JPH05159649A - 超電導線材の製造方法 - Google Patents
超電導線材の製造方法Info
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- JPH05159649A JPH05159649A JP3349670A JP34967091A JPH05159649A JP H05159649 A JPH05159649 A JP H05159649A JP 3349670 A JP3349670 A JP 3349670A JP 34967091 A JP34967091 A JP 34967091A JP H05159649 A JPH05159649 A JP H05159649A
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- Japan
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 ＭＯＣＶＤ法でテープ基材上に酸化物超電導
膜を形成して超電導線材を製造するにあたり、一文字型
ノズルを使用し、基材の長手方向に対してノズルが横一
文字になるような位置関係で基材を長手方向に連続的に
移動させながら、有機金属ガスと酸素からなる原料ガス
をノズルから基材上に集中的に供給する。 【効果】 原料ガスの供給を均一に行うことができるの
で、均一な膜厚及び膜質の酸化物超電導膜が形成される
結果、電気特性に優れた超電導線材を製造することがで
きる。
膜を形成して超電導線材を製造するにあたり、一文字型
ノズルを使用し、基材の長手方向に対してノズルが横一
文字になるような位置関係で基材を長手方向に連続的に
移動させながら、有機金属ガスと酸素からなる原料ガス
をノズルから基材上に集中的に供給する。 【効果】 原料ガスの供給を均一に行うことができるの
で、均一な膜厚及び膜質の酸化物超電導膜が形成される
結果、電気特性に優れた超電導線材を製造することがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導線材の製
造法に関する。
造法に関する。
【０００２】
【従来の技術・発明が解決しようとする課題】現在、各
種の酸化物系超電導物質が知られており、その実用化の
ために線材やテープなどの長尺体に加工する技術の研究
が行われている。
種の酸化物系超電導物質が知られており、その実用化の
ために線材やテープなどの長尺体に加工する技術の研究
が行われている。
【０００３】その技術のうち、金属テープ等の線状基材
上に酸化物超電導材料の薄膜をＭＯＣＶＤ法により成長
させて超電導線材を製造する方法が知られている。これ
は、例えばＭＯＣＶＤ装置の反応器中に保持され、且つ
高周波誘導加熱などにより加熱された線状基材上に有機
金属ガスおよび酸素からなる原料ガスを供給して、基材
上に酸化物超電導体の膜を形成するものであるが、原料
ガスの有効利用のためにノズルを用いて原料ガスを基材
に集中的に噴射供給する方法が採用されている。
上に酸化物超電導材料の薄膜をＭＯＣＶＤ法により成長
させて超電導線材を製造する方法が知られている。これ
は、例えばＭＯＣＶＤ装置の反応器中に保持され、且つ
高周波誘導加熱などにより加熱された線状基材上に有機
金属ガスおよび酸素からなる原料ガスを供給して、基材
上に酸化物超電導体の膜を形成するものであるが、原料
ガスの有効利用のためにノズルを用いて原料ガスを基材
に集中的に噴射供給する方法が採用されている。
【０００４】ところが、従来用いられている原料供給用
ノズルは、ノズル口の断面の形状が円形であるため、こ
のようなノズルから噴射された原料ガスは、ノズル口か
ら出た途端に放射状に拡散しつつ基材上に到達するの
で、基材表面の全面に亘って均一な濃度で原料ガスを供
給することが難しい。即ち、原料ガスはノズル中心から
半径方向外側にいくに従って濃度が低くなった状態で供
給されるので、基材上に成長する超電導膜は均一な膜厚
のものとはならず、前記の如き原料ガスの濃度分布に応
じた膜厚分布が生じてしまうことになる。それがため
に、従来法では優れた電気特性を有する超電導線材が得
られないという欠点があった。
