JPH01134825A - 酸化物超電導成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電カケープル、マグネット、電力貯蔵リング等
に用いられる酸化物超電導成形体の製造方法に関する。

（従来の技術とその問題点〕 近年、（Ｌｎｌ−１ｓｒｘ　）Ｃｕｂａ、（Ｌｎｌ−ｘ
ＢｍＪ＊ＣｕＯ４、ＬｎＢａｚｃｕ３０ｙ　、ＬｎＢａ
ｔ−、ｓｒ、Ｃｕ３０１等（但し、ＬｎはＹ、Ｓｃ又は
希土類元素）の層状のペロブスカイト型構造の酸化物超
電導体が見出されている。

これらの酸化物超電導体は、液体Ｎ２温度以上で超電導
となるため従来の液体Ｈｅ温度で超電導を示す金属超電
導体に較べて格段に経済的であり、各分野での利用が検
討されている。

しかしながら上記の酸化物超電導体は脆いため金属材料
のように塑性加工ができず、これらを線条体等に成形す
るには、粉末冶金法又はＰＶＤ法等の気相成長法が応用
されているが、前者は粉末の製造から焼結まで多くの工
程を要し、また途中の加熱工程で酸素などの構成元素の
出入りがおこり組成や構造が変化し易いため、製造条件
の管理を厳密に行わなければならず、生産性及び経済性
に劣る欠点がある。

又粉末をＡｇ等の貴金属パイプに充填して伸延加工した
のち、焼結する方法も検討されているがが、パイプ材に
貴金属を用いるためコスト高となり、焼結体は低密度、
低酸素量等の理由により臨界電流密度（以下Ｊｃと略記
）が低い値のものしか得られない。

一方ＰＶＤ法は、長尺材の製造には不向きとされており
、また成膜速度が遅いため生産性に劣る等の問題があっ
た。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、か
かる状況に鑑みなされたもので、その目的とするところ
は、Ｊｃ等の超電導特性に優れた長尺の酸化物超電導成
形体を高能率に量産できる製造方法を提供することにあ
る。

即ち本発明は、実質無酸素雰囲気中で基体上に酸化物を
蒸発源又はターゲットに用いて酸化物超電導体物質をＰ
ＶＤ法により膜状に形成する工程及び上記膜状体を酸化
処理する工程をそれぞれ同一設備により順次複数回繰り
返し施す事を特徴とするものである。

本発明において基体には例えばハステロイ合金、ステン
レススチール、Ｎｂ５ＴａＳＴｉ、Ｆｅ。

Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｊ！等の金属又はＣ，Ａｌｔｏｓ、Ｚｒ
＝０＝　、Ｓ　ｉ　Ｏｘ、ＳｉＣ，ＭｇＯ等の非金属の
線やテープが用いられる。

本発明に用いられるＰＶＤ法としては、スパッタリング
法、イオンブレーティング法、蒸着法等があり、特にス
パッタリング法はプラズマ等の併用により高速度で安定
して成膜処理することができる。

ＰＶＤ法で用いられる蒸発源又はターゲットは、超電導
体と同一の物質又は上記物質の構成元素からなる酸化物
等であり、ＹＢａオＣｕ　２０　？の超電導体に例をと
るとＹＢａｔＣｕ、Ｏ，及びＣｕｂ。

ＢａＯ１Ｙ８０１、Ｙ−Ｂａ−０系、Ｂａ−Ｃｕ−０系
、Ｙ−Ｃｕ−０系等の酸化物である。

本発明においては、成膜雰囲気中に０□が存在すると第
２図に示すように成膜速度が低下し、又エレクトロンビ
ーム銃等の加熱器が著しく酸化し劣化するので、成膜雰
囲気は、上記弊害が生じない実質的に０２を含まない雰
囲気とし、例えばスパッタリング法やイオンブレーティ
ング法等のプラズマを利用するＰＶＤ法においては１０
−’〜１Ｏ−４ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気が用いられる。

このような条件で製造される成膜体は、０□が欠損し結
晶構造が無定形のため、このあと酸化処理を行って０２
の補給と結晶化を施してやることにより、Ｊ６等の優れ
た超電導体となすことができる。酸化処理の方法として
は、０．雰囲気中での加熱やプラズマ酸化法、０．イオ
ン注入法等が用いられる。

本発明において上記の成膜工程と酸化処理工程を複数回
繰り返して所望の膜厚に形成する理由は、１回当りの成
膜厚さが厚過ぎると酸化処理において０．の補給及び結
晶化が十分になされないためで、１回の成膜厚さは５０
０Å以下にするのが好ましい。

尚、成膜工程と酸化処理工程を複数回繰り返したあと更
に酸化処理を別途行うことにより性能の改善と安定化を
計ることができる。

本発明において成膜工程と酸化処理工程とをそれぞれ同
一の装置を用いて繰り返し施す理由は、設備費の低減ば
かりでなく、蒸発源又はターゲットからの蒸発粒子等を
効率よく基体上に補足するためである。更に基体にねじ
りを与えておくと膜が基体周囲に均等に形成され又酸化
処理も均質になされる。

