JPH01189814A

JPH01189814A - 酸化物超電導線材

Info

Publication number: JPH01189814A
Application number: JP63013148A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Yoshida; 葭田　典之; Hajime Ichiyanagi; 一柳　肇
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Hokuriku Electric Power Co; Shikoku Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Hokuriku Electric Power Co; Shikoku Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1989-07-31

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、　４Ｂ
）。

（２）　テープ状のＡｇ基材にＣｕめつきを施し、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ｊ　ｐ、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。

また、超電導層の脆弱性とともに、基材と超電導層との
間での密着性が問題となり、得られた酸化物超電導線材
の曲げに対する超電導層の超電導特性の劣化が大きいこ
ともわかった。

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、拡散および酸化、ならびに密着性、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、順次、活性金属か
らなる第１の中間層および酸化マグネシウムからなる第
２の中間層を介して、酸化物超電導層が形成される。

なお、第１の中間層を構成する活性金属としては、Ｔｉ
、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ。

Ｔａ、Ｗがある。

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、上述した第２の中間層は、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、活性金属からなる第１の中間層が、
基材と酸化マグネシウムからなる第２の中間層との間で
の密着性の向上に寄与する。また、酸化マグネシウムか
らなる第２の中間層と酸化物超電導層とは、比較的高い
密着性を有している。

したがって、超電導線材の曲げに対する超電導特性の劣
化を小さくすることができる。

また、この発明によれば、酸化マグネシウムからなる第
２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、基材または第１の中間層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。

また、活性金属からなる第１の中間層および酸化マグネ
シウムからなる第２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、ＹＳＺ（イツトリア安定化
ジルコニウム）のように、室温〜スパッツ時基材温度ま
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、Ｂａ２　ＹＩ　
Ｃｕ３０７−５等の酸化物超電導物質（以下、単にＹＢ
ＣＯ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（ＹＢＣＯで１〜３Ｘ１０−’
″ｃ−１）や金属の熱膨張係数（Ａｇで１．９１Ｘ１０
−ｓ℃−１）の値に近い。

このようなことから、活性金属からなる第１の中間層お
よび酸化マグネシウムからなる第２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、第２の中間層を構成する酸化マグネシウムが（１
００）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ＹＢＣＯのａ、　　ｂ軸の格子定数（ａｏ　−３，８
２，ｂｏ　−３゜８９）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５ＵＳ３
１０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、可撓性の点ても優れて
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、第１の中間層２を形成し、さらに厚さ１μの酸化マ
グネシウムからなる第２の中間層３をスパッタにより形
成し、次いで、酸化物超電導層４を形成した。なお、基
材１の材料、ならびに第１の中間層２の材料、厚さ（μ
）および形成方法を変更した各試料を、以下の表に示す
ように用意した。

（以下余白）上記の表に示された各試料に備える酸化物超電導層４は
、厚さ１μのＢａ２．Ｏｙ、Ｃｕａ、＋　０２−１；層
とした。なお、このような酸化物超電導層４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：　Ｂａ２，４ｙ、Ｃｕｓ、９０ｙ−ｔ；（
直径１００ｍｍ）ガス圧：ｌＸ１０−２　ｔｏｒｒ０２　／　（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４を熱処理した。

温度：８５０℃ 保持時間：５時間雰囲気：０２冷却速度二０．５℃／分上述のようにして得られた各試料につき、臨界電流密度
に及ぼす歪の影響を、次のように評価した。

まず、臨界電流密度は、４端子法により測定した。また
、歪は、酸化物超電導層４を外側にして曲率Ｒの治具に
密着させることにより与えた。歪量εは、基材１の厚さ
をｔｏとして、ε−１ｏ／２Ｒにより計算した。

このような条件のもとで、歪を与える前の試料の液体ヘ
リウム温度（４，２Ｋ）での臨界電流密度をＪｃ（ｏ）
、歪を与えてから除去した後の試料の液体ヘリウム温度
での臨界電流密度をＪｃ（ε）としたとき、Ｊｃ（ｏ）
／ＪＣ（ε）が９０％以下となる歪量εを測定した。そ
の測定結果が、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５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５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５は、酸化物超電導層４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は第１の中間層、３は第２の
中間層、４は酸化物超電導層である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属を基材とし、その上に、順次、活性金属から
なる第１の中間層および酸化マグネシウムからなる第２
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）基材の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、順次、活性金属から
なる第１の中間層および（１００）配向を有する酸化マ
グネシウムからなる第２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）基材の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。