JP5695921B2 - Manufacturing method of oxide superconducting wire and oxide superconducting wire - Google Patents
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Description
本発明は、金属製の基材上に中間層と酸化物超電導層と安定化層を備えた積層構造の酸化物超電導線材の製造方法と酸化物超電導線材に関する。 The present invention relates to a method for producing an oxide superconducting wire having a laminated structure in which an intermediate layer, an oxide superconducting layer, and a stabilizing layer are provided on a metal substrate, and an oxide superconducting wire.
RE−123系の酸化物超電導体(REBa2Cu3O7−X:REはYを含む希土類元素)は、液体窒素温度で超電導性を示し、電流損失が低いため、電力供給用の導体あるいはコイル用の導体として応用開発がなされている。この酸化物超電導体を線材に加工するための方法の一例として、強度が高く、耐熱性があり、線材に加工することが容易な金属を長尺のテープ状に加工し、この金属基材テープ上に酸化物超電導層を形成する技術が提供されている。 The RE-123 oxide superconductor (REBa 2 Cu 3 O 7-X : RE is a rare earth element including Y) exhibits superconductivity at a liquid nitrogen temperature and has low current loss. Application development has been made as a conductor for coils. As an example of a method for processing this oxide superconductor into a wire, a metal having a high strength, heat resistance, and easy to process into a wire is processed into a long tape, and this metal base tape A technique for forming an oxide superconducting layer thereon is provided.
また、酸化物超電導体の結晶は電気的異方性を有しているので、基材テープ上に酸化物超電導層を形成する場合、結晶の配向制御を行う必要があり、その方法の一例として、基材上に中間層を介し酸化物超電導層を積層する技術が実施されている。この中間層を利用する技術の一例として、イオンビームアシスト成膜法(IBAD法:Ion Beam Assisted Deposition)が知られており、このIBAD法により高い2軸配向性を示す中間層を基材上に成膜することができ、この中間層上に酸化物超電導層を形成することにより、超電導特性の優れた酸化物超電導導体を得ることができる。 In addition, since the oxide superconductor crystals have electrical anisotropy, it is necessary to control the crystal orientation when forming the oxide superconducting layer on the base tape. A technique for laminating an oxide superconducting layer on a base material via an intermediate layer has been implemented. As an example of a technique using this intermediate layer, an ion beam assisted film formation method (IBAD method: Ion Beam Assisted Deposition) is known, and an intermediate layer exhibiting high biaxial orientation by this IBAD method is formed on a substrate. An oxide superconducting conductor having excellent superconducting properties can be obtained by forming an oxide superconducting layer on the intermediate layer.
この種の酸化物超電導導体において目的の線幅を得るためには、製造開始段階から目的の線幅の基材テープを準備し、その上に中間層と酸化物超電導層の成膜を行い、安定化層を形成して酸化物超電導線材を製造するか、あるいは、予め一定の線幅の基材テープを準備し、その上に中間層と酸化物超電導層の成膜を行い、安定化層を形成して酸化物超電導導体とした後に目的の線幅になるように切断加工する方法が研究されている。また、これら製造方法のなかで、製造がし易いこと、様々な線幅に対応できることを考慮すると、予め一定の線幅で酸化物超電導導体を作製し、その後、目的の線幅に切断して酸化物超電導線材とする方法が製造効率の面で有利であると考えられる。 In order to obtain the target line width in this kind of oxide superconductor, prepare a base tape of the target line width from the start of production, and then form an intermediate layer and an oxide superconducting layer thereon, An oxide superconducting wire is manufactured by forming a stabilizing layer, or a base tape having a certain line width is prepared in advance, and an intermediate layer and an oxide superconducting layer are formed thereon, and the stabilizing layer is formed. Research has been made on a method of forming a superconducting oxide to form an oxide superconducting conductor and then cutting it to have a desired line width. In addition, considering the ease of manufacturing and the ability to handle various line widths among these manufacturing methods, an oxide superconducting conductor is prepared in advance with a constant line width, and then cut to the target line width. It is considered that the method of using an oxide superconducting wire is advantageous in terms of production efficiency.
従来から、酸化物超電導導体の切断方法の一例として、2つの切断部を複数組備えたカッターバイトを用い、このカッターバイトの切断部の刃先によってテープ状の酸化物超電導導体を機械的に挟み込み、酸化物超電導導体の幅方向に沿って複数の酸化物超電導線材に切断加工する方法が提案されている。(特許文献1参照)
また、テープ状の酸化物超電導導体の長さ方向に沿ってレーザービームを照射し、酸化物超電導層を幅方向に溶断して分割し、基材上に複数の酸化物超電導層を備えた分割構造の酸化物超電導線材を製造する方法が提案されている。(特許文献2参照)
Conventionally, as an example of a method for cutting an oxide superconductor, using a cutter bit having a plurality of sets of two cutting portions, the tape-shaped oxide superconducting conductor is mechanically sandwiched by the cutting edge of the cutting portion of the cutter bit, A method of cutting a plurality of oxide superconducting wires along the width direction of the oxide superconducting conductor has been proposed. (See Patent Document 1)
In addition, a laser beam is irradiated along the length direction of the tape-shaped oxide superconducting conductor, and the oxide superconducting layer is divided by fusing in the width direction, and a plurality of oxide superconducting layers are provided on the substrate. A method of manufacturing an oxide superconducting wire having a structure has been proposed. (See Patent Document 2)
前記従来の酸化物超電導線材の製造方法において、特許文献1に記載の如く切断部を有するカッターバイトを用いて機械的に酸化物超電導導体を切断する方法であると、酸化物超電導導体が積層構造であるがために、切断面付近で酸化物超電導層に剥離や変形が必然的に発生し、超電導特性の劣化を生じるおそれが高い問題がある。このように酸化物超電導層に剥離が一端発生してしまった箇所は切断後に機械的に剥がれやすい部分となり、剥離強度が低下する問題がある。
また、特許文献2に記載の如く酸化物超電導導体にレーザービームを照射し、酸化物超電導層を分割する方法にあっては、一例としてレーザー周波数10kHz、エネルギー4Wのパルスレーザーを用い、レーザースポット径を30μm程度に絞ってテープ状の酸化物超電導導体に照射し、酸化物超電導層を溶断している。
しかしながら、本発明者がこのパルスレーザーを用いて上述の積層構造の酸化物超電導導体を切断し、所定幅の1本の酸化物超電導導体から複数本の酸化物超電導線材を製造してみたところ、金属基材テープからその上方のAgの安定化層までの溶断部分に連続的に波形の不定形の凹凸部分が発生することを知見した。
In the conventional method for manufacturing an oxide superconducting wire, when the oxide superconducting conductor is mechanically cut using a cutter tool having a cutting portion as described in Patent Document 1, the oxide superconducting conductor has a laminated structure. Therefore, there is a problem that there is a high possibility that the oxide superconducting layer is peeled or deformed in the vicinity of the cut surface and the superconducting property is deteriorated. Thus, the part where peeling has occurred in the oxide superconducting layer becomes a part that is easily peeled off after cutting, and there is a problem that the peeling strength is lowered.
