JP3330964B2 - 高温超電導線材の製造方法および製造装置 - Google Patents
高温超電導線材の製造方法および製造装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は長尺の高温超電導線材
を製造する方法に関し、特に多層膜構造の酸化物超電導
層を備えたものを製造する方法と装置に関する。
を製造する方法に関し、特に多層膜構造の酸化物超電導
層を備えたものを製造する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化物超電導線材を製造する方法
の一例として、酸化物超電導体の粉末を銀などの管状の
シース材に充填し、これにドローイング、スウエージン
グまたは圧延などの塑性加工を施して線材化し、内部の
粉末を圧密するとともに、この後に熱処理を施して圧密
粉末に含まれる元素を反応させ、酸化物超電導線材を製
造する方法が知られている。
の一例として、酸化物超電導体の粉末を銀などの管状の
シース材に充填し、これにドローイング、スウエージン
グまたは圧延などの塑性加工を施して線材化し、内部の
粉末を圧密するとともに、この後に熱処理を施して圧密
粉末に含まれる元素を反応させ、酸化物超電導線材を製
造する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この製造方法で得られ
た酸化物超電導線材にあっては、生成された酸化物超電
導体の結晶の配向性が不均一なために、酸化物超電導体
自身の持つ結晶異方性（酸化物超電導体の結晶の方向に
よって電流を流し易い方向と流しにくい方向が存在する
性質。）が影響して高い臨界電流密度のものが得られな
い問題があった。そして、前記酸化物超電導線材にあっ
ては、高い臨界電流密度を得るために結晶配向性を揃え
る処理が困難であり、結晶配向できたとしても長時間の
熱処理が必要な問題があり、また、仮に結晶配向できた
としてもその配向性は完全ではなく、実用化できるよう
なレベル、例えば１００００Ａ／ｃｍ2まで臨界電流密
度を向上させることは困難であった。
た酸化物超電導線材にあっては、生成された酸化物超電
導体の結晶の配向性が不均一なために、酸化物超電導体
自身の持つ結晶異方性（酸化物超電導体の結晶の方向に
よって電流を流し易い方向と流しにくい方向が存在する
性質。）が影響して高い臨界電流密度のものが得られな
い問題があった。そして、前記酸化物超電導線材にあっ
ては、高い臨界電流密度を得るために結晶配向性を揃え
る処理が困難であり、結晶配向できたとしても長時間の
熱処理が必要な問題があり、また、仮に結晶配向できた
としてもその配向性は完全ではなく、実用化できるよう
なレベル、例えば１００００Ａ／ｃｍ2まで臨界電流密
度を向上させることは困難であった。
【０００４】そこで従来、前記の問題を解決するため
に、長尺のテープ状の基材を送出装置から成膜室に連続
的に送り、成膜室に原料ガスを送って基材上に化学反応
により連続的に成膜した後に、巻取装置で巻き取って長
尺の酸化物超電導線材を得る装置が開発されている。
に、長尺のテープ状の基材を送出装置から成膜室に連続
的に送り、成膜室に原料ガスを送って基材上に化学反応
により連続的に成膜した後に、巻取装置で巻き取って長
尺の酸化物超電導線材を得る装置が開発されている。
【０００５】ところが、前記形式の製造装置にあって
は、基材上に酸化物超電導層を形成した後に単に巻取装
置に巻き取っているために、複数の酸化物超電導層を積
層して厚い酸化物超電導層を形成する場合、巻取操作の
度に巻取装置で酸化物超電導層を湾曲させるので酸化物
超電導層に負荷がかかり、クラックなどの亀裂を生じさ
せ易い問題があった。
は、基材上に酸化物超電導層を形成した後に単に巻取装
置に巻き取っているために、複数の酸化物超電導層を積
層して厚い酸化物超電導層を形成する場合、巻取操作の
度に巻取装置で酸化物超電導層を湾曲させるので酸化物
超電導層に負荷がかかり、クラックなどの亀裂を生じさ
せ易い問題があった。
【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、酸化物超電導層の形成後に巻取装置に到達させる前
に先に形成した酸化物超電導層上に他の酸化物超電導層
を積層できるようにすることにより、高い臨界電流密度
を示す積層構造の厚い酸化物超電導層を備えた高温超電
