 1.
If the base material 1 is folded in half without providing the groove processing portion 11, many irregular cracks are generated in the bent portion of the oxide superconducting layer 3, and the superconducting characteristics of the oxide superconducting wire 10 are deteriorated. . On the other hand, by providing the groove processed portion 11, when the superconducting laminate 5 is folded in half, an unnecessary crack does not occur in the oxide superconducting layer 3, so that the oxide superconducting wire 10 that suppresses deterioration of superconducting characteristics is provided. can do.

次に溝加工部11が設けられた銀層7側の上面にはんだ層12を形成する(第3工程)。はんだ層12の厚さは、20〜30μm程度とされる。はんだ層は、はんだテープを被着させたものであっても、はんだ付けによって形成したものであってもよい。また、はんだ層の材料として錫、錫−銀系合金や錫−ビスマス系合金等を適宜用いることができる。   Next, the solder layer 12 is formed on the upper surface on the silver layer 7 side where the groove processing portion 11 is provided (third step). The thickness of the solder layer 12 is about 20 to 30 μm. The solder layer may be formed by attaching a solder tape, or may be formed by soldering. Moreover, tin, a tin-silver alloy, a tin-bismuth alloy, or the like can be appropriately used as a material for the solder layer.

次にはんだ層12が内側となるように、溝加工部11を介して超電導積層体5を二つ折りにする(第4工程)。溝加工部11を介することにより超電導積層体5を折り曲げやすくすることができる。尚、上述したように、折り曲げの観点から基材1の厚さの1/3〜1/2程度の深さに達するように溝加工部11を設けることが好ましい。   Next, the superconducting laminate 5 is folded into two via the grooved portion 11 so that the solder layer 12 is on the inner side (fourth step). The superconducting laminate 5 can be easily bent through the groove processing portion 11. As described above, it is preferable to provide the grooved portion 11 so as to reach a depth of about 1/3 to 1/2 of the thickness of the substrate 1 from the viewpoint of bending.

次に二つ折りにされた超電導積層体5を加熱してはんだ層12を溶融凝固させて超電導積層体5を固定する(第5工程)。
以上の工程により、酸化物超電導線材10を製造できる。
Next, the superconducting laminate 5 folded in half is heated to melt and solidify the solder layer 12 to fix the superconducting laminate 5 (fifth step).
The oxide superconducting wire 10 can be manufactured through the above steps.

さらに本実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法を、酸化物超電導線材の製造装置30(以下、「製造装置30」と称する。)を用いて説明する。
図4に示すように、製造装置30は、超電導積層体5を溝加工するレーザー加工機構13と、超電導積層体5にはんだテープ20を沿わせてはんだ層を積層するはんだ沿わせ機構50と、超電導積層体5を溝加工部を介して二つ折りにする折り曲げ機構40と、折り曲げられた超電導積層体5を固定する固定機構60とを備えている。
詳しくは、製造装置30は、超電導積層体5を巻き付けて備え、超電導積層体5を送り出し可能な第1リール装置31と、はんだテープ20を巻き付けて備え、はんだテープ20を送り出し可能な第2リール装置32と、送り出された超電導積層体5およびはんだテープ20を、はんだ沿わせ機構50に案内する搬送ローラ51と、固定機構60により形成された酸化物超電導線材1を巻き取る巻き取り装置33とを備えている。
Furthermore, the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 of the present embodiment will be described using an oxide superconducting wire manufacturing apparatus 30 (hereinafter referred to as “manufacturing apparatus 30”).
As shown in FIG. 4, the manufacturing apparatus 30 includes a laser processing mechanism 13 for grooving the superconducting laminate 5, a solder alignment mechanism 50 for stacking a solder layer along the solder tape 20 on the superconducting laminate 5, A folding mechanism 40 that folds the superconducting laminate 5 through the groove processing portion and a fixing mechanism 60 that fixes the folded superconducting laminate 5 are provided.
Specifically, the manufacturing apparatus 30 is provided with the superconducting laminate 5 wound thereon, the first reel device 31 capable of feeding the superconducting laminate 5 and the second reel capable of feeding the solder tape 20 provided with the solder tape 20 wound thereon. A device 32; a transport roller 51 that guides the superconducting laminate 5 and the solder tape 20 delivered to the solder alignment mechanism 50; and a winding device 33 that winds up the oxide superconducting wire 1 formed by the fixing mechanism 60. It has.

図4に示すように、固定機構60は、はんだ層が積層され、二つ折りにされた超電導積層体5をはんだ層の融点以上の温度に加熱する本加熱機構(加熱部)61と、二つ折りにされた超電導積層体5を固定するように押し付けながら徐々に冷却する一対の加圧ローラ62とを有している。
二つ折りにされた超電導積層体5は、本加熱機構61内を挿通することにより所定の温度に加熱される。加圧ローラ62は、不図示のヒータ、および加圧ローラ62の外周面上に取付けられた不図示のブラシを有している。
以上の工程により、酸化物超電導線材10が製造される。
As shown in FIG. 4, the fixing mechanism 60 includes a main heating mechanism (heating unit) 61 that heats the superconducting laminate 5 in which the solder layers are laminated and folded in half to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder layers. And a pair of pressure rollers 62 that cool gradually while pressing so as to fix the superconducting laminate 5 made to be fixed.
The superconducting laminate 5 folded in half is heated to a predetermined temperature by being inserted through the heating mechanism 61. The pressure roller 62 has a heater (not shown) and a brush (not shown) attached on the outer peripheral surface of the pressure roller 62.
The oxide superconducting wire 10 is manufactured through the above steps.

本実施形態の酸化物超電導線材10は、はんだ層12のみが積層された超電導積層体5を、酸化物超電導層3が基材1に挟まれるように二つ折りにしてなる構成である。そのため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層3が外部から遮蔽された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層3への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層3が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止できる。
The oxide superconducting wire 10 of this embodiment has a configuration in which a superconducting laminate 5 in which only the solder layer 12 is laminated is folded in two so that the oxide superconducting layer 3 is sandwiched between the base materials 1. Therefore, a configuration in which the oxide superconducting layer 3 is shielded from the outside can be realized without increasing the overall thickness of the wire.
Therefore, since the permeation of moisture into the oxide superconducting layer 3 is suppressed, the oxide superconducting layer 3 is not damaged by moisture, and the superconducting characteristics can be prevented from deteriorating.