In the method of irradiating an oxide superconducting conductor with a laser beam and dividing the oxide superconducting layer as described in
However, when the present inventor cuts the oxide superconducting conductor having the above-mentioned laminated structure by using this pulse laser and manufactured a plurality of oxide superconducting wires from one oxide superconducting conductor having a predetermined width, It has been found that a corrugated irregular concavo-convex portion is continuously generated in the melted portion from the metal base tape to the Ag stabilizing layer thereabove.
前記酸化物超電導導体に用いられている基材テープは強度が高い金属からなるので、基材テープの溶断部分に沿って安定化層の部分も含めて連続的に不定形の凹凸部分が生じていると、この凹凸部分が刃物のような形態に加工されていることになる。
ところで、酸化物超電導体は、超電導マグネット用の超電導コイルや送電用途の超電導ケーブルに利用するとしても、いずれの用途においても絶縁処理がなされる。この絶縁処理は、例えば図7に示すように、基材テープ100の上に中間層と酸化物超電導層と安定化層などの積層物101を備えた酸化物超電導線材102に対し、樹脂製の絶縁テープ103を巻き付けすることでなされている。
しかし、本発明者が試作した結果、基材テープ100の両端縁に連続的な刃物状の凹凸部分を有する酸化物超電導線材102に樹脂製の絶縁テープ103を巻き付けて絶縁処理を行うと、連続的に先鋭な凹凸部分によって絶縁テープ103が切られてしまい、絶縁被覆が困難になるという問題を生じることが分かった。
Since the base tape used for the oxide superconducting conductor is made of a high-strength metal, irregular irregularities are continuously formed along the melted portion of the base tape, including the stabilizing layer. If this is the case, the concavo-convex portion is processed into a shape like a blade.
By the way, even if the oxide superconductor is used for a superconducting coil for a superconducting magnet or a superconducting cable for power transmission, it is insulated in any application. For example, as shown in FIG. 7, this insulation treatment is performed on a
However, as a result of the trial production by the present inventors, when insulating treatment is performed by winding the insulating
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みなされたものであり、レーザービームにより酸化物超電導導体を切断する方法を実施しても基材の切断面に絶縁処理の障害になる凹凸部分を生じないように切断加工することができる酸化物超電導線材の製造方法と得られた酸化物超電導線材の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and even if a method of cutting an oxide superconducting conductor with a laser beam is performed, an uneven portion that becomes an obstacle to insulation treatment is formed on the cut surface of the substrate. An object of the present invention is to provide a method for producing an oxide superconducting wire that can be cut so as not to occur, and an oxide superconducting wire obtained.
本発明は、上記課題を解決するために、テープ状の基材と、該基材上に設けられた中間層と、該中間層上に設けられた酸化物超電導層と、該酸化物超電導層上に設けられた安定化層を備えて構成された酸化物超電導導体に、レーザービームを前記安定化層形成側の外方から基材の長さ方向に沿って照射し前記安定化層と酸化物超電導層と中間層と基材を溶断することにより、前記酸化物超電導導体をその幅方向に複数に分割して酸化物超電導線材を製造する場合、レーザービームとして連続波レーザーのレーザービームを用い、前記連続波レーザーのレーザービームにより前記基材の溶断面に形成される凹凸部を最大高さRzにおいて5μm以下とするとともに、前記レーザービームの照射に伴って前記酸化物超電導導体に噴出されるシールドガスにより、前記レーザービームにより溶融させた前記安定化層、前記酸化物超電導層、前記中間層および前記基材の溶融物を吹き飛ばして除去することを特徴とする。
連続波レーザーのレーザービームを照射し、基材を含めて酸化物超電導導体を溶断し、分割すると、連続波レーザーのレーザービームにより溶断された酸化物超電導導体の溶断部分について、生成する凹凸部を従来のパルスレーザーにより溶断した場合よりも遙かに小さな凹凸部にすることができる。このため、レーザービームによる酸化物超電導導体の溶断部分を従来よりも滑らかに形成できる。また、この滑らかな溶断部分を備えた酸化物超電導線材であるならば、その外周に絶縁テープの巻き付けを行って絶縁処理する場合、絶縁テープが溶断部分の凹凸部によって切れてしまうおそれがなくなり、酸化物超電導線材の絶縁処理に支障を生じない。
In order to solve the above problems, the present invention provides a tape-shaped base material, an intermediate layer provided on the base material, an oxide superconducting layer provided on the intermediate layer, and the oxide superconducting layer. An oxide superconducting conductor having a stabilization layer provided thereon is irradiated with a laser beam from the outside on the stabilization layer forming side along the length direction of the substrate to oxidize the stabilization layer and the oxide superconductor. When an oxide superconducting wire is manufactured by fusing the superconducting layer, the intermediate layer, and the base material to divide the oxide superconducting conductor into multiple parts in the width direction, a laser beam of a continuous wave laser is used as the laser beam. The uneven portion formed on the melt cross section of the substrate by the laser beam of the continuous wave laser is set to 5 μm or less at the maximum height Rz, and is ejected to the oxide superconductor along with the irradiation of the laser beam. seal Gas with the stabilizing layer was melted by the laser beam, the oxide superconducting layer, and the intermediate layer and wherein that you remove blowing a melt of the substrate.
Irradiate a continuous wave laser beam, melt the oxide superconducting conductor including the base material, and divide the oxide superconducting conductor melted by the continuous wave laser laser beam. It is possible to make the uneven portion much smaller than when melted by a conventional pulse laser. For this reason, the fusing part of the oxide superconducting conductor by a laser beam can be formed more smoothly than before. Also, if it is an oxide superconducting wire provided with this smooth fusing part, when insulating treatment is performed by winding an insulating tape around its outer periphery, there is no risk that the insulating tape will be cut by the uneven part of the fusing part, Does not interfere with the insulation treatment of oxide superconducting wire.
