JP2017152210A - Oxide superconducting wire and manufacturing method therefor - Google Patents

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Shinji Fujita
真司 藤田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxide superconducting wire capable of suppressing detachment of an oxide superconducting layer from an edge part of a wide direction as an origin and a manufacturing method therefor.SOLUTION: There is provided an oxide superconducting wire containing a superconductive laminate 6 having an intermediate layer 2 and an oxide superconducting layer 3 laminated on one surface 1b of a metal substrate 1 in this order, further a protective layer 4 covering at least a surface of the oxide superconducting layer 3, and a non-oriented area 3b over a longer direction at an edge part in a width direction of the oxide superconductive layer 3.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、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 an oxide superconducting wire and a method for producing the same.

近年、一般式REBaCu7−δ(RE123)で表されるイットリウム系超電導体を用いた酸化物超電導線材は、引張強度や磁場中での臨界電流は高いことから、精力的に開発が進められている。なお、希土類元素REは、イットリウム(Y)に限られない。 In recent years, oxide superconducting wires using yttrium-based superconductors represented by the general formula REBa 2 Cu 3 O 7-δ (RE123) have been developed vigorously because of their high tensile strength and critical current in magnetic fields. Is underway. The rare earth element RE is not limited to yttrium (Y).

イットリウム系酸化物超電導線材は、金属基板の一方の面(主面)上に酸化物超電導層を含む酸化物薄膜が積層された構造に起因して、金属基板の主面に垂直な方向の力には比較的弱いことが知られている。また、テープ状のイットリウム系酸化物超電導線材の巻線をエポキシ等の樹脂に含浸して作製した超電導コイルは、各構成材の線膨張係数の差に起因して、冷却時に線材に垂直な方向の引張応力が作用し、酸化物超電導層の破壊や劣化を起こすおそれがある。   Yttrium-based oxide superconducting wire has a force in a direction perpendicular to the main surface of the metal substrate due to the structure in which an oxide thin film including an oxide superconducting layer is laminated on one surface (main surface) of the metal substrate. Is known to be relatively weak. Also, the superconducting coil produced by impregnating the winding of tape-like yttrium oxide superconducting wire into a resin such as epoxy has a direction perpendicular to the wire during cooling due to the difference in coefficient of linear expansion of each component. There is a risk that the oxide superconducting layer may be broken or deteriorated by the tensile stress of.

イットリウム系酸化物超電導線材の製造方法として、10mm、12mm等の幅広の金属基板の上に中間層、酸化物超電導層、保護層等を積層した後、4mm、5mmの等の幅に細線加工する場合がある(例えば特許文献1参照)。   As a method for producing an yttrium-based oxide superconducting wire, an intermediate layer, an oxide superconducting layer, a protective layer, etc. are laminated on a wide metal substrate of 10 mm, 12 mm, etc., and then thinned to a width of 4 mm, 5 mm, etc. There are cases (see, for example, Patent Document 1).

特開2012−226857号公報JP 2012-226857 A

酸化物超電導層を含む積層体を細線加工する際、酸化物超電導層にクラック等のダメージが加わるため、線材に剥離応力が作用した際、幅方向の端部における切断面を起点として酸化物超電導層の剥離を起こすおそれがある。   When a laminated body including an oxide superconducting layer is processed into fine wires, damage such as cracks is applied to the oxide superconducting layer. Therefore, when peeling stress acts on the wire, the oxide superconductivity starts from the cut surface at the end in the width direction. May cause delamination.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、幅方向の端部を起点とした酸化物超電導層の剥離を抑制することが可能な酸化物超電導線材及びその製造方法を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and provides the oxide superconducting wire which can suppress peeling of the oxide superconducting layer from the edge part of the width direction, and its manufacturing method. Let it be an issue.

前記課題を解決するため、本発明は、金属基板の一方の面上に、中間層と酸化物超電導層とがこの順に積層され、さらに、少なくとも前記酸化物超電導層の表面を覆う保護層が設けられた超電導積層体を含む酸化物超電導線材であって、前記酸化物超電導層の幅方向の端部に、長手方向に渡る非配向領域を有することを特徴とする酸化物超電導線材を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides an intermediate layer and an oxide superconducting layer laminated in this order on one surface of a metal substrate, and further provided with a protective layer covering at least the surface of the oxide superconducting layer. There is provided an oxide superconducting wire comprising the superconducting laminate formed, wherein the oxide superconducting wire has a non-oriented region extending in the longitudinal direction at an end in the width direction of the oxide superconducting layer.

前記中間層が2以上の層を含み、前記中間層の各層の幅方向の端部に、長手方向に渡る非配向領域を有することが好ましい。
前記酸化物超電導層の配向領域の下側において前記中間層が2以上の層を含み、前記中間層を構成する前記2以上の層の一部である1以上の層が、前記酸化物超電導層の非配向領域の下側において欠落していることが好ましい。
前記酸化物超電導層の幅方向の端部の非配向領域の幅が、長手方向に渡り、0.1〜100μmの範囲内であることが好ましい。
前記超電導積層体の外周に安定化層を有することが好ましい。
It is preferable that the intermediate layer includes two or more layers, and has a non-oriented region extending in the longitudinal direction at the end in the width direction of each layer of the intermediate layer.
The intermediate layer includes two or more layers below the orientation region of the oxide superconducting layer, and at least one layer that is a part of the two or more layers constituting the intermediate layer is the oxide superconducting layer. It is preferable that it is missing below the non-oriented region.
The width of the non-oriented region at the end in the width direction of the oxide superconducting layer is preferably in the range of 0.1 to 100 μm over the longitudinal direction.
It is preferable to have a stabilization layer on the outer periphery of the superconducting laminate.

また、本発明は、前記酸化物超電導線材の製造方法であって、金属基板の一方の面上に、中間層と酸化物超電導層とがこの順に積層され、さらに、少なくとも前記酸化物超電導層の表面を覆う保護層が設けられ、前記酸化物超電導線材より幅が広い積層体において、少なくとも前記酸化物超電導層の幅方向の中間部に、長手方向に渡る非配向領域を有する積層体を準備する工程と、前記非配向領域を有する位置において、前記積層体を長手方向に切断し、少なくとも前記酸化物超電導層の幅方向の端部に、長手方向に渡る非配向領域を有する前記超電導積層体を作製する工程と、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を提供する。   Further, the present invention is a method for producing the oxide superconducting wire, wherein an intermediate layer and an oxide superconducting layer are laminated in this order on one surface of a metal substrate, and at least the oxide superconducting layer In the laminate having a protective layer covering the surface and wider than the oxide superconducting wire, a laminate having a non-oriented region extending in the longitudinal direction is prepared at least in the intermediate portion in the width direction of the oxide superconducting layer. Cutting the laminated body in the longitudinal direction at a position having the non-oriented region, and the superconducting laminated body having a non-oriented region extending in the longitudinal direction at least at the end in the width direction of the oxide superconducting layer. And a manufacturing method of an oxide superconducting wire characterized by comprising the steps of:

少なくとも前記酸化物超電導層の幅方向の中間部に、長手方向に渡る非配向領域を有する積層体を準備する工程が、前記金属基板上に前記中間層を形成する工程と、前記金属基板の前記一方の面又は前記中間層を構成する少なくとも1以上の層の幅方向の中間部に、長手方向に渡る配向阻害領域を形成する工程と、前記配向阻害領域に対応して非配向領域を有する前記酸化物超電導層を前記中間層上に形成する工程と、前記酸化物超電導層上に前記保護層を形成する工程と、を含むことが好ましい。   The step of preparing a laminate having a non-oriented region extending in the longitudinal direction at least in the intermediate portion in the width direction of the oxide superconducting layer, the step of forming the intermediate layer on the metal substrate, and the step of the metal substrate A step of forming an alignment-inhibiting region extending in the longitudinal direction in one surface or an intermediate portion in the width direction of at least one layer constituting the intermediate layer, and the non-oriented region corresponding to the alignment-inhibiting region It is preferable to include a step of forming an oxide superconducting layer on the intermediate layer and a step of forming the protective layer on the oxide superconducting layer.

前記金属基板上に前記中間層を構成する1以上の層を形成した後に、前記配向阻害領域を形成する工程を行い、前記配向阻害領域を形成する工程の後に、前記中間層上に前記酸化物超電導層を形成する工程を行うことが可能である。
前記金属基板上に前記中間層を形成する工程に先立って、前記金属基板の前記一方の面の幅方向の中間部に、長手方向に渡る配向阻害領域を形成する工程を有することが可能である。
After forming at least one layer constituting the intermediate layer on the metal substrate, performing the step of forming the alignment inhibition region, and after forming the alignment inhibition region, the oxide on the intermediate layer A step of forming a superconducting layer can be performed.
Prior to the step of forming the intermediate layer on the metal substrate, it is possible to have a step of forming an alignment-inhibiting region extending in the longitudinal direction at the intermediate portion in the width direction of the one surface of the metal substrate. .

本発明の酸化物超電導線材によれば、酸化物超電導層の幅方向の端部に、長手方向に渡る非配向領域を有するので、幅方向の端部を起点とした酸化物超電導層の剥離を抑制することができる。   According to the oxide superconducting wire of the present invention, the oxide superconducting layer has a non-oriented region extending in the longitudinal direction at the end in the width direction of the oxide superconducting layer. Can be suppressed.

本発明の酸化物超電導線材の製造方法によれば、酸化物超電導層の幅方向の中間部に非配向領域を有する積層体を長手方向に切断して超電導積層体を作製することにより、酸化物超電導層に対し、クラック等のダメージを抑制することができる。   According to the method for producing an oxide superconducting wire of the present invention, a superconducting laminate is produced by cutting a laminate having a non-oriented region in the middle in the width direction of the oxide superconducting layer in the longitudinal direction. Damage to the superconducting layer such as cracks can be suppressed.

中間部に非配向領域を有する積層体の第1実施形態を表す断面図である。It is sectional drawing showing 1st Embodiment of the laminated body which has a non-orientation area | region in an intermediate part. 本発明の酸化物超電導線材の第1実施形態を表す断面図である。It is sectional drawing showing 1st Embodiment of the oxide superconducting wire of this invention. 中間部に非配向領域を有する積層体の第2実施形態を表す断面図である。It is sectional drawing showing 2nd Embodiment of the laminated body which has a non-orientation area | region in an intermediate part. 本発明の酸化物超電導線材の第2実施形態を表す断面図である。It is sectional drawing showing 2nd Embodiment of the oxide superconducting wire of this invention. 中間部に非配向領域を有する積層体の第3実施形態を表す断面図である。It is sectional drawing showing 3rd Embodiment of the laminated body which has a non-orientation area | region in an intermediate part. 本発明の酸化物超電導線材の第3実施形態を表す断面図である。It is sectional drawing showing 3rd Embodiment of the oxide superconducting wire of this invention.