ノズルは、ノズル口の断面の形状が円形であるため、こ
のようなノズルから噴射された原料ガスは、ノズル口か
ら出た途端に放射状に拡散しつつ基材上に到達するの
で、基材表面の全面に亘って均一な濃度で原料ガスを供
給することが難しい。即ち、原料ガスはノズル中心から
半径方向外側にいくに従って濃度が低くなった状態で供
給されるので、基材上に成長する超電導膜は均一な膜厚
のものとはならず、前記の如き原料ガスの濃度分布に応
じた膜厚分布が生じてしまうことになる。それがため
に、従来法では優れた電気特性を有する超電導線材が得
られないという欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の欠点
を解消するため種々検討を重ねた結果、原料供給用のノ
ズルとしてノズル口の形状が一文字であるようなノズル
を用いるとともに、線状基材の長手方向に対してノズル
が横一文字になるような位置関係で該基材を長手方向に
連続的に移動させながら原料ガスを前記ノズルより基材
に噴射するようにして超電導膜を形成すると均一な膜厚
のものが得られることを見い出した。
を解消するため種々検討を重ねた結果、原料供給用のノ
ズルとしてノズル口の形状が一文字であるようなノズル
を用いるとともに、線状基材の長手方向に対してノズル
が横一文字になるような位置関係で該基材を長手方向に
連続的に移動させながら原料ガスを前記ノズルより基材
に噴射するようにして超電導膜を形成すると均一な膜厚
のものが得られることを見い出した。
【０００６】即ち、本発明は誘導加熱方式等で加熱した
線状基材上に有機金属ガスおよび酸素からなる原料ガス
をノズルより供給し、該基材上に酸化物超電導膜を気相
成長させて超電導線材を製造する方法において、一文字
型ノズルを使用し、線状基材の長手方向に対してノズル
が横一文字になるような位置関係で該基材を長手方向に
連続的に移動させながら該ノズルより基材表面に原料ガ
スを供給することを特徴とする超電導線材の製造方法に
係るものである。
線状基材上に有機金属ガスおよび酸素からなる原料ガス
をノズルより供給し、該基材上に酸化物超電導膜を気相
成長させて超電導線材を製造する方法において、一文字
型ノズルを使用し、線状基材の長手方向に対してノズル
が横一文字になるような位置関係で該基材を長手方向に
連続的に移動させながら該ノズルより基材表面に原料ガ
スを供給することを特徴とする超電導線材の製造方法に
係るものである。
【０００７】本発明方法によれば、テープ基材上に原料
ガスを均一な濃度で供給することができるので、均一な
膜厚を有する超電導膜が形成され、その結果優れた電気
特性を有する超電導線材が得られる。
ガスを均一な濃度で供給することができるので、均一な
膜厚を有する超電導膜が形成され、その結果優れた電気
特性を有する超電導線材が得られる。
【０００８】本発明における線状基材としては、銀、銀
合金及びこれらのクラッド材、SrTiO3等の薄膜を形成し
た複合材金属テープ等が挙げられ、好ましくは銀または
銀合金テープが使用される。
合金及びこれらのクラッド材、SrTiO3等の薄膜を形成し
た複合材金属テープ等が挙げられ、好ましくは銀または
銀合金テープが使用される。
【０００９】本発明においては種々の酸化物超電導膜を
形成することができる。その超電導体の種類については
特に限定はない。その例としては、ＹＢａ2Ｃｕ3 Ｏy
やＹＢａ2 Ｃｕ4 Ｏy の如きＹ系酸化物超電導体、Ｂａ
1-X ＫX ＢｉＯ3 の如きＢａ系酸化物超電導体、Ｎｄ
2-X ＣｅX ＣｕＯy の如きＮｄ系酸化物超電導体、Ｂｉ
2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏy 、Ｂｉ2-x Ｐｂx Ｓｒ2 Ｃａ2
Ｃｕ3 Ｏyの如きＢｉ系酸化物超電導体、その他Ｌａ系
酸化物超電導体、Ｔ１系酸化物超電導体、Ｐｂ系酸化物
超電導体などが挙げられる。また、前記のＹ等の成分を
他の希土類元素で置換したものや、Ｂａ等の成分を他の
アルカリ土類金属で置換したものなども挙げられるが、
Ｙ系およびＢｉ系酸化物超電導体が好ましいものとして
挙げられる。
形成することができる。その超電導体の種類については
特に限定はない。その例としては、ＹＢａ2Ｃｕ3 Ｏy