レーザービームにより基材と安定化層の溶断面に生成する凹凸部を最大高さRzにおいて5μm以下とするならば、基材溶断部を滑らかに形成できる。よって、溶断部分を囲むように張力を付加し絶縁テープを巻回して酸化物超電導線材を絶縁処理する場合、絶縁テープが切れてしまうことがない。
本発明において、前記連続波レーザーのレーザービームによる溶断後、前記基材と中間層と酸化物超電導層と安定化層の全体周囲を囲むように絶縁テープを巻回する工程を備えることができる。
基材側縁と安定化層側縁の溶断面の凹凸部が小さく、溶断面が滑らかに加工されているため、張力を印加して酸化物超電導線材の外周に絶縁テープを巻き付けたとしても、絶縁テープが切れない。このため、絶縁テープの巻き付けによって絶縁処理を施した酸化物超電導線材を得ることができる。
If an uneven portion for generating the blown surface of the substrate and the stabilizing layer by Les Zabimu to 5μm or less at the maximum height Rz, it can smoothly form the substrate fusing unit. Therefore, in the case where the oxide superconducting wire is insulated by applying tension so as to surround the melted portion and winding the insulating tape, the insulating tape is not cut.
In the present invention, a step of winding an insulating tape so as to surround the entire periphery of the base material, the intermediate layer, the oxide superconducting layer, and the stabilizing layer after fusing by the continuous wave laser beam can be provided.
The unevenness of the melted cross section of the base material side edge and the stabilization layer side edge is small, and the melt cross section is processed smoothly, so even if an insulating tape is wound around the outer periphery of the oxide superconducting wire by applying tension, The insulation tape does not break. For this reason, the oxide superconducting wire which performed the insulation process by winding of the insulating tape can be obtained.
本発明の酸化物超電導線材は、テープ状の基材と、該基材上に設けられた中間層と、該中間層上に設けられた酸化物超電導層と、該酸化物超電導層上に設けられた安定化層を備えて構成された酸化物超電導導体を、その幅方向にレーザービームにより複数に溶断して形成された酸化物超電導線材であって、前記基材の長さ方向に沿って形成されたレーザービームによる溶断部分に形成されている凹凸部の最大高さRzにおいて5μm以下とされたことを特徴とする。
レーザービームにより基材の溶断面に生成する凹凸部を最大高さRzにおいて5μm以下とするならば、基材側縁の溶断面を滑らかにすることができる。
The oxide superconducting wire of the present invention is provided on a tape-shaped substrate, an intermediate layer provided on the substrate, an oxide superconducting layer provided on the intermediate layer, and the oxide superconducting layer. An oxide superconducting wire formed by fusing a plurality of oxide superconducting conductors having a stabilization layer formed by a laser beam in the width direction thereof, along the length direction of the base material The maximum height Rz of the concavo-convex portion formed in the melted portion by the formed laser beam is 5 μm or less.
If the uneven portion generated on the melted surface of the base material by the laser beam is 5 μm or less at the maximum height Rz, the melted surface of the base material side edge can be made smooth.
本発明の酸化物超電導線材は、前記基材と中間層と酸化物超電導層と安定化層の積層体を囲むように絶縁テープが巻回されてなる。
基材側縁の溶断部分の凹凸が5μm以下の最大高さRzに形成されているため、張力を加えて絶縁テープを巻き付けたとしても、絶縁テープが切れ難い。このため絶縁テープの巻き付けにより確実に絶縁被覆を形成できる。
The oxide superconducting wire of the present invention is formed by winding an insulating tape so as to surround the laminate of the base material, the intermediate layer, the oxide superconducting layer, and the stabilizing layer.
Since the unevenness of the melted portion on the side edge of the base material is formed to a maximum height Rz of 5 μm or less, the insulating tape is difficult to cut even if the insulating tape is wound with tension applied. For this reason, the insulation coating can be reliably formed by winding the insulating tape.
本発明によれば、レーザービームによる基材の溶断部分に大きな凹凸部が生じていない、溶断部分の滑らかな酸化物超電導線材を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the smooth oxide superconducting wire of the fusing part which the big uneven | corrugated part has not produced in the fusing part of the base material by a laser beam can be provided.
以下、本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法の一実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る方法に基づき、テープ状の酸化物超電導導体を連続波レーザーにより切断している状態を示す説明図、図2は同連続波レーザーを発生させるために用いるファイバーレーザー装置の概略構成図、図3は切断対象となる酸化物超電導導体と切断後の酸化物超電導線材を示す斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of a method for producing an oxide superconducting wire according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing a state where a tape-shaped oxide superconductor is cut by a continuous wave laser based on the method according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram of a fiber laser device used for generating the continuous wave laser. FIG. 3 is a schematic configuration diagram, and FIG. 3 is a perspective view showing an oxide superconducting conductor to be cut and an oxide superconducting wire after cutting.
