JP5435448B2 - 超電導線材用テープ状基材、その製造方法、及び超電導線材 - Google Patents

Description

本発明は、超電導線材用テープ状基材、その製造方法、及びその超電導線材用テープ状基材を含む超電導線材に関する。

従来、無配向金属基板（例えば、ハステロイ（商標）からなる金属基板）を用いた高温超電導線としては、金属基材上にＩＢＡＤ（イオンビームアシスト蒸着）法を用いて中間層を形成し、その上にＹＢＣＯなどの酸化物超電導層を配向形成したものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

このように、表面にＩＢＡＤ法により中間層を形成した基板（いわゆるＩＢＡＤ基板）に使用される無配向金属基材の表面は、高性能化（高平滑性、高平坦性）が求められ、圧延工程の最適化と、高精密機械研磨等により、表面粗さＲａが数ｎｍ級の無配向金属基材が製作されている。

このような従来の無配向金属基材の製造方法では、無配向金属素材に点在する表層欠陥や、溶体化熱処理後の表層と圧延ロールのカジリ傷の転写等により生ずる表面欠陥が中間層および超電導層の結晶成長に影響を及ぼし、局部的な超電導特性の劣化の要因になっていた。この無配向金属素材の圧延工程において発生した欠陥は、無配向金属基材表面及び表面層に内在し、その欠陥の確認、削除が困難であった。その結果、１）無配向金属基材の品質のバラツキ、２）無配向金属基材の局部的欠陥を主因とする超電導線材の特性劣化、３）低コストの超電導線材が得られない、という問題があった。以下、それぞれの問題について分説する。

１）無配向金属基材品質のばらつきの問題
無配向金属基材の表面特性は、表面粗さＲａが数ｎｍであることが求められる。この評価はＡＦＭ（原子間力顕微鏡）によって測定されるが、その測定範囲は１０μｍ角から１００μｍ角の範囲内の表面測定で定義される。このため、無配向金属基材の表層に内在する欠陥や、表面に点在する欠陥を直接的に観察できず、表面品質全体を保証することは不可能である。更に、これらの欠陥は目視確認可能な形状及び大きさではなく、光学機器での確認も感度設定等と品質判定の再現性に課題が多い。

２）無配向金属基材の局部的欠陥を主因とする超電導線材の臨界電流値特性劣化
Ｙ系などの酸化物超電導線で超電導特性の高いものを製造するには、基板表面に中間層としてのＧｄ−Ｚｒ酸化物層や、CeO_２などの酸化物層をエピタキシャル成長することが要求される。このとき、無配向金属基材の表層に内包する欠陥が点在すると、超電導層までの結晶成長が阻害され、局部的な欠陥点が存在し、臨界電流値特性の低下の問題が生ずる。

３）超電導線材のコスト
従来の製造方法では、無配向金属基材の欠陥位置の特定や、超電導性能に及ぼす影響が正確に把握できず、超電導線材となってはじめて欠陥が確認され、超電導線材の歩留を低下させるという問題があった。このことは、低コストの超電導線材を製造する上で大きな課題であった。
特開平０４−３２９８６７号公報

本発明は、以上のような事情の下になされ、品質のバラツキのない、特性の劣化を生ずることのない、低コストの超電導線材を得ることを可能とする超電導線材用基板、その製造方法、及び超電導線材を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、テープ状基材と、このテープ状基材の片面または両面に形成された、厚さ０．１μｍ〜５μｍの金属メッキ層とを具備し、
前記テープ状基材の表面は、研磨が施され、前記金属メッキ層表面は、少なくとも鏡面仕上げ圧延及びテンションアニール熱処理が施され、前記金属メッキ層の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とする超電導線材用テープ状基材を提供する。

前記金属メッキ層表面は、精密研磨が施されることにより、前記金属メッキ層の表面粗さＲａを５ｎｍ以下とすることが出来る。

前記金属メッキ層として、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むものを用いることが出来る。

前記テープ状基材として、１〜８０原子％のＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ、及びＣからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むＮｉ合金を用いることが出来る。