導線材を得ることができる方法と装置を提供することを
目的とする。
で、酸化物超電導層の形成後に巻取装置に到達させる前
に先に形成した酸化物超電導層上に他の酸化物超電導層
を積層できるようにすることにより、高い臨界電流密度
を示す積層構造の厚い酸化物超電導層を備えた高温超電
導線材を得ることができる方法と装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、長尺の基材を
成膜室の基材支持装置に送出装置から供給し、基材支持
装置上で基材上に中間層を形成し、後に酸化物超電導層
を形成するとともに、前記酸化物超電導層の形成後に基
材を巻取装置で巻き取ることにより基材上に中間層と酸
化物超電導層を有する高温超電導線材を製造する方法に
おいて、前記中間層上に酸化物超電導層を形成後に巻取
装置側に移動している基材を巻取装置に到達する前に反
転移動させて基材支持装置と送出装置の間に戻し、先に
形成した酸化物超電導層上に更に他の同一組成の酸化物
超電導層を形成する操作を必要回数行なった後に巻取装
置に基材を巻き取ることを特徴とする。
成膜室の基材支持装置に送出装置から供給し、基材支持
装置上で基材上に中間層を形成し、後に酸化物超電導層
を形成するとともに、前記酸化物超電導層の形成後に基
材を巻取装置で巻き取ることにより基材上に中間層と酸
化物超電導層を有する高温超電導線材を製造する方法に
おいて、前記中間層上に酸化物超電導層を形成後に巻取
装置側に移動している基材を巻取装置に到達する前に反
転移動させて基材支持装置と送出装置の間に戻し、先に
形成した酸化物超電導層上に更に他の同一組成の酸化物
超電導層を形成する操作を必要回数行なった後に巻取装
置に基材を巻き取ることを特徴とする。
【０００８】請求項２に記載した発明は前記課題を解決
するために、内部を真空排気可能な成膜室と、この成膜
室に酸化物超電導体の原料ガス又は中間層の原料ガスを
供給可能な供給源と、前記成膜室に接続された供給部お
よび導出部を具備してなり、前記成膜室には、加熱ヒー
タを備えた基材支持装置が設けられ、前記供給部には、
テープ状の基材又は中間層を形成した後のテープ状の基
材を成膜室の基材支持装置に送り出す送出装置が設けら
れ、前記導出部には前記基材支持装置を通過した基材を
巻き取る巻取装置が収納されるとともに、前記送出装置
と巻取装置とが正逆回転自在に構成され、前記供給部と
導出部に、所定長さの基材を保持する保持部が形成され
てなるものである。
するために、内部を真空排気可能な成膜室と、この成膜
室に酸化物超電導体の原料ガス又は中間層の原料ガスを
供給可能な供給源と、前記成膜室に接続された供給部お
よび導出部を具備してなり、前記成膜室には、加熱ヒー
タを備えた基材支持装置が設けられ、前記供給部には、
テープ状の基材又は中間層を形成した後のテープ状の基
材を成膜室の基材支持装置に送り出す送出装置が設けら
れ、前記導出部には前記基材支持装置を通過した基材を
巻き取る巻取装置が収納されるとともに、前記送出装置
と巻取装置とが正逆回転自在に構成され、前記供給部と
導出部に、所定長さの基材を保持する保持部が形成され
てなるものである。
【０００９】
【作用】中間層上に酸化物超電導層を形成した後であっ
て巻取装置に巻き取る以前に基材を送出装置側に戻して
再び成膜するので、基材上の中間層上の酸化物超電導層
に巻取に伴う負荷をかけることなく他の同一組成の酸化
物超電導層を積層することができる。このようにするこ
とで巻取装置で負荷をかける前に複数の同一組成の酸化
物超電導層を積層できるので、欠陥の少ない臨界電流密
度の高い酸化物超電導線材を得ることができる。また、
酸化物超電導層を積層する場合に成膜室に複数回基材を
戻して成膜することになるので、段取り変更を無くする
ことができ、成膜条件を同一にすることができるので、
膜厚にムラのない酸化物超電導層を有する超電導線材が
得られる。また、成膜時に多少の欠陥が生じても欠陥の
生じた酸化物超電導層は次の成膜で他の同一組成の酸化
物超電導層で修復される。
て巻取装置に巻き取る以前に基材を送出装置側に戻して
再び成膜するので、基材上の中間層上の酸化物超電導層
に巻取に伴う負荷をかけることなく他の同一組成の酸化
物超電導層を積層することができる。このようにするこ
とで巻取装置で負荷をかける前に複数の同一組成の酸化
物超電導層を積層できるので、欠陥の少ない臨界電流密
度の高い酸化物超電導線材を得ることができる。また、
