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(In Japanese)高温超伝導線材の製造方法および高温超伝導線材

Patent code P170013962
File No. 4246,(S2013-1321-N0)
Posted date Apr 7, 2017
Application number P2015-537904
Patent number P6284162
Date of filing Sep 12, 2014
Date of registration Feb 9, 2018
International application number JP2014074261
International publication number WO2015041173
Date of international filing Sep 12, 2014
Date of international publication Mar 26, 2015
Priority data
  • P2013-195238 (Sep 20, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)土井 俊哉
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title (In Japanese)高温超伝導線材の製造方法および高温超伝導線材
Abstract (In Japanese)本発明は、簡素化を図ることができる高温超伝導線材の製造方法を提供することを目的とし、本発明の高温超伝導線材の製造方法は、金属材料から形成された基材と高温超伝導体層との間に第1結晶材料から構成される中間層が介在する高温超伝導線材の製造方法である。当該製造方法は、基材の一面に、還元雰囲気下で中間層における基材側の第1領域を形成する第1工程と、第1工程の後、酸化雰囲気下で中間層における高温超伝導体層側の第2領域を形成する第2工程と、を含む。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

RE-123系の酸化物超伝導体(REBa2Cu3O7-x:REはY(イットリウム)を含む希土類元素)は、比較的高温の液体窒素温度(77K)で超伝導性を示すため、実用上極めて有望な素材として注目されている。この酸化物超伝導体を用いた高温超伝導線材は、電線や磁気コイル等への適用が期待されている。

ところで、従来、高温超伝導線材として、いわゆるIBAD(Ion Beam Assisted Deposition)法により成膜された配向層を有するものが提案されている(特許文献1参照)。

この種の高温超伝導線材は、例えばニッケル合金から形成されたテープ状の基材上に、下地層、ベッド層、配向層、高温超伝導体層、キャップ層、安定化層が積層された構造を備える。ここで、下地層、ベッド層は、例えば通常のスパッタ法により成膜された酸化アルミニウム(Al2O3)、イットリア(Y2O3)から構成される層である。また、配向層は、IBAD(Ion Beam Assisted Deposition)法により成膜されたMgOから構成される良好な結晶配向性を有する層である。高温超伝導体層は、例えばPLD法により成膜されたGdBa2Cu3O7から構成される層である。キャップ層は、例えばPLD法により成膜されたセリア(CeO2)から構成される層である。安定化層は、例えばAgの層とCuの層とから構成される2層構造を有する。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、高温超伝導線材の製造方法および高温超伝導線材に関し、特に、酸化物超伝導体層の結晶配向技術に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
金属材料から形成された基材と高温超伝導体層との間に第1結晶材料から構成される中間層が介在する高温超伝導線材の製造方法であって、
前記基材の一面に、還元雰囲気下で前記中間層における前記基材側の第1領域を形成する第1工程と、
前記第1工程の後、酸化雰囲気下で前記中間層における前記高温超伝導体層側の第2領域を形成する第2工程と、を含む
高温超伝導線材の製造方法。

【請求項2】
 
前記第1工程および前記第2工程において、前記中間層をパルスレーザ蒸着法により形成する
請求項1記載の高温超伝導線材の製造方法。

【請求項3】
 
前記第2工程の後に酸化雰囲気下で、前記第1結晶材料とは異なる第2結晶材料から構成され、前記中間層と前記高温超伝導体層との間における格子整合性を向上させる副中間層を形成する副中間層形成工程を更に含む
請求項1または請求項2記載の高温超伝導線材の製造方法。

【請求項4】
 
前記基材の厚さ方向における前記一面とは反対側の他面に、前記基材を補強する第1基材を貼り付ける貼り付け工程を更に含む
請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の高温超伝導線材の製造方法。

【請求項5】
 
金属材料から形成された基材と、
第1結晶材料から構成され、前記基材の一面に形成された中間層と、
前記中間層における前記基材側とは反対側に形成された高温超伝導体層と、
を備え、
前記中間層は、前記基材側の第1領域および前記高温超伝導体層側の第2領域を有し、
前記第1領域は、前記基材の前記一面の第1面指数の結晶面に整合する第2面指数の結晶面を有し、
前記第2領域は、前記高温超伝導体層における前記中間層に対向する結晶面に整合する第3面指数の結晶面を有し且つ前記第1結晶材料の3つの結晶軸が略同じ向きに揃った3軸結晶配向状態にある
高温超伝導線材。

【請求項6】
 
前記金属材料は、Feを主成分とし、
前記第1面指数は、{110}であり、
前記第2面指数は、{111}であり、
前記第3面指数は、{100}である
請求項5記載の高温超伝導線材。