また、本実施形態の酸化物超電導線材10は、基材1が酸化物超電導層3より外側に位置した構成である。
従って、酸化物超電導層3が基材1により外部から遮蔽された構成を実現できるので、外部からの衝撃によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止できる。
Further, the oxide superconducting wire 10 of the present embodiment has a configuration in which the base material 1 is located outside the oxide superconducting layer 3.
Therefore, since the oxide superconducting layer 3 can be configured to be shielded from the outside by the base material 1, it can be prevented from being damaged by an external impact, and the superconducting characteristics can be prevented from deteriorating.

また、本実施形態の酸化物超電導線材10は、基材1と中間層2と酸化物超電導層3と銀層7がこの順に積層されてなる超電導積層体5が、銀層7から基材1まで達する溝加工部11を介し、はんだ層12を挟んで二つ折りにされてなる構成である。そのため、酸化物超電導層3は、酸化物超電導線材10の中立軸の近くに位置し、引張応力及び圧縮応力を受けにくい。従って、線材を巻胴などに巻回してコイル加工して超電導コイルとする際に、線材の表裏を考慮する必要がないため、本実施形態の酸化物超電導線材10を超電導コイルとして好適に用いることができる。   Also, the oxide superconducting wire 10 of the present embodiment includes a superconducting laminate 5 in which the base material 1, the intermediate layer 2, the oxide superconducting layer 3 and the silver layer 7 are laminated in this order from the silver layer 7 to the base material 1. This is a configuration in which the solder layer 12 is sandwiched between the groove processing portion 11 reaching the end. Therefore, the oxide superconducting layer 3 is located near the neutral axis of the oxide superconducting wire 10 and is not easily subjected to tensile stress and compressive stress. Therefore, it is not necessary to consider the front and back of the wire when winding the wire around a winding drum to form a superconducting coil, and therefore the oxide superconducting wire 10 of this embodiment is preferably used as a superconducting coil. Can do.

さらに、本実施形態の酸化物超電導線材10は、上記の如くはんだ層12のみが積層された超電導積層体5を、二つ折りにしてなる構成であるため、線材の小型化が可能であり、線材をコイル加工して超電導コイルとする際にも巻回しに要する時間を短縮でき、取り扱い性が良好である。   Furthermore, since the oxide superconducting wire 10 of the present embodiment has a configuration in which the superconducting laminate 5 in which only the solder layer 12 is laminated as described above is folded in two, the wire can be miniaturized. When a coil is processed into a superconducting coil, the time required for winding can be shortened, and the handleability is good.

本発明の酸化物超電導線材10の製造方法は、はんだ層12のみが積層された超電導積層体5を、二つ折りにして酸化物超電導層3が基材1に挟まれるようにする構成である。
そのため、線材の全体の厚さを必要以上に厚くすることなく、酸化物超電導層3を外部から遮蔽した構成の酸化物超電導線材10を製造できる。従って、酸化物超電導層3への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層3が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性の劣化を防止する酸化物超電導線材10を製造できる。
The manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 of the present invention is configured such that the superconducting laminate 5 in which only the solder layer 12 is laminated is folded in two so that the oxide superconducting layer 3 is sandwiched between the base materials 1.
Therefore, the oxide superconducting wire 10 having a configuration in which the oxide superconducting layer 3 is shielded from the outside can be manufactured without making the entire thickness of the wire more than necessary. Accordingly, since the infiltration of moisture into the oxide superconducting layer 3 is suppressed, the oxide superconducting layer 3 is not damaged by moisture, and the oxide superconducting wire 10 that prevents deterioration of superconducting characteristics can be manufactured.

本実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法は、超電導積層体5の銀層7側を、該超電導積層体5の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層7から基材1に達するように溝加工して溝加工部11を設ける工程(第2工程)を有する構成である。
超電導積層体5の銀層7側に溝加工部11を設けることにより、超電導積層体5を二つ折りにする際、酸化物超電導層3に不用なクラックが生じないので、超電導特性の劣化を抑制した酸化物超電導線材10を製造することができる。
また、本実施形態の酸化物超電導線材の製造方法は、第2工程において、レーザー又は回転刃により前記溝加工部11を設ける工程を有する構成とすることもできる。この場合、レーザーの出力や回転刃の厚さを調整することで容易に溝加工部11の幅及び深さを調整できる。
In the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 according to the present embodiment, the silver layer 7 side of the superconducting laminate 5 is moved from the intermediate portion in the width direction of the superconducting laminate 5 along the longitudinal direction from the silver layer 7 to the substrate 1. It is the structure which has the process (2nd process) which provides the groove process part 11 by groove-growing so that it may reach.
By providing the grooved portion 11 on the silver layer 7 side of the superconducting laminate 5, when the superconducting laminate 5 is folded in half, unnecessary cracks do not occur in the oxide superconducting layer 3, thereby suppressing deterioration of superconducting characteristics. The oxide superconducting wire 10 can be manufactured.
Moreover, the manufacturing method of the oxide superconducting wire of this embodiment can also be set as the structure which has the process of providing the said groove processing part 11 with a laser or a rotary blade in a 2nd process. In this case, the width and depth of the grooved portion 11 can be easily adjusted by adjusting the laser output and the thickness of the rotary blade.

本実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法は、二つ折りにされた超電導積層体5を加熱してはんだ層12を溶融凝固させて超電導積層体5を固定する工程(第5工程)を有する構成である。そのため、万一、銀層7の一部が剥離して剥離部が形成され、酸化物超電導層3の一部が露出している場合にも、溶融したはんだ層12により銀層7の剥離部が埋められ、酸化物超電導層3を外部から遮蔽する構造を実現できる。そのため、銀層7に剥離部がある場合にも、酸化物超電導層3への水分の浸入および超電導特性の劣化を抑制できる。   The manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 of this embodiment includes a step (fifth step) of heating the superconducting laminate 5 folded in half to melt and solidify the solder layer 12 to fix the superconducting laminate 5. It is a configuration. Therefore, in the unlikely event that a part of the silver layer 7 is peeled to form a peeled portion and a part of the oxide superconducting layer 3 is exposed, the peeled portion of the silver layer 7 is melted by the molten solder layer 12 And a structure for shielding the oxide superconducting layer 3 from the outside can be realized. Therefore, even when the silver layer 7 has a peeling portion, it is possible to suppress the ingress of moisture into the oxide superconducting layer 3 and the deterioration of the superconducting characteristics.