やＹＢａ2 Ｃｕ4 Ｏy の如きＹ系酸化物超電導体、Ｂａ
1-X ＫX ＢｉＯ3 の如きＢａ系酸化物超電導体、Ｎｄ
2-X ＣｅX ＣｕＯy の如きＮｄ系酸化物超電導体、Ｂｉ
2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏy 、Ｂｉ2-x Ｐｂx Ｓｒ2 Ｃａ2
Ｃｕ3 Ｏyの如きＢｉ系酸化物超電導体、その他Ｌａ系
酸化物超電導体、Ｔ１系酸化物超電導体、Ｐｂ系酸化物
超電導体などが挙げられる。また、前記のＹ等の成分を
他の希土類元素で置換したものや、Ｂａ等の成分を他の
アルカリ土類金属で置換したものなども挙げられるが、
Ｙ系およびＢｉ系酸化物超電導体が好ましいものとして
挙げられる。
【００１０】本発明方法を実施するに際しては、例えば
従来公知のＭＯＣＶＤ装置等の装置を使用することがで
きる。本発明においては、これらの装置の反応器内で線
状基材を連続的に移動させるようにし、基材の加熱は高
周波誘導加熱等により行う。
従来公知のＭＯＣＶＤ装置等の装置を使用することがで
きる。本発明においては、これらの装置の反応器内で線
状基材を連続的に移動させるようにし、基材の加熱は高
周波誘導加熱等により行う。
【００１１】原料ガスの供給は、超電導体の構成成分で
ある有機金属化合物を気化させ、アルゴン等のキャリヤ
ーガスを用いて反応器へ導入し、酸素ガスと共にノズル
から噴出させることにより行う。例えばイットリウム・
バリウム・銅・酸素の組成からなる超電導体の場合、イ
ットリウムはＹ（ＤＰＭ）3 ，Ｙ（ＨＦＡ）3 等、バリ
ウムはＢａ（ＤＰＭ）2 ，Ｂａ（ＨＦＡ）2 等、銅はＣ
ｕ（ＤＰＭ）2 ，Ｃｕ（ＨＦＡ）2,等として、導管によ
って反応器と接続されているそれぞれの蒸発器に仕込ま
れ、アルゴンガスによって反応器まで運ばれてここで酸
素ガスと共にノズルによって反応器内の線状基材上に集
中的に供給される。
ある有機金属化合物を気化させ、アルゴン等のキャリヤ
ーガスを用いて反応器へ導入し、酸素ガスと共にノズル
から噴出させることにより行う。例えばイットリウム・
バリウム・銅・酸素の組成からなる超電導体の場合、イ
ットリウムはＹ（ＤＰＭ）3 ，Ｙ（ＨＦＡ）3 等、バリ
ウムはＢａ（ＤＰＭ）2 ，Ｂａ（ＨＦＡ）2 等、銅はＣ
ｕ（ＤＰＭ）2 ，Ｃｕ（ＨＦＡ）2,等として、導管によ
って反応器と接続されているそれぞれの蒸発器に仕込ま
れ、アルゴンガスによって反応器まで運ばれてここで酸
素ガスと共にノズルによって反応器内の線状基材上に集
中的に供給される。
【００１２】ノズルは、一文字型のノズル口を有するも
のであり、線状基材の幅いっぱいに原料ガスを均一に供
給できるようにするため、ノズル口の幅は線状基材の横
幅と同じかそれ以上であることが望ましい。このような
一文字型ノズルを線状基材の長手方向に対して横一文字
となるように設置する。
のであり、線状基材の幅いっぱいに原料ガスを均一に供
給できるようにするため、ノズル口の幅は線状基材の横
幅と同じかそれ以上であることが望ましい。このような
一文字型ノズルを線状基材の長手方向に対して横一文字
となるように設置する。
【００１３】線状基材は、一定速度で連続的に反応領域
に送られ、高周波誘導加熱等によって反応温度、通常は
７００〜９００℃、好ましくは７５０〜８５０℃まで加
熱され、前記ノズルからの原料ガスの供給を受ける。
に送られ、高周波誘導加熱等によって反応温度、通常は
７００〜９００℃、好ましくは７５０〜８５０℃まで加
熱され、前記ノズルからの原料ガスの供給を受ける。
【００１４】このとき、線状基材は、ノズルから供給さ
れる原料ガスの流れ中心方向を基準として反時計回りに
通常は５〜３０°、好ましくは１０〜２０°傾斜させた
状態で斜め方向へ移動させるようにするとよい。この角
度があまり小さすぎる（即ち、原料ガスの供給方向に対
して平行に近い）と、低膜速度が低下し、膜質及び膜厚
の均一性が低下する不具合があり、また、あまりに大き
すぎると、膜質及び膜厚の均一性が低下することとなる
ので好ましくない。線状基材を移動させる速度について
は、特に限定はないが、通常１０〜５００mm／hr、好ま
しくは５０〜２００mm／hr程度とするのがよい。