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。   Hereinafter, based on a preferred embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size. The dimensions and ratios of each component are appropriately changed from the actual ones. Further, the present invention is not limited to the following embodiment.

<第1実施形態>
図1に、幅方向の中間部に非配向領域を有する積層体の第1実施形態を示す。また、図2に、幅方向の端部非配向領域を有する酸化物超電導線材の第1実施形態を示す。図1に示す積層体5及び図2に示す超電導積層体6は、金属基板1の主面1b上に、中間層2(下地層2A、配向層2B、キャップ層2C)、酸化物超電導層3及び保護層4がこの順に積層された積層構造を有する。中間層2及び酸化物超電導層3には、非配向領域2b,3bが形成されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a first embodiment of a laminate having a non-oriented region in the middle in the width direction. FIG. 2 shows a first embodiment of an oxide superconducting wire having an end non-oriented region in the width direction. A laminated body 5 shown in FIG. 1 and a superconducting laminated body 6 shown in FIG. 2 have an intermediate layer 2 (underlying layer 2A, alignment layer 2B, cap layer 2C), oxide superconducting layer 3 on the main surface 1b of the metal substrate 1. And the protective layer 4 has the laminated structure laminated | stacked in this order. In the intermediate layer 2 and the oxide superconducting layer 3, non-oriented regions 2b and 3b are formed.

なお、本明細書において、非配向領域とは、結晶が配向性を示す領域を含む層において、配向性を示さない領域を意味する。また、配向阻害領域とは、上に積層される層の結晶配向性を阻害する領域である。なお、配向阻害領域は、別の層を介して積層された層の配向性をも阻害することができる。   Note that in this specification, the non-oriented region means a region which does not show orientation in a layer including a region where a crystal shows orientation. The orientation-inhibiting region is a region that inhibits the crystal orientation of the layer laminated thereon. Note that the orientation-inhibiting region can also inhibit the orientation of a layer laminated through another layer.

図1に示す積層体5において、中間層2を構成する配向層2Bの主面2Bbには、中間層2又は金属基板1の内部にまで達する凹溝部2Baが形成されている。金属基板1上には、複数の凹溝部2Baが、間隔をおいて平行に延びている。凹溝部2Baの形成方法としては、配向層2Bの主面2Bbに加工工具を押し当てて金属基板1を移動させる方法が挙げられる。   In the laminate 5 shown in FIG. 1, a concave groove 2Ba reaching the inside of the intermediate layer 2 or the metal substrate 1 is formed on the main surface 2Bb of the alignment layer 2B constituting the intermediate layer 2. On the metal substrate 1, a plurality of concave groove portions 2Ba extend in parallel at intervals. Examples of the method for forming the concave groove 2Ba include a method of moving the metal substrate 1 by pressing a processing tool against the main surface 2Bb of the alignment layer 2B.

配向層2Bの主面2Bbに凹溝部2Baが形成されることで、凹溝部2Baの直下及びその周囲に位置する配向層2Bの配向性が乱され、配向層2Bに非配向領域が形成される。凹溝部2Baの縁部(幅方向の両側)には、配向層2Bが盛り上がった隆起部が形成されてもよい。したがって、配向層2Bは、凹溝部2Baと隆起部において配向性を有さず、凹溝部2Ba又は隆起部が形成された領域は、非配向領域として機能する。また、凹溝部2Ba及び隆起部は、その上に積層されるキャップ層2C及び酸化物超電導層3の配向性を阻害する配向阻害領域として機能する。   By forming the groove 2Ba on the main surface 2Bb of the alignment layer 2B, the orientation of the alignment layer 2B located immediately below and around the groove 2Ba is disturbed, and a non-alignment region is formed in the alignment layer 2B. . On the edge (both sides in the width direction) of the concave groove 2Ba, a raised portion where the alignment layer 2B is raised may be formed. Therefore, the alignment layer 2B does not have orientation in the recessed groove portion 2Ba and the raised portion, and the region where the recessed groove portion 2Ba or the raised portion is formed functions as a non-oriented region. In addition, the recessed groove 2Ba and the raised portion function as an alignment inhibition region that inhibits the orientation of the cap layer 2C and the oxide superconducting layer 3 laminated thereon.

凹溝部2Baの幅W1は、0.3μm以上40μm以下とすることが好ましい。凹溝部2Baの幅W1を0.3μm以上とすることで、酸化物超電導層3に確実に非配向領域3bを形成することができる。また、凹溝部2Baの幅W1を40μm以下とすることで、酸化物超電導層3の非配向領域3bの幅を狭くして臨界電流密度を高めることができる。   The width W1 of the concave groove 2Ba is preferably 0.3 μm or more and 40 μm or less. By setting the width W1 of the concave groove 2Ba to 0.3 μm or more, the non-oriented region 3b can be reliably formed in the oxide superconducting layer 3. In addition, by setting the width W1 of the recessed groove portion 2Ba to 40 μm or less, the width of the non-oriented region 3b of the oxide superconducting layer 3 can be narrowed to increase the critical current density.

なお、本明細書において、凹溝部2Baとは、配向層2Bがその主面2Bbから凹み、成膜厚さより薄くなっている領域を意味する。また、隆起部は、配向層2Bがその主面2Bbから突出した領域を意味する。凹溝部2Baの深さD1は、配向層2Bの主面2Bbから凹溝部2Baの最も深い部分までの深さ方向の距離である。   In the present specification, the concave groove 2Ba means a region where the alignment layer 2B is recessed from the main surface 2Bb and is thinner than the film thickness. Further, the raised portion means a region where the alignment layer 2B protrudes from the main surface 2Bb. The depth D1 of the recessed groove portion 2Ba is a distance in the depth direction from the main surface 2Bb of the alignment layer 2B to the deepest portion of the recessed groove portion 2Ba.

凹溝部2Baの深さD1は、0.3μm以上10μm以下とすることが好ましい。凹溝部2Baの深さD1を0.3μm以上とすることで、より確実に酸化物超電導層3に非配向領域3bを形成することができる。また、凹溝部2Baの深さD1を10μm以下とすることで、金属基板1の強度低下を抑制することができる。なお、凹溝部2Baの断面形状は、図1に示された略円弧形状に限られず、例えば、V字状の溝であっても良い。   The depth D1 of the groove 2Ba is preferably 0.3 μm or more and 10 μm or less. By setting the depth D1 of the recessed groove 2Ba to 0.3 μm or more, the non-oriented region 3b can be more reliably formed in the oxide superconducting layer 3. Moreover, the strength reduction of the metal substrate 1 can be suppressed by setting the depth D1 of the groove 2Ba to 10 μm or less. Note that the cross-sectional shape of the concave groove 2Ba is not limited to the substantially arc shape shown in FIG. 1, and may be a V-shaped groove, for example.

キャップ層2Cのうち、配向層2Bの凹溝部2Ba又は隆起部の上に積層される部分は、配向性を有さない。したがって、中間層2は、凹溝部2Ba又は隆起部における厚さ方向において、全体として非配向領域2bを有する。   Of the cap layer 2C, the portion of the alignment layer 2B laminated on the concave groove 2Ba or the raised portion does not have orientation. Therefore, the intermediate layer 2 has a non-oriented region 2b as a whole in the thickness direction of the recessed groove portion 2Ba or the raised portion.

酸化物超電導層3は、中間層2(特に配向層2B、キャップ層2C)によって配向性が制御されているため、中間層2の非配向領域2b上に形成された部分は配向性を有することができない。酸化物超電導層3において、中間層2の非配向領域2b上に形成される部分は、配向性を有していない非配向領域3bとなる。   Since the orientation of the oxide superconducting layer 3 is controlled by the intermediate layer 2 (particularly the orientation layer 2B and the cap layer 2C), the portion formed on the non-orientation region 2b of the intermediate layer 2 has orientation. I can't. In the oxide superconducting layer 3, a portion formed on the non-oriented region 2b of the intermediate layer 2 becomes a non-oriented region 3b having no orientation.

酸化物超電導層3の非配向領域3bは、超電導特性を有さないか、又は臨界電流が著しく低いため、使用時には高抵抗領域となり、電流が流れにくくなる。中間層2及び酸化物超電導層3が金属基板1の主面1bに平行に形成された領域は、中間層2及び酸化物超電導層3が配向性を有する配向領域10となる。   Since the non-oriented region 3b of the oxide superconducting layer 3 does not have superconducting characteristics or has a remarkably low critical current, it becomes a high resistance region during use, and current does not easily flow. A region where the intermediate layer 2 and the oxide superconducting layer 3 are formed in parallel to the main surface 1b of the metal substrate 1 becomes an alignment region 10 in which the intermediate layer 2 and the oxide superconducting layer 3 have orientation.

図1に示すように、第1実施形態に係る積層体5は、積層体5の幅方向の中間部に、非配向領域2b,3bを有する。これらの非配向領域2b,3bは、配向領域10の長手方向に渡り延びている。積層体5が非配向領域2b,3bを有する位置において、積層体5を長手方向に切断すると、図2に示すように、幅方向の端部に非配向領域2b,3bを有する超電導積層体6を作製することができる。この超電導積層体6は、酸化物超電導線材として利用することができる。酸化物超電導線材は、超電導積層体6の周囲に安定化層を有してもよい。   As illustrated in FIG. 1, the stacked body 5 according to the first embodiment includes non-oriented regions 2 b and 3 b in the intermediate portion in the width direction of the stacked body 5. These non-oriented regions 2 b and 3 b extend in the longitudinal direction of the oriented region 10. When the laminated body 5 is cut in the longitudinal direction at a position where the laminated body 5 has the non-oriented regions 2b and 3b, as shown in FIG. 2, the superconducting laminated body 6 having the non-oriented regions 2b and 3b at the ends in the width direction. Can be produced. This superconducting laminate 6 can be used as an oxide superconducting wire. The oxide superconducting wire may have a stabilization layer around the superconducting laminate 6.

第1実施形態に係る積層体5は、酸化物超電導層3の配向性を制御する中間層2の一部を直接的に加工して、凹溝部2Baを形成している。これにより、より確実に中間層2に非配向領域2bを形成することができる。   In the stacked body 5 according to the first embodiment, a part of the intermediate layer 2 that controls the orientation of the oxide superconducting layer 3 is directly processed to form the concave groove 2Ba. Thereby, the non-oriented region 2b can be formed in the intermediate layer 2 more reliably.

