JPH01189813A - 酸化物超電導線材 - 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］ この発明は、マグネット、ケーブルなどに使用する酸化
物超電導線材に関するものである。

［従来の技術］ 酸化物超電導物質を線材化するための技術として、未だ
実用化されていないが、たとえば、次のような方法が提
案されている。

（１）　　Ａｇ管などに酸化物超電導粉末を詰め、線引
きした後に熱処理により、酸化物超電導物質を焼結させ
る方法（「電子材料Ｊ　　（１９８８）１月ｐ、　４３
）。

（２）　テープ状のＡｇ基材にＣｕめっきを施し、Ｙ２
Ｏ，とＢａＣ０，をアルコールに溶いたサスペンション
を塗布・熱処理により、ＹとＢａをＣｕめっき表面に拡
散反応させる方法（［昭和６２年度秋期低温工学会予稿
集ｊｐ、７）。

（３）　プラズマスプレィを用いる方法（「昭和６２年
度秋期低温工学会予稿集ｊ　ｐ、　２２）。

しかしながら、これらの方法には、次のような問題があ
る。

（１）　これらの従来法では、得られた酸化物超電導物
質は、いずれもセラミック焼結体となるため、ボイドが
不可避的に存在し、その結果、高い電流密度を得ること
ができない。

（２）　酸化物超電導物質は、電流の流れる方向に関し
て異方性が強いが、上述した従来法では、超電導物質に
配向性を与える手段が存在せず、その理由からも、高い
電流密度を得ることができない。

（３）　酸化物超電導物質は脆弱であり、そのため、大
きな歪を与えることができず、超電導線材の実用化に必
要な可撓性を得ることが困難である。

このような状況のもとで、少なくともボイドの発生およ
び可撓性に関する問題を解決する手段として、薄いテー
プ、または細い線材もしくはファイバ上に、スパッタ、
レーザ蒸着、電子ビーム蒸着、化学的蒸着、等の薄膜形
成方法により、超電導層を得ることが有力であると考え
られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した薄膜形成方法により超電導層を
形成した酸化物超電導線材であっても、酸化物超電導物
質に高い配向性を与えることはできず、この配向性に起
因する低い電流密度に関する問題点は、未解決である。

また、酸化物超電導薄膜の形成には高温での処理が不可
欠であるが、このような高温での処理によって、基材と
超電導層との間で拡散が生じ、超電導層における超電導
特性に悪影響を及ぼすことがわかった。また、用いられ
る基材の材料によっては、高温での処理によって、それ
が酸化されることもあった。

そこで、この発明は、基本的には、金属を基材としなが
ら、超電導薄膜を蒸着等の薄膜形成技術によって形成し
てなる、酸化物超電導線材を提供しながらも、上述した
ような配向性、ならびに拡散および酸化、といった問題
点を有利に解決し得る、酸化物超電導線材を提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明の超電導線材にお
いては、金属を基材とし、その上に酸化マグネシウムの
中間層を介して、酸化物超電導層が形成される。

また、後述する理由により、基材を構成する金属は、オ
ーステナイト系ステンレス鋼であることが好ましい。

また、上述した中間層は、特に（１００）配向を有する
酸化マグネシウムであることがなお好ましい。

［発明の作用および効果］ この発明によれば、酸化マグネシウムの中間層の存在に
より、酸化物超電導層の熱処理において、基材と超電導
層との間で拡散が生じることが防止される。したがって
、超電導層に対して、その超電導特性に悪影響が及ぼさ
れることがない。

このような酸化マグネシウムの中間層は、超電導層の成
膜と同様、スパッタ、レーザ蒸着、電子ビーム蒸着、化
学的蒸着、等の方法によって容易に形成することができ
る。しかも、酸化マグネシウムは、５ｒＴｉＯ，のよう
な組成ずれを生じない。また、酸化マグネシウムは、Ｙ
ＳＺ（イツトリア安定化ジルコニウム）のように、室温
〜スパッタ時基材温度または熱処理温度での変態による
可撓性の低下等の劣化がない。しかも、Ａｌ２Ｏ、等に
比べて、Ｂ　ａ　２　Ｙ、Ｃｕ　ａ　０７−に等の酸化
物超電導物質（以下、単にＹＢＣＯということもある。

）との拡散が極めて少ない。さらに、酸化マグネシウム
の熱膨張係数（１，３８ｘｌＯ−’℃″″１）は、酸化
物超電導物質の熱膨張係数（ＹＢＣＯＣ’１〜３Ｘ　１
０−Ｓ　’Ｃ−’　）　ヤ金属ノ熱膨張係数（Ａｇで１
．９１Ｘ１０″″５℃″″１）の値に近い。このような
ことから、酸化マグネシウムの中間層は、この発明に係
る酸化物超電導線材の実用化をより促進するものと評価
できる。