酸化物超電導層を積層する場合に成膜室に複数回基材を
戻して成膜することになるので、段取り変更を無くする
ことができ、成膜条件を同一にすることができるので、
膜厚にムラのない酸化物超電導層を有する超電導線材が
得られる。また、成膜時に多少の欠陥が生じても欠陥の
生じた酸化物超電導層は次の成膜で他の同一組成の酸化
物超電導層で修復される。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例の製造装置を示すも
ので、図中符号１は成膜室を示し、２は成膜室１の左側
部側に接続された供給部、３は成膜室１の右側部側に接
続された導出部、４は原料ガスの供給源をそれぞれ示し
ている。
ので、図中符号１は成膜室を示し、２は成膜室１の左側
部側に接続された供給部、３は成膜室１の右側部側に接
続された導出部、４は原料ガスの供給源をそれぞれ示し
ている。
【００１１】成膜室１は、排気部６を介して図示略の真
空ポンプなどの排気装置に接続されていて内部を真空排
気できるように気密構造にされている。成膜室１の内部
には支持台状の基材支持装置７が支持ロッド８に支持さ
れて設けられ、基材支持装置７の内部には加熱用のヒー
タが内蔵されている。また、支持ロッド８の基端部には
蛇腹などの伸縮部材９が設けられていて、支持装置７が
上下に若干移動自在かつ左右に若干揺動自在に支持され
ている。
空ポンプなどの排気装置に接続されていて内部を真空排
気できるように気密構造にされている。成膜室１の内部
には支持台状の基材支持装置７が支持ロッド８に支持さ
れて設けられ、基材支持装置７の内部には加熱用のヒー
タが内蔵されている。また、支持ロッド８の基端部には
蛇腹などの伸縮部材９が設けられていて、支持装置７が
上下に若干移動自在かつ左右に若干揺動自在に支持され
ている。
【００１２】成膜室１の左側の供給部２と右側の導出部
３は以下に説明する構成となっている。まず、成膜室１
の左側壁には前記支持装置７の設置高さに合わせて供給
筒１０が一体化され、右側壁には支持装置７の設置高さ
に合わせて導出筒１１が一体化されている。供給筒１０
の先端部には接続筒（保持部）１３と収納容器１４がそ
れぞれ気密にフランジ結合され、導出筒１１の先端部に
は接続筒（保持部）１５、１６と収納容器１７がそれぞ
れ気密にフランジ結合されていて、各筒１０、１１、１
３、１５、１６と収納容器１４、１７の内部を成膜室１
の内部と同一雰囲気に保持できるようになっている。ま
た、収納容器１４の内部には、正逆回転自在な搬出ロー
ラなどの送出装置１９が設けられ、収納容器１７の内部
には正逆回転自在な巻取ローラなどの巻取装置２０が設
けられている。なお、前記各筒１０、１１、１３、１
５、１６と収納容器１４、１７の内部には搬送用のロー
ラ１８・・・が水平に設けられている。以上の構成によ
り、送出装置１９に巻き付けられた金属テープなどの基
材２１を供給部２のローラ１８に沿って成膜室１の支持
装置７に送り、更に導出部３のローラ１８・・・に沿っ
て巻取装置２０に巻き取ることができるようになってい
る。
３は以下に説明する構成となっている。まず、成膜室１
の左側壁には前記支持装置７の設置高さに合わせて供給
筒１０が一体化され、右側壁には支持装置７の設置高さ
に合わせて導出筒１１が一体化されている。供給筒１０
の先端部には接続筒（保持部）１３と収納容器１４がそ
れぞれ気密にフランジ結合され、導出筒１１の先端部に
は接続筒（保持部）１５、１６と収納容器１７がそれぞ
れ気密にフランジ結合されていて、各筒１０、１１、１
３、１５、１６と収納容器１４、１７の内部を成膜室１
の内部と同一雰囲気に保持できるようになっている。ま
た、収納容器１４の内部には、正逆回転自在な搬出ロー
ラなどの送出装置１９が設けられ、収納容器１７の内部
には正逆回転自在な巻取ローラなどの巻取装置２０が設
けられている。なお、前記各筒１０、１１、１３、１
５、１６と収納容器１４、１７の内部には搬送用のロー
ラ１８・・・が水平に設けられている。以上の構成によ
り、送出装置１９に巻き付けられた金属テープなどの基
材２１を供給部２のローラ１８に沿って成膜室１の支持
装置７に送り、更に導出部３のローラ１８・・・に沿っ
て巻取装置２０に巻き取ることができるようになってい
る。
【００１３】原料ガスの供給源４は、第１気化装置２５
および第２気化装置２６と酸素ガス供給装置２７を具備
している。気化装置２５、２６は、それぞれ、原料フィ