本実施形態に係る超電導積層体6を含む酸化物超電導線材は、酸化物超電導層3の積層後に、積層体5の切断工程を経ても、クラック等のダメージが非配向領域2b,3bの内部にとどまり、配向領域10への影響を抑制することができる。このため、配向領域10における酸化物超電導層3の超電導特性が悪化することがない。また、配向領域10における各層の耐剥離性(剥離強度)が悪化することがない。   In the oxide superconducting wire including the superconducting laminate 6 according to the present embodiment, even after the oxide superconducting layer 3 is laminated and the laminate 5 is cut, damage such as cracks is caused in the non-oriented regions 2b and 3b. The influence on the alignment region 10 can be suppressed. For this reason, the superconducting property of the oxide superconducting layer 3 in the alignment region 10 does not deteriorate. Further, the peel resistance (peel strength) of each layer in the alignment region 10 does not deteriorate.

線材の幅方向全面にわたって酸化物超電導層が配向している場合、細線加工により微小なクラック等の欠陥が生じると、酸化物超電導層の欠陥を起点として剥離が生じた際、酸化物超電導層が幅方向の大部分又は全面が剥離するおそれがある。しかし、幅方向の端部に非配向領域を設けた場合、酸化物超電導層の非配向領域には多数の結晶粒界が存在するため、クラック等の欠陥が生じても剥離の進展が阻害され、耐剥離性を向上することができる。   When the oxide superconducting layer is oriented over the entire width direction of the wire, if a defect such as a microcrack occurs due to fine wire processing, the oxide superconducting layer There is a risk that most or the entire surface in the width direction peels off. However, when a non-oriented region is provided at the end in the width direction, since there are many crystal grain boundaries in the non-oriented region of the oxide superconducting layer, the progress of delamination is hindered even if defects such as cracks occur. , Peeling resistance can be improved.

一般的に、積層により形成された酸化物超電導層3は、酸化物超電導層3の下に位置する層に対する耐剥離性が弱いことが知られている。本実施形態に係る酸化物超電導線材によれば、酸化物超電導層3と酸化物超電導層3の下に位置する中間層2との耐剥離性を高め、酸化物超電導層3の剥離を抑制できる。配向層2Bの凹溝部2Baは、配向層2Bの主面2Bbに加工工具を押し当てることで形成されており、表面に加工に起因する微細な凹凸が形成されている。凹凸を有する凹溝部2Ba上に形成されたキャップ層2Cにおいては、配向層2Bに形成された微細な凹凸にならって、キャップ層2Cの表面に微細な凹凸が形成される。キャップ層2C上に酸化物超電導層3が形成されると、微細な凹凸に起因するアンカー効果によりキャップ層2Cと酸化物超電導層3との接合強度が大きくなるため、酸化物超電導層3の耐剥離性が高まる。これにより、酸化物超電導層3が剥離しにくくなると考えられる。   In general, it is known that the oxide superconducting layer 3 formed by stacking is weak in peeling resistance with respect to a layer located under the oxide superconducting layer 3. According to the oxide superconducting wire according to this embodiment, it is possible to improve the peeling resistance between the oxide superconducting layer 3 and the intermediate layer 2 positioned under the oxide superconducting layer 3 and to suppress the peeling of the oxide superconducting layer 3. . The concave groove 2Ba of the alignment layer 2B is formed by pressing a processing tool against the main surface 2Bb of the alignment layer 2B, and fine irregularities due to processing are formed on the surface. In the cap layer 2C formed on the recessed groove portion 2Ba having the unevenness, fine unevenness is formed on the surface of the cap layer 2C following the fine unevenness formed in the alignment layer 2B. When the oxide superconducting layer 3 is formed on the cap layer 2C, the bonding strength between the cap layer 2C and the oxide superconducting layer 3 is increased due to the anchor effect caused by fine irregularities. Peelability increases. Thereby, it is considered that the oxide superconducting layer 3 is difficult to peel off.

なお、本実施形態は、中間層2のうち、配向層2Bに凹溝部2Baを形成する構成の例である。すなわち、中間層2を構成する複数の層のうち何れかの層を積層した後に、積層された層の主面に、線材の長さ方向に沿って配向阻害領域が形成される。中間層2に形成される凹溝部は、中間層2を構成する複数の層のうち何れかの層(積層された層)の主面に形成することができる。凹溝部により、中間層2に非配向領域2bを構成できる。即ち、中間層2の非配向領域2bは、中間層2を構成する複数層のうち何れかの層に形成された凹溝部により配向が乱された領域であればよい。
中間層2を構成する複数の層のうち何れか1層又は2層以上が凹溝部2Baにおいて少なくとも部分的に欠落した場合、配向阻害領域が何れかの層の除去により容易に形成され、酸化物超電導層3の非配向領域3bをより確実に形成することができる。
In addition, this embodiment is an example of the structure which forms the ditch | groove part 2Ba in the orientation layer 2B among the intermediate | middle layers 2. FIG. That is, after any one of a plurality of layers constituting the intermediate layer 2 is laminated, an alignment inhibition region is formed along the length direction of the wire on the main surface of the laminated layers. The recessed groove portion formed in the intermediate layer 2 can be formed on the main surface of any one of the plurality of layers constituting the intermediate layer 2 (stacked layer). The non-oriented region 2b can be formed in the intermediate layer 2 by the recessed groove portion. That is, the non-orientation region 2b of the intermediate layer 2 may be a region in which the orientation is disturbed by the concave groove formed in any one of the plurality of layers constituting the intermediate layer 2.
When one or more of the plurality of layers constituting the intermediate layer 2 are at least partially missing in the groove 2Ba, the orientation-inhibiting region is easily formed by removing any of the layers, and the oxide The non-oriented region 3b of the superconducting layer 3 can be more reliably formed.

また、本実施形態に例示したように、配向層2Bに凹溝部2Baを形成することで、凹溝部2Baは、配向層2B上に形成されたキャップ層2Cにより覆われる。配向層2Bに凹溝部2Baを形成する場合、凹溝部2Baに位置する部分である配向層2B、及び、その部分の下に位置する下地層2Aの各層が薄くなったり、部分的に除去され、金属基板1が露出したりする。凹溝部2Baの上にもキャップ層2Cを形成することで、凹溝部2Baの領域内で金属基板1と酸化物超電導層3が直接接触することがない。これにより、金属基板1を構成する金属材料が、酸化物超電導層3に拡散することを抑制できる。したがって、凹溝部2Baが、配向層2Bに形成され、キャップ層2Cにより凹溝部2Baを覆う構造とすることが好ましい。
本実施形態においては、凹溝部2Baにおいて下地層2A及び配向層2Bの両方が少なくとも部分的に欠落した場合、キャップ層2Cが金属基板1に直接接触した箇所を有することもできる。非配向領域において金属基板1と酸化物超電導層3が直接接触することを防ぐには、欠落は中間層2の一部とし、中間層2を構成する複数の層のうち何れか1層又は2層以上が金属基板1と酸化物超電導層3との間に介在することが好ましい。
Further, as illustrated in the present embodiment, by forming the groove 2Ba in the alignment layer 2B, the groove 2Ba is covered with the cap layer 2C formed on the alignment layer 2B. When forming the groove 2Ba in the alignment layer 2B, each layer of the alignment layer 2B, which is a portion located in the groove 2Ba, and the underlying layer 2A located under the portion is thinned or partially removed, The metal substrate 1 is exposed. By forming the cap layer 2C also on the concave groove portion 2Ba, the metal substrate 1 and the oxide superconducting layer 3 are not in direct contact within the region of the concave groove portion 2Ba. Thereby, it can suppress that the metal material which comprises the metal substrate 1 diffuses into the oxide superconducting layer 3. FIG. Therefore, it is preferable that the groove 2Ba is formed in the alignment layer 2B and the groove 2Ba is covered with the cap layer 2C.
In the present embodiment, when both the base layer 2A and the alignment layer 2B are at least partially missing in the concave groove 2Ba, the cap layer 2C can have a portion in direct contact with the metal substrate 1. In order to prevent the metal substrate 1 and the oxide superconducting layer 3 from coming into direct contact with each other in the non-oriented region, the missing portion is part of the intermediate layer 2, and either one of the plurality of layers constituting the intermediate layer 2 or 2 More than one layer is preferably interposed between the metal substrate 1 and the oxide superconducting layer 3.

<第2実施形態>
図3に、幅方向の中間部に非配向領域を有する積層体の第2実施形態を示す。また、図4に、幅方向の端部非配向領域を有する酸化物超電導線材の第2実施形態を示す。図3に示す積層体15及び図4に示す超電導積層体16は、金属基板11の主面11b上に、中間層12(下地層12A、配向層12B、キャップ層12C)、酸化物超電導層13及び保護層14がこの順に積層された積層構造を有する。中間層12及び酸化物超電導層13には、非配向領域12b,13bが形成されている。
Second Embodiment
FIG. 3 shows a second embodiment of a laminate having a non-oriented region in the middle in the width direction. FIG. 4 shows a second embodiment of an oxide superconducting wire having an end non-oriented region in the width direction. The laminate 15 shown in FIG. 3 and the superconducting laminate 16 shown in FIG. 4 have an intermediate layer 12 (underlayer 12A, alignment layer 12B, cap layer 12C), oxide superconducting layer 13 on the main surface 11b of the metal substrate 11. And the protective layer 14 has a laminated structure laminated in this order. In the intermediate layer 12 and the oxide superconducting layer 13, non-oriented regions 12b and 13b are formed.

第2実施形態に係る酸化物超電導線材は、凹溝部が金属基板の主面上に形成される点で、第1実施形態に係る酸化物超電導線材とは異なる。その他の部分は、おおむね第1実施形態と同様にすることができる。   The oxide superconducting wire according to the second embodiment is different from the oxide superconducting wire according to the first embodiment in that the groove portion is formed on the main surface of the metal substrate. The other parts can be generally the same as in the first embodiment.

図3に示す積層体15において、金属基板11の主面11bには、間隔をおいて平行に配置された複数本の凹溝部11aが形成されている。凹溝部11aは、金属基板11の主面11bに形成された溝であり、金属基板11の長手方向に延びている。凹溝部11aの形成方法としては、金属基板11の主面11bに加工工具を押し当てて金属基板11を移動させる方法が挙げられる。   In the laminate 15 shown in FIG. 3, the main surface 11 b of the metal substrate 11 is formed with a plurality of concave grooves 11 a that are arranged in parallel at intervals. The recessed groove portion 11 a is a groove formed in the main surface 11 b of the metal substrate 11 and extends in the longitudinal direction of the metal substrate 11. As a method of forming the concave groove portion 11a, a method of moving the metal substrate 11 by pressing a processing tool against the main surface 11b of the metal substrate 11 can be cited.

