JP2015032362A - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る一実施の形態の酸化物超電導線材の製造方法により製造されるテープ状の酸化物超電導線材は、Ni合金基板と、1層以上の層からなる中間層と、2軸配向されたREBCO酸化物超電導層とを有する。
図3は、本実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造方法で用いられる製造装置の一例としての成膜装置100Aの変形例を模式的に示す断面図である。
実施例1のYBCO酸化物超電導線材は成膜装置100(図2参照)を用いて製造した。成膜装置100では、まず、Ni合金基板11としてのハステロイ(登録商標)の表面の平均表面粗さRa(JISB0601)を2.0nmに研磨した。次いで、表面を研磨したハステロイを成膜室(成膜チャンバー)130内に位置させる。そして、ハステロイの表面を、1×10−2[Pa]中で、イオン加速電圧800[V]、イオン照射角度45[deg]、イオン電流密度30[mA]のArエッチング(イオンエッチング)し、同じ成膜室(成膜チャンバー)130内で、ハステロイを保持したまま、ハステロイの表面上に、第1中間層として、Gd2Zr2O7を100nmの厚さで形成した。この第1中間層を形成した後、順に、第2中間層としてMgOを10nm、第3中間層としてCeO2を500nm、超電導層を1500nm、安定化層としてAgを2000nmの厚みとなるように積層して形成した。
実施例2としての酸化物超電導線材は、実施例1と同様の条件で、成膜装置100A(図3参照)を用いて製造した。この酸化物超電導線材では、実施例1と比較して、成膜室130に送られる前に、研磨後のNi合金基板11であるハステロイの表面には、プレアニールが施されている。つまり、Ni合金基板11としてのハステロイの表面の平均表面粗さRa(JISB0601)を2.0nmに研磨した。次いで、表面を研磨したハステロイに、プレアニール室で、プレアニールを施した後、成膜室(成膜チャンバー)130内で、イオン照射角度60[deg]とした以外は実施例1と同条件で、イオンエッチングを施すとともに第1中間層を実施例1と同条件で形成した。この後、第1中間層上に、第2中間層及び第3中間層を有する中間層、超電導層及び安定化層を、実施例1のものと同様な製造方法、材料、寸法で積層した。
実施例3としての酸化物超電導線材は、成膜装置100Aを用いて、実施例1及び実施例2と同様の寸法で製造した。この酸化物超電導線材は、実施例2と同様な条件で、表面の平均表面粗さRa(JISB0601)を2.0nmに研磨された後、プレアニール室180で、プレアニールを施された。次いで、成膜室(成膜チャンバー)130内で、実施例1と同条件で、ハステロイの表面にイオンエッチング及び第1中間層12の形成が行われた。この後、第1中間層上に、第2中間層及び第3中間層を有する中間層、超電導層及び安定化層を、実施例1のものと同様な製造方法、材料、寸法で積層した。
比較例1としての酸化物超電導線材では、Ni合金基板11としてのハステロイを研磨せずに、成膜室130内においてイオンエッチングした後、第1中間層を形成した。このイオンエッチングの条件と第1中間層の形成の条件は、実施例1と同様である。この後、第1中間層上に、第2中間層及び第3中間層を有する中間層、超電導層及び安定化層を、実施例1のものと同様な製造方法、材料、寸法で積層した。
比較例2としての酸化物超電導線材では、成膜装置100を用いて、Ni合金基板11としてのハステロイを研磨した後、成膜室130内において、研磨したハステロイの表面に、イオンエッチングせずに第1中間層を形成した。この研磨の条件と第1中間層の形成の条件は、各実施例と同様である。この後、第1中間層上に、第2中間層及び第3中間層を有する中間層、超電導層及び安定化層を、実施例1のものと同様な製造方法、材料、寸法で積層した。
参照例1としての酸化物超電導線材は、実施例1と比較してイオンエッチングにおけるイオン照射角度を90[deg]とした以外は実施例1と同様の条件で、成膜装置100(図2参照)を用いて製造された。
参照例2としての酸化物超電導線材は、実施例1と比較してイオンエッチングにおけるイオン照射角度を10[deg]とした以外は実施例1と同様の条件で、成膜装置100(図2参照)を用いて製造された。
11 Ni合金基板
12 第1中間層
13 第2中間層
14 第3中間層
15 第4中間層
16 第5中間層
17 中間層
18 超電導層
19 安定化層
100、100A 成膜装置
110 供給リール室
111 供給リール
112、142 ローラ
120 研磨室
130 成膜室
140 巻き取りリール室
141 巻き取りリール
160 イオン源
162 原料ガス供給装置
170 直上層形成装置
180 プレアニール室
181 ヒータ
Claims (8)
- Ni合金基板、1層以上からなる中間層、及び2軸配向されたREBCO酸化物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Ni合金基板の表面を研磨する研磨工程と、
この研磨工程の後、チャンバー内で、前記Ni合金基板の表面に、イオンビームを照射してイオンエッチングするエッチング工程と、前記チャンバー内で前記イオンエッチングされた前記Ni合金基板の前記表面に、前記中間層において前記表面に接する第1中間層を形成する層形成工程と、を有する、
ことを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。 - 前記Ni合金基板は、ハステロイ、インコネル又はステンレスからなる、
ことを特徴とする請求項1に記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 前記第1中間層は、Y2O3、Al2O3、Gd2Zr2O7またはAl-Y-Oのいずれか一つからなる、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 前記研磨工程では、機械研磨または電解研磨によって前記Ni合金基板の表面の平均表面粗さRa(JISB0601)を3.0nm以下にする、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 前記エッチング工程におけるイオン加速電圧は300V以上1000V以下であり、イオンの照射角度は15度以上70度以下である、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 前記REBCO酸化物超電導層は、MOD法にて形成されている、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 前記第1中間層は、スパッタリング法にて形成されている、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 前記層形成工程の前に前記Ni合金基板の表面に対してアニールを行うプレアニール工程を有する、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
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