ーダー２８と原料気化器２９とそれらを成膜室１の上部
に接続する配管３０を具備している。この例の装置で
は、第１気化装置２５によって基材上に中間層を形成す
るための原料ガスを成膜室１に供給し、第２気化装置２
６によって中間層上に酸化物超電導層を形成するための
原料ガスを成膜室１に供給する。
および第２気化装置２６と酸素ガス供給装置２７を具備
している。気化装置２５、２６は、それぞれ、原料フィ
ーダー２８と原料気化器２９とそれらを成膜室１の上部
に接続する配管３０を具備している。この例の装置で
は、第１気化装置２５によって基材上に中間層を形成す
るための原料ガスを成膜室１に供給し、第２気化装置２
６によって中間層上に酸化物超電導層を形成するための
原料ガスを成膜室１に供給する。
【００１４】前記第１気化装置２５に供給される原料
は、基材２１上に形成する中間層の原料である。この原
料としては、基材２１を構成する元素の熱膨張率と酸化
物超電導層を構成する元素の熱膨張率の中間のものを用
いることが好ましい。具体的には中間層としてＭｇＯ、
ＳｒＴｉＯ3、ＹＳＺ、ＮｉＯなどを用いるのでこれら
の粉末を第１気化装置２５の原料フィーダに収納する。
は、基材２１上に形成する中間層の原料である。この原
料としては、基材２１を構成する元素の熱膨張率と酸化
物超電導層を構成する元素の熱膨張率の中間のものを用
いることが好ましい。具体的には中間層としてＭｇＯ、
ＳｒＴｉＯ3、ＹＳＺ、ＮｉＯなどを用いるのでこれら
の粉末を第１気化装置２５の原料フィーダに収納する。
【００１５】前記第２気化装置２６に供給される原料は
Ｙ系、Ｌａ系、Ｂｉ系、Ｔｌ系などの酸化物超電導体を
形成するための原料を用いる。本願発明で製造する酸化
物超電導体として、Ｙ1Ｂa2Ｃｕ3Ｏｘ、Ｙ2Ｂa4Ｃｕ8Ｏ
ｘ、Ｙ3Ｂa3Ｃｕ6Ｏｘなる組成、（Ｂｉ,Ｐｂ）2Ｃａ2
Ｓｒ2Ｃｕ3Ｏｘ、（Ｂｉ,Ｐｂ）2Ｃａ2Ｓｒ3Ｃｕ4Ｏｘ
なる組成、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ、Ｔｌ1Ｂａ2Ｃａ
2Ｃｕ3Ｏｘ、Ｔｌ1Ｂａ2Ｃａ3Ｃｕ4Ｏｘなる組成などに
代表される臨界温度の高い酸化物超電導体を例示するこ
とができる。よってこれらを製造する場合に用いる原料
としては、前記酸化物超電導体を構成する各元素のβジ
ケトンキレートやシクロペンタジュエニルキレートなど
を気化させたガスを用いる。
Ｙ系、Ｌａ系、Ｂｉ系、Ｔｌ系などの酸化物超電導体を
形成するための原料を用いる。本願発明で製造する酸化
物超電導体として、Ｙ1Ｂa2Ｃｕ3Ｏｘ、Ｙ2Ｂa4Ｃｕ8Ｏ
ｘ、Ｙ3Ｂa3Ｃｕ6Ｏｘなる組成、（Ｂｉ,Ｐｂ）2Ｃａ2
Ｓｒ2Ｃｕ3Ｏｘ、（Ｂｉ,Ｐｂ）2Ｃａ2Ｓｒ3Ｃｕ4Ｏｘ
なる組成、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏｘ、Ｔｌ1Ｂａ2Ｃａ
2Ｃｕ3Ｏｘ、Ｔｌ1Ｂａ2Ｃａ3Ｃｕ4Ｏｘなる組成などに
代表される臨界温度の高い酸化物超電導体を例示するこ
とができる。よってこれらを製造する場合に用いる原料
としては、前記酸化物超電導体を構成する各元素のβジ
ケトンキレートやシクロペンタジュエニルキレートなど
を気化させたガスを用いる。
【００１６】次に前記構成の装置を用いてテープ状の酸
化物超電導線材を製造する場合について説明する。
化物超電導線材を製造する場合について説明する。
【００１７】図１に示す装置を用いて酸化物超電導線材
を製造するには、真空ポンプなどの排気装置によって排
気部６から成膜室１の内部と供給部２の内部と導出部３
の内部を真空排気するとともに、第１気化装置２５の原
料フィーダ２８にＡｒガスなどのキャリアガスを送り、
中間層の原料粉末を原料フィーダ２８から気化器２９に
送って気化させて中間層の原料ガスを成膜室１に送る。
また、送出装置１９からテープ状の基材２１を成膜室１
に送り、成膜室１の支持装置７上を通過させ、支持装置
７の加熱ヒータで基材２１を加熱し、その後に巻取装置
２０側に一定速度で巻き取る。この操作により基材支持
装置７上で基材２１上に中間層が形成される。
を製造するには、真空ポンプなどの排気装置によって排
気部６から成膜室１の内部と供給部２の内部と導出部３
の内部を真空排気するとともに、第１気化装置２５の原
料フィーダ２８にＡｒガスなどのキャリアガスを送り、
中間層の原料粉末を原料フィーダ２８から気化器２９に
送って気化させて中間層の原料ガスを成膜室１に送る。