金属基板11の凹溝部11aは、配向阻害領域として機能する。すなわち、凹溝部11a上に形成される中間層12及び酸化物超電導層13の配向性が阻害され、凹溝部11a上に形成される中間層12及び酸化物超電導層13に非配向領域12b,13bが形成される。   The concave groove portion 11a of the metal substrate 11 functions as an alignment inhibition region. That is, the orientation of the intermediate layer 12 and the oxide superconducting layer 13 formed on the groove 11a is hindered, and the intermediate layer 12 and the oxide superconducting layer 13 formed on the groove 11a are not aligned in the non-oriented regions 12b and 13b. Is formed.

金属基板11の凹溝部11aの幅W2は、10μm以上500μm以下が好ましい。凹溝部11aの幅W2を10μm以上とすることで、中間層12に十分な幅を有する非配向領域12bを形成することができる。また、凹溝部11aの幅W2を500μm以下とすることで、酸化物超電導層13の非配向領域13bの幅を狭くして臨界電流密度を高めることができる。   The width W2 of the groove 11a of the metal substrate 11 is preferably 10 μm or more and 500 μm or less. By setting the width W2 of the concave groove portion 11a to 10 μm or more, the non-oriented region 12b having a sufficient width in the intermediate layer 12 can be formed. In addition, by setting the width W2 of the recessed groove portion 11a to 500 μm or less, the width of the non-oriented region 13b of the oxide superconducting layer 13 can be narrowed to increase the critical current density.

金属基板11の凹溝部11aの深さD2は、0.3μm以上10μm以下が好ましい。凹溝部11aの深さD2を0.3μm以上とすることで、より確実に中間層12に非配向領域12bを形成することができる。また、凹溝部11aの深さD2を10μm以下とすることで、金属基板11の強度低下を抑制することができる。なお、凹溝部11aの断面形状は、図3に示されたV字状に限られず、例えば、略円弧形状の溝であっても良い。   The depth D2 of the concave groove portion 11a of the metal substrate 11 is preferably 0.3 μm or more and 10 μm or less. By setting the depth D2 of the concave groove portion 11a to 0.3 μm or more, the non-oriented region 12b can be more reliably formed in the intermediate layer 12. Moreover, the strength reduction of the metal substrate 11 can be suppressed by setting the depth D2 of the concave groove portion 11a to 10 μm or less. In addition, the cross-sectional shape of the recessed groove part 11a is not limited to the V shape shown in FIG. 3, and may be a substantially arc-shaped groove, for example.

本実施形態においては、金属基板11に凹溝部11aによる傾斜面が形成されているため、この凹溝部11a上に形成される中間層12の配向が乱れる。これにより、中間層12において、金属基板11の凹溝部11a上に形成される部分には、凹溝部11aに対応する非配向領域12bが形成される。また、凹溝部11a上に形成される中間層12の表面には、凹溝部11aの形状に対応した凹溝部12aが形成される。なお、中間層12の凹溝部12aの断面形状は、図3に示されたV字状に限られず、例えば、略円弧形状の溝であっても良い。   In this embodiment, since the inclined surface by the groove 11a is formed on the metal substrate 11, the orientation of the intermediate layer 12 formed on the groove 11a is disturbed. Thereby, in the intermediate layer 12, a non-oriented region 12b corresponding to the groove 11a is formed in a portion formed on the groove 11a of the metal substrate 11. Moreover, the groove part 12a corresponding to the shape of the groove part 11a is formed in the surface of the intermediate | middle layer 12 formed on the groove part 11a. In addition, the cross-sectional shape of the concave groove portion 12a of the intermediate layer 12 is not limited to the V shape shown in FIG. 3, and may be a substantially arc-shaped groove, for example.

酸化物超電導層13の配向性は、中間層12(特に配向層12B、キャップ層12C)によって制御されている。したがって、中間層12の非配向領域12b上に形成された部分は、超電導状態を発現するのに十分な配向性を有さない。酸化物超電導層13において、中間層12の非配向領域12b上に形成される部分は、結晶の配向が乱れた非配向領域13bとなる。また、この非配向領域13bには、中間層12の凹溝部12aに対応した凹溝部13aが形成される。なお、酸化物超電導層13の凹溝部13aの断面形状は、図3に示されたV字状に限られず、例えば、略円弧形状の溝であっても良い。   The orientation of the oxide superconducting layer 13 is controlled by the intermediate layer 12 (particularly, the orientation layer 12B and the cap layer 12C). Therefore, the portion formed on the non-oriented region 12b of the intermediate layer 12 does not have sufficient orientation to develop a superconducting state. In the oxide superconducting layer 13, the portion formed on the non-oriented region 12b of the intermediate layer 12 becomes a non-oriented region 13b in which the crystal orientation is disturbed. Further, in this non-oriented region 13b, a groove 13a corresponding to the groove 12a of the intermediate layer 12 is formed. Note that the cross-sectional shape of the concave groove portion 13a of the oxide superconducting layer 13 is not limited to the V shape shown in FIG. 3, and may be a substantially arc-shaped groove, for example.

酸化物超電導層13の配向性は、中間層12の配向性のみならず、中間層12の表面性状にも依存する。中間層12に非配向領域12bが設けられていること、及び中間層12の表面に凹溝部12aが形成されていることにより、凹溝部12a及び非配向領域12bの上に形成される酸化物超電導層13を構成する結晶は、より配向しにくくなり、非配向領域13bの非配向性が顕著となる。   The orientation of the oxide superconducting layer 13 depends not only on the orientation of the intermediate layer 12 but also on the surface properties of the intermediate layer 12. Oxide superconductivity formed on the groove 12a and the non-oriented region 12b by providing the intermediate layer 12 with the non-oriented region 12b and forming the groove 12a on the surface of the intermediate layer 12. The crystals constituting the layer 13 are less likely to be oriented, and the non-orientation of the non-orientation region 13b becomes remarkable.

酸化物超電導層13の非配向領域13bは、超電導特性を有さないか、又は臨界電流が著しく低いため、使用時には高抵抗領域となり、電流が流れにくくなる。中間層12及び酸化物超電導層13が金属基板11の主面11bに平行に形成された領域は、中間層12及び酸化物超電導層13が配向性を有する配向領域20となる。酸化物超電導層13の凹溝部13a上に形成される保護層14の表面には、凹溝部13aの形状に対応した凹溝部14aが形成されてもよい。   The non-oriented region 13b of the oxide superconducting layer 13 does not have superconducting properties or has a remarkably low critical current, so that it becomes a high resistance region during use, and current does not flow easily. A region where the intermediate layer 12 and the oxide superconducting layer 13 are formed in parallel to the main surface 11b of the metal substrate 11 becomes an alignment region 20 in which the intermediate layer 12 and the oxide superconducting layer 13 have orientation. A groove 14 a corresponding to the shape of the groove 13 a may be formed on the surface of the protective layer 14 formed on the groove 13 a of the oxide superconducting layer 13.

図3に示すように、第2実施形態に係る積層体15は、積層体15の幅方向の中間部に、非配向領域12b,13bを有する。これらの非配向領域12b,13bは、配向領域20の長手方向に渡り延びている。積層体15が非配向領域12b,13bを有する位置において、積層体15を長手方向に切断すると、図4に示すように、幅方向の端部に非配向領域12b,13bを有する超電導積層体16を作製することができる。この超電導積層体16は、酸化物超電導線材として利用することができる。酸化物超電導線材は、超電導積層体16の周囲に安定化層を有してもよい。   As illustrated in FIG. 3, the stacked body 15 according to the second embodiment includes non-oriented regions 12 b and 13 b in the intermediate portion in the width direction of the stacked body 15. These non-oriented regions 12 b and 13 b extend in the longitudinal direction of the oriented region 20. When the laminate 15 is cut in the longitudinal direction at the position where the laminate 15 has the non-oriented regions 12b and 13b, as shown in FIG. 4, the superconducting laminate 16 having the non-oriented regions 12b and 13b at the end portions in the width direction. Can be produced. This superconducting laminate 16 can be used as an oxide superconducting wire. The oxide superconducting wire may have a stabilization layer around the superconducting laminate 16.

第2実施形態に係る積層体15は、金属基板11の一部を直接的に加工して、凹溝部11aを形成している。このため、凹溝部11aを有する金属基板11の主面11b上に中間層12及び酸化物超電導層13を形成する方法は、従来公知の方法でよい。金属基板11の凹溝部11a上に中間層12及び酸化物超電導層13を構成する各層が積層されることにより、非配向領域12b,13bが形成される。   In the laminate 15 according to the second embodiment, a part of the metal substrate 11 is directly processed to form the groove 11a. For this reason, the method of forming the intermediate layer 12 and the oxide superconducting layer 13 on the main surface 11b of the metal substrate 11 having the groove 11a may be a conventionally known method. The layers constituting the intermediate layer 12 and the oxide superconducting layer 13 are laminated on the groove 11a of the metal substrate 11 to form the non-oriented regions 12b and 13b.

本実施形態に係る超電導積層体16を含む酸化物超電導線材は、酸化物超電導層13の積層後に、積層体15の切断工程を経ても、クラック等のダメージが非配向領域12b,13bの内部にとどまり、配向領域20への影響を抑制することができる。このため、配向領域20における酸化物超電導層13の超電導特性が悪化することがない。また、配向領域20における各層の耐剥離性(剥離強度)が悪化することがない。   In the oxide superconducting wire including the superconducting laminate 16 according to the present embodiment, even after the oxide superconducting layer 13 is laminated and the laminate 15 is cut, damage such as cracks is caused in the non-oriented regions 12b and 13b. The influence on the alignment region 20 can be suppressed. For this reason, the superconducting property of the oxide superconducting layer 13 in the alignment region 20 does not deteriorate. Further, the peel resistance (peel strength) of each layer in the alignment region 20 does not deteriorate.

<第3実施形態>
図5に、幅方向の中間部に非配向領域を有する積層体の第3実施形態を示す。また、図6に、幅方向の端部非配向領域を有する酸化物超電導線材の第3実施形態を示す。図5に示す積層体25及び図6に示す超電導積層体26は、金属基板21の主面21b上に、中間層22(下地層22A、配向層22B、キャップ層22C)、酸化物超電導層23及び保護層24がこの順に積層された積層構造を有する。中間層22及び酸化物超電導層23には、非配向領域22b,23bが形成されている。
<Third Embodiment>
FIG. 5 shows a third embodiment of a laminate having a non-oriented region in the middle in the width direction. FIG. 6 shows a third embodiment of an oxide superconducting wire having an end non-oriented region in the width direction. The laminated body 25 shown in FIG. 5 and the superconducting laminated body 26 shown in FIG. 6 have an intermediate layer 22 (underlayer 22A, alignment layer 22B, cap layer 22C), oxide superconducting layer 23 on the main surface 21b of the metal substrate 21. And the protective layer 24 has a laminated structure laminated in this order. In the intermediate layer 22 and the oxide superconducting layer 23, non-oriented regions 22b and 23b are formed.