本発明の第２の態様は、圧延によりテープ状基材を形成する工程と、前記テープ状基材の展延性を回復させるための熱処理工程と、前記テープ状基材表面を研磨する工程と、前記テープ状基材表面に金属メッキ層を形成する工程と、前記金属メッキ層の表面に鏡面仕上げ圧延を施す工程とを具備し、
前記金属メッキ層の表面の仕上げ圧延工程は、前記金属メッキ層の表面粗さＲａを１０ｎｍ以下にする超電導線材用テープ状基材の製造方法を提供する。

テープ状基材の展延性を回復させるための熱処理工程は、前記テープ状基材を、アルゴンガスに対して０．５〜５vol.％の水素を含む混合ガス雰囲気中で、７５０℃〜１１５０℃で３分以上保持することにより行うことが望ましい。

前記鏡面仕上げ圧延の後に、平坦性を改善するための熱処理を施す工程を更に具備することが出来る。前記平坦性を改善するための熱処理は、前記テープ状基材を、アルゴンガスに対して０．５〜５vol.％の水素を含む混合ガス雰囲気中で、７５０℃〜８５０℃で１０秒以上保持することにより行うことが望ましい。

前記金属メッキ層として、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むものを用いることが出来る。

前記金属メッキ層は、湿式めっきにより０．１μｍ〜３０μｍの厚さに形成することが望ましい。

前記テープ状基材として、１〜８０原子％のＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ、及びＣからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むＮｉ基合金を用いることが出来る。

前記金属メッキ層の表面の仕上げ圧延工程により、前記金属メッキ層の表面粗さＲａを５〜１０ｎｍにすることが望ましい。

前記圧延によりテープ状基材を形成する工程は、圧延加工率５０％〜８０％の範囲内で行うことが望ましく、これにより、超電導線材用テープ状基材の０．２％耐力を１ＧＰａ以上とすることができる。

前記圧延によりテープ状基材を形成する工程の前に、テープ状基材の表面を研磨する工程を更に具備することが出来る。

また、前記鏡面仕上げ圧延を施す工程の後に、前記金属メッキ層の表面を精密研磨する工程を更に具備することが出来る。なお、精密研磨により、前記金属メッキ層の表面粗さＲａを５ｎｍ以下にすることができる。

本発明の第３の態様は、上述した超電導線材用テープ状基材の表面に直接または中間層を介して超電導層を形成してなることを特徴とする超電導線材を提供する。

本発明によると、品質のバラツキのない、特性の劣化を生ずることのない、低コストの超電導線材を得ることを可能とする超電導線材用基板、その製造方法、及び超電導線材を提供することが出来る。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る超電導線材用金属基板の断面構造を示す模式図である。本実施形態に係る超電導線材用金属基板は、テープ状基材１と、このテープ状基材１の表面に形成された金属メッキ層２とから構成される。

テープ状基材１は、Ｎｉ合金であることが望ましい。Ｎｉ合金としては、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ、及びＣからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むＮｉ合金を挙げることが出来る。これらの添加元素の添加量は、１〜８０原子％であることが望ましい。

具体的なＮｉ合金としては、ハステロイ（商標）、インコネル（商標）、ステンレスを挙げることが出来る。

金属メッキ層２は、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む金属材料から構成されるのが望ましい。金属メッキ層２の膜厚は、０．１μｍ〜５μｍである。金属メッキ層２の膜厚が０．１μｍ未満では、下地表層に内包する欠陥の影響を受け、超電導層までの結晶成長が阻害され、局部的な欠陥点が存在し、臨界電流値特性の低下の要因となり、５μｍを越えると、金属メッキコストが高くなり経済的に好ましくない。

金属メッキ層２は、例えば、Ｎｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎメッキ、Ｎｉ−Ｗ合金メッキ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐメッキでもよい。また、金属メッキ層は２層以上の構造でもよい。また、金属メッキ層は、テープ状基材１の片面に限らず、両面に設けられていてもよい。

本実施形態に係る超電導線材用金属基板において、金属メッキ層の表面粗さＲａは１０ｎｍ以下である。金属メッキ層の表面粗さＲａが１０ｎｍを越えると、中間層の平滑性に影響を与え、鏡面仕上げ圧延及び熱処理後に行う精密研磨コスト、精密研磨品質が低下し、その後の成膜コストが高くなり経済的にも品質的にも好ましくない。