また、送出装置１９からテープ状の基材２１を成膜室１
に送り、成膜室１の支持装置７上を通過させ、支持装置
７の加熱ヒータで基材２１を加熱し、その後に巻取装置
２０側に一定速度で巻き取る。この操作により基材支持
装置７上で基材２１上に中間層が形成される。
【００１８】中間層が形成された基材２１を所定長さ
（例えば接続筒１５の長さに相当する分）引き出したな
らば、中間層が巻取装置２０に到達して巻かれる前に送
出装置１９と巻取装置２０の回転方向を逆転させて中間
層形成部分を送出装置１９側に戻し、形成した中間層が
送出装置１９に到達する前に再度逆転させて基材２１を
巻取装置２０側に送る。そして中間層を備えた基材２１
が基材支持装置７上を通過する際には、通過に先立って
第１気化装置２５の気化器２９からの中間層の原料ガス
の供給を停止しておき、第２気化装置２６の気化器２９
からの原料ガスの供給を開始し、酸素ガス供給装置２７
からの酸素ガスの供給も開始して中間層上に酸化物超電
導層を形成する。そして、酸化物超電導層が形成された
基材が所定長さ巻取装置２０側に移動したならば、巻取
装置２０に到達する前に基材２１を再び送出装置１９側
に戻して再度基材支持装置７上で酸化物超電導層を形成
する操作を行なう。以上のような操作を必要回数繰り返
し行なって酸化物超電導層を必要厚さ積層する。
（例えば接続筒１５の長さに相当する分）引き出したな
らば、中間層が巻取装置２０に到達して巻かれる前に送
出装置１９と巻取装置２０の回転方向を逆転させて中間
層形成部分を送出装置１９側に戻し、形成した中間層が
送出装置１９に到達する前に再度逆転させて基材２１を
巻取装置２０側に送る。そして中間層を備えた基材２１
が基材支持装置７上を通過する際には、通過に先立って
第１気化装置２５の気化器２９からの中間層の原料ガス
の供給を停止しておき、第２気化装置２６の気化器２９
からの原料ガスの供給を開始し、酸素ガス供給装置２７
からの酸素ガスの供給も開始して中間層上に酸化物超電
導層を形成する。そして、酸化物超電導層が形成された
基材が所定長さ巻取装置２０側に移動したならば、巻取
装置２０に到達する前に基材２１を再び送出装置１９側
に戻して再度基材支持装置７上で酸化物超電導層を形成
する操作を行なう。以上のような操作を必要回数繰り返
し行なって酸化物超電導層を必要厚さ積層する。
【００１９】必要厚さの酸化物超電導層が積層されたな
らば、基材を巻取装置２０に巻き取る。以上のような操
作を繰り返し行なって基材２１の長手方向徐々に酸化物
超電導層を積層してゆく。このように中間層と酸化物超
電導層を積層するならば、中間層の形成後に直ちに中間
層が巻取装置２０に巻きつけられることがないので、中
間層形成後直ちに中間層に応力が付加されることがない
とともに、酸化物超電導層の形成後に直ちに応力が付加
されないので、中間層と酸化物超電導層の積層体に対す
る応力付加の回数が少なくなり、欠陥の少ない臨界電流
密度の高い酸化物超電導線材を得ることができる。
らば、基材を巻取装置２０に巻き取る。以上のような操
作を繰り返し行なって基材２１の長手方向徐々に酸化物
超電導層を積層してゆく。このように中間層と酸化物超
電導層を積層するならば、中間層の形成後に直ちに中間
層が巻取装置２０に巻きつけられることがないので、中
間層形成後直ちに中間層に応力が付加されることがない
とともに、酸化物超電導層の形成後に直ちに応力が付加
されないので、中間層と酸化物超電導層の積層体に対す
る応力付加の回数が少なくなり、欠陥の少ない臨界電流
密度の高い酸化物超電導線材を得ることができる。
【００２０】以上説明した実施例においては、成膜室１
で製造された中間層を巻取装置２０に到達する前に反転
させて送出装置１９側に戻したが、中間層が形成された
基材２１を所用長さ巻取装置２０に巻き取った後に送出
装置１９側に戻し、酸化物超電導層の積層を行なっても
良い。このような方法は、曲げ応力に強い中間層を用い
た場合に有効である。ただし、酸化物超電導層は応力に
弱いので極力応力を付加しないように処理する必要があ
る。よって酸化物超電導層は必要厚さ積層するまで巻取
装置２０に到達させることなく処理することが重要であ
る。
で製造された中間層を巻取装置２０に到達する前に反転
させて送出装置１９側に戻したが、中間層が形成された
基材２１を所用長さ巻取装置２０に巻き取った後に送出
装置１９側に戻し、酸化物超電導層の積層を行なっても