第3実施形態に係る酸化物超電導線材は、配向阻害領域の構成の点で、第2実施形態に係る酸化物超電導線材とは異なる。具体的には、第2実施形態の凹溝部11a,12a,13aの代わりに、粗面部21a,22aが設けられる。その他の部分は、おおむね第2実施形態と同様にすることができる。   The oxide superconducting wire according to the third embodiment is different from the oxide superconducting wire according to the second embodiment in the configuration of the alignment inhibition region. Specifically, rough surface portions 21a and 22a are provided instead of the concave groove portions 11a, 12a and 13a of the second embodiment. The other parts can be generally the same as in the second embodiment.

図5に示す積層体25において、金属基板21の主面21bには、間隔をおいて平行に配置された複数本の粗面部21aが形成されている。粗面部21aの形成方法としては、例えば、金属基板21の主面21bに対するレーザー照射が挙げられる。金属基板21の粗面部21aは、算術表面粗さRaが5nm以上1000nm以下の領域であることが好ましい。金属基板21の主面21bの算術平均粗さRaを3nm〜4nmの領域であることが好ましい。   In the laminated body 25 shown in FIG. 5, a plurality of rough surface portions 21 a are formed on the main surface 21 b of the metal substrate 21 so as to be spaced in parallel. Examples of the method of forming the rough surface portion 21a include laser irradiation on the main surface 21b of the metal substrate 21. The rough surface portion 21a of the metal substrate 21 is preferably a region having an arithmetic surface roughness Ra of 5 nm to 1000 nm. The arithmetic average roughness Ra of the main surface 21b of the metal substrate 21 is preferably in the range of 3 nm to 4 nm.

金属基板21の粗面部21aの幅W3は、10μm以上500μm以下が好ましい。粗面部21aの幅W3を10μm以上とすることで、中間層22に十分な幅を有する非配向領域22bを形成することができる。また、粗面部21aの幅W3を500μm以下とすることで、酸化物超電導層23の非配向領域23bの幅を狭くして臨界電流密度を高めることができる。   The width W3 of the rough surface portion 21a of the metal substrate 21 is preferably 10 μm or more and 500 μm or less. By setting the width W3 of the rough surface portion 21a to 10 μm or more, the non-oriented region 22b having a sufficient width in the intermediate layer 22 can be formed. Further, by setting the width W3 of the rough surface portion 21a to 500 μm or less, the width of the non-oriented region 23b of the oxide superconducting layer 23 can be narrowed to increase the critical current density.

本実施形態においては、金属基板21に粗面部21aが形成されているため、この粗面部21a上に形成される中間層22の配向が乱れる。これにより、中間層22において、金属基板21の粗面部21a上に形成される部分には、粗面部21aに対応する非配向領域22bが形成される。中間層22の配向性は、中間層22の下に存在する金属基板21の表面性状に依存するため、金属基板21の粗面部21aは、配向阻害領域として機能する。また、粗面部21a上に形成される中間層22の表面には、粗面部21aに対応した粗面部22aが形成される。   In the present embodiment, since the rough surface portion 21a is formed on the metal substrate 21, the orientation of the intermediate layer 22 formed on the rough surface portion 21a is disturbed. Thereby, in the intermediate layer 22, a non-oriented region 22b corresponding to the rough surface portion 21a is formed in a portion formed on the rough surface portion 21a of the metal substrate 21. Since the orientation of the intermediate layer 22 depends on the surface properties of the metal substrate 21 existing under the intermediate layer 22, the rough surface portion 21a of the metal substrate 21 functions as an orientation-inhibiting region. A rough surface portion 22a corresponding to the rough surface portion 21a is formed on the surface of the intermediate layer 22 formed on the rough surface portion 21a.

酸化物超電導層23の配向性は、中間層22(特に配向層22B、キャップ層22C)によって制御されている。したがって、中間層22の非配向領域22b上に形成された部分は、超電導状態を発現するのに十分な配向性を有さない。加えて、中間層22の非配向領域22bの表面には、粗面部22aが形成されている。したがって、非配向領域22b上に形成される酸化物超電導層23は非配向領域23bとなる。   The orientation of the oxide superconducting layer 23 is controlled by the intermediate layer 22 (particularly the orientation layer 22B and the cap layer 22C). Therefore, the portion formed on the non-orientation region 22b of the intermediate layer 22 does not have sufficient orientation to develop a superconducting state. In addition, a rough surface portion 22 a is formed on the surface of the non-oriented region 22 b of the intermediate layer 22. Therefore, the oxide superconducting layer 23 formed on the non-oriented region 22b becomes the non-oriented region 23b.

酸化物超電導層23の非配向領域23bは、超電導特性を有さないか、又は臨界電流が著しく低いため、使用時には高抵抗領域となり、電流が流れにくくなる。中間層22及び酸化物超電導層23が金属基板21の主面21bに平行に形成された領域は、中間層22及び酸化物超電導層23が配向性を有する配向領域30となる。   The non-oriented region 23b of the oxide superconducting layer 23 does not have superconducting characteristics or has a remarkably low critical current, so that it becomes a high resistance region during use, and current does not easily flow. A region where the intermediate layer 22 and the oxide superconducting layer 23 are formed in parallel to the main surface 21b of the metal substrate 21 becomes an alignment region 30 in which the intermediate layer 22 and the oxide superconducting layer 23 have orientation.

図5に示すように、第3実施形態に係る積層体25は、積層体25の幅方向の中間部に、非配向領域22b,23bを有する。これらの非配向領域22b,23bは、配向領域30の長手方向に渡り延びている。積層体25が非配向領域22b,23bを有する位置において、積層体25を長手方向に切断すると、図6に示すように、幅方向の端部に非配向領域22b,23bを有する超電導積層体26を作製することができる。この超電導積層体26は、酸化物超電導線材として利用することができる。酸化物超電導線材は、超電導積層体26の周囲に安定化層を有してもよい。   As illustrated in FIG. 5, the stacked body 25 according to the third embodiment includes non-oriented regions 22 b and 23 b in the intermediate portion of the stacked body 25 in the width direction. These non-oriented regions 22 b and 23 b extend in the longitudinal direction of the oriented region 30. When the laminate 25 is cut in the longitudinal direction at the position where the laminate 25 has the non-oriented regions 22b and 23b, as shown in FIG. 6, the superconducting laminate 26 having the non-oriented regions 22b and 23b at the ends in the width direction. Can be produced. The superconducting laminate 26 can be used as an oxide superconducting wire. The oxide superconducting wire may have a stabilization layer around the superconducting laminate 26.

本実施形態に係る超電導積層体26を含む酸化物超電導線材は、酸化物超電導層23の積層後に、積層体25の切断工程を経ても、クラック等のダメージが非配向領域22b,23bの内部にとどまり、配向領域30への影響を抑制することができる。このため、配向領域30における酸化物超電導層23の超電導特性が悪化することがない。また、配向領域30における各層の耐剥離性(剥離強度)が悪化することがない。   In the oxide superconducting wire including the superconducting laminate 26 according to the present embodiment, even after the oxide superconducting layer 23 is laminated and the laminate 25 is cut, damage such as cracks is caused in the non-oriented regions 22b and 23b. The influence on the alignment region 30 can be suppressed. For this reason, the superconducting property of the oxide superconducting layer 23 in the alignment region 30 does not deteriorate. Further, the peel resistance (peel strength) of each layer in the alignment region 30 does not deteriorate.

<酸化物超電導線材等>
以下、酸化物超電導線材を形成する各部の構成について詳細に説明する。
<Oxide superconducting wire>
Hereinafter, the structure of each part which forms an oxide superconducting wire is demonstrated in detail.

金属基板1、11,21は、超電導線材に使用し得る基板(基材)であれば、金属基板の種類は限定されない。金属基板は、耐熱性を有する金属で形成されていることが好ましい。金属基板の材料としては、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。なかでも、市販品であれば、ハステロイ(登録商標)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等の何れの種類も使用できる。また、金属基板として、金属結晶の配向が揃った配向基板を用いても良い。本実施形態においては、金属基板の形状は、長尺のテープ形状であるが、例えば、シート形状であっても良い。金属基板の厚みは、目的に応じて適宜調整すれば良く、10〜500μmの範囲とすることができる。   As long as the metal substrates 1, 11, and 21 are substrates (base materials) that can be used for superconducting wires, the type of the metal substrate is not limited. The metal substrate is preferably formed of a metal having heat resistance. As a material for the metal substrate, among heat resistant metals, an alloy is preferable, and a nickel (Ni) alloy or a copper (Cu) alloy is more preferable. Especially, if it is a commercial item, Hastelloy (registered trademark) is suitable, and the amount of components such as molybdenum (Mo), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co) is different, Hastelloy B, C, Any kind of G, N, W, etc. can be used. Further, as the metal substrate, an alignment substrate in which the alignment of metal crystals is uniform may be used. In the present embodiment, the shape of the metal substrate is a long tape shape, but may be a sheet shape, for example. What is necessary is just to adjust the thickness of a metal substrate suitably according to the objective, and it can be set as the range of 10-500 micrometers.

中間層2,12,22は、金属基板1,11,21の主面1b,11b,21b上に形成される。中間層2,12,22の構造としては、下地層2A,12A,22Aと、配向層2B,12B,22Bと、キャップ層2C,12C,22Cがこの順に積層された構造を適用することができる。下地層は、拡散防止層及びベッド層の何れか一方又は両方から構成することができる。   The intermediate layers 2, 12, 22 are formed on the main surfaces 1b, 11b, 21b of the metal substrates 1, 11, 21. As the structure of the intermediate layers 2, 12, and 22, a structure in which the base layers 2A, 12A, and 22A, the alignment layers 2B, 12B, and 22B, and the cap layers 2C, 12C, and 22C are stacked in this order can be applied. . The underlayer can be composed of one or both of a diffusion prevention layer and a bed layer.