このような銀層7の剥離部は頻繁に形成されるものではないが、製造工程中に銀層7の一部が僅かに剥離してしまう場合に形成されうる。例えば、中間層2や酸化物超電導層3の成膜等の製造工程途中に混入した異物が除去されず酸化物超電導層3に付着した状態で銀層7を成膜した場合には、該異物の剥離に伴い銀層7の一部も剥離してしまう場合がある。異物の混入を防ぐためには、線材の洗浄が有効であるが、線材に付着した異物はエアー洗浄などでは除去しにくく、また、線材表面をブラッシングして洗浄すると、表面の膜を傷つけてしまい、特性が劣化するおそれがある。線材の長尺化や製造本数の増加により銀層7に剥離部が形成される可能性が高くなるため、銀層7への剥離部の導入を完全に無くすことより、銀層7形成後に剥離部を修復する方がより現実的である。
本実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法によれば、製造工程の簡略化、不良品率の低下、生産性の向上が望める。
Such a peeling portion of the silver layer 7 is not frequently formed, but can be formed when a part of the silver layer 7 is slightly peeled during the manufacturing process. For example, when the silver layer 7 is formed in a state where the foreign matter mixed in during the manufacturing process such as the formation of the intermediate layer 2 or the oxide superconducting layer 3 is not removed and is attached to the oxide superconducting layer 3, the foreign matter In some cases, part of the silver layer 7 may be peeled off along with the peeling. Cleaning the wire is effective to prevent foreign material from mixing in, but it is difficult to remove the foreign material adhering to the wire by air cleaning, etc.If the surface of the wire is brushed and cleaned, the surface film will be damaged, The characteristics may deteriorate. Since there is a high possibility that a peeling portion will be formed on the silver layer 7 due to an increase in the length of the wire and the number of manufactured wires, it is possible to peel off after forming the silver layer 7 by completely eliminating the introduction of the peeling portion into the silver layer 7. It is more realistic to repair the part.
According to the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 of the present embodiment, it is possible to simplify the manufacturing process, reduce the defective product rate, and improve the productivity.

[第2実施形態]
図5は本発明に係る酸化物超電導線材の第2実施形態に用いられる超電導積層体の断面斜視図である。
図5に示す超電導積層体5Bは、基材1の上に中間層2と酸化物超電導層3と銀層7とを順次積層し、この銀層7上に金属安定化層8が積層された構造となっている。
また、図6は、本発明に係る酸化物超電導線材の第2実施形態(酸化物超電導線材10B)を示す断面斜視図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of the superconducting laminate used in the second embodiment of the oxide superconducting wire according to the present invention.
In the superconducting laminate 5B shown in FIG. 5, an intermediate layer 2, an oxide superconducting layer 3, and a silver layer 7 are sequentially laminated on a base material 1, and a metal stabilizing layer 8 is laminated on the silver layer 7. It has a structure.
FIG. 6 is a cross-sectional perspective view showing a second embodiment (oxide superconducting wire 10B) of the oxide superconducting wire according to the present invention.

本実施形態の酸化物超電導線材10Bに用いられる超電導積層体5Bは、前記第1実施形態の酸化物超電導線材10に用いられる超電導積層体5の構成に加え、酸化物超電導層3の上面に形成された銀層7の上に金属安定化層8が積層された構成となっている。図5において、上記第1実施形態の酸化物超電導線材10と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。   The superconducting laminate 5B used for the oxide superconducting wire 10B of the present embodiment is formed on the upper surface of the oxide superconducting layer 3 in addition to the configuration of the superconducting laminate 5 used for the oxide superconducting wire 10 of the first embodiment. The metal stabilization layer 8 is laminated on the silver layer 7 formed. In FIG. 5, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the oxide superconducting wire 10 of the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.

金属安定化層8は、良導電性の金属材料からなり、酸化物超電導層3が超電導状態から常電導状態に遷移しようとした時に、銀層7とともに、酸化物超電導層3の電流が転流するバイパスとして機能する。
金属安定化層8を構成する金属材料としては、良導電性を有するものであればよく、特に限定されないが、銅、黄銅(Cu−Zn合金)、Cu−Ni合金等の銅合金、ステンレス等の比較的安価な材質からなるものを用いることが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることがら銅製が好ましい。
なお、酸化物超電導線材10Bを超電導限流器に使用する場合は、金属安定化層8は抵抗金属材料より構成され、Ni−Cr等のNi系合金などを使用できる。
The metal stabilizing layer 8 is made of a highly conductive metal material. When the oxide superconducting layer 3 is about to transition from the superconducting state to the normal conducting state, the current of the oxide superconducting layer 3 is commutated together with the silver layer 7. To act as a bypass.
The metal material constituting the metal stabilizing layer 8 is not particularly limited as long as it has good conductivity, but copper alloys such as copper, brass (Cu—Zn alloy), Cu—Ni alloy, stainless steel, etc. It is preferable to use those made of a relatively inexpensive material, and among them, copper is preferable because it has high conductivity and is inexpensive.
When the oxide superconducting wire 10B is used for a superconducting fault current limiter, the metal stabilizing layer 8 is made of a resistance metal material, and a Ni-based alloy such as Ni—Cr can be used.

金属安定化層8の形成方法は特に限定されず、例えば、銅などの良導電性材料よりなる金属テープをはんだなどの接合剤を介して銀層7上に積層することにより形成できる。
金属安定化層8の厚さは特に限定されず、適宜調整可能であるが、10〜300μmとすることが好ましい。下限値以上とすることにより酸化物超電導層3を安定化する一層高い効果が得られ、上限値以下とすることにより酸化物超電導線材10Bを薄型化できる。
The formation method of the metal stabilization layer 8 is not specifically limited, For example, it can form by laminating | stacking the metal tape which consists of good electroconductive materials, such as copper, on the silver layer 7 through bonding agents, such as a solder.
The thickness of the metal stabilizing layer 8 is not particularly limited and can be adjusted as appropriate, but is preferably 10 to 300 μm. By setting the lower limit value or more, a higher effect of stabilizing the oxide superconducting layer 3 can be obtained, and by setting the upper limit value or less, the oxide superconducting wire 10B can be thinned.