良い。このような方法は、曲げ応力に強い中間層を用い
た場合に有効である。ただし、酸化物超電導層は応力に
弱いので極力応力を付加しないように処理する必要があ
る。よって酸化物超電導層は必要厚さ積層するまで巻取
装置２０に到達させることなく処理することが重要であ
る。
【００２１】以上説明したように製造された酸化物超電
導線材は、中間層が介在されているので、曲げに強く、
熱サイクルを受けても中間層と酸化物超電導層が剥離し
ずらい利点を有している。また、前記の製造方法によれ
ば、成膜室１を基材２１が繰り返し通過して酸化物超電
導層を形成するので、成膜室１を常に同一真空状態に保
持したままで真空条件を変えることなく（即ち段取り替
えを行なう必要無く）酸化物超電導層を積層することが
でき、積層する酸化物超電導層に膜厚ムラがなくなる上
に、積層ごとの段取り替えなども不要で連続成膜できる
効果がある。更に、酸化物超電導層を積層する場合、層
ごとに磁気特性向上のための不純物導入やピンニングサ
イトの導入を行なうことができ、臨界電流密度の向上処
理ができる効果がある。
導線材は、中間層が介在されているので、曲げに強く、
熱サイクルを受けても中間層と酸化物超電導層が剥離し
ずらい利点を有している。また、前記の製造方法によれ
ば、成膜室１を基材２１が繰り返し通過して酸化物超電
導層を形成するので、成膜室１を常に同一真空状態に保
持したままで真空条件を変えることなく（即ち段取り替
えを行なう必要無く）酸化物超電導層を積層することが
でき、積層する酸化物超電導層に膜厚ムラがなくなる上
に、積層ごとの段取り替えなども不要で連続成膜できる
効果がある。更に、酸化物超電導層を積層する場合、層
ごとに磁気特性向上のための不純物導入やピンニングサ
イトの導入を行なうことができ、臨界電流密度の向上処
理ができる効果がある。
【００２２】
【製造例】ハステロイＣ-２７６からなる幅５ｍｍ、厚
さ０.３ｍｍのテープ状の基材を図１に示す送出装置か
ら速度２ｍｍ／分で成膜室に送り、成膜室で基材を７０
０℃に加熱して成膜し、次いで巻取装置に巻き取り、成
膜室において基材上にＹＳＺからなる中間層を形成する
とともにその上にＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyなる組成の酸化物超
電導層を形成した。
さ０.３ｍｍのテープ状の基材を図１に示す送出装置か
ら速度２ｍｍ／分で成膜室に送り、成膜室で基材を７０
０℃に加熱して成膜し、次いで巻取装置に巻き取り、成
膜室において基材上にＹＳＺからなる中間層を形成する
とともにその上にＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏyなる組成の酸化物超
電導層を形成した。
【００２３】この際、成膜室を０.１Ｔｏｒｒに減圧
し、第１気化装置の原料フィーダに中間層形成のために
Ｚｒ（ｔｈｄ）4とＹ（ｔｈｄ）3の混合物粉末を充填
し、第２気化装置の原料フィーダに酸化物超電導層形成
のためにＹ（ｔｈｄ）3、Ｂａ（ｔｈｄ）2、Ｃｕ（ｔｈ
ｄ）2の混合粉末を充填し、Ａｒガスによって気化器に
輸送した。気化器では２５０℃に加熱することで混合粉
末をガス化した。
し、第１気化装置の原料フィーダに中間層形成のために
Ｚｒ（ｔｈｄ）4とＹ（ｔｈｄ）3の混合物粉末を充填
し、第２気化装置の原料フィーダに酸化物超電導層形成
のためにＹ（ｔｈｄ）3、Ｂａ（ｔｈｄ）2、Ｃｕ（ｔｈ
ｄ）2の混合粉末を充填し、Ａｒガスによって気化器に
輸送した。気化器では２５０℃に加熱することで混合粉
末をガス化した。
【００２４】更に、基材上に成膜室で中間層を形成した
後、および、中間層上に成膜室で酸化物超電導層を形成
した後において、基材を巻取装置側に２００ｃｍ移動さ
せた後に基材の移動方向を反転させて基材を送出装置側
に移動し、再び成膜する操作を行なった。中間層を形成
する場合は２回繰り返し成膜し、酸化物超電導層を形成
する場合は４回繰り返して成膜し、厚さ８μｍの酸化物
超電導層を形成した。以上の処理によって得られた酸化
物超電導線材は臨界温度９０Ｋを示し、臨界電流密度は
１０００Ａ／ｍｍ2を示した。
後、および、中間層上に成膜室で酸化物超電導層を形成
した後において、基材を巻取装置側に２００ｃｍ移動さ
せた後に基材の移動方向を反転させて基材を送出装置側
に移動し、再び成膜する操作を行なった。中間層を形成
する場合は２回繰り返し成膜し、酸化物超電導層を形成