なお、表面粗さＲａとは、JIS B 0601-2001において規定する表面粗さパラメータの「高さ方向の振幅平均パラメータ」における算術平均粗さＲａである。

このような表面粗さは、テープ状基材１の表面に金属メッキ層が形成され、金属メッキ層表面に圧延及び研磨が施されることにより、得ることが可能となった。

本実施形態に係る超電導線材用金属基板によると、テープ状基材１の表面に金属メッキ層２が形成されているため、テープ状基材１の表面に局部的に存在する凹凸が金属メッキ層２により覆われ、テープ状基材１の素材欠陥が表面に出現するのを防止することが出来る。また、一様な極めて薄いメッキ層で覆われるため、その後の圧延及び研磨により一様な高平滑度の基板表面を得ることが出来る。

以上説明した超電導線材用金属基板は、図２に示すプロセスにより製造することが出来る。

まず、プロセスのスタート時において、Ｎｉ合金からなるテープ状基材を準備する。テープ状基材は、素材を圧延加工及びスリット加工することにより、所定の寸法のものを得ることが出来る。なお、圧延の前に表面（片面又は両面）の粗研磨を行っても良い。

次に、テープ状基材の表面（片面又は両面）に機械研磨を施す。この機械研磨により、その後の圧延工程におけるロール表面カジリを防止するとともに、素材の地肌レベルの統一化を図ることが出来る。

なお、この機械研磨の前に、基材の展延性（伸び）を回復させるための熱処理（ＢＡ処理：光輝焼鈍処理）を行っても良い。ＢＡ処理は、テープ状基材を、アルゴンガスに対し、０．５〜５vol.％の水素を含む混合ガス雰囲気中で、７５０℃〜１１５０℃で３分以上保持することにより行われる。

次いで、テープ状基板表面（片面又は両面）に湿式メッキによる金属メッキ層が施される。なお、メッキは無光沢メッキでも光沢メッキでもよく、必ずしも湿式メッキに限られず、乾式メッキ法も適用することが出来る。また、スパッター法で、例えばＡｇを数ｎｍの厚みに成膜した後、湿式メッキ法で、例えばＮｉＷ合金を数μｍの厚さに積層してもよい。或いは、乾式メッキ法、湿式メッキでそれぞれ複数層を構成することも可能である。

また、乾式メッキ法を用いて、Ｔａ、Ｎｂなどの高融点金属を０．１ｎｍ〜数ｎｍの厚さに成膜して、テープ状基板と金属メッキ層間、および異なる金属メッキ層同士の過度の拡散を防止することも可能である。

なお、金属メッキ層の膜厚は、テープ状基材の表面に局部的に存在する凹凸を埋めるように、かつその後の圧延及び研磨による膜厚の減少を考慮して、好ましくは０．１μｍ〜３０μｍ、より好ましくは１μｍ〜１０μｍである。

その後、金属メッキ層が施されたテープ状基材に鏡面仕上げ圧延を施す。鏡面仕上げ圧延は、例えば１２段又は２０段の圧延ロールを用いて、圧延加工率５０％〜８０％の範囲で、表面粗さＲａが５〜１０ｎｍとなるように行うことが望ましい。

なお、金属メッキ層の膜厚で、薄厚条件（０．５μｍ以下）を選定する場合は、テープ基材表面を予め鏡面圧延により、鏡面表面同等にして金属メッキ層を成膜することも出来る。最後に、平坦性を回復させるための熱処理（ＴＡ処理：テンションアニール処理）を行う。 ＴＡ処理は、テープ状基材を、アルゴンガスに対して０．５〜５vol.％の水素を含む混合ガス雰囲気中で、７５０℃〜８５０℃で１０秒以上保持することにより行うことが出来る。