【請求項7】
 
前記金属材料は、{110}<100>集合組織および{110}<110>集合組織のいずれか一方から構成される
請求項6記載の高温超伝導線材。

【請求項8】
 
前記第1結晶材料は、カルシア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、希土類安定化ジルコニア、ハフニア安定化ジルコニア、イットリア、希土類酸化物、酸化インジウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化マグネシウムおよび酸化ニッケルのうちのいずれかである
請求項5~請求項7のいずれか1項に記載の高温超伝導線材。

【請求項9】
 
前記第1結晶材料は、Snドープ酸化インジウム、Nbドープチタン酸ストロンチウム、Nbドープチタン酸バリウム、Nbドープチタン酸カルシウム、Nbドープ酸化チタンおよびフッ素ドープ酸化スズのうちのいずれかである
請求項5~請求項7のいずれか1項に記載の高温超伝導線材。

【請求項10】
 
前記基材の前記中間層と反対側の面に積層された副基材を更に備え、
前記副基材の材質は、Cu又はAlである
請求項9記載の高温超伝導線材。

【請求項11】
 
前記第1結晶材料とは異なる第2結晶材料から形成され、前記中間層と前記高温超伝導体層との間に介在し前記中間層と前記高温超伝導体層との間における格子整合性を向上させる副中間層を更に備え、
前記副中間層は、前記中間層の前記第3面指数の結晶面に整合する第4面指数の結晶面を有する
請求項5~請求項10のいずれか1項に記載の高温超伝導線材。

【請求項12】
 
前記第4面指数は、{100}である
請求項11記載の高温超伝導線材。

【請求項13】
 
前記第2結晶材料は、セリア、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、マンガン酸ランタン、酸化チタン、酸化インジウム、イットリア、希土類酸化物(酸化ランタン、酸化プラセオジウム、酸化サマリウム、酸化ユーロピウム、酸化ガドリニウム、酸化ディスプロシウム、酸化ホロミウム、酸化エルビウム、酸化イッテルビウム)を含む酸化物のいずれかである
請求項12記載の高温超伝導線材。

【請求項14】
 
前記中間層の厚さは、20~5000nmの範囲内に設定されている
請求項5~請求項13のいずれかに記載の高温超伝導線材。

【請求項15】
 
前記金属材料は、Cuであり、
前記第1面指数は、{100}であり、
前記中間層は、導電性の結晶材料から構成されている
請求項5記載の高温超伝導線材。

【請求項16】
 
前記金属材料は、{100}<001>集合組織から構成されている
請求項15記載の高温超伝導線材。

【請求項17】
 
前記第1結晶材料は、Snドープ酸化インジウム、Nbドープチタン酸ストロンチウム、Nbドープチタン酸バリウム、Nbドープチタン酸カルシウム、Nbドープ酸化チタンおよびフッ素ドープ酸化スズのうちのいずれかである
請求項15または請求項16記載の高温超伝導線材。

【請求項18】
 
前記中間層の厚さが、100~5000nmである
請求項15~請求項17のいずれか1項に記載の高温超伝導線材。

【請求項19】
 
前記基材よりも機械的強度の高い金属材料からテープ状に形成され、前記基材の厚さ方向における前記中間層側と反対側の一面に貼り付けられた第1基材を更に備える
請求項15~請求項18のいずれか1項に記載の高温超伝導線材。

【請求項20】
 
前記高温超伝導体層上に絶縁性材料から形成された保護層を更に備える
請求項15~請求項19のいずれか1項に記載の高温超伝導線材。

【請求項21】
 
Cuからなる基材と、
前記基材の一面側に形成された中間層と、
前記中間層における前記基材側とは反対側に形成された高温超伝導体層と、
を備え、
前記基材は、{100}<001>集合組織から構成されており、
前記中間層は、導電性結晶材料からなり、かつ、前記基材の一面の面指数、および、前記高温超伝導体層の前記中間層側の一面の面指数に整合する結晶面を有する
高温超伝導線材。

【請求項22】
 
前記導電性結晶材料は、Snドープ酸化インジウム、Nbドープチタン酸ストロンチウム、Nbドープチタン酸バリウム、Nbドープチタン酸カルシウム、Nbドープ酸化チタンおよびフッ素ドープ酸化スズのうちのいずれかである
請求項21記載の高温超伝導線材。

【請求項23】
 
前記基材と前記中間層との間にバッファ層が設けられている
請求項21又は請求項22に記載の高温超伝導線材。

【請求項24】
 
前記バッファ層は、Niからなる
請求項23に記載の高温超伝導線材。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015537904thum.jpg
State of application right Registered
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