する場合は４回繰り返して成膜し、厚さ８μｍの酸化物
超電導層を形成した。以上の処理によって得られた酸化
物超電導線材は臨界温度９０Ｋを示し、臨界電流密度は
１０００Ａ／ｍｍ2を示した。
【００２５】
【比較例】図１に示す装置を用い、基材を送出装置から
巻取装置まで連続的に移動させて中間層を形成し、その
後に巻取装置から送出装置に連続的に基材を移動させて
酸化物超電導層を形成し、その後に再び送出装置から巻
取装置に基材を移動させて酸化物超電導層を成膜する操
作を繰り返し行なって前記酸化物超電導線材と同等の積
層数のものを得た。基材の移動速度と成膜条件は先の例
と同等にした。得られた酸化物超電導線材は、臨界温度
８７Ｋ、臨界電流密度１０Ａ／ｍｍ2を示した。以上の
比較から明らかなように、本発明方法で得られた酸化物
超電導線材は比較例で得られた超電導線材よりも優れた
超電導特性を発揮することが明らかになった。
巻取装置まで連続的に移動させて中間層を形成し、その
後に巻取装置から送出装置に連続的に基材を移動させて
酸化物超電導層を形成し、その後に再び送出装置から巻
取装置に基材を移動させて酸化物超電導層を成膜する操
作を繰り返し行なって前記酸化物超電導線材と同等の積
層数のものを得た。基材の移動速度と成膜条件は先の例
と同等にした。得られた酸化物超電導線材は、臨界温度
８７Ｋ、臨界電流密度１０Ａ／ｍｍ2を示した。以上の
比較から明らかなように、本発明方法で得られた酸化物
超電導線材は比較例で得られた超電導線材よりも優れた
超電導特性を発揮することが明らかになった。
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、付
加される応力の少ないクラックの生じていない臨界電流
密度の高い酸化物超電導層を中間層上に有する超電導線
材を得ることができる。また、クラックの生じていない
状態の厚い積層状態の酸化物超電導層を有する酸化物超
電導線材を得ることができる。更に、同一の成膜室で同
一条件で同一組成の酸化物超電導層を積層できるので膜
厚ムラの無い積層膜が得られる。なおまた、同一成膜室
で形成する積層膜とするならば、先に形成した酸化物超
電導層に欠陥部分が生じていてもその上に同一組成の酸
化物超電導層を積層することで製造途中で欠陥部分に再
成膜することができる。
加される応力の少ないクラックの生じていない臨界電流
密度の高い酸化物超電導層を中間層上に有する超電導線
材を得ることができる。また、クラックの生じていない
状態の厚い積層状態の酸化物超電導層を有する酸化物超
電導線材を得ることができる。更に、同一の成膜室で同
一条件で同一組成の酸化物超電導層を積層できるので膜
厚ムラの無い積層膜が得られる。なおまた、同一成膜室
で形成する積層膜とするならば、先に形成した酸化物超
電導層に欠陥部分が生じていてもその上に同一組成の酸
化物超電導層を積層することで製造途中で欠陥部分に再
成膜することができる。
【図１】図１は本発明の一実施例の装置を示す構成図で
ある。
ある。
１ 成膜室 ２ 供給部 ３ 導出部 ４ 原料ガス供給源 ７ 基材支持装置 １０ 供給筒 １１ 導出筒 １３ 接続筒（保持部） １５ 接続筒（保持部） １６ 接続筒（保持部） １９ 導出装置 ２０ 巻取装置、 ２５ 第１供給装置 ２６ 第２供給装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 隆 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 河野 宰 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 佐治 明 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (72)発明者 黒田 昇 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (72)発明者 吉田 弘 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 審査官 青木 千歌子 (56)参考文献 特開 平５−47245（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 13/00 565 C23C 14/56 C23C 16/54
Claims (2)
