(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線材用基板の両面のうち、一方の表面粗度Ｒａが１０ｎｍ以下であって、他方の表面粗度Ｒａが前記一方の表面粗度Ｒａよりも大きく、前記他方の表面粗度Ｒａが８ｎｍ以上１５ｎｍ未満であることを特徴とする超電導線材用基板。
【請求項２】
前記他方の表面粗度Ｒａが９ｎｍ以上１５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の超電導線材用基板。
【請求項３】
前記一方の表面粗度Ｒａが６ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導線材用基板。
【請求項４】
前記一方の表面粗度Ｒａが３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導線材用基板。
【請求項５】
前記超電導線材用基板は、Ｎｉ基合金又はＦｅ基合金を素材とした基板であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の超電導線材用基板。
【請求項６】
金属体を冷間圧延する工程と、
前記冷間圧延された金属体を熱処理する工程と、
を含む超電導線材用基板の製造方法であって、
前記冷間圧延する工程では、表面粗度Ｒａが異なる上下一対の圧延ロールを用いると共に、
前記上下一対の圧延ロールのうち表面粗度Ｒａが小さい方の圧延ロールは、表面粗度Ｒａが３ｎｍ以上、７０ｎｍより小さいことを特徴とする超電導線材用基板の製造方法。
【請求項７】
前記冷間圧延する工程では、表面粗度Ｒａの差が２ｎｍよりも大きく、１０ｎｍよりも小さい条件を満たす上下一対の圧延ロールを用いることを特徴とする請求項６に記載の超電導線材用基板の製造方法。
【請求項８】
前記表面粗度Ｒａが小さい方の圧延ロールにおける表面粗度Ｒａが３ｎｍ以上、７０ｎｍより小さい部分が、材料幅の０．８倍以上の幅範囲であることを特徴とする請求項６に記載の超電導線材用基板の製造方法。
【請求項９】
前記冷間圧延する工程では、圧延ロールの外径差が１．５μｍ以内である上下一対の圧延ロールを用いることを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の超電導線材用基板の製造方法。
【請求項１０】
前記冷間圧延する工程において、
前記表面粗度Ｒａが異なる上下一対の圧延ロールを用いて圧延する工程及び表面粗度Ｒａが同一の上下一対の圧延ロールを用いて圧延する工程が各々少なくとも１回以上含まれることを特徴とする請求項６〜９の何れか一項に記載の超電導線材用基板の製造方法。
【請求項１１】
超電導線材用基板の両面のうち、一方の表面粗度Ｒａが１０ｎｍ以下であって、他方の表面粗度Ｒａが前記一方の表面粗度Ｒａよりも大きく、前記他方の表面粗度Ｒａが８ｎｍ以上１５ｎｍ未満である超電導線材用基板と、
前記超電導線材用基板の前記一方の面上に形成された中間層と、
前記中間層上に形成された超電導層とを有する超電導線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材用基板、超電導線材用基板の製造方法及び超電導線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハステロイからなるテープ状の基板上にＩＢＡＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により中間層が形成され、この中間層上に酸化物超電導層が配向形成されて構成される超電導線材が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、２軸配向した基板上に、エピタキシャル成長させた中間層が形成され、この中間層上に酸化物超電導層が配向形成されて構成される超電導線材が知られている（例えば、特許文献２参照）。
なお、超電導線材として用いられる金属基板をここでは「超電導線材用基板」と呼ぶ。また、超電導線材用基板上にＩＢＡＤ法による中間層が形成された基板は、一般に「ＩＢＡＤ基板」と呼ばれる。【０００３】
超電導線材用基板の表面は、冷間圧延工程や高精密研磨工程等の各工程を経て、数ｎｍ級の表面粗度Ｒａに仕上げられる（例えば、特許文献３〜９参照）。
「表面粗度Ｒａ」とは、ＪＩＳＢ−０６０１−２００１（ＩＳＯ４２８７：１９９７に準拠）にて規定される算術平均粗さである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３２９８６７号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１２３４号公報
【特許文献３】特開２００８−２００７７３号公報
【特許文献４】特開２００８−２００７７５号公報
【特許文献５】特開２００７−２００８７０号公報
【特許文献６】特開２００８−２５４０４４号公報
【特許文献７】特開平４−１１０４５４号公報
【特許文献８】特開２００８−４９４５１号公報