図6は、本発明に係る酸化物超電導線材の第2実施形態を示す断面斜視図である。本実施形態の酸化物超電導線材の製造方法の詳細は後述するが、酸化物超電導線材10Bは、超電導積層体5Bの金属安定化層8側に、該超電導積層体5Bの幅方向の中間部から長手方向に沿って金属安定化層8から基材1に達するように溝加工部11Bが設けられ、溝加工部11Bが設けられた金属安定化層8側の上面に被着するようにはんだ層12が積層され、はんだ層12が内側となるように前記溝加工部11Bを介して前記超電導積層体5Bが二つ折りにされてなる。
すなわち、酸化物超電導線材10Bは、はんだ層12と銀層7との間に金属安定化層8が介在されてなる構造となっている。
従って、本実施形態の酸化物超電導線材10Bは、酸化物超電導層が積層された超電導積層体の外周全面に銀の安定化層を設け、さらに銅の安定化層を設けた構造と比較して、線材の全体の厚さが厚くならず、臨界電流密度が低くなってしまうおそれがない。
FIG. 6 is a cross-sectional perspective view showing a second embodiment of the oxide superconducting wire according to the present invention. Although details of the manufacturing method of the oxide superconducting wire according to the present embodiment will be described later, the oxide superconducting wire 10B is disposed on the metal stabilization layer 8 side of the superconducting laminate 5B from the intermediate portion in the width direction of the superconducting laminate 5B. A grooved portion 11B is provided so as to reach the base material 1 from the metal stabilizing layer 8 along the longitudinal direction, and the solder layer is attached to the upper surface of the metal stabilizing layer 8 side where the grooved portion 11B is provided. 12 is laminated, and the superconducting laminate 5B is folded in two via the groove processing portion 11B so that the solder layer 12 is inside.
That is, the oxide superconducting wire 10 </ b> B has a structure in which the metal stabilization layer 8 is interposed between the solder layer 12 and the silver layer 7.
Therefore, the oxide superconducting wire 10B of the present embodiment is compared with a structure in which a silver stabilizing layer is provided on the entire outer periphery of a superconducting laminate in which oxide superconducting layers are laminated, and a copper stabilizing layer is further provided. The overall thickness of the wire does not increase and the critical current density does not decrease.

次に、本実施形態の酸化物超電導線材10Bの製造方法について説明する。
本実施形態の酸化物超電導線材10Bの製造方法は、まず、前述の第1実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法の第1工程において、銀層7を積層した後に、銀層7上に金属安定化層8を積層して超電導積層体5Bを準備する。
次いで、前述の第1実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法の第2工程において、超電導積層体5Bの金属安定化層8側を、該超電導積層体5Bの幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層7から基材1に達するように溝加工して溝加工部11Bを設ける。
次いで、前述の第1実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法の第3工程において、溝加工部11Bが設けられた金属安定化層8側の上面にはんだ層12を形成する。
その後、前述の第1実施形態の酸化物超電導線材10の製造方法の第4工程及び第5工程と同様の工程を行う。
以上の工程により、本実施形態の酸化物超電導線材10Bを製造できる。
Next, the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10B of this embodiment is demonstrated.
The manufacturing method of the oxide superconducting wire 10B of the present embodiment is as follows. First, in the first step of the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 of the first embodiment described above, after the silver layer 7 is laminated, The metal stabilizing layer 8 is laminated to prepare a superconducting laminate 5B.
Next, in the second step of the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 according to the first embodiment described above, the metal stabilizing layer 8 side of the superconducting laminate 5B is moved in the longitudinal direction from the intermediate portion in the width direction of the superconducting laminate 5B. A groove is formed so as to reach the base material 1 from the silver layer 7 along the groove.
Next, in the third step of the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 of the first embodiment described above, the solder layer 12 is formed on the upper surface on the metal stabilization layer 8 side where the grooved portion 11B is provided.
Then, the process similar to the 4th process and the 5th process of the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10 of the above-mentioned 1st Embodiment is performed.
The oxide superconducting wire 10B of this embodiment can be manufactured by the above process.

第1工程において、金属安定化層8を金属テープの貼り合わせにより形成することができる。金属テープの厚さを調整することで容易に金属安定化層8の厚さを調整できるので、酸化物超電導層3を安定化するに充分な厚さを確保しやすく、安定化効果が高い酸化物超電導線材10Bとなる。
次いで、第2工程において、超電導積層体5Bの金属安定化層8側を溝加工して溝加工部11Bを設けるが、前述の第1実施形態の第2工程と第3工程の間に、折り曲げ後の超電導積層体5Bの幅と同じ幅の金属テープ2枚を、溝加工部11Bを覆わないように銀層7に貼り合わせてもよい。
In the first step, the metal stabilization layer 8 can be formed by bonding a metal tape. Since the thickness of the metal stabilization layer 8 can be easily adjusted by adjusting the thickness of the metal tape, it is easy to ensure a sufficient thickness to stabilize the oxide superconducting layer 3, and the oxidation effect is high. It becomes the object superconducting wire 10B.
Next, in the second step, the metal stabilizing layer 8 side of the superconducting laminate 5B is grooved to provide the grooved portion 11B, but the bending is performed between the second step and the third step of the first embodiment described above. Two metal tapes having the same width as that of the subsequent superconducting laminate 5B may be bonded to the silver layer 7 so as not to cover the grooved portion 11B.

また、第1工程において、金属安定化層8は、電気めっきによりすることもできる。金属安定化層8を構成する材質としては、良導電性の金属が好ましく、Cu、Alなどが挙げられ、高い導電性を有するためCuが特に好ましい。金属安定化層8の厚さは特に限定されず、適宜変更可能であるが、10〜100μm程度とすることができ、20μm以上100μm以下とすることが好ましく、20μm以上50μm以下とすることがより好ましい。
金属安定化層8の厚さを10μm以上とすることにより酸化物超電導層3を安定化する一層高い効果が得られ、100μm以下とすることにより酸化物超電導線材10Bを薄型化できる。
Further, in the first step, the metal stabilization layer 8 can also be electroplated. The material constituting the metal stabilizing layer 8 is preferably a highly conductive metal, such as Cu or Al. Cu is particularly preferable because it has high conductivity. The thickness of the metal stabilizing layer 8 is not particularly limited and can be changed as appropriate. However, the thickness can be set to about 10 to 100 μm, preferably 20 μm to 100 μm, and more preferably 20 μm to 50 μm. preferable.
A higher effect of stabilizing the oxide superconducting layer 3 can be obtained by setting the thickness of the metal stabilizing layer 8 to 10 μm or more, and the oxide superconducting wire 10B can be made thinner by setting the thickness to 100 μm or less.