本発明において切断対象とする酸化物超電導導体1は、図3(a)に示す如く金属製のテープ状の基材3の上に、中間層5と酸化物超電導層6と安定化層7が積層されてなり、この酸化物超電導導体1を後述する如く連続波レーザーのレーザービームによって切断することにより、図3(b)に示す如く酸化物超電導導体1よりも幅狭の複数本(図3(b)では4本)の酸化物超電導線材10を得ることができる。
この酸化物超電導線材10は、酸化物超電導導体1をその幅方向に切断して構成されているので、幅が狭い点を除くと他は全く同等構造であり、酸化物超電導線材10は、金属製のテープ状の基材3aの上に、中間層5aと酸化物超電導層6aと安定化層7aが積層されてなる。
The oxide superconducting conductor 1 to be cut in the present invention has an
Since this
前記酸化物超電導線材10は、より詳細には図4に示す如く、基材3aの上面に拡散防止層11とベッド層12と配向層15とキャップ層16とからなる中間層5が積層され、その上に酸化物超電導層6aと安定化層7aを積層して構成されているが、図3では図示の簡略化のために中間層5を1層のように描いている。なお、拡散防止層11とベッド層12とキャップ層16は必須ではなく、場合によっては略しても良い。
図4に示す酸化物超電導線材10は、安定化層7aの上に更に厚い安定化層8を積層した状態を示しており、酸化物超電導線材10と安定化層8からなる積層体の全周に樹脂テープ17を巻き付けて絶縁層18が形成されている。
前記安定化層8は、レーザービームによる切断により図3(b)に示す如く超電導線材10を得た後に、貼り付けあるいはめっきなどにより形成されたものである。
図4に示す構造として絶縁層18で絶縁処理した酸化物超電導線材10をコイル加工することで超電導コイルなどの用途に用いることができ、絶縁層18で絶縁処理した酸化物超電導線材10を用いて送電用の超電導ケーブルなどの用途に用いることができる。
以下に酸化物超電導線材10の各要素について説明する。
More specifically, the
The
The
As the structure shown in FIG. 4, the
Hereinafter, each element of the
前記基材3(3a)は、通常の超電導線材の基材として使用することができ、高強度であれば良く、長尺のケーブルとするためにテープ状であり、耐熱性の金属からなるものが好ましい。例えば、ステンレス鋼、ハステロイ等のニッケル合金等の各種高強度高耐熱性の金属材料、もしくはこれら各種金属材料上にセラミックスを配したもの、等が挙げられる。各種耐熱性の金属の中でも、ニッケル合金が好ましい。なかでも、市販品であれば、ハステロイ(米国ヘインズ社製商品名)が好適であり、ハステロイとして、モリブデン、クロム、鉄、コバルト等の成分量が異なる、ハステロイB、C、G、N、W等のいずれの種類も使用できる。基材3の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、10〜500μmの範囲とすることができる。
The base material 3 (3a) can be used as a base material for a normal superconducting wire, has only to be high strength, is in the form of a tape to make a long cable, and is made of a heat-resistant metal. Is preferred. For example, various high-strength, high-heat-resistant metal materials such as nickel alloys such as stainless steel and hastelloy, or ceramics disposed on these various metal materials, and the like can be given. Among various heat resistant metals, nickel alloys are preferable. Especially, if it is a commercial item, Hastelloy (trade name made by US Haynes Co., Ltd.) is suitable. Any type can be used. What is necessary is just to adjust the thickness of the
拡散防止層11は、基材3(3a)の構成元素拡散を防止する目的で形成されたもので、窒化ケイ素(Si3N4)、酸化アルミニウム(Al2O3、「アルミナ」とも呼ぶ)、あるいは、GZO(Gd2Zr2O7)等から構成され、例えばスパッタリング法等の成膜法により形成され、その厚さは例えば10〜400nmである。
ベッド層12は、耐熱性が高く、界面反応性を低減するためのものであり、その上に配される膜の配向性を得るために用いる。このようなベッド層12は、例えば、イットリア(Y2O3)などの希土類酸化物であり、組成式(α1O2)2x(β2O3)(1−x)で示されるものが例示できる。より具体的には、Er2O3、CeO2、Dy2O3、Er2O3、Eu2O3、Ho2O3、La2O3等を例示することができる。このベッド層12は、例えばスパッタリング法等の成膜法により形成され、その厚さは例えば10〜100nmである。
The
The
配向層15は、単層構造あるいは複層構造のいずれでも良く、その上に積層されるキャップ層16の結晶配向性を制御するために2軸配向する物質から選択される。配向層15の好ましい材質として具体的には、Gd2Zr2O7、MgO、ZrO2−Y2O3(YSZ)、SrTiO3、CeO2、Y2O3、Al2O3、Gd2O3、Zr2O3、Ho2O3、Nd2O3等の金属酸化物を例示することができる。
この配向層15をIBAD(Ion-Beam-Assisted Deposition)法により良好な結晶配向性(例えば結晶配向度15゜以下)で成膜するならば、その上に形成するキャップ層16の結晶配向性を良好な値(例えば結晶配向度5゜前後)とすることができ、これによりキャップ層16の上に成膜する酸化物超電導層6の結晶配向性を良好なものとして優れた超電導特性を発揮できる酸化物超電導層6を得るようにすることができる。
例えば、Gd2Zr2O7、MgO又はZrO2−Y2O3(YSZ)からなる配向層15は、IBAD法における結晶配向度を表す指標であるΔφ(FWHM:半値全幅)の値を小さくできるため、特に好適である。
The
If the
For example, the
キャップ層16は、上述のように面内結晶軸が配向した配向層15の表面に成膜されることによってエピタキシャル成長し、その後、横方向に粒成長して、結晶粒が面内方向に自己配向し得る材料、であれば特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、CeO2、Y2O3、Al2O3、Gd2O3、ZrO2、Ho2O3、Nd2O3等が例示できる。キャップ層の材質がCeO2である場合、キャップ層は、Ceの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたCe−M−O系酸化物を含んでいても良い。
例えばCeO2によって構成される。キャップ層16は、上述のように自己配向していることにより、配向層15よりも更に高い面内配向度、例えばΔφ=4〜6゜程度を得ることができる。
例えば、CeO2層は、PLD法(パルスレーザ蒸着法)、スパッタリング法等で成膜することができる。CeO2層の膜厚は、十分な配向性を得るには100nm以上が好ましいが、厚すぎると結晶配向性が悪くなるので、50〜5000nmの範囲とすることができる。
The
For example constituted by CeO 2. Since the
For example, the CeO 2 layer can be formed by a PLD method (pulse laser deposition method), a sputtering method, or the like. The thickness of the CeO 2 layer is preferably 100 nm or more in order to obtain sufficient orientation, but if it is too thick, the crystal orientation deteriorates, so it can be in the range of 50 to 5000 nm.