【特許文献９】特開２００８−３６７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ＩＢＡＤ基板を用いた超電導特性の高い超電導線を製造するには、ＩＢＡＤ基板の結晶配向度が高く、ＩＢＡＤ基板の中間層としてＣｅＯ２等の酸化物層のエピタキシャル成長が要求される。このとき、基板表層に点在する欠陥、表面粗度の分布変動等が点在すると超電導層までの結晶成長が阻害され局部的な欠陥点が存在し、臨界電流値特性が低下する問題が生じる。これは、２軸配向した基板上に、エピタキシャル成長させた中間層を用いた超電導線でも同様の問題が生じる。そこで、超電導線が高い超電導特性を得るためには、機械研磨及び化学研磨等により、基板の圧延肌を表面粗度Ｒａで数ｎｍ〜１ｎｍ以下の高性能に改めて改質する必要がある。しかし、基板の裏側の表面粗度Ｒａが表面粗度Ｒａと同じ程度の数ｎｍである場合、基板表面に中間層を成膜する際に、基板裏面とサセプタの接触の際に傷がつきやすくなり、長尺製造には好ましくない。
上述した特許文献３〜９については、基板の表側の表面粗度Ｒａについては制御を行っているが、裏側の表面粗度Ｒａの制御は行われておらず、かつ、その後の中間層成膜の際に用いられる基板の裏側の表面粗度Ｒａについては何ら記載がなされていない。【０００６】
本発明の課題は、高性能な長尺超電導線材用基板、高性能な長尺超電導線材用基板の製造方法及び高性能な超電導線材用基板を用いた超電導線材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、超電導線材用基板の両面のうち、一方の表面粗度Ｒａが１０ｎｍ以下であって、他方の表面粗度Ｒａが前記一方の表面粗度Ｒａよりも大きく、かつ、８ｎｍ以上１５ｎｍ未満であることを特徴とする超電導線材用基板が提供される。
このとき、一方の表面粗度が１０ｎｍを超えると、基板表面に形成する中間層の配向性が低下してしまうため、好ましくない。また、他方の表面粗度Ｒａが８ｎｍ未満の場合には、その後基板表面に中間層を成膜する際に、基板の裏面とサセプタの接触の際に、傷がつきやすくなるため、好ましくない。また、他方の表面粗度Ｒａが１５ｎｍ以上の場合には、基板をリールに巻き取る際に基板の表層が粗い裏側が表側の表層を傷つけるために好ましくない。【０００８】
また、本発明によれば、
金属体を冷間圧延する工程と、
前記冷間圧延された金属体を熱処理する工程と、
を含む超電導線材用基板の製造方法であって、
前記冷間圧延する工程では、表面粗度Ｒａが異なる上下一対の圧延ロールを用いると共に、前記上下一対の圧延ロールのうち表面粗度Ｒａが小さい方の圧延ロールは、表面粗度Ｒａが３ｎｍ以上、７０ｎｍより小さいことを特徴とする超電導線材用基板の製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、超電導線材用基板の両面のうち、一方の表面粗度Ｒａが１０ｎｍ以下であって、他方の表面粗度Ｒａが前記一方の表面粗度Ｒａよりも大きく、かつ、８ｎｍ以上１５ｎｍ未満である超電導線材用基板の前記一方の面上に中間層が形成され、該中間層上に超電導層が形成されて構成されることを特徴とする超電導線材が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高性能な長尺超電導線材用基板、高性能な長尺超電導線材用基板の製造方法及び高性能な超電導線材用基板を用いた超電導線材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】超電導線材用基板の概略断面図である。
【図２】超電導線材用基板の製造工程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態における超電導線材用基板、超電導線材用基板の製造方法及び超電導線材について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】
図１に、超電導線材１０の概略断面図を示す。
超電導線材１０は、超電導線材用基板１、中間層２、超電導層３を備えて構成される。また、超電導線材１０は、超電導線材用基板１上に中間層２、超電導層３が順次積層される。
超電導線材用基板１の素材として、ハステロイ（登録商標）、インコネル（登録商標）等のＮｉ基合金又は、ステンレス鋼等のＦｅ基合金を用いることができ、光輝焼鈍処理されたＢＡ（ブライトアニール）材が好ましい。
【００１４】
図２を参照して、超電導線材用基板１の製造工程について説明する。
まず、超電導線材用基板１となる金属体を研磨する（ステップＳ１）。
研磨方法としては、機械研磨、化学研磨若しくは電解研磨又はこれらの組み合わせによる研磨を採用する。なお、必ずしも各種研磨を行う必要はなく、各種研磨を行わずにステップＳ２に移行してもよい。
【００１５】