本実施形態の酸化物超電導線材10Bは、上記第1実施形態の酸化物超電導線材10の構成に加え、銀層7のはんだ層12側の面に金属安定化層8を備える構成である。従って、本実施形態の酸化物超電導線材10Bによれば、上記第1実施形態の酸化物超電導線材10の効果に加え、酸化物超電導層3を安定化する効果が更に高まる。また、酸化物超電導層3のはんだ層12側の面が銀層7および金属安定化層8により被覆されているため、上記第1実施形態の酸化物超電導線材10よりも、さらに確実に酸化物超電導層3への水分の浸入を抑え、酸化物超電導層3が水分によりダメージを受けて超電導特性が劣化することを防ぐことができる。   The oxide superconducting wire 10B of the present embodiment is configured to include a metal stabilizing layer 8 on the surface of the silver layer 7 on the solder layer 12 side in addition to the configuration of the oxide superconducting wire 10 of the first embodiment. Therefore, according to the oxide superconducting wire 10B of the present embodiment, in addition to the effect of the oxide superconducting wire 10 of the first embodiment, the effect of stabilizing the oxide superconducting layer 3 is further enhanced. In addition, since the surface of the oxide superconducting layer 3 on the solder layer 12 side is covered with the silver layer 7 and the metal stabilizing layer 8, the oxide superconducting wire 10 of the first embodiment is more reliably oxidized. It is possible to prevent moisture from entering the superconducting layer 3 and prevent the oxide superconducting layer 3 from being damaged by moisture and degrading the superconducting characteristics.

また、本実施形態の酸化物超電導線材10Bは、金属安定化層8が、金属テープの貼り合わせ、又はめっきにより形成されてなる構成とすることもできる。
金属安定化層8が金属テープの貼り合わせにより形成されている場合、金属テープの厚さを調整することで容易に金属安定化層8の厚さを調整できるので、酸化物超電導層3を安定化するに充分な厚さを確保しやすく、安定化効果が高い酸化物超電導線材10Bとなる。また、金属安定化層8がめっきにより形成されている場合、銀層の表面を覆うように金属安定化層8が形成される構成となる。そのため、超電導積層体5Bを外部からより効果的に遮蔽することができるので、水分による酸化物超電導層10Bの劣化をさらに確実に抑制できる。
Further, the oxide superconducting wire 10B of the present embodiment can be configured such that the metal stabilization layer 8 is formed by bonding a metal tape or plating.
When the metal stabilization layer 8 is formed by bonding a metal tape, the thickness of the metal stabilization layer 8 can be easily adjusted by adjusting the thickness of the metal tape, so that the oxide superconducting layer 3 can be stabilized. Thus, the oxide superconducting wire 10B having a sufficient stabilization effect can be easily obtained. Moreover, when the metal stabilization layer 8 is formed by plating, the metal stabilization layer 8 is formed so as to cover the surface of the silver layer. Therefore, since superconducting laminate 5B can be more effectively shielded from the outside, deterioration of oxide superconducting layer 10B due to moisture can be more reliably suppressed.

本実施形態の酸化物超電導線材10Bの製造方法は、酸化物超電導層3のはんだ層12側の面に銀層7と金属安定化層8を形成する工程を有する構成とあるため、酸化物超電導層3を安定化する効果が更に向上した酸化物超電導線材10Bを製造できる。また、酸化物超電導層3のはんだ層12側の面が銀層7、および金属安定化層8により積層される構成の酸化物超電導線材10Bが製造できるため、さらに効果的に酸化物超電導層3への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層3が水分によりダメージを受けて超電導特性が劣化することをより確実に防ぐことができる酸化物超電導線材10Bを提供できる。   The manufacturing method of the oxide superconducting wire 10B according to the present embodiment includes a step of forming the silver layer 7 and the metal stabilizing layer 8 on the surface of the oxide superconducting layer 3 on the solder layer 12 side. The oxide superconducting wire 10 </ b> B in which the effect of stabilizing the layer 3 is further improved can be manufactured. In addition, since the oxide superconducting wire 10B having a structure in which the surface on the solder layer 12 side of the oxide superconducting layer 3 is laminated by the silver layer 7 and the metal stabilizing layer 8 can be manufactured, the oxide superconducting layer 3 is more effectively produced. Therefore, it is possible to provide the oxide superconducting wire 10B that can more reliably prevent the oxide superconducting layer 3 from being damaged by moisture and degrading the superconducting characteristics.

また、本発明の酸化物超電導線材10Bの製造方法は、前述した第1の実施形態の第1工程において、銀層7上に金属テープを貼り合わせることにより、又は銀層7を金属でめっきするにより銀層7上に金属安定化層8を積層する工程を有する構成とすることもできる。
金属安定化層8を金属テープの貼り合わせにより形成する場合、金属テープの厚さを調整することで容易に金属安定化層8の厚さを調整できるので、酸化物超電導層3を安定化するに充分な厚さを確保しやすく、安定化効果が高い酸化物超電導線材10Bを製造することができる。また、金属安定化層8をめっきにより形成する場合、銀層7の表面を覆うように金属安定化層8を形成する工程を有する構成となる。そのため、超電導積層体5Bを外部からより効果的に遮蔽することができるので、水分による酸化物超電導層3の劣化をさらに確実に抑制する酸化物超電導線材10Bを提供できる。
In addition, in the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10B of the present invention, in the first step of the first embodiment described above, a metal tape is bonded onto the silver layer 7, or the silver layer 7 is plated with a metal. Thus, the metal stabilizing layer 8 may be laminated on the silver layer 7.
When the metal stabilizing layer 8 is formed by bonding a metal tape, the thickness of the metal stabilizing layer 8 can be easily adjusted by adjusting the thickness of the metal tape, so that the oxide superconducting layer 3 is stabilized. Therefore, it is possible to manufacture the oxide superconducting wire 10B having a sufficient stabilizing effect and a sufficient stabilizing effect. Further, when the metal stabilizing layer 8 is formed by plating, the metal stabilizing layer 8 is formed so as to cover the surface of the silver layer 7. Therefore, since superconducting laminate 5B can be more effectively shielded from the outside, it is possible to provide oxide superconducting wire 10B that more reliably suppresses deterioration of oxide superconducting layer 3 due to moisture.