なお、場合によっては、ＴＡ処理後に、仕上げ鏡面研磨を行う。研磨方法としては、機械研磨、電解研磨、化学研磨、それら組み合わせた研磨を採用すること出来る。

機械研磨では、研磨粒はダイアモンド粒や酸化物粒、特に酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化鉄などが望ましく、またその溶液（研磨液）は水や界面活性剤や油類や有機溶剤やそれらの混合液、あるいは水に蟻酸や酢酸や硝酸などの酸、あるいは水に水酸化ナトリウムなどのアルカリを混合した溶液であればよいが、特に石けん水が望ましい。

化学研磨では、研磨液は、基板表面と化学反応する化学溶液であって、例えば硝酸、硫酸、蟻酸、酢酸、塩酸、フッ酸、クロム酸、過酸化水素、シュウ酸、テトラリン酸、氷酢酸などの液体あるいはその混合溶液で、さらにその混合溶液に飽和アルコールやスルホン酸類などの促進剤を混合した溶液が望ましい。

化学的機械研磨では、研磨粒は上記機械研磨の粒でよく、そこに化学研磨の溶液を含む研磨溶液（スラリー）を用いる。

電解研磨では、基板を電解液に浸して、基板を陽極として通電して電解反応で基板表面を研磨する。この電解液は、酸やアルカリでよく、特に硝酸、リン酸、クロム酸、過酸化水素、水酸化カリウム、シアン化カリウムなどが望ましい。

以上のようにして、高性能化（高平滑性、高平坦性）が維持されたテープ状基材が、圧延工程の履歴の短い製法により可能となり、メッキ工程では５００ｍｍ幅程度まで製造条件の範囲が広がり、低コスト化に有望である。

なお、テープ状基材上には、その後、中間層が形成され、この中間層上に超電導層が成膜され、超電導線材が得られる。

以下に、本発明の実施例を示すが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

実施例１
（素材直接研磨＋湿式Ｎｉメッキ法＋冷間圧延＋鏡面圧延仕上げ＋ＴＡ熱処理）
厚さ０．３ｍｍ×幅７５ｍｍ×長さ３５０ｍのハステロイ（商標：Ｎｉ−１６Ｃｒ−１５．６Ｍｏ−６Ｆｅ−４Ｗ−２Ｃｏ）からなる金属テープ（ＢＡ材：表面粗さＲａ５０〜１００μｍ）の両面を機械研磨により表面粗さＲａが３０ｎｍ程度になるように改質し、その研磨面の片面に無光沢のＮｉメッキを３μｍの厚さに形成して、複合基板とした。

このテープ基材をロール径Φ１５ｍｍの１２段圧延機で０．１ｍｍｔ×７５ｍｍ幅×１０５０ｍ長のテープ基材を製造し、このときの圧延の最終仕上がり工程で、テープ基材表面の表面粗さをＲａで８ｎｍの鏡面仕上げとした。

次いで、テープ基板の平坦性を改善するため、７９０℃×２０秒保持する条件で、３ｋｇｆ／ｍｍ^２の張力を印加し、アルゴンガスと水素の混合気体の雰囲気で熱処理した。

このようにして熱処理されたテープ基材にロール圧延を施し、更に仕上がりサイズでスリット加工を施すことにより、厚さ１００μｍ、幅１０ｍｍ×１０５０ｍ×６条のテープに仕上げた。このときのテープ表層のＮｉ層の厚さは約１μｍであった。これにより圧延工程の加工率６０％以上を確保した。

テープの表層であるＮｉ層は、後の精密研磨工程で表面粗さＲａ１．５ｎｍに研磨仕上げされるが、このとき、厚さ約０．５μｍは精密研磨にて削除される。この精密研磨は電解研磨、機械研磨、化学研磨のいずれの方法でもよい。この場合、精密研磨前の表層が一様であるため、精密研磨コストの低減効果が得られる。

また、テープ基材の表層の厚さを全厚の約１／１００以下にすることにより、ほぼ非磁性化が可能になった。

この仕上がりテープ１条の両端部から採取したサンプルを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により１０μｍ角の表面粗さを測定した結果、両端部それぞれ１０箇所平均でＲａ=８．２、８．８ｎｍであり、すべての測定点でＲａ＜９ｎｍであった。