また、中間層を構成する酸化マグネシウムが（１００）
配向を有していれば、その上に形成される酸化物超電導
層に対して高い配向性を与えることができ、その結果、
高い電流密度を得ることができる。すなわち、酸化マグ
ネシウムの格子定数（４，”２０３Ａ）は、たとえばＹ
ＢＣＯのａ。

ｂ軸の格子定数（ａｏ　＝３．８２．　　ｂ６−３．８
９）に比較的近いため、Ｃ軸配向のＹＢＣＯを容易に得
ることができる。なお、酸化マグネシウムは、スパッタ
等の蒸着法により、（１００）配向を得ることができる
ことがわかった。

また、この発明において、基材を構成する金属としては
、ステンレス鋼等の非磁性鋼、インコロイ等のニッケル
合金、銀、白金、等の各種の金属または合金を使用でき
る。また、線材を曲げたときの超電導層に発生する歪を
小さくする点から、薄い箔または細線とすることが好ま
しく、材料としては、加工性に優れていることが望まし
い。なお、基材ないしは線材の断面形状については任意
である。また、成膜および後熱処理過程での酸化〜雰囲
気中での熱処理が不可欠であることから、基材には耐酸
化性を有していることが望ましく、また、高温下で連続
的に成膜するためには、高温で十分な強度を持つことが
望ましい。オーステナイト系ステンレス鋼、特に５ＵＳ
３１０等の安定化オーステナイト系ステンレス鋼は、こ
れらの要望を満たす点で最適である。

また、この発明に係る酸化物超電導線材によれば、言う
までもないが、脆弱な酸化物超電導物質からなる酸化物
超電導層を薄く形成できるため、可撓性の点でも優れて
いる。

［実施例の説明］ 第１図に示すように、厚さ０．１ｍｍの板状の基材１上
に、中間層２を形成し、その後、さらに酸化物超電導層
３を形成した。なお、基材１の材料、ならびに中間層２
の材料、厚さ（μ）および形成方法を変更した各試料、
ならびに中間層２を備えない試料を、以下の表に示すよ
うに用意した。

（以下生白） 上記の表に示された各試料に備える酸化物超電導層３は
、厚さ１μのＢ　ａ　２．ＯＹ＋　Ｃｕ　ｓ、＋　０２
−６層とした。なお、このような酸化物超電導層３は、
以下に示すような条件のスパッタにより形成した。

ターゲット：　Ｂ　ａ２．ｉ　ｙ、　Ｃｕｓ、ｓ　Ｏ２
−６（直径１００ｍｍ） ガス圧：ｌＸ１０−２　ｔｏｒｒ ０２　／　（０２＋Ａｒ）：　１０ｖｏ　１％基材温度
：６００℃ ＲＦパワー：　１００ｗａ　ｔ　ｔ そして、スパッタ後において、超電導特性を得るため、
次のような条件で、酸化物超電導層３を熱処理した。

温度：８５０℃ 保持時間＝５時間 雰囲気：０２ 冷却速度二り、５℃／分 上述のようにして得られた各試料につき、４端子法によ
り、ゼロ抵抗温度と、液体ヘリウム温度（４，２Ｋ）で
の臨界電流密度Ｊｃを測定した。

その結果が、前記表に示されている。

第２図には、この発明の他の実施例が示されている。第
２図に示した実施例は、第１図の実施例に対して、さら
に補強層４が形成された点において異なるのみである。

したがって、第２図において、第１図に示す部分に相当
の部分には同様の参照番号を付し、重複する説明は省略
する。

補強層４は、たとえば銅または銀のような電気伝導性が
高くかつ熱伝導性の高い材料から構成されることが好ま
しい。補強層４は、酸化物超電導層３において超電導状
態が破壊されたときに、電流をバイパスするとともに、
冷却効果を高める機能を有している。

第３図には、この発明のさらに他の実施例が示されてい
る。第３図において、第１図に示す部分に対応の部分に
は、同様の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

第３図に示した実施例は、基材１ないしはこの基材１を
ベースとして形成される超電導線材が、たとえば断面円
形のものであってもよいことを明示するとともに、超電
導線材が複合化されてもよいことを明示する意義がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の一部を示す斜視図であ
る。第２図は、この発明の他の実施例の一部を示す断面
図である。第３図は、この発明のさらに他の実施例を示
す断面図でる。 図において、１は基材、２は中間層、３は酸化物超電導
層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属を基材とし、その上に酸化マグネシウムの中
   間層を介して、酸化物超電導層を形成してなる、酸化物
   超電導線材。 （２）金属がオーステナイト系ステンレス鋼である、請
   求項１記載の酸化物超電導線材。（３）金属を基材とし
   、その上に（１００）配向を有する酸化マグネシウムの
   中間層を介して、酸化物超電導層を形成してなる、酸化
   物超電導線材。 （４）金属がオーステナイト系ステンレス鋼である、請
   求項３記載の酸化物超電導線材。