本実施形態の酸化物超電導線材10Bの製造方法は、超電導積層体5Bの金属安定化層8側を、該超電導積層体5Bの幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層7から基材1に達するように溝加工して溝加工部11Bを設ける工程(第2工程)を有する構成である。
超電導積層体5Bの金属安定化層8側に溝加工部11Bを設けることにより、超電導積層体5Bを二つ折りにする際、酸化物超電導層3にクラックが生じないので、超電導特性の劣化を抑制した酸化物超電導線材10Bを製造することができる。
また、本実施形態の酸化物超電導線材の製造方法は、第2工程において、レーザー又は回転刃により前記溝加工部11Bを設ける工程を有する構成とすることもできる。この場合、レーザーの出力や回転刃の厚さを調整することで容易に溝加工部11Bの幅及び深さを調整できる。
In the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10B of the present embodiment, the metal stabilizing layer 8 side of the superconducting laminate 5B is moved from the silver layer 7 to the base material along the longitudinal direction from the intermediate portion in the width direction of the superconducting laminate 5B. 1 is a configuration having a step (second step) of providing a groove processing portion 11 </ b> B by grooving so as to reach 1.
By providing the grooved portion 11B on the metal stabilizing layer 8 side of the superconducting laminate 5B, when the superconducting laminate 5B is folded in half, no cracks are generated in the oxide superconducting layer 3, thereby suppressing deterioration of the superconducting characteristics. Oxide superconducting wire 10B can be manufactured.
Moreover, the manufacturing method of the oxide superconducting wire of this embodiment can also be set as the structure which has the process of providing the said groove processing part 11B with a laser or a rotary blade in a 2nd process. In this case, the width and depth of the grooved portion 11B can be easily adjusted by adjusting the laser output and the thickness of the rotary blade.

本実施形態の酸化物超電導線材10Bの製造方法は、二つ折りにされた超電導積層体5Bを加熱してはんだ層12を溶融凝固させて超電導積層体5Bを固定する工程(第5工程)を有する構成である。万が一、銀層に数十μm程度の大きな剥離部が形成され、金属安定化層8により該剥離部が充分に埋められないような場合にも、はんだ層12により金属安定化層8を被覆する構成であることにより、酸化物超電導層3を外部から完全に遮蔽し、酸化物超電導層3が水分により劣化することを抑制できる。
さらに、万が一、めっき法により形成された金属安定化層8にピンホールがあった場合にも、ピンホールをはんだ層12により塞ぐことができる。
The manufacturing method of the oxide superconducting wire 10B of the present embodiment includes a step (fifth step) of heating the folded superconducting laminate 5B to melt and solidify the solder layer 12 to fix the superconducting laminate 5B. It is a configuration. Even if a large peeling portion of about several tens of μm is formed in the silver layer and the peeling portion is not sufficiently filled with the metal stabilization layer 8, the metal stabilization layer 8 is covered with the solder layer 12. By being configured, the oxide superconducting layer 3 can be completely shielded from the outside, and the oxide superconducting layer 3 can be prevented from being deteriorated by moisture.
Furthermore, even if there is a pinhole in the metal stabilization layer 8 formed by the plating method, the pinhole can be blocked by the solder layer 12.

このような銀層7の剥離部は頻繁に形成されるものではないが、稀に、製造工程途中に銀層7の一部が僅かに剥離してしまう場合などがある。例えば、製造工程中に混入した異物が除去されず酸化物超電導層3に付着した状態で銀層7を成膜した場合には、該異物の剥離に伴い銀層7の一部も剥離してしまう場合がある。
異物の混入を防ぐためには、線材の洗浄が有効であるが、線材に付着した異物はエアー洗浄などでは除去しにくく、また、線材表面をブラッシングして洗浄すると、表面の膜を傷つけてしまい、特性が劣化するおそれがある。線材の長尺化や製造本数の増加により銀層7に剥離部が形成される可能性が高くなるため、銀層7への剥離部の導入を完全に無くすことより、銀層7形成後に剥離部を修復する方が、より現実的である。
Such a peeling portion of the silver layer 7 is not frequently formed, but rarely, a part of the silver layer 7 may be slightly peeled off during the manufacturing process. For example, when the silver layer 7 is formed in a state where the foreign matter mixed in during the manufacturing process is not removed and is attached to the oxide superconducting layer 3, a part of the silver layer 7 is also peeled off as the foreign matter is peeled off. May end up.
Cleaning the wire is effective to prevent foreign material from mixing in, but it is difficult to remove the foreign material adhering to the wire by air cleaning, etc.If the surface of the wire is brushed and cleaned, the surface film will be damaged, The characteristics may deteriorate. Since there is a high possibility that a peeling portion will be formed on the silver layer 7 due to an increase in the length of the wire and the number of manufactured wires, it is possible to peel off after forming the silver layer 7 by completely eliminating the introduction of the peeling portion into the silver layer 7. It is more realistic to repair the part.

本実施形態の酸化物超電導線材10Bおよびその製造方法によれば、万が一異物が混入して銀層に剥離部が導入され、この剥離部がめっき法により形成された金属安定化層8でも埋め切れないような場合にも、はんだ層12により被覆する構成であることにより、該剥離部を被覆して酸化物超電導層3が外部から完全に遮蔽された構造を実現できる。従って、本実施形態の酸化物超電導線材10Bの製造方法によれば、製造工程の簡略化、不良品率の低下、生産性の向上が望める。   According to the oxide superconducting wire 10B and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, a foreign matter should be mixed and a peeled portion is introduced into the silver layer, and the peeled portion is also filled with the metal stabilization layer 8 formed by plating. Even in such a case, the structure in which the oxide superconducting layer 3 is completely shielded from the outside by covering the peeled portion can be realized by the structure covered with the solder layer 12. Therefore, according to the manufacturing method of the oxide superconducting wire 10B of the present embodiment, it is possible to simplify the manufacturing process, reduce the defective product rate, and improve the productivity.