れる原料ガスの流れ中心方向を基準として反時計回りに
通常は５〜３０°、好ましくは１０〜２０°傾斜させた
状態で斜め方向へ移動させるようにするとよい。この角
度があまり小さすぎる（即ち、原料ガスの供給方向に対
して平行に近い）と、低膜速度が低下し、膜質及び膜厚
の均一性が低下する不具合があり、また、あまりに大き
すぎると、膜質及び膜厚の均一性が低下することとなる
ので好ましくない。線状基材を移動させる速度について
は、特に限定はないが、通常１０〜５００mm／hr、好ま
しくは５０〜２００mm／hr程度とするのがよい。
【００１５】かくして線状基材上に連続的に超電導膜が
形成されるが、本発明においては前述した如く一文字型
ノズルにより原料ガスを供給するため、線状基材の幅方
向についての供給原料の濃度の不均一性が解消され、ま
た線状基材を長手方向に連続的に移動させながら原料ガ
スの供給を行うので、長手方向についての原料の濃度分
布が生じることもなく、均一に原料ガスが供給される。
その結果、本発明方法により得られる超電導線材は超電
導層の膜厚及び膜質が均一であるため、優れた電気特性
を示す。
形成されるが、本発明においては前述した如く一文字型
ノズルにより原料ガスを供給するため、線状基材の幅方
向についての供給原料の濃度の不均一性が解消され、ま
た線状基材を長手方向に連続的に移動させながら原料ガ
スの供給を行うので、長手方向についての原料の濃度分
布が生じることもなく、均一に原料ガスが供給される。
その結果、本発明方法により得られる超電導線材は超電
導層の膜厚及び膜質が均一であるため、優れた電気特性
を示す。
【００１６】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。 実施例１ 図１に示す一文字型ノズルを用い、図３に示す反応装置
により銀テープ基材上にYBa2Cu3Oy 膜を連続的に形成し
た。蒸発原料としてY(DPM)3, Ba(DPM)2 およびCu(DPM)3
を用い、蒸発温度は各々１０８℃、２４０℃および１１
５℃、Ａｒキャリアーガス流量は各々１５０ml／min 、
２３０ml／minおよび１５０ml／min として反応管８に
導入した。反応管８内の圧力はロータリーポンプ９によ
り１０Torrに減圧した。銀テープ４は導入管５により反
応管８内に導入し、原料ガス供給方向を基準として反時
計回りに１５°傾斜させた角度で銀テープ基材４を支持
できるように設けられたＦｅ−Ｃｒ合金製サセプター７
の面に沿って矢印の方向に１００mm／hrの速度で移動さ
せ、ワークコイル６により８５０℃に誘導加熱してYBa2
Cu3Oy 膜を連続的に形成した。さらに４５０℃において
１hrの酸素アニールを行った後、得られた超電導線材の
中央部および左右両端部より５×１０mmの試験片をサン
プリングし、膜厚、超電導特性を調べて表１のような結
果を得た。但し臨界温度はゼロ抵抗温度、臨界電流密度
は７７Ｋ、ゼロ磁場下での値を示す。
明する。 実施例１ 図１に示す一文字型ノズルを用い、図３に示す反応装置
により銀テープ基材上にYBa2Cu3Oy 膜を連続的に形成し
た。蒸発原料としてY(DPM)3, Ba(DPM)2 およびCu(DPM)3
を用い、蒸発温度は各々１０８℃、２４０℃および１１
５℃、Ａｒキャリアーガス流量は各々１５０ml／min 、
２３０ml／minおよび１５０ml／min として反応管８に
導入した。反応管８内の圧力はロータリーポンプ９によ
り１０Torrに減圧した。銀テープ４は導入管５により反
応管８内に導入し、原料ガス供給方向を基準として反時
計回りに１５°傾斜させた角度で銀テープ基材４を支持
できるように設けられたＦｅ−Ｃｒ合金製サセプター７
の面に沿って矢印の方向に１００mm／hrの速度で移動さ
せ、ワークコイル６により８５０℃に誘導加熱してYBa2
Cu3Oy 膜を連続的に形成した。さらに４５０℃において
１hrの酸素アニールを行った後、得られた超電導線材の
中央部および左右両端部より５×１０mmの試験片をサン
プリングし、膜厚、超電導特性を調べて表１のような結
果を得た。但し臨界温度はゼロ抵抗温度、臨界電流密度