酸化物超電導層6(6a)は公知のもので良く、具体的には、REBa2Cu3Oy(REはY、La、Nd、Sm、Er、Gd等の希土類元素を表す)なる材質のものを例示できる。この酸化物超電導層6として、Y123(YBa2Cu3O7−X)又はGd123(GdBa2Cu3O7−X)などを例示することができる。
酸化物超電導層6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、なかでも生産性の観点から、PLD(パルスレーザー蒸着)法、TFA−MOD法(トリフルオロ酢酸塩を用いた有機金属堆積法、塗布熱分解法)又はCVD法を用いることができる。
The oxide superconducting layer 6 (6a) may be a known one, and specifically, is a material made of REBa 2 Cu 3 O y (RE represents a rare earth element such as Y, La, Nd, Sm, Er, Gd). The thing can be illustrated. Examples of the
The
前記酸化物超電導層6の上に積層されている第1番目の安定化層7aはAgなどの良電導性かつ酸化物超電導層6と接触抵抗が低くなじみの良い金属材料からなる層として形成される。Agの安定化層7を成膜するには、スパッタ法などの成膜法を採用し、その厚さを1〜30μm程度に形成できる。
第2番目の安定化層8は酸化物超電導層6aの安定化のために設けられ、酸化物超電導層6aが常電導状態に転移することを防止するために電流のバイパス用として設けられているので、CuやAlまたはそれらの合金などの良導電性の金属材料から形成される。なお、酸化物超電導線材10を限流器などの目的に適用する場合は安定化層8として高抵抗材料を用いることが好ましいので、NiCrなど、CuやAg、Alに対して高抵抗の金属材料から構成することができる。
安定化層8は安定化層7よりも厚く形成して電流のバイパス路として十分な容量を確保するため、100〜300μm程度の厚さに形成する。その場合、半田や導電性接着剤による貼り付け法あるいはめっき法などを用いて安定化層7の上に形成することができる。
The first stabilizing
The
The
本実施形態においては、厚い安定化層8を設ける前に、酸化物超電導層6上にAgの安定化層7を形成した図3(a)に示す酸化物超電導導体1の状態からこれを切断して幅狭の酸化物超電導線材10を製造する場合に連続波レーザーのレーザービームを用いて切断する。
図1は、連続波レーザーを発生させて酸化物超電導導体1を切断するために用いる切断装置20の概略構成を示すもので、この例の切断装置20は、複数の(図1の例では3基の)励起用レーザーの発光装置21と、これら複数の光源21からの励起用レーザーを結合するビームコンパイナとしての結合器22と、この結合器22に接続されたダブルクラッドファイバーからなる増幅用ファイバー23と、この増幅用ファイバー23に接続された伝送用ファイバー24と、伝送用ファイバー24の先端部に接続された出力部25を主体として構成されている。
In this embodiment, before the
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
増幅用ファイバー23は、一例として、光増幅媒体である希土類添加ファイバーを用いることができる。希土類添加ファイバーとして、希土類元素、例えば、Yb(イッテルビウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Nd(ネオジム)、Pr(プラセオジム)等の希土類元素が添加されたコアと、コアの外周を囲む第1クラッドと、この第1クラッドを囲む第2クラッドとからなる希土類添加ダブルクラッドファイバーを用いることができる。
As an example, the amplifying
前記出力部25は、伝送用ファイバー24からのレーザー出力を導入する筒型の案内部26と、この案内部26の上部側に収容されている光学装置27と、案内部26の下部側に接続されているノズル体28と、このノズル体28の下部側に接続されたガス供給源29を主体として構成されている。
前記光学装置27は複数の光学レンズを備えて構成され、これらの光学レンズの相互位置を調整することにより、伝送用ファイバー24から入射されたレーザー光の径を絞ってノズル体28の先端外方において適切なビーム径になるようにレーザー光を集光照射することができる。ノズル体28の上部側壁にはガス導入部30が形成されているとともに、このガス導入部30に不活性ガスなどのガス供給源29が接続されている。このガス供給源29からノズル体28の内部に不活性ガスなどのシールドガスを送ることによりノズル体28の先端開口からシールドガスを噴出できるように構成されている。
The
The
前記切断装置20を用いて酸化物超電導導体1を切断するには、図1に示す如く水平に設置した酸化物超電導導体1の例えば中央部にノズル体28の先端を位置させ、この状態から酸化物超電導導体1の中央部に連続波レーザーのレーザービームを照射するとともに、酸化物超電導導体1をその長さ方向に所定の速度で移動させる。
切断装置20において励起光の発光装置21から接続用ファイバー21aを介し結合器22に入力したマルチモードの励起光は、結合器22において光結合されて増幅用ファイバー23に入力され、増幅用ファイバー23において波長の増幅と出力増幅がなされ、シングルモードに変換され、伝送用ファイバー24を介し連続波レーザーとして出力される。
本実施形態において適用する連続波レーザーの一例として、中心波長1080nmの連続波レーザーを用いることができ、ビーム出力300W、ノズル体8の先端外方にレーザービームを集光照射する場合のビーム先端側のビーム径を10μm〜100μm程度、例えば20μmとすることができる。連続波レーザーの中心波長は、1050〜1100nm程度の波長とすることができる。
In order to cut the oxide superconductor 1 using the
The multimode excitation light input from the excitation
As an example of a continuous wave laser applied in the present embodiment, a continuous wave laser having a center wavelength of 1080 nm can be used, and the beam output side when a laser beam is focused and irradiated to the outside of the tip of the
伝送用ファイバー24から出力部25に達したレーザービームに対し、光学装置27を調節して中心波長1080nmの連続波レーザーのレーザービーム径を20μm程度に絞り、ノズル体28の先端から上述の如く酸化物超電導導体1の中央部に照射すると、酸化物超電導導体1の中央部の安定化層7と酸化物超電導層6と中間層5と基材3をレーザービームにより溶断することができる。
また、レーザービームを安定化層7の外側から照射しているので、酸化物超電導導体1において安定化層7と酸化物超電導層6と中間層5と基材3の順にレーザービームの照射部分を順次溶融できるが、ノズル体28の先端から噴出されているシールドガスが、溶融させた安定化層7と酸化物超電導層6と中間層5と基材3の溶融物を吹き飛ばして除去する。また、レーザービームが基材3を貫通した状態においてノズル体28の先端から噴出されているシールドガスが、溶融させた安定化層7と酸化物超電導層6と中間層5と基材3を酸化物超電導導体1の裏面側もに吹き飛ばして除去する。これらの作用により、レーザービームによって溶断した部分に、安定化層7と酸化物超電導層6と中間層5と基材3の溶融物に起因する溶融ドロスの付着を阻止できる。なお、レーザービームの酸化物超電導導体1に対する照射角度は90゜でもよいが、1〜2゜程度傾斜させても良い。これは、Agの安定化層7の光反射率が高いので、戻り光が光ファイバー24、23側に戻らないようにするためである。
このレーザービームによる溶融開始状態から、酸化物超電導導体1を順次その長さ方向に所定の速度、例えば150mm/sで移動させることにより、酸化物超電導導体1をその長さ方向全長に渡り中央部で溶断して2本の酸化物超電導線材に2分割することができる。
以上の操作を酸化物超電導導体1の幅方向に所定間隔毎に繰り返し複数回行えば、例えば、4回行うことにより図3(b)に示す如く酸化物超電導導体1を4分割することができる。なお、酸化物超電導導体1が長尺のものである場合は、その全長に渡りレーザービームを走査するのに時間がかかるので、4基の出力部25を並列状態で設けてレーザービームを4本同時に照射できる構成とすることにより、酸化物超電導導体1の全長に対し1回のレーザービーム走査でもって4分割できるようにしても良い。
For the laser beam reaching the
Further, since the laser beam is irradiated from the outside of the stabilization layer 7, the laser beam irradiation portion is sequentially formed in the order of the stabilization layer 7, the
From the melting start state by this laser beam, the oxide superconducting conductor 1 is moved in the length direction sequentially at a predetermined speed, for example, 150 mm / s, so that the oxide superconducting conductor 1 is centered over the entire length in the length direction. And can be divided into two oxide superconducting wires.