以上、本発明の酸化物超電導線材およびその製造方法について説明したが、上記実施形態において、酸化物超電導線材の各部、酸化物超電導線材の製造方法に使用する装置を構成する各部は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   As described above, the oxide superconducting wire and the manufacturing method thereof according to the present invention have been described. In the above embodiment, each part of the oxide superconducting wire and each part constituting the apparatus used for the manufacturing method of the oxide superconducting wire are examples. The present invention can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention.

「実施例1」
幅10mm、厚さ100μmのハステロイC276(米国ヘインズ社製商品名)製のテープ状の金属基材の上に、IBAD法により1.0μm厚のGdZr(GZO)なる組成の中間層を形成し、さらにこの配向層の上にPLD法により1.0μm厚のCeOなる組成のキャップ層を成膜した。次に、このキャップ層の上にPLD法により1.0μm厚のGdBaCu7−xなる組成の酸化物超電導層を形成し、酸化物超電導層の上に、スパッタ法により厚さ2μmの銀層を成膜し、超電導積層体を作製した。
次に、図4で示した装置を用いて、超電導積層体に溝加工を行い、はんだテープを沿わせてはんだ層を積層し、二つ折りにした後、加熱してはんだ層のはんだを溶融し、二つ折りにされた超電導積層体を固定し、酸化物超電導線材を作製した。
超電導積層体の液体窒素温度(77K)における臨界電流値は、Ic=400Aであり、酸化物超電導線材の液体窒素温度(77K)における臨界電流値は、Ic=380Aであり、超電導特性の低下は5%であった。
"Example 1"
An intermediate of a composition of Gd 2 Zr 2 O 7 (GZO) having a thickness of 1.0 μm on a tape-shaped metal substrate made of Hastelloy C276 (trade name, manufactured by Haynes, USA) having a width of 10 mm and a thickness of 100 μm by the IBAD method. Then, a cap layer having a composition of CeO 2 having a thickness of 1.0 μm was formed on the alignment layer by the PLD method. Next, an oxide superconducting layer having a composition of GdBa 2 Cu 3 O 7-x having a thickness of 1.0 μm is formed on the cap layer by a PLD method, and a thickness of 2 μm is formed on the oxide superconducting layer by a sputtering method. A superconducting laminate was produced by forming a silver layer.
Next, using the apparatus shown in FIG. 4, the superconducting laminate is grooved, the solder layer is laminated along the solder tape, folded in half, and heated to melt the solder in the solder layer. Then, the superconducting laminate folded in half was fixed to produce an oxide superconducting wire.
The critical current value at the liquid nitrogen temperature (77K) of the superconducting laminate is Ic = 400A, the critical current value at the liquid nitrogen temperature (77K) of the oxide superconducting wire is Ic = 380A, and the deterioration of the superconducting characteristics is It was 5%.

「比較例1」
実施例1と同様にして超電導積層体を作製し、図4で示した装置を用いて、超電導積層体に溝加工を行わず、はんだテープを沿わせてはんだ層を積層し二つ折りにした後、加熱して、はんだ層のはんだを溶融し、二つ折りにされた超電導積層体を固定し、酸化物超電導線材を作製した。
超電導積層体の液体窒素温度(77K)における臨界電流値は、Ic=400Aであり、酸化物超電導線材の液体窒素温度(77K)における臨界電流値は、Ic=320Aであり、超電導特性の低下は20%であった。
“Comparative Example 1”
After producing a superconducting laminate in the same manner as in Example 1 and using the apparatus shown in FIG. 4, the superconducting laminate was not subjected to grooving, but the solder layer was laminated along the solder tape and folded in half. Then, by heating, the solder of the solder layer was melted, and the superconducting laminate that was folded in two was fixed, thereby producing an oxide superconducting wire.
The critical current value at the liquid nitrogen temperature (77K) of the superconducting laminate is Ic = 400A, the critical current value at the liquid nitrogen temperature (77K) of the oxide superconducting wire is Ic = 320A, and the deterioration of the superconducting characteristics is 20%.

以上の結果により、本発明に係る実施例1の酸化物超電導線材は、基材と中間層と酸化物超電導層と銀層がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる構成であり、酸化物超電導層の両面を二つ折りにした基材でカバーしているため、超電導特性の低下を5%に抑えることができる。かかる超電導特性の低下は溝加工部を設けたことに起因する。
一方、比較例1の酸化物超電導線材は、溝加工部を介さずに、超電導積層体が二つ折りにされてなる構成であるため、超電導特性の低下が20%であった。かかる超電導特性の低下は、超電導積層体を二つ折りにすることにより、酸化物超電導層にクラックが多方向に生じたことに起因する。
From the above results, the superconducting laminate in which the base material, the intermediate layer, the oxide superconducting layer, and the silver layer are laminated in this order is obtained from the silver layer to the base material. It is a structure that is folded in half with the solder layer sandwiched through the groove processing part that reaches, and the oxide superconducting layer is covered with a base material that is folded in half, so that the superconducting property degradation is reduced to 5% Can be suppressed. Such a decrease in superconducting characteristics is due to the provision of the grooved portion.
On the other hand, since the oxide superconducting wire of Comparative Example 1 has a configuration in which the superconducting laminate is folded in two without using the grooved portion, the deterioration of the superconducting property was 20%. Such a decrease in superconducting characteristics is attributed to cracks occurring in multiple directions in the oxide superconducting layer by folding the superconducting laminate in half.

「プレッシャークッカー試験」
実施例1の酸化物超電導線材、及び超電導積層体について、温度120℃、湿度100%、圧力2気圧の雰囲気中に保持するプレッシャークッカー試験を行い、試験時間100時間経過後の各酸化物超電導線材の液体窒素温度(77K)における臨界電流値Icを測定した。
実施例1の酸化物超電導線材について、プレッシャークッカー試験前の臨界電流値は、Ic0=380Aであり、試験後の臨界電流値は、Ic=380Aであり、超電導特性の低下は0%であった。
一方、超電導積層体について、プレッシャークッカー試験前の臨界電流値は、Ic0=400Aであり、試験後の臨界電流値は、Ic=0Aであり、超電導特性の低下は100%であった。
"Pressure cooker test"
The oxide superconducting wire of Example 1 and the superconducting laminate were subjected to a pressure cooker test held in an atmosphere of a temperature of 120 ° C., a humidity of 100%, and a pressure of 2 atmospheres, and each oxide superconducting wire after a test time of 100 hours passed. The critical current value Ic at a liquid nitrogen temperature (77 K) was measured.
For the oxide superconducting wire of Example 1, the critical current value before the pressure cooker test was Ic0 = 380A, the critical current value after the test was Ic = 380A, and the decrease in superconducting characteristics was 0%. .
On the other hand, for the superconducting laminate, the critical current value before the pressure cooker test was Ic0 = 400A, the critical current value after the test was Ic = 0A, and the decrease in superconducting characteristics was 100%.