は７７Ｋ、ゼロ磁場下での値を示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】比較例１ 一文字型ノズルの代わりに図２に示す内径７mmの丸型ノ
ズルを用いた以外は実施例１と同様な方法で超電導膜を
連続的に形成した。実施例１と同様な方法で超電導膜の
評価を行い、表２のような結果を得た。
ズルを用いた以外は実施例１と同様な方法で超電導膜を
連続的に形成した。実施例１と同様な方法で超電導膜の
評価を行い、表２のような結果を得た。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明方法によれば均
一な膜厚の超電導膜を形成しうるので、優れた電気特性
を有する超電導線材が得られる。また、本発明において
はノズルを用いて原料ガスを基材に集中的に供給するの
で原料ガスの有効利用率が高く、経済的効果も期待でき
る。
一な膜厚の超電導膜を形成しうるので、優れた電気特性
を有する超電導線材が得られる。また、本発明において
はノズルを用いて原料ガスを基材に集中的に供給するの
で原料ガスの有効利用率が高く、経済的効果も期待でき
る。
【図１】本発明において用いる一文字型ノズルの一例を
示す図である。
示す図である。
【図２】従来法において用いられている丸型ノズルを示
す図である。
す図である。
【図３】本発明方法に従って超電導線材を製造する際に
用いられる装置の一例を示す部分図である。
用いられる装置の一例を示す部分図である。
１ ノズル ２ 酸素ガス導入管 ３ 有機金属蒸気導入管 ４ 銀テープ（基材） ５ 銀テープ導入管 ６ ワークコイル ７ Ｆｅ−Ｃｒ合金製サセプター ８ 反応管 ９ ロータリーポンプ
Claims (2)
- 【請求項１】 誘導加熱方式等で加熱した線状基材上に
有機金属ガスおよび酸素からなる原料ガスをノズルより
供給し、該基材上に酸化物超電導膜を気相成長させて超
電導線材を製造する方法であって、一文字型ノズルを使
用し、線状基材の長手方向に対してノズルが横一文字に
なるような位置関係で該基材を長手方向に移動させなが
ら該ノズルより基材表面に原料ガスを供給することを特
徴とする超電導線材の製造方法。 - 【請求項２】 ノズルからの原料ガスの供給方向を基準
として、線状基材を反時計回りに１０〜２０°傾斜させ
た状態で移動させることを特徴とする請求項１記載の超
電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3349670A JPH05159649A (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3349670A JPH05159649A (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159649A true JPH05159649A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18405310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3349670A Pending JPH05159649A (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05159649A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011048914A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導線材及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-12-06 JP JP3349670A patent/JPH05159649A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011048914A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導線材及びその製造方法 |
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