If the above operation is repeated a plurality of times at predetermined intervals in the width direction of the oxide superconductor 1, the oxide superconductor 1 can be divided into four as shown in FIG. . When the oxide superconducting conductor 1 is long, it takes time to scan the laser beam over its entire length, so four
前述の如く連続波レーザーのレーザービームにより酸化物超電導導体1を溶断した場合、酸化物超電導導体1の溶断部分において従来技術のパルスレーザーを用いて溶断する方法よりも溶断部分を滑らかに形成できる。図5は連続波レーザーのレーザービームにより溶断して得られた酸化物超電導線材10の溶断部分を平面視した場合の一例を示す部分拡大図である。
このように酸化物超電導線材10の溶断部分は、拡大平面視すると凹凸部10cが酸化物超電導線材10の長さ方向に(図5の左右方向に)多数形成されているが、本実施形態の如く連続波レーザーのレーザービームを用いてビーム径20μmに設定して上述の条件で溶断すると、この凹凸部10cの最大高さRzを5μm以下に形成できる。
As described above, when the oxide superconductor 1 is melted by a continuous wave laser beam, the melted portion of the oxide superconductor 1 can be formed more smoothly than the conventional method using a pulse laser. FIG. 5 is a partial enlarged view showing an example of a plan view of a fused portion of the
As described above, the melted portion of the
従来技術において用いられているパルスレーザーのレーザービームは、レーザーの出力が極めて高いピーク出力のものをパルス状に交互に繰り返し出力することで対象物を溶断する。このパルスレーザーのレーザービームでは、酸化物超電導導体1の溶断を行う場合、凹凸部の最大高さRzが10μmよりも大きくなり、例えばYAGレーザーで溶断した場合、10〜20μmの最大高さの凹凸部が生成する。
また、短波長のレーザーでは酸化物超電導導体1を溶断するための出力が不足し、酸化物超電導導体1の溶断自体ができないとともに、波長の長いCO2レーザーなどではAgの安定化層7の光反射率が高いので、CO2レーザーを照射しても安定化層7の光反射が多くなって高速に酸化物超電導導体1を溶断できなくなる。
これらに対し本実施形態において用いた連続波レーザーのレーザービームでは、最大高さ5μm以下の凹凸部を有するように溶断面を従来技術よりも滑らかに加工できる。
The laser beam of the pulse laser used in the prior art melts an object by repeatedly outputting a laser beam having a very high peak output alternately in a pulse shape. In the laser beam of this pulse laser, when the oxide superconductor 1 is melted, the maximum height Rz of the concavo-convex portion is larger than 10 μm. For example, when fusing with a YAG laser, the concavo-convex with a maximum height of 10-20 μm Generated.
In addition, the short wavelength laser lacks the output for fusing the oxide superconductor 1 and the oxide superconductor 1 cannot be melted itself. In addition, the CO 2 laser having a long wavelength or the like does not emit light from the Ag stabilizing layer 7. Since the reflectivity is high, even if the CO 2 laser is irradiated, the light reflection of the stabilization layer 7 increases and the oxide superconducting conductor 1 cannot be fused at high speed.
On the other hand, with the laser beam of the continuous wave laser used in the present embodiment, the melted surface can be processed more smoothly than the conventional technique so as to have an uneven portion with a maximum height of 5 μm or less.
また、前記酸化物超電導導体1が長尺の場合、酸化物超電導導体1をリールなどに巻き付けておき、リールから順次繰り出して他のリールに巻き付け移動させる途中においてレーザービームを照射して酸化物超電導導体1をその全長にわたり酸化物超電導線材10に分割することが好ましい。
When the oxide superconducting conductor 1 is long, the oxide superconducting conductor 1 is wound around a reel or the like, and the oxide superconducting is performed by irradiating a laser beam while the reel is sequentially drawn out and wound around another reel. The conductor 1 is preferably divided into
「実施例1」
ハステロイC276(米国ヘインズ社商品名)からなる幅10mm、厚さ0.1mm、長さ100mのテープ状の基材を用意し、このテープ状基材の表面にAl2O3からなる厚さ100nmの拡散防止層を形成し、更にその上にイオンビームスパッタ法を用いてY2O3からなる厚さ30nmのベッド層を形成した。イオンビームスパッタ法の実施にあたりテープ状の基材はスパッタ装置の内部においてリールに巻回しておき、一方のリールから他方のリールに繰り出す間に成膜できるようにしてテープ状基材の全長にわたり、拡散防止層とベッド層を形成した。次に、イオンビームアシスト蒸着法によりベッド層上に厚さ10nmのMgOの配向層を形成した。この場合、アシストイオンビームの入射角度は、テープ状基材成膜面の法線に対し、45゜とした。
"Example 1"
A tape-like base material having a width of 10 mm, a thickness of 0.1 mm, and a length of 100 m made of Hastelloy C276 (trade name of Haynes, USA) is prepared, and a thickness of 100 nm made of Al 2 O 3 is formed on the surface of the tape-like base material. Then, a 30 nm thick bed layer made of Y 2 O 3 was formed thereon by ion beam sputtering. In carrying out the ion beam sputtering method, the tape-like base material is wound around a reel inside the sputtering apparatus, and can be formed while being fed from one reel to the other reel, over the entire length of the tape-like base material, A diffusion prevention layer and a bed layer were formed. Next, an alignment layer of MgO having a thickness of 10 nm was formed on the bed layer by ion beam assisted vapor deposition. In this case, the incident angle of the assist ion beam was set to 45 ° with respect to the normal line of the tape-shaped substrate film forming surface.
続いてパルスレーザー蒸着法(PLD法)を用いてMgOの配向層上にCeO2の厚さ500nmのキャップ層を形成した。更に、このキャップ層上にパルスレーザー蒸着法によりGdBa2Cu3O7−xの厚さ1μmの酸化物超電導層を形成した。
次に、スパッタ法により酸化物超電導層上に厚さ10μmのAgの安定化基層を形成し、酸素アニールを500℃で行った。以上の工程により、テープ状の長尺の基材上に拡散防止層とベッド層と配向層とキャップ層と酸化物超電導層と安定化層を備えた構造の酸化物超電導導体を形成した。
Subsequently, a cap layer of CeO 2 having a thickness of 500 nm was formed on the MgO alignment layer using a pulsed laser deposition method (PLD method). Further, an oxide superconducting layer having a thickness of 1 μm of GdBa 2 Cu 3 O 7-x was formed on the cap layer by a pulse laser deposition method.