以上の結果により、本発明に係る実施例1の酸化物超電導線材は、酸化物超電導層の両面を二つ折りにした基材でカバーしている構成であるため、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えることができ、水分侵入により酸化物超電導層が劣化することを抑制できることが明らかである。   Based on the above results, the oxide superconducting wire of Example 1 according to the present invention has a configuration in which both surfaces of the oxide superconducting layer are covered with a base material folded in half. It is clear that intrusion can be suppressed and deterioration of the oxide superconducting layer due to moisture penetration can be suppressed.

本発明は、例えば超電導モータ、限流器など、各種電力機器に用いられる酸化物超電導線材に利用することができる。   The present invention can be used for an oxide superconducting wire used in various electric power devices such as a superconducting motor and a current limiting device.

1…基材、2…中間層、3…酸化物超電導層、5、5B…超電導積層体、7…銀層、8…金属安定化層、10、10B…酸化物超電導線材、11、11B…溝加工部、12…はんだ層、13…レーザー加工機、20…はんだテープ、30…酸化物超電導線材の製造装置、31…第1リール装置、32…第2リール装置、33…巻き取り装置、40…折り曲げ機構、50…はんだ沿わせ機構、51…搬送ローラ、60…固定機構、61…本加熱機構(加熱部)、62…加圧ローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material, 2 ... Intermediate | middle layer, 3 ... Oxide superconducting layer, 5, 5B ... Superconducting laminated body, 7 ... Silver layer, 8 ... Metal stabilization layer, 10, 10B ... Oxide superconducting wire, 11, 11B ... Groove processing part, 12 ... solder layer, 13 ... laser processing machine, 20 ... solder tape, 30 ... oxide superconducting wire manufacturing device, 31 ... first reel device, 32 ... second reel device, 33 ... winding device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Bending mechanism, 50 ... Solder alignment mechanism, 51 ... Conveyance roller, 60 ... Fixing mechanism, 61 ... This heating mechanism (heating part), 62 ... Pressure roller

Claims (7)

基材と中間層と酸化物超電導層と銀層がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなることを特徴とする酸化物超電導線材。   A superconducting laminate in which a base material, an intermediate layer, an oxide superconducting layer, and a silver layer are laminated in this order is folded in half with a solder layer interposed through a grooved portion that reaches from the silver layer to the base material. An oxide superconducting wire characterized by 前記はんだ層と前記銀層との間に金属安定化層が介在されてなることを特徴とする請求項1に記載の酸化物超電導線材。   The oxide superconducting wire according to claim 1, wherein a metal stabilizing layer is interposed between the solder layer and the silver layer. 前記金属安定化層が、金属テープの貼り合わせ、又はめっきにより形成されてなることを特徴とする請求項2に記載の酸化物超電導線材。   The oxide superconducting wire according to claim 2, wherein the metal stabilizing layer is formed by bonding a metal tape or plating. 基材と中間層と酸化物超電導層と銀層がこの順に積層されてなる超電導積層体を準備する第1工程と、
前記超電導積層体の銀層側を、該超電導積層体の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層から基材に達するように溝加工して溝加工部を設ける第2工程と、
前記溝加工部が設けられた前記銀層側の上面にはんだ層を形成する第3工程と、
前記はんだ層が内側となるように、前記溝加工部を介して前記超電導積層体を二つ折りにする第4工程と、
二つ折りにされた前記超電導積層体を加熱して前記はんだ層を溶融凝固させて前記超電導積層体を固定する第5工程と、
を備えることを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
A first step of preparing a superconducting laminate in which a base material, an intermediate layer, an oxide superconducting layer, and a silver layer are laminated in this order;
A second step of grooving the silver layer side of the superconducting laminate so as to reach the substrate from the silver layer along the longitudinal direction from the intermediate portion in the width direction of the superconducting laminate;
A third step of forming a solder layer on the upper surface of the silver layer side provided with the grooved portion;
A fourth step of folding the superconducting laminate in half via the grooved portion so that the solder layer is on the inside;
A fifth step of fixing the superconducting laminate by heating the superconducting laminate folded in half to melt and solidify the solder layer;
A method for producing an oxide superconducting wire characterized by comprising:
前記第1工程において、前記銀層を積層した後に、前記銀層上に金属安定化層を積層し、前記第2工程において、前記超電導積層体の金属安定化層側を、該超電導積層体の幅方向の中間部から長手方向に沿って金属安定化層から基材に達するように溝加工して溝加工部を設け、前記第3工程において、前記溝加工部が設けられた前記金属安定化層側の上面にはんだ層を形成することを特徴とする請求項4に記載の酸化物超電導線材の製造方法。   In the first step, after laminating the silver layer, a metal stabilizing layer is laminated on the silver layer, and in the second step, the metal stabilizing layer side of the superconducting laminate is disposed on the superconducting laminate. A groove is formed by grooving from the intermediate portion in the width direction along the longitudinal direction so as to reach the substrate from the metal stabilization layer, and the metal stabilization provided with the grooving portion in the third step. The method for producing an oxide superconducting wire according to claim 4, wherein a solder layer is formed on the upper surface of the layer side. 前記第1工程において、前記銀層上に金属テープを貼り合わせることにより、又は前記銀層を金属でめっきするにより前記銀層上に金属安定化層を積層することを特徴とする請求項5に記載の酸化物超電導線材の製造方法。   6. In the first step, a metal stabilization layer is laminated on the silver layer by bonding a metal tape on the silver layer or plating the silver layer with a metal. The manufacturing method of the oxide superconducting wire of description. 前記第2工程において、レーザー又は回転刃により前記溝加工部を設けることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
In the said 2nd process, the said groove processing part is provided with a laser or a rotary blade, The manufacturing method of the oxide superconducting wire as described in any one of Claims 4-6 characterized by the above-mentioned.
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