拡散防止層は、拡散防止層よりも上面に他の層(拡散防止層とは異なる層)を形成する際に加熱処理した結果、金属基板や他の層が熱履歴を受ける場合に、金属基板の構成元素の一部が拡散し、不純物として酸化物超電導層に混入することを抑制する機能を有する。拡散防止層は、Si、Al、GZO(GdZr)等から構成される。拡散防止層の厚さは、例えば10〜400nmである。 When a metal substrate or other layer receives a thermal history as a result of heat treatment when forming another layer (a layer different from the diffusion prevention layer) on the upper surface of the diffusion prevention layer, the diffusion prevention layer is a metal substrate. A part of the constituent elements is diffused and has a function of suppressing entry into the oxide superconducting layer as impurities. The diffusion prevention layer is made of Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , GZO (Gd 2 Zr 2 O 7 ) or the like. The thickness of the diffusion preventing layer is, for example, 10 to 400 nm.

ベッド層は、金属基板と酸化物超電導層との界面における構成元素の反応を抑え、ベッド層よりも上方(ベッド層の上面)に設ける層の配向性を向上させるために設けられる。ベッド層の材質としては、Y、CeO、Dy、Er、Eu、Ho、La等が挙げられる。ベッド層の厚さは、例えば10〜100nmである。 The bed layer is provided in order to suppress the reaction of constituent elements at the interface between the metal substrate and the oxide superconducting layer and to improve the orientation of the layer provided above the bed layer (upper surface of the bed layer). Examples of the material of the bed layer include Y 2 O 3 , CeO 2 , Dy 2 O 3 , Er 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ho 2 O 3 , La 2 O 3 and the like. The thickness of the bed layer is, for example, 10 to 100 nm.

配向層は、その上のキャップ層の結晶配向性を制御するために2軸配向する物質から形成される。配向層の材質としては、例えば、GdZr、MgO、ZrO−Y(YSZ)、SrTiO、CeO、Y、Al、Gd、Zr、Ho、Nd等の金属酸化物を例示することができる。この配向層はIBAD(Ion-Beam-Assisted Deposition)法で形成することが好ましい。 The orientation layer is formed from a biaxially oriented material in order to control the crystal orientation of the cap layer thereon. Examples of the material of the alignment layer include 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 O 3 , Examples thereof include metal oxides such as Zr 2 O 3 , Ho 2 O 3 , and Nd 2 O 3 . This alignment layer is preferably formed by an IBAD (Ion-Beam-Assisted Deposition) method.

キャップ層は、上述の配向層の表面に成膜されて、結晶粒が面内方向に自己配向し得る材料からなる。キャップ層の材質としては、例えば、CeO、Y、Al、Gd、ZrO、YSZ、Ho、Nd、LaMnO等が挙げられる。キャップ層の厚さは、50〜5000nmの範囲が挙げられる。 The cap layer is formed on the surface of the above-described alignment layer, and is made of a material that allows crystal grains to self-align in the in-plane direction. The material of the cap layer, for example, CeO 2, Y 2 O 3 , Al 2 O 3, Gd 2 O 3, ZrO 2, YSZ, Ho 2 O 3, Nd 2 O 3, LaMnO 3 , and the like. Examples of the thickness of the cap layer include a range of 50 to 5000 nm.

酸化物超電導層3,13、23は、酸化物超電導体から構成される。酸化物超電導体としては、特に限定されないが、例えば一般式REBaCu(RE123)で表される希土類系酸化物超電導体が挙げられる。希土類元素REとしては、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのうちの1種又は2種以上が挙げられる。中でも、Y、Gd、Eu、Smの1種か、又はこれら元素の2種以上の組み合わせが好ましい。超電導層の厚さは、例えば0.5〜5μm程度である。この厚さは、長手方向に均一であることが好ましい。酸化物超電導層は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザー蒸着法、電子ビーム蒸着法、化学気相成長法(CVD法)等の物理的蒸着法、熱塗布分解法(MOD法)等で積層することができる。 The oxide superconducting layers 3, 13, and 23 are made of an oxide superconductor. The oxide superconductor is not particularly limited, for example, the general formula REBa 2 Cu 3 O X (RE123 ) with rare earth-based oxide superconductor represented the like. Examples of the rare earth element RE include one or more of Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. It is done. Among these, one of Y, Gd, Eu, and Sm, or a combination of two or more of these elements is preferable. The thickness of the superconducting layer is, for example, about 0.5 to 5 μm. This thickness is preferably uniform in the longitudinal direction. The oxide superconducting layer is deposited by sputtering, vacuum vapor deposition, laser vapor deposition, electron beam vapor deposition, physical vapor deposition such as chemical vapor deposition (CVD), thermal coating decomposition (MOD), or the like. be able to.

保護層4,14,24は、事故時に発生する過電流をバイパスしたり、酸化物超電導層と保護層の上に設けられる層(例えば安定化層など)との間で起こる化学反応を抑制したりする等の機能を有する。保護層の材質としては、例えば銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、金と銀との合金、その他の銀合金、銅合金、金合金などの金属が挙げられる。保護層は、少なくとも酸化物超電導層の表面(厚さ方向で、金属基板側に対する反対側の面)を覆っている。さらに、保護層が、酸化物超電導層の側面、中間層の側面、金属基板の側面及び裏面から選択される領域の一部または全部を覆ってもよい。   The protective layers 4, 14, and 24 suppress the chemical reaction that occurs between an oxide superconducting layer and a layer (for example, a stabilization layer) provided on the protective layer, bypassing overcurrent generated in the event of an accident. It has a function such as. Examples of the material of the protective layer include metals such as silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), alloys of gold and silver, other silver alloys, copper alloys, and gold alloys. The protective layer covers at least the surface of the oxide superconducting layer (the surface opposite to the metal substrate side in the thickness direction). Further, the protective layer may cover part or all of the region selected from the side surface of the oxide superconducting layer, the side surface of the intermediate layer, the side surface and the back surface of the metal substrate.

保護層の厚さとしては、例えば1〜30μm程度が挙げられる。酸化物超電導層の非配向領域において酸化物超電導層が平坦でない表面形状を有する場合、保護層は同様に平坦でない表面形状を有してもよく、保護層の表面が平坦となるように保護層の厚さを分布させてもよい。保護層がスパッタ、蒸着などにより薄く形成され、酸化物超電導層の非配向領域上において保護層の表面に凹溝部(例えば図3の凹溝部14a)が形成される場合、非配向領域に沿った積層体の切断が容易になるので好ましい。   As thickness of a protective layer, about 1-30 micrometers is mentioned, for example. When the oxide superconducting layer has a non-planar surface shape in the non-oriented region of the oxide superconducting layer, the protective layer may have a non-flat surface shape as well, and the protective layer so that the surface of the protective layer is flat. The thickness may be distributed. When the protective layer is thinly formed by sputtering, vapor deposition, or the like, and a groove (for example, the groove 14a in FIG. 3) is formed on the surface of the protective layer on the non-oriented region of the oxide superconducting layer, the protective layer extends along the non-oriented region. This is preferable because the laminate can be easily cut.

上述の実施形態において、超電導積層体の酸化物超電導層は、幅方向の両端部の非配向領域により、幅方向の外側に対して外部と分断されている。酸化物超電導層の表面を覆う保護層が導電性を有することにより、酸化物超電導層を外部(安定化層等)と電気的に接続することができる。積層体の切断後又は切断前に酸化物超電導層の酸素アニールを行う場合は、アニール時に酸素ガスが保護層を通過して酸化物超電導層に到達し得る条件で保護層を形成することが好ましい。   In the above-described embodiment, the oxide superconducting layer of the superconducting laminate is divided from the outside in the width direction by the non-oriented regions at both ends in the width direction. Since the protective layer covering the surface of the oxide superconducting layer has conductivity, the oxide superconducting layer can be electrically connected to the outside (such as a stabilization layer). When oxygen annealing of the oxide superconducting layer is performed after or before cutting the laminate, it is preferable to form the protective layer under conditions that allow oxygen gas to pass through the protective layer and reach the oxide superconducting layer during annealing. .

幅方向の中間部に非配向領域を有する積層体5,15,25を切断して超電導積層体6,16,26を作製する際、切断方法としては、連続波又はパルス波のレーザービームが挙げられる。レーザーとしては、特に限定されないが、希土類添加光ファイバを用いた光ファイバレーザー、固体レーザー、気体レーザー等が挙げられる。生産性の観点では、連続波の光ファイバレーザーが好適である。   When producing the superconducting laminates 6, 16, and 26 by cutting the laminates 5, 15, and 25 having the non-oriented regions in the intermediate portion in the width direction, the cutting method includes a continuous wave or pulsed laser beam. It is done. The laser is not particularly limited, and examples thereof include an optical fiber laser using a rare earth-doped optical fiber, a solid laser, and a gas laser. From the viewpoint of productivity, a continuous wave optical fiber laser is preferable.

レーザービームのスポット径は、例えば20μm程度であり、500μm以下、100μm以下、10μm以上が好ましい。積層体が切断される際の積層構成としては、金属基板、中間層、酸化物超電導層、保護層を有し、安定化層、金属テープ等を有しない状態が好ましい。積層体の一部が除去される切断部の幅は100μm以下が好ましい。また、切断部の幅は、切断前の積層体の幅方向の中間部に設けられる非配向領域の幅より狭いことが好ましい。   The spot diameter of the laser beam is, for example, about 20 μm, and is preferably 500 μm or less, 100 μm or less, and 10 μm or more. The laminated structure when the laminated body is cut preferably includes a metal substrate, an intermediate layer, an oxide superconducting layer, a protective layer, and no stabilizing layer, metal tape, or the like. The width of the cut part from which a part of the laminate is removed is preferably 100 μm or less. Moreover, it is preferable that the width | variety of a cut part is narrower than the width | variety of the non-orientation area | region provided in the intermediate part of the width direction of the laminated body before cutting | disconnection.

切断により積層体の一部が溶融して不定形の溶融物が発生する場合、不活性ガス等のシールドガスの噴射等により、積層体から溶融物を吹き飛ばして除去することが好ましい。レーザーの中心波長は、近赤外領域、例えば1050〜1100nm程度の波長が好ましい。レーザーのビーム出力は、積層体の材料や厚さ等にもよるが、例えば10W〜1kW程度が好ましい。   When a part of the laminate is melted by cutting and an amorphous melt is generated, it is preferable to blow off the melt from the laminate by spraying a shielding gas such as an inert gas. The center wavelength of the laser is preferably in the near infrared region, for example, a wavelength of about 1050 to 1100 nm. The laser beam output is preferably about 10 W to 1 kW, for example, although it depends on the material and thickness of the laminate.