- 【請求項１】 長尺の基材を成膜室の基材支持装置に送
出装置から供給し、基材支持装置上で基材上に中間層を
形成し、後に酸化物超電導層を形成するとともに、前記
酸化物超電導層の形成後に基材を巻取装置で巻き取るこ
とにより基材上に中間層と酸化物超電導層を有する高温
超電導線材を製造する方法において、前記中間層上に 酸化物超電導層を形成後に巻取装置側に
移動している基材を巻取装置に到達する前に反転移動さ
せて基材支持装置と送出装置の間に戻し、先に形成した
酸化物超電導層上に更に他の同一組成の酸化物超電導層
を形成する操作を必要回数行なった後に巻取装置に基材
を巻き取ることを特徴とする高温超電導線材の製造方
法。 - 【請求項２】 内部を真空排気可能な成膜室と、この成
膜室に酸化物超電導体の原料ガス又は中間層の原料ガス
を供給可能な供給源と、前記成膜室に接続された供給部
および導出部を具備してなり、前記成膜室には、加熱ヒ
ータを備えた基材支持装置が設けられ、前記供給部に
は、テープ状の基材又は中間層を形成した後のテープ状
の基材を成膜室の基材支持装置に送り出す送出装置が設
けられ、前記導出部には前記基材支持装置を通過した基
材を巻き取る巻取装置が収納されるとともに、前記送出
装置と巻取装置とが正逆回転自在に構成され、前記供給
部と導出部に、所定長さの基材を支持する保持部が形成
されてなることを特徴とする高温超電導線材の製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22512391A JP3330964B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 高温超電導線材の製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22512391A JP3330964B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 高温超電導線材の製造方法および製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0543919A JPH0543919A (ja) | 1993-02-23 |
| JP3330964B2 true JP3330964B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=16824328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22512391A Expired - Fee Related JP3330964B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 高温超電導線材の製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3330964B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040023810A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-02-05 | Alex Ignatiev | Superconductor material on a tape substrate |
| CN105970182B (zh) * | 2016-06-27 | 2018-10-19 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种循环式连续规模化石墨烯薄膜制备装置 |
| CN106011797B (zh) * | 2016-06-27 | 2018-08-31 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种循环式石墨烯薄膜制备装置 |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP22512391A patent/JP3330964B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0543919A (ja) | 1993-02-23 |
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