また、引っ張り試験を室温で行ったところ、０．２％耐力は１．５ＧＰａであった。したがって、高強度、非磁性、高性能の金属テープ基板を製作することができた。

ＩＢＡＤ工程
以上のようにして得たテープ基材に、ＩＢＡＤ法を用い、Ｇｄ−Ｚｒ酸化物中間層（ＧＺＯ）を約１μｍの厚さに成膜し、更に、その上にＰＬＤ（パルスレーザデポジション）法にてＣｅＯ_２酸化物中間層を約４００ｎｍの厚さに形成した。

さらに、中間層上にＹＢＣＯ超電導体をＰＬＤ法によって約１μｍの厚さに堆積した。そして、Ｙ系超電導体の上面に銀を高周波スパッター装置を用いて、約１０μｍの厚さに蒸着して電極層を形成した。

このようにして得た超電導線材５０ｍを液体窒素に浸漬した状態で４端子法を用いて臨界電流を測定した。このとき、測定は１ｍピッチで、電圧端子は１．２ｍとして測定した。超電導線の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で、臨界電流値の全測定位置で２２０Ａ以上を確認し、最小−最大差が１６Ａとなった。

実施例２
（素材冷間圧延＋ＢＡ熱処理＋素材研磨＋冷間圧延＋湿式Ｎｉメッキ法＋冷間圧延＋鏡面圧延仕上げ＋ＴＡ熱処理）
ハステロイ（商標：Ｎｉ−１６Ｃｒ−１５．６Ｍｏ−６Ｆｅ−４Ｗ−２Ｃｏ）からなる素材０．５ｍｍｔ×７５ｍｍ幅×２１０ｍ（ＢＡ材：表面粗さＲａ５０〜１００μｍ）を、０．３ｍｍの板厚に冷間圧延し、基材の展延性（伸び）を回復させる熱処理（ＢＡ処理：光揮焼鈍）を施し、機械研磨を行うことにより、両面の表面粗さＲａを３０ｎｍ程度になるように改質し、更に、ロール径Φ１５ｍｍの１２段圧延機にて、０．２ｍｍの板厚に圧延し、非配向金属素材表面を圧延加工表面に改質した。

次いで、その圧延面の片面に無光沢のＮｉ合金メッキを１．５μｍの厚さに施して、複合基板とした。

このテープ基材をロール径Φ１５ｍｍの１２段圧延機で０．１ｍｍｔ×７５ｍｍ幅×１０５０ｍのテープ基材を製造し、このときの圧延の最終仕上がり工程で、テープ基材表面の表面粗さをＲａで８ｎｍの鏡面仕上げとした。

次いで、テープ基板の平坦性を改善するため、７９０℃×２０秒保持条件で、３ｋｇｆ／ｍｍ２の張力を印加し、アルゴンガスと水素の混合気体雰囲気で熱処理した。

このテープ基材をロール圧延工程と仕上がりサイズでスリット加工することで厚さ１００μｍ幅１０ｍｍ×１０５０ｍ×６条のテープに仕上げた。このときの表材のＮｉ層の厚さは０．７μｍであった。これにより圧延工程の総加工率は８０％を確保した。

その後、金属メッキ層であるＮｉ層に電解研磨により精密研磨処理を施し、表面粗さＲａ１．５ｎｍに研磨仕上げした。このとき、厚さ約０．３μｍが精密研磨にて除去される。この精密研磨は電解研磨の他に、機械研磨、化学研磨のいずれの方法でもよい。なお、鏡面仕上げ圧延及びＴＡ処理により、精密研磨前の表層が一様であるため、精密研磨コストが低減される。

また、テープ基材表面の金属メッキ層の厚さを全厚の約１／１４０以下にすることにより、ほぼ非磁性化が可能になった。

以上のようにして得た仕上がりテープ状基材１条の両端部から採取したサンプルについて、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により１０μｍ角の表面粗さを測定した結果、両端部それぞれ１０箇所平均でＲａ=８．５、９．１ｎｍであり、すべての測定点でＲａ＜１０ｎｍであった。