Next, an Ag stabilizing base layer having a thickness of 10 μm was formed on the oxide superconducting layer by sputtering, and oxygen annealing was performed at 500 ° C. Through the above steps, an oxide superconducting conductor having a structure including a diffusion preventing layer, a bed layer, an alignment layer, a cap layer, an oxide superconducting layer, and a stabilizing layer was formed on a long tape-like substrate.
前記酸化物超電導導体に対し、図1に概略構成を示す切断加工装置を用い、中心波長1080nmの連続波レーザーのファイバレーザーのビームを照射し、出力300W、ビーム径20μm、加工速度150mm/sとして、10mm幅の酸化物超電導導体を2本の酸化物超電導線材に分割する切断加工を行った。切断加工に際し、ノズル体の先端から窒素ガスを酸化物超電導導体の上面に噴出することで切断加工面に溶融ドロスが付着しないように加工した。この操作によってハステロイテープ基材の切断面には最大高さRz=3〜5μmの凹凸部が生成されていたが、肉眼観察では大きな凹凸部分は見られず、滑らかな切断面であった。
得られた幅5mmの酸化物超電導線材に対し、ポリイミド樹脂製の幅5mm、厚み12.5μmの絶縁テープを張力150gで巻き付けて絶縁処理したところ、絶縁テープを切ることなく巻き付けることができ、絶縁処理ができた。
また、図6に示す如く切断加工した酸化物超電導線材10の安定化層7の上面に外径2.7mmの円盤部35とロッド部36を有するアルミ合金製のピン部材37をエポキシ樹脂接着剤で接着し、ロッド部36を酸化物超電導線材10に対して垂直方向に引っ張る剥離試験を行った。前記連続波レーザーのレーザービームで切断した酸化物超電導線材の試料5個に対し、同様の剥離試験を行ったところ、剥離力の平均値は約30Kgfであった。
The oxide superconducting conductor is irradiated with a fiber laser beam of a continuous wave laser having a central wavelength of 1080 nm, using a cutting processing apparatus having a schematic configuration shown in FIG. 1, and an output of 300 W, a beam diameter of 20 μm, and a processing speed of 150 mm / s. A cutting process was performed to divide the oxide superconducting conductor having a width of 10 mm into two oxide superconducting wires. In the cutting process, nitrogen gas was blown from the tip of the nozzle body onto the upper surface of the oxide superconducting conductor so that the molten dross did not adhere to the cut surface. By this operation, an uneven portion having a maximum height Rz = 3 to 5 μm was generated on the cut surface of the Hastelloy tape base material, but a large uneven portion was not seen by naked eye observation, and the surface was smooth.
When the insulating superconducting wire with a width of 5 mm and a thickness of 12.5 μm was wound on the obtained oxide superconducting wire with a width of 12.5 μm with a tension of 150 g, the insulating tape could be wound without cutting. I was able to process it.
Further, an aluminum
「比較例1」
実施例において使用した酸化物超電導導体と同じ構成の酸化物超電導導体を用意した。中心波長355nmのYAGレーザーを使用し、周波数30KHz、出力2.4W、ビーム径20nm、加工速度5mm/sの条件にて先の10mm幅の酸化物超電導導体を2分割する切断加工を行った。
YAGレーザーでは、上述の値から加工速度を上げると酸化物超電導導体に切断できない箇所が発生した。あるいは、上述の値から加工速度を上げると酸化物超電導導体の基材の切断面に大きな凹凸部分が発生するので、上述の加工速度に設定して凹凸部分が発生しないように切断加工し、酸化物超電導線材を得た。YAGレーザーによる切断においても窒素ガスを酸化物超電導導体の上面に吹き付けながら切断を行った。なお、YAGレーザーによる切断面においては、前述の加工速度であっても切断面には最大高さRz:10〜20μmの凹凸部が生じていた。
実施例において用いたものと同等の樹脂テープを酸化物超電導線材に同等張力で巻き付けたところ、樹脂テープの一部に切れ目を生じてしまった。
得られた酸化物超電導線材に対し実施例と同等の条件でピン部材37を用いた剥離試験を行った。前記YAGレーザーで切断して得た酸化物超電導線材の試料5個に対し、同様の剥離試験を行ったところ、剥離力の平均値は約28Kgfであった。
比較例1の試料では、樹脂テープに部分的に切れ目が入ったが巻き付けは可能であった。なお、この比較例1の試料を作成する際の加工速度は5mm/sであり、極めて遅いため、酸化物超電導導体のような長尺の超電導導体を加工するには速度が遅く、不向きである。
"Comparative Example 1"
An oxide superconductor having the same configuration as that of the oxide superconductor used in the examples was prepared. Using a YAG laser with a center wavelength of 355 nm, cutting was performed to divide the 10 mm-wide oxide superconductor into two under the conditions of a frequency of 30 KHz, an output of 2.4 W, a beam diameter of 20 nm, and a processing speed of 5 mm / s.
In the YAG laser, when the processing speed was increased from the above-mentioned value, the oxide superconducting conductor could not be cut. Alternatively, when the processing speed is increased from the above values, large uneven portions are generated on the cut surface of the base material of the oxide superconducting conductor. Therefore, cutting is performed so that the uneven portions are not generated by setting the above processing speed, and oxidation is performed. A superconducting wire was obtained. In the cutting with the YAG laser, the cutting was performed while blowing nitrogen gas on the upper surface of the oxide superconducting conductor. Note that, on the cut surface by the YAG laser, an uneven portion having a maximum height Rz of 10 to 20 μm was generated on the cut surface even at the above processing speed.
When a resin tape equivalent to that used in the examples was wound around the oxide superconducting wire with the same tension, a part of the resin tape was cut.
A peel test using the
In the sample of Comparative Example 1, the resin tape was partially cut, but could be wound. In addition, since the processing speed at the time of producing the sample of this comparative example 1 is 5 mm / s and it is very slow, it is slow and unsuitable for processing a long superconductor like an oxide superconductor. .
「比較例2」
比較例1で用いたYAGレーザーによる切断条件のうち、加工速度のみを10mm/sに変更して先の10mm幅の酸化物超電導導体を2分割する切断加工試験を行った。
この結果、酸化物超電導導体の切断面にRz:20μmを超える大きな鋭利な凹凸部が発生した。この切断面を有する酸化物超電導導体に比較例1と同等条件にて樹脂テープを巻き付けてみたところ、巻き付け中に樹脂テープが切れてしまう現象が発生した。この樹脂テープの切断位置を調べたところ、基材端縁の切断面の凹凸部に沿って切断箇所が生成されたので、巻き付け張力によって凹凸部に押し付けられた樹脂テープが鋭利かつ大きな凹凸部により切断されたものと思われる。
このように、YAGレーザーを用いた酸化物超電導導体の切断にあたり、加工速度を上昇させると切断面に大きな凹凸部が発生し、巻き付けた樹脂テープが切れてしまうので、長尺の酸化物超電導導体を切断する際、効率的切断が可能な速度で切断することができないことが明らかになった。
"Comparative Example 2"
Of the cutting conditions using the YAG laser used in Comparative Example 1, the cutting process test was performed in which only the processing speed was changed to 10 mm / s and the oxide superconductor having a width of 10 mm was divided into two.