尚、本発明において、基体上に超電導体を形成する前後
又は中間に非超電導物質例えばＰｄ、Ｐ５　Ａｇ等の貴
金属やダイヤモンド、ＢＮ、ＺｒＯＨ、Ｍ　ｇ　Ｏ，Ｓ
　ｒ　Ｔ　ｉ　Ｏｘ等をバリヤー、安定化剤又は結晶制
御剤として形成させることも可能である。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 第１図の装置を用いて酸化物超電導成形体（以下超電導
成形体と略記）を製造した０図において１はマグネトロ
ンスパッタ装置、２はプラズマ酸化炉、３．１３はター
ンロールで３００Ｉｍφ、４０〇−２のドラムに０．２
１３の線材案内溝がピッチ０．５閣で３００溝形成され
て基体４を繰り返し巻回できるようになっている。

尚、ターンロールの溝近傍にはガイドピン又はガイドロ
ールを配置して線のもつれを防止し又り−ンロールを回
転可能な構造としてロールと線がこすれて傷が発生しな
いようにした。

基体４にはｐｔを０．５ｎ被覆した０、０５１１！１φ
のハステロイ線を用いこの基体４を予めＩＯ回／ｍのね
じりを与えてアンコイラ−５に巻き取っておいて、この
アンコイラ−５から上記基体４をｌＱｍ／＋＊ｉｎの速
度で送り出し、スパッタ装置１内でＹｏ、ｑＥｒｏ、＋
Ｂａｘ、＋ｃｕｓ、ｘｏｔ　（Ｄ焼結体をターゲ７）に
用いて出力３００Ｗ、成膜速度６人／ｓｅｃの条件で上
記基体４上に超電導体物質を２４０人スパッタした。次
いでこの成膜体をターンロール３を介してブラズ′２酸
化炉２へ導入し、Ｏｘ　１０−’Ｔｏｒｒの雰囲気中で
６５０″Ｃ３０ｓｅｃ酸化処理したのち、ターンロール
１３を介して再びスパッタ装置１へ導入してスパッタを
行い、このようにして成膜工程と酸化処理工程とを５０
回繰り返して超電導成形体６となしたのち、これをコイ
ラー７に巻き取り、更にこれに０．１気圧の雰囲気中で
６５０℃６Ｈの酸化処理を施した。

実施例２ 基体を線速４０ｍｍ／ｓｅｅで走行させ、繰り返し数２
００とした他は、実施例１と同じ方法により超電導成形
体を製造した。

実施例３ 基体を線速５ａ／ｓｅｃで走行させ繰り返し数２５回と
した他は実施例１と同じ方法により超電導成形体を製造
した。

実施例４ 基体を線速２．５閣／ｓｅｅで走行させ繰り返し数１５
回とした他は実施例１と同じ方法により超電導成形体を
製造した。

実施例５ コイラー巻取り後の酸化処理を省略した他は実施例１と
同じ方法により超電導成形体を製造した。

比較例Ｉ Ｙｏ、、Ｅｒ１３ＢａｔＣｕｓＣ）ｒの粉末を外径６０
ｍｍ内径３０ｍｍのＡｇパイプに充填し真空封止したの
ち、これを鍛造及びスェージングにより５ｍｓφに加工
し、更にローラーダイスにより０．８閣φに仕上げた０
次にこれを１気圧の０８中で８５０°Ｃ６Ｈ加熱してか
ら２°Ｃ／ｌ１ｉｎの速度で冷却し超電導成形体を製造
した。

斯くの如くして得た各々の超電導成形体について臨界温
度（Ｔｃ　）及びＪ、を測定した。結果は第１表に主な
製造条件を併記して示した。

第１表より明らかなように本発明方法品（実施例１〜５
）は比較方法品（比較例１）に較べていずれも高いＴｃ
及びＪｅを示した。このうち実施例５はコイラ巻き取り
後の酸化処理を省略したので実施例１〜４よりやや低い
値になっている。実施例１〜４の中では線速か速いもの
程高いＪＣ値が得られているが、これは１回当りの成膜
厚さが薄いため次工程の酸化処理において０２の補給及
び結晶化がより完全になされたためである。

〔効果〕

以上述べたように本発明によればＴｃ等の超電導特性並
びに機械的強度や可撓性に優れた長尺の酸化物超電導成
形体を所望の構造に能率よく量産できるので工業上顕著
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の一例を示す概略側面図
、第２図は０．分圧と成膜速度の関係を示す説明図であ
る。 ｌ・・・マグネトロンスパッタ装置、　２・・・プラズ
マ酸化炉、　３．１３・・・ターンロール、　４・・・
基体、６・・・超電導成形体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質無酸素雰囲気中で基体上に酸化物を蒸発源又
   はターゲットに用いて酸化物超電導体物質をＰＶＤ法に
   より、膜状に形成する工程及び上記膜状体を酸化処理す
   る工程をそれぞれ同一設備により順次複数回繰り返し施
   す事を特徴とする酸化物超電導成形体の製造方法。
2. （２）ＰＶＤ法がスパッタリング法である事を特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項記載の酸化物超電導成形体の
   製造方法。