また、引っ張り試験を室温で行ったところ、０．２％耐力は１．４ＧＰａであった。したがって、高強度、非磁性、高性能な金属テープ基板を製作することができた。

ＩＢＡＤ工程
以上のようにして得たテープ基材に、ＩＢＡＤ法を用い、Ｇｄ−Ｚｒ酸化物中間層（ＧＺＯ）を約１μｍの厚さに成膜し、更に、その上にＰＬＤ法にてＣｅＯ_２酸化物中間層を約５００ｎｍの厚さに形成した。

さらに、中間層上にＹＢＣＯ超電導体をＰＬＤ法によって約1μmの厚さに堆積した。そして、Ｙ系超電導体の上面に銀を高周波スパッター装置を用いて、約１０μｍの厚さに蒸着して電極層を形成した。

このようにして得た超電導線材５０ｍを液体窒素に浸漬した状態で４端子法を用いて臨界電流を測定した。このとき、測定は１ｍピッチで、電圧端子は１．２ｍとして測定した。超電導線の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で、臨界電流値の全測定位置で２４０Ａ以上を確認し、最小−最大差が１３Ａとなった。

実施例３
（素材直接研磨＋湿式Ｎｉメッキ法＋冷間圧延＋鏡面圧延仕上げ＋ＴＡ熱処理）
厚さ０．３ｍｍ×幅７５ｍｍ×長さ３５０ｍのハステロイ（商標：Ｎｉ−１６Ｃｒ−１５．６Ｍｏ−６Ｆｅ−４Ｗ−２Ｃｏ）からなる金属テープ（ＢＡ材：表面粗さＲａ５０〜１００μｍ）の両面を機械研磨により表面粗さＲａが３０ｎｍ程度になるように改質し、その研磨面の片面に無光沢のＮｉメッキを２μｍの厚さに形成して、複合基板とした。

このテープ基材をロール径Φ１５ｍｍの１２段圧延機で０．１ｍｍｔ×７５ｍｍ幅×１０５０ｍ長のテープ基材を製造し、このときの圧延の最終仕上がり工程で、テープ基材表面の表面粗さをＲａで８ｎｍの鏡面仕上げとした。

次いで、テープ基板の平坦性を改善するため、７９０℃×２０秒保持する条件で、３ｋｇｆ／ｍｍ^２の張力を印加し、アルゴンガスと水素の混合気体の雰囲気で熱処理した。

このようにして熱処理されたテープ基材にロール圧延を施し、更に仕上がりサイズでスリット加工を施すことにより、厚さ１００μｍ、幅１０ｍｍ×１０５０ｍ×６条のテープに仕上げた。このときのテープ表層のＮｉ層の厚さは約０．７μｍであった。これにより圧延工程の加工率６０％以上を確保した。

この仕上がりテープ１条の両端部から採取したサンプルを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により１０μｍ角の表面粗さを測定した結果、両端部それぞれ１０箇所平均でＲａ=８．２、８．８ｎｍであり、すべての測定点でＲａ＜９ｎｍであった。

また、引っ張り試験を室温で行ったところ、０．２％耐力は１．５ＧＰａであった。したがって、高強度、非磁性、高性能の金属テープ基板を製作することができた。

ＩＢＡＤ工程
以上のようにして得たテープ基材に、ＩＢＡＤ法を用い、Ｇｄ−Ｚｒ酸化物中間層（ＧＺＯ）を約１μｍの厚さに成膜し、更に、その上にＰＬＤ法にてＣｅＯ_２酸化物中間層を約５００ｎｍの厚さに形成した。

さらに、中間層上にＹＢＣＯ超電導体をＰＬＤ法によって約1μmの厚さに堆積した。そして、Ｙ系超電導体の上面に銀を高周波スパッター装置を用いて、約１０μｍの厚さに蒸着して電極層を形成した。

このようにして得た超電導線材５０ｍを液体窒素に浸漬した状態で4端子法を用いて臨界電流を測定した。このとき、測定は１ｍピッチで、電圧端子は１．２ｍとして測定した。超電導線の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で、臨界電流値の全測定位置で２０５Ａ以上を確認し、最小−最大差が１２Ａとなった。

下記表１に、以上の実施例１及び実施例２、実施例３に係るテープ基材の特性をまとめて示す。なお、表１における基板特性Ｒａについては、精密研磨を実施した実施例１，２については、精密研磨を行う前の基板表面粗さである。