As a result, a large sharp concavo-convex portion exceeding Rz: 20 μm was generated on the cut surface of the oxide superconductor. When the resin tape was wound around the oxide superconducting conductor having this cut surface under the same conditions as in Comparative Example 1, a phenomenon that the resin tape was cut during the winding occurred. When the cutting position of this resin tape was examined, a cut portion was generated along the uneven portion of the cut surface of the base edge, so that the resin tape pressed against the uneven portion by the winding tension was sharp and large uneven portions. It seems to have been cut.
As described above, when cutting the oxide superconductor using the YAG laser, if the processing speed is increased, a large uneven portion is generated on the cut surface, and the wound resin tape is cut, so that the long oxide superconductor is cut. It has been found that when cutting the film, it cannot be cut at a speed that allows efficient cutting.
「比較例3」
実施例において使用した酸化物超電導導体と同じ構成の酸化物超電導導体を用意した。中心波長1080nmのファイバーレーザーを使用し、周波数60KHz、出力30W、ビーム径20nm、加工速度10mm/sの条件にて先の10mm幅の酸化物超電導導体を2分割する切断加工を行った。
この条件のファイバーレーザー(パルス出力)では、上述の値から加工速度を上げると酸化物超電導導体に切断できない箇所が発生した。あるいは、上述の値から加工速度を上げると酸化物超電導導体の基材の切断面に大きな凹凸部分が発生するので、上述の加工速度に設定して凹凸部分が発生しないように切断加工し、酸化物超電導線材を得た。このファイバーレーザーによる切断においても窒素ガスを酸化物超電導導体の上面に吹き付けながら切断を行った。なお、このファイバーレーザーによる切断面においては、前述の加工速度であっても切断面には最大高さRz:10〜20μmの凹凸部が生じていた。
実施例において用いたものと同等の樹脂テープを酸化物超電導線材に同等張力で巻き付けてみたところ、樹脂テープに部分的に切れ目が入ってしまった。
前記ファイバーレーザーで切断して得た酸化物超電導線材の試料5個に対し、同様の剥離試験を行ったところ、剥離力の平均値は約29Kgfであった。
なお、パルス出力のファイバーレーザーを用いて切断速度を20m/sに設定したところ、切断面に生成する凹凸部のRzが20〜30μmに増大した。これは、切断速度が上昇すると酸化物超電導導体の被切断部分に照射されるパルス波の重なりが悪くなることが原因と思われる。
“Comparative Example 3”
An oxide superconductor having the same configuration as that of the oxide superconductor used in the examples was prepared. Using a fiber laser having a center wavelength of 1080 nm, cutting was performed to divide the oxide superconductor having a width of 10 mm into two under the conditions of a frequency of 60 KHz, an output of 30 W, a beam diameter of 20 nm, and a processing speed of 10 mm / s.
In the fiber laser (pulse output) under this condition, when the processing speed was increased from the above-mentioned value, a portion that could not be cut into the oxide superconductor was generated. Alternatively, when the processing speed is increased from the above values, large uneven portions are generated on the cut surface of the base material of the oxide superconducting conductor. Therefore, cutting is performed so that the uneven portions are not generated by setting the above processing speed, and oxidation is performed. A superconducting wire was obtained. In this fiber laser cutting, cutting was performed while blowing nitrogen gas on the upper surface of the oxide superconducting conductor. In the cut surface by this fiber laser, even at the above-described processing speed, an uneven portion having a maximum height Rz of 10 to 20 μm was generated on the cut surface.
When a resin tape equivalent to that used in the examples was wound around the oxide superconducting wire with the same tension, the resin tape was partially cut.
When a similar peel test was performed on five oxide superconducting wire samples obtained by cutting with the fiber laser, the average peel force was about 29 kgf.
When the cutting speed was set to 20 m / s using a fiber laser with a pulse output, the Rz of the concavo-convex part generated on the cut surface increased to 20 to 30 μm. This is presumably because the overlap of the pulse waves applied to the cut portion of the oxide superconductor becomes worse as the cutting speed increases.
「比較例4」
実施例において使用した酸化物超電導導体と同じ構成の酸化物超電導導体を用意した。この酸化物超電導導体を切断加工刃によって機械的に2分割する加工を施してみたが、切断加工中にAgの安定化層が2カ所で剥離する欠陥部分を生じてしまった。
前記切断刃で切断して得た酸化物超電導線材の試料5個に対し、同様の剥離試験を行ったところ、剥離力の平均値は約3Kgfであった。
“Comparative Example 4”
An oxide superconductor having the same configuration as that of the oxide superconductor used in the examples was prepared. The oxide superconducting conductor was mechanically divided into two parts by a cutting blade, but a defect portion where the Ag stabilizing layer was peeled off at two points during the cutting process was generated.
When a similar peeling test was performed on five oxide superconducting wire samples obtained by cutting with the cutting blade, the average value of the peeling force was about 3 Kgf.
本発明は、例えば超電導コイル、送電用超電導ケーブル、超電導モータ、限流器など、各種の超電導機器に用いられる酸化物超電導線材に利用することができる。 The present invention can be used for oxide superconducting wires used in various superconducting devices such as superconducting coils, superconducting cables for power transmission, superconducting motors, and current limiters.
1…酸化物超電導導体、3、3a…基材、5、5a…中間層、6、6a…酸化物超電導層、7、7a…安定化層、8…安定化層、10…酸化物超電導線材、11…拡散防止層、12…ベッド層、15…配向層、16…キャップ層、17…絶縁テープ、18…絶縁層、20…切断装置、21…励起用レーザーの発光装置、22…結合器、23…増幅用ファイバー、24…伝送用ファイバー、25…出力部、27…光学系、28…ノズル体、29…ガス供給源。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxide superconductor, 3, 3a ... Base material, 5, 5a ... Intermediate layer, 6, 6a ... Oxide superconductor layer, 7, 7a ... Stabilization layer, 8 ... Stabilization layer, 10 ... Oxide superconducting wire DESCRIPTION OF
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