積層体の切断位置を制御する方法は、特に限定されないが、金属基板等に基準(線又は点)を設けて基準から切断位置までの距離を数値的に制御する方法、金属基板等に切断位置の長手方向の両端等に印を設ける方法等が挙げられる。切断後の超電導積層体の幅方向の端部に残る非配向領域の幅(片側当たり)としては、0.1〜100μm、あるいは0.3〜50μm程度が好ましい。非配向領域の幅が広すぎると、配向領域の幅が狭く臨界電流密度が低下するおそれがある。非配向領域の幅が狭すぎると、剥離を抑制する効果が低減する。積層体の幅方向における非配向領域及び切断箇所の数及び位置は特に限定されないが、等間隔又は任意の間隔で2本以上としてもよい。   The method for controlling the cutting position of the laminated body is not particularly limited, but a method for numerically controlling the distance from the reference to the cutting position by providing a reference (line or point) on the metal substrate or the like, or a cutting position on the metal substrate or the like. And a method of providing marks on both ends in the longitudinal direction. The width (per one side) of the non-oriented region remaining at the end in the width direction of the superconducting laminate after cutting is preferably about 0.1 to 100 μm, or about 0.3 to 50 μm. If the width of the non-oriented region is too wide, the width of the oriented region is narrow and the critical current density may be reduced. If the width of the non-oriented region is too narrow, the effect of suppressing peeling is reduced. The number and positions of the non-oriented regions and the cut portions in the width direction of the laminate are not particularly limited, but may be two or more at equal intervals or at arbitrary intervals.

中間層の積層構造に関しては、第1実施形態において説明したように、超電導積層体の幅方向の端部の非配向領域において、中間層を構成する少なくとも1又は2層以上(例えば下地層又は配向層を構成する)が欠落していてもよい。中間層を構成する少なくとも1又は2層以上が、配向領域から非配向領域にも連続して、酸化物超電導層の下に積層されていることが好ましい。配向領域から非配向領域に連続している層としては、配向領域において酸化物超電導層の下に接する層(例えばキャップ層)を含むことが好ましい。中間層の幅方向の端部において欠落する層は、キャップ層より下側に積層される層の1又は2以上であることが好ましい。この場合、非配向領域において欠落した層と酸化物超電導層との間に、少なくとも1つの層が配向領域から連続して存在するため、酸化物超電導層の配向領域と非配向領域との間に生ずる不連続性を緩和することができ、好ましい。   Regarding the laminated structure of the intermediate layer, as described in the first embodiment, at least one or two or more layers (for example, an underlayer or an alignment layer) constituting the intermediate layer in the non-oriented region at the end in the width direction of the superconducting laminate. Constituting the layer) may be missing. It is preferable that at least one or two or more layers constituting the intermediate layer are laminated under the oxide superconducting layer continuously from the oriented region to the non-oriented region. The layer that continues from the oriented region to the non-oriented region preferably includes a layer (for example, a cap layer) in contact with the oxide superconducting layer in the oriented region. It is preferable that the layer missing at the end in the width direction of the intermediate layer is one or more of the layers stacked below the cap layer. In this case, since at least one layer exists continuously from the alignment region between the missing layer in the non-alignment region and the oxide superconducting layer, it is between the alignment region and the non-alignment region of the oxide superconducting layer. The discontinuity which arises can be relieved and it is preferable.

また、製造方法に関しては、中間層が2層以上から構成される場合、最初に配向阻害領域を形成する段階は、中間層の積層前に金属基板に配向阻害領域を形成する工程でもよく、中間層の1層以上を積層した後でもよく、中間層を構成するすべての層を積層した後とすることもできる。第1実施形態において説明したように、中間層を構成する一部の層(例えば配向層)を積層した後に配向阻害領域を形成し、その後さらに中間層を構成する残部の層(例えばキャップ層)を積層する工程を有してもよい。この場合、中間層を構成する一部の層に最初に形成された配向阻害領域と酸化物超電導層との間に、中間層を構成する残部の層が介在するため、酸化物超電導層の配向領域と非配向領域との間に生ずる不連続性を緩和することができ、好ましい。   Regarding the manufacturing method, when the intermediate layer is composed of two or more layers, the step of forming the alignment inhibition region first may be a step of forming the alignment inhibition region on the metal substrate before the intermediate layer is laminated. It may be after laminating one or more layers, or after laminating all the layers constituting the intermediate layer. As described in the first embodiment, an alignment-inhibiting region is formed after a part of layers (for example, an alignment layer) constituting the intermediate layer is stacked, and then the remaining layer (for example, a cap layer) that further forms the intermediate layer. You may have the process of laminating | stacking. In this case, since the remaining layer constituting the intermediate layer is interposed between the alignment inhibition region initially formed in a part of the layers constituting the intermediate layer and the oxide superconducting layer, the orientation of the oxide superconducting layer is The discontinuity generated between the region and the non-oriented region can be relaxed, which is preferable.

安定化層としては、保護層上に金属テープ、めっき層、蒸着層などの金属層が積層された構成であってもよい。保護層、めっき層、蒸着層、金属基板などの上に、あるいは超電導積層体の周囲に、半田等の接合材層を介して金属テープを積層しても良い。2種以上の安定化層を積層することも可能である。積層体の切断後に、保護層又は安定化層と同様な金属層を、切断面上に積層してもよい。   As a stabilization layer, the structure by which metal layers, such as a metal tape, a plating layer, and a vapor deposition layer, were laminated | stacked on the protective layer may be sufficient. A metal tape may be laminated on a protective layer, a plating layer, a vapor deposition layer, a metal substrate, or the like, or around the superconducting laminate via a bonding material layer such as solder. Two or more kinds of stabilization layers can be laminated. After cutting the laminate, a metal layer similar to the protective layer or the stabilization layer may be laminated on the cut surface.

金属テープとしては、銅、Cu−Zn合金、Cu−Ni合金等の銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、ステンレス等の比較的安価な導電性の金属材料を用いることができる。接合材としては、例えばSn−Pb系、Pb−Sn−Sb系、Sn−Pb−Bi系、Bi−Sn系、Sn−Cu系、Sn−Pb−Cu系、Sn−Ag系などの半田、Sn、Sn合金、In、In合金、Zn、Zn合金、Ga、Ga合金などの金属が挙げられる。めっき層、蒸着層としては、Ag,Cu等又はこれらの合金が挙げられる。   As the metal tape, a relatively inexpensive conductive metal material such as copper, a copper alloy such as a Cu—Zn alloy and a Cu—Ni alloy, aluminum or an aluminum alloy, and stainless steel can be used. As the bonding material, for example, Sn-Pb-based, Pb-Sn-Sb-based, Sn-Pb-Bi-based, Bi-Sn-based, Sn-Cu-based, Sn-Pb-Cu-based, Sn-Ag-based solder, Examples thereof include metals such as Sn, Sn alloy, In, In alloy, Zn, Zn alloy, Ga, and Ga alloy. Examples of the plating layer and the vapor deposition layer include Ag, Cu, and alloys thereof.

酸化物超電導線材は、さらに、全体が絶縁性の被覆層で被覆されていても良い。被覆層で酸化物超電導線材が被覆されることにより、酸化物超電導線材の全体が保護され、安定した性能の酸化物超電導線材が得られる。被覆層は、例えば、酸化物超電導線材等の絶縁被覆に通常使用される、各種樹脂や酸化物等の公知の材質で形成されているのが好ましい。   The oxide superconducting wire may be further entirely covered with an insulating coating layer. By covering the oxide superconducting wire with the coating layer, the entire oxide superconducting wire is protected, and an oxide superconducting wire with stable performance can be obtained. The coating layer is preferably formed of a known material such as various resins or oxides that are usually used for insulating coating such as oxide superconducting wire.

被覆層を構成する樹脂として具体的には、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂、シリコン樹脂、アルキッド樹脂、ビニル樹脂等が例示できる。また、紫外線硬化性樹脂が好ましい。また、被覆層を構成する酸化物としては、CeO、Y、GdZr、Gd、ZrO−Y(YSZ)、Zr、Ho等が例示できる。 Specific examples of the resin constituting the coating layer include polyimide resin, polyamide resin, epoxy resin, acrylic resin, phenol resin, melamine resin, polyester resin, silicon resin, silicon resin, alkyd resin, and vinyl resin. Moreover, an ultraviolet curable resin is preferable. As the oxide constituting the coating layer, CeO 2, Y 2 O 3 , Gd 2 Zr 2 O 7, Gd 2 O 3, ZrO 2 -Y 2 O 3 (YSZ), Zr 2 O 3, Ho 2 O 3 etc. can be illustrated.

テープ状の超電導線材の巻線を超電導コイルとする場合、巻線の線材間に上記の樹脂を含浸することが好ましい。線材間に樹脂が充填されることにより、線材が相互に接着され、かつ電気的に短絡が防止される。また、超電導線材は、外部端子を有することができる。外部端子を有する箇所では、他の箇所と異なる断面構造を有してもよい。   When the winding of the tape-shaped superconducting wire is a superconducting coil, it is preferable to impregnate the resin between the wires of the winding. By filling the resin between the wires, the wires are bonded to each other and an electrical short circuit is prevented. Moreover, the superconducting wire can have an external terminal. The portion having the external terminal may have a different cross-sectional structure from other portions.

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。   As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

金属基板又は中間層に形成される配向阻害領域としては、上述の実施形態における金属基板又は中間層の凹溝部、金属基板又は中間層の隆起部、金属基板又は中間層の粗面部、中間層の非配向領域に限られない。また、これらの配向阻害領域を2種以上組み合わせることもできる。凹溝部に伴って側方に隆起部を形成することもでき、主面上に凹溝部を伴うことなく隆起部を形成することもできる。長手方向に渡る隆起部(凸条部)は、金属基板又は中間層とは異なる材料を金属基板又は中間層の何れかの層の主面上に付与して形成することも可能である。   Examples of the alignment inhibition region formed in the metal substrate or intermediate layer include the groove portion of the metal substrate or intermediate layer, the raised portion of the metal substrate or intermediate layer, the rough surface portion of the metal substrate or intermediate layer, and the intermediate layer of the intermediate layer. It is not limited to non-oriented regions. Two or more of these orientation-inhibiting regions can be combined. A raised portion can be formed on the side along with the recessed groove portion, and the raised portion can be formed on the main surface without accompanying the recessed groove portion. The ridges (projections) extending in the longitudinal direction can be formed by applying a material different from that of the metal substrate or the intermediate layer on the main surface of either the metal substrate or the intermediate layer.