上記表１から、基材の表面にＮｉメッキ層を形成した実施例１、実施例２、及び実施例３により得た超電導線材用テープ状基材は、精密研磨を行う前の表面粗さは９ｎｍ未満または１０ｎｍ未満と低く、σ０．２％（耐力）は、それぞれ１．５ＧＰａ、１．４ＧＰａと高く、また超電導線材５０ｍあたりの特性低下箇所が０であり、優れた特性を有していた。

これに対し、基材の表面にＮｉメッキ層を形成しない従来例では、超電導線材５０ｍあたりの特性低下箇所が２箇所と多く、高性能の超電導線材を得ることは出来なかった。

本発明の一実施形態に係るテープ状基材を示す断面図。 本発明の一実施形態に係るテープ状基材を製造するプロセスを示す図。

符号の説明

１…テープ状基材、２…金属メッキ層。

Claims (14)

1. テープ状基材と、このテープ状基材の片面または両面に形成された、厚さ０．１μｍ〜５μｍの金属メッキ層とを具備し、
   前記テープ状基材の表面は、研磨が施され、前記金属メッキ層表面は、少なくとも鏡面仕上げ圧延及びテンションアニール熱処理が施され、前記金属メッキ層の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とする超電導線材用テープ状基材。
2. 前記金属メッキ層表面は、精密研磨が施されることにより、前記金属メッキ層の表面粗さＲａが５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の超電導線材用テープ状基材。
3. 前記金属メッキ層が、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の超電導線材用テープ状基材。
4. 前記テープ状基材は、１〜８０原子％のＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ、及びＣからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むＮｉ合金であることを特徴とする請求項１に記載の超電導線材用テープ状基材。
5. 圧延によりテープ状基材を形成する工程と、前記テープ状基材表面を研磨する工程と、前記テープ状基材表面に金属メッキ層を形成する工程と、前記金属メッキ層の表面に鏡面仕上げ圧延を施す工程とを具備し、
   前記金属メッキ層の表面の仕上げ圧延工程は、前記金属メッキ層の表面粗さＲａを１０ｎｍ以下にすることを特徴とする超電導線材用テープ状基材の製造方法。
6. 前記鏡面仕上げ圧延の後に、平坦性を改善するための熱処理を施す工程を更に具備することを特徴とする請求項５に記載の超電導線材用テープ状基材の製造方法。
7. 前記平坦性を改善するための熱処理は、前記テープ状基材を、アルゴンガスに対し０．５〜５vol.％の水素を含む混合ガス雰囲気中で、１ｋｇｆ／ｍｍ^２〜１０ｋｇｆ／ｍｍ^２の張力を加えた状態で、７５０℃〜８５０℃で１０秒以上保持することであることを特徴とする請求項６に記載の超電導線材用テープ状基材の製造方法。
8. 前記金属メッキ層が、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓｎ、及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項５に記載の超電導線材用テープ状基材の製造方法。
9. 前記金属メッキ層は、湿式めっきにより０．１μｍ〜３０μｍの厚さに形成されることを特徴とする請求項５に記載の超電導線材用テープ状基材の製造方法。
10. 前記テープ状基材は、１〜８０原子％のＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ、及びＣからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むＮｉ基合金であることを特徴とする請求項５に記載の超電導線材用テープ状基材の製造方法。
11. 前記圧延によりテープ状基材を形成する工程は、圧延加工率５０％〜８０％の範囲内で行うことを特徴とする請求項５に記載の超電導線材用テープ状基材の製造方法。
12. 前記圧延によりテープ状基材を形成する工程の前に、テープ状基材の表面を研磨する工程を更に具備することを特徴とする請求項５に記載の超電導線材用テープ状基材の製造方法。
13. 前記鏡面仕上げ圧延を施す工程の後に、前記金属メッキ層の表面を精密研磨する工程を更に具備することを特徴とする請求項５に記載の超電導線材用テープ状基材の製造方法。
14. 請求項１に記載の超電導線材用テープ状基材の表面に直接または中間層を介して超電導層を形成してなることを特徴とする超電導線材。

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