上記実施形態の酸化物超電導線材においては、超電導積層体の幅方向の両端部に、酸化物超電導層及び中間層の長手方向に渡る非配向領域を有している。また、上記実施形態の酸化物超電導線材において、非配向領域は、超電導積層体の幅方向の両端部のみに設けられ、幅方向の中間部は、配向領域となっている。他の実施形態としては、超電導積層体の中間部にも非配向領域を設けることができる。また、超電導積層体の中間部に設けられた非配向領域が長手方向に連続して設けられることにより、2本以上の配向領域が幅方向に分割して設けられたマルチフィラメント構造とすることもできる。配向領域によるフィラメントの幅は、100μm以上が好ましい。   The oxide superconducting wire of the above embodiment has non-oriented regions extending in the longitudinal direction of the oxide superconducting layer and the intermediate layer at both ends in the width direction of the superconducting laminate. Further, in the oxide superconducting wire of the above embodiment, the non-oriented region is provided only at both ends in the width direction of the superconducting laminate, and the intermediate portion in the width direction is an oriented region. In another embodiment, a non-oriented region can also be provided in the middle part of the superconducting laminate. In addition, a non-oriented region provided in the middle part of the superconducting laminate may be provided continuously in the longitudinal direction, thereby providing a multifilament structure in which two or more oriented regions are provided divided in the width direction. it can. The filament width by the alignment region is preferably 100 μm or more.

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, this invention is not limited only to these Examples.

ハステロイ(米国ヘインズ社商品名)基板上に、スパッタ法によりAlの拡散防止層(膜厚100nm)を成膜した。次いで、拡散防止層上に、イオンビームスパッタ法によりYのベッド層(膜厚30nm)を成膜した。次いで、ベッド層上に、イオンビームアシスト蒸着法(IBAD法)によりMgOの配向層(膜厚5〜10nm)を形成した。配向層の表面から長手方向に連続した傷により凹溝部を形成し、凹溝部における配向層を除去した。凹溝部において、さらに下地層(拡散防止層及びベッド層)が除去されてもよく、金属基板の主面に傷が達してもよい。 On a Hastelloy (trade name, Haynes, USA) substrate, an Al 2 O 3 diffusion prevention layer (film thickness: 100 nm) was formed by sputtering. Next, a Y 2 O 3 bed layer (thickness: 30 nm) was formed on the diffusion prevention layer by ion beam sputtering. Next, an MgO alignment layer (film thickness: 5 to 10 nm) was formed on the bed layer by ion beam assisted vapor deposition (IBAD method). A groove portion was formed by a continuous scratch in the longitudinal direction from the surface of the alignment layer, and the alignment layer in the groove portion was removed. In the groove portion, the underlayer (diffusion prevention layer and bed layer) may be further removed, and the main surface of the metal substrate may be damaged.

配向層の上にパルスレーザー蒸着法(PLD法)によりCeOのキャップ層(膜厚500nm)を成膜した。次いで、キャップ層上にPLD法によりGdBaCuの酸化物超電導層(膜厚2μm)を形成した。この酸化物超電導層上を含む積層体の外周にスパッタ法によりAgの保護層を形成した。保護層は、酸化物超電導層の表面及び側面上だけでなく、中間層及び金属基板の側面、金属基板の裏面にも形成することができる。その後、中間層に形成した凹溝部に沿って、レーザー裁断により細線加工を行った。得られた超電導線材の切断面において、中間層及び酸化物超電導層の切断面(表面)における結晶状態を確認したところ、凹溝部に起因する非配向領域を有していた。 A CeO 2 cap layer (thickness: 500 nm) was formed on the alignment layer by pulsed laser deposition (PLD method). Next, an oxide superconducting layer (film thickness: 2 μm) of GdBa 2 Cu 3 O X was formed on the cap layer by the PLD method. An Ag protective layer was formed on the outer periphery of the laminate including the oxide superconducting layer by sputtering. The protective layer can be formed not only on the surface and the side surface of the oxide superconducting layer, but also on the side surface of the intermediate layer and the metal substrate and the back surface of the metal substrate. Thereafter, fine wire processing was performed by laser cutting along the concave groove formed in the intermediate layer. When the crystal state of the cut surface (surface) of the intermediate layer and the oxide superconducting layer was confirmed on the cut surface of the obtained superconducting wire, it had a non-oriented region due to the groove.

1,11,21…金属基板、1b,11b,21b…主面(一方の面)、2,12,22…中間層、2A,12A,22A…下地層、2B,12B,22B…配向層、2C,12C,22C…キャップ層、2b,12b,22b…中間層の非配向領域、3,13,23…酸化物超電導層、3b,13b,23b…酸化物超電導層の非配向領域、4,14,24…保護層、5,15,25…積層体、6,16,26…超電導積層体、10,20,30…配向領域。 1,11,21 ... Metal substrate, 1b, 11b, 21b ... Main surface (one surface), 2,12,22 ... Intermediate layer, 2A, 12A, 22A ... Underlayer, 2B, 12B, 22B ... Alignment layer, 2C, 12C, 22C ... cap layer, 2b, 12b, 22b ... non-oriented region of intermediate layer, 3, 13, 23 ... oxide superconducting layer, 3b, 13b, 23b ... non-oriented region of oxide superconducting layer, 4, 14, 24 ... protective layer, 5, 15, 25 ... laminate, 6, 16, 26 ... superconducting laminate, 10, 20, 30 ... orientation region.

Claims (9)

金属基板の一方の面上に、中間層と酸化物超電導層とがこの順に積層され、さらに、少なくとも前記酸化物超電導層の表面を覆う保護層が設けられた超電導積層体を含む酸化物超電導線材であって、
前記酸化物超電導層の幅方向の端部に、長手方向に渡る非配向領域を有することを特徴とする酸化物超電導線材。
An oxide superconducting wire comprising a superconducting laminate in which an intermediate layer and an oxide superconducting layer are laminated in this order on one surface of a metal substrate, and further a protective layer covering at least the surface of the oxide superconducting layer is provided. Because
An oxide superconducting wire characterized by having a non-oriented region extending in the longitudinal direction at an end in the width direction of the oxide superconducting layer.
前記中間層が2以上の層を含み、前記中間層の各層の幅方向の端部に、長手方向に渡る非配向領域を有す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。   2. The oxide superconducting wire according to claim 1, wherein the intermediate layer includes two or more layers, and has a non-oriented region extending in a longitudinal direction at an end in a width direction of each layer of the intermediate layer. 前記酸化物超電導層の配向領域の下側において前記中間層が2以上の層を含み、前記中間層を構成する前記2以上の層の一部である1以上の層が、前記酸化物超電導層の非配向領域の下側において欠落してい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。   The intermediate layer includes two or more layers below the orientation region of the oxide superconducting layer, and at least one layer that is a part of the two or more layers constituting the intermediate layer is the oxide superconducting layer. The oxide superconducting wire according to claim 1, wherein the oxide superconducting wire is missing below the non-oriented region. 前記酸化物超電導層の幅方向の端部の非配向領域の幅が、長手方向に渡り、0.1〜100μmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸化物超電導線材。   The width of the non-oriented region at the end in the width direction of the oxide superconducting layer is in the range of 0.1 to 100 µm over the longitudinal direction. The oxide superconducting wire described. 前記超電導積層体の外周に安定化層を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸化物超電導線材。   The oxide superconducting wire according to any one of claims 1 to 4, further comprising a stabilizing layer on an outer periphery of the superconducting laminate. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の酸化物超電導線材の製造方法であって、
金属基板の一方の面上に、中間層と酸化物超電導層とがこの順に積層され、さらに、少なくとも前記酸化物超電導層の表面を覆う保護層が設けられ、前記酸化物超電導線材より幅が広い積層体において、少なくとも前記酸化物超電導層の幅方向の中間部に、長手方向に渡る非配向領域を有する積層体を準備する工程と、
前記非配向領域を有する位置において、前記積層体を長手方向に切断し、少なくとも前記酸化物超電導層の幅方向の端部に、長手方向に渡る非配向領域を有する前記超電導積層体を作製する工程と、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。
It is a manufacturing method of the oxide superconducting wire given in any 1 paragraph of Claims 1-5,
On one surface of the metal substrate, an intermediate layer and an oxide superconducting layer are laminated in this order, and a protective layer covering at least the surface of the oxide superconducting layer is provided, which is wider than the oxide superconducting wire. In the laminate, a step of preparing a laminate having a non-oriented region extending in the longitudinal direction at least in the intermediate portion in the width direction of the oxide superconducting layer;
The step of cutting the laminate in the longitudinal direction at a position having the non-oriented region and producing the superconducting laminate having a non-oriented region extending in the longitudinal direction at least at the end in the width direction of the oxide superconducting layer. And a method of manufacturing an oxide superconducting wire.
少なくとも前記酸化物超電導層の幅方向の中間部に、長手方向に渡る非配向領域を有する積層体を準備する工程が、前記金属基板上に前記中間層を形成する工程と、前記金属基板の前記一方の面又は前記中間層を構成する少なくとも1以上の層の幅方向の中間部に、長手方向に渡る配向阻害領域を形成する工程と、前記配向阻害領域に対応して非配向領域を有する前記酸化物超電導層を前記中間層上に形成する工程と、前記酸化物超電導層上に前記保護層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項6に記載の酸化物超電導線材の製造方法。   The step of preparing a laminate having a non-oriented region extending in the longitudinal direction at least in the intermediate portion in the width direction of the oxide superconducting layer, the step of forming the intermediate layer on the metal substrate, and the step of the metal substrate A step of forming an alignment-inhibiting region extending in the longitudinal direction in one surface or an intermediate portion in the width direction of at least one layer constituting the intermediate layer, and the non-oriented region corresponding to the alignment-inhibiting region The method for producing an oxide superconducting wire according to claim 6, comprising: forming an oxide superconducting layer on the intermediate layer; and forming the protective layer on the oxide superconducting layer. Method. 前記金属基板上に前記中間層を構成する1以上の層を形成した後に、前記配向阻害領域を形成する工程を行い、前記配向阻害領域を形成する工程の後に、前記中間層上に前記酸化物超電導層を形成する工程を行うことを特徴とする請求項7に記載の酸化物超電導線材の製造方法。   After forming at least one layer constituting the intermediate layer on the metal substrate, performing the step of forming the alignment inhibition region, and after forming the alignment inhibition region, the oxide on the intermediate layer The method for producing an oxide superconducting wire according to claim 7, wherein a step of forming a superconducting layer is performed. 前記金属基板上に前記中間層を形成する工程に先立って、前記金属基板の前記一方の面の幅方向の中間部に、長手方向に渡る配向阻害領域を形成する工程を有することを特徴とする請求項7に記載の酸化物超電導線材の製造方法。   Prior to the step of forming the intermediate layer on the metal substrate, the method includes a step of forming an alignment-inhibiting region extending in the longitudinal direction at an intermediate portion in the width direction of the one surface of the metal substrate. The manufacturing method of the oxide superconducting wire of Claim 7.
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