機械研磨では、研磨粒としてダイヤモンド粒、酸化物粒等を用いる。また、研磨液として水、界面活性剤、油類、有機溶剤、これらの混合物、水と蟻酸、酢酸、硝酸等の酸を混合した溶液、水と水酸化ナトリウム等のアルカリを混合した溶液、の何れかを用いる。なお、研磨粒としては特に酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄等が望ましく、研磨液としては特に石鹸水が望ましい。
【００１６】
化学研磨では、研磨液として超電導線材用基板１表面と化学反応する化学溶液を用いる。化学溶液には、例えば硝酸、硫酸、蟻酸、酢酸、塩素、フッ素、クロム過酸化水素、シュウ酸、テトラリン酸、氷酢酸等の液体、又はこれらの混合液がある。研磨液としては特にこれらの混合液に飽和アルコールやスルホン酸類などの促進剤を混合した溶液が望ましい。
【００１７】
化学機械研磨では、研磨粒として上記機械研磨で用いられる研磨粒と同様の研磨粒を用いる。また、研磨液として上記化学研磨で用いられる研磨液を用いる。
【００１８】
電解研磨では、超電導線材用基板１を電解液に浸し、超電導線材用基板１を陽極として通電して電解反応により基板表面を研磨する。電解液は、酸やアルカリで良く、特に硝酸、リン酸、クロム酸、過酸化水素、水酸化カリウム、シアン化カリウム等が望ましい。
【００１９】
次に、研磨された金属体を冷間圧延する（ステップＳ２〜４）。
圧延工程では、素圧延工程（ステップＳ２）、中間圧延（ステップＳ３）、仕上げ圧延（ステップＳ４）の各圧延工程を行う。圧延工程では、圧延加工率４０％〜９９％の範囲で冷間圧延する。また、表面粗度Ｒａが同一の圧延ロールによる圧延及び表面粗度Ｒａが異なる圧延ロールによる圧延をそれぞれ少なくとも１回以上行う。各圧延工程の詳細については後述する（サンプル１−１〜１−４参照）。
【００２０】
次に、冷間圧延された金属体を熱処理する（ステップＳ５）。
平坦性回復のためのＴＡ（テンションアニール）熱処理は、超電導線材用基板をアルゴンガスと０．５〜５Ｖｏｌ．％の水素との混合ガス雰囲気下、８５０℃以下で１０秒以上保持し、張力印加状態で行う。
【００２１】
次に、熱処理された金属体を仕上げ加工する（ステップＳ６）。
仕上げ加工では、所望のサイズにスリット加工する。
【００２２】
最後に、仕上げ加工された金属体を仕上げ研磨する（ステップＳ７）。
仕上げ研磨では、ステップＳ１で述べた機械研磨、化学研磨若しくは電解研磨又はこれらを組合せた研磨方法により研磨する。
なお、ステップＳ７は必ずしも必要ではなく、ステップＳ５の時点で基板１の表面粗度Ｒａが所望の値とすることができれば、ステップＳ６で終了してもよい。
【００２３】
〔サンプル１−１〕
〔超電導線材用基板の製造工程〕
サンプル１−１では、仕上げ圧延工程（ステップＳ４参照）で表面粗度Ｒａの異なる圧延ロールを用いることを特徴とする超電導線材用基板１の製造工程について説明する。
【００２４】
超電導線材用基板１を製造するために、表面粗度Ｒａ５０ｎｍ、厚さ０．３ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行３５０ｍのＢＡ材（ハステロイＣ−２７６）を用いた。なお、材質については、ハステロイに限らず、インコネル、ステンレス鋼を用いてもよい。
【００２５】
研磨工程において（ステップＳ１参照）、ＢＡ材を研磨し、表面粗度Ｒａを５０ｎｍから３０ｎｍ程度にした。
【００２６】
素圧延工程及び中間圧延工程において（ステップＳ２及びＳ３参照）、表面粗度Ｒａが上下同一であって、ロール径Φ２０ｍｍの１２段圧延ロールを用いて、ＢＡ材を圧延し、厚さ０．１５ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行６９０ｍの中間圧延材を製造した。素圧延時に用いた圧延ロールの表面粗度Ｒａは６６ｎｍであり、中間圧延時に用いた圧延ロールの表面粗度Ｒａは４０ｎｍであった。
更に、厚さ０．１５ｍｍの中間圧延材を上下の表面粗度Ｒａが７ｎｍの圧延ロールを用いて、厚さを０．１０７ｍｍまで圧延した。このときの中間圧延材の表面粗度Ｒａは７ｎｍ〜９ｎｍであった。
【００２７】
仕上げ圧延工程において（ステップＳ４参照）、表面粗度Ｒａが３ｎｍの圧延ロール及び表面粗度Ｒａが１０ｎｍの圧延ロールを用いて、表面粗度Ｒａが７ｎｍ〜９ｎｍの中間圧延材を圧延し、長尺圧延材を製造した。上側（表側）の圧延ロールには表面粗度Ｒａが３ｎｍの圧延ロールを用い、下側（裏側）の圧延ロールには表面粗度Ｒａが１０ｎｍの圧延ロールを用いた。
圧延に使用されるロール表面粗度はＪＩＳ  Ｂ  ０６５１―２００１  触針式表面粗さ測定で求めた。
【００２８】
なお、下側の圧延ロールの表面粗度Ｒａは最大１０ｎｍ程度が望ましい。表面粗度Ｒａが１０ｎｍより大きいと、長尺圧延材の長手方向の表面粗度Ｒａが１５ｎｍを超える場合がある。また、コイル状に巻き込まれた長尺圧延材の表裏の擦り合わせ傷が高光沢側（表面）の表層に生じ、表面欠陥を残すことになる。
【００２９】
また、上側の圧延ロールの表面粗度Ｒａが３ｎｍで、下側の圧延ロールの表面粗度Ｒａとの差が３ｎｍ未満の場合、圧延時材料滑りの影響が大きくなり、形状制御が困難となる。
【００３０】
また、上側の圧延ロールは、全幅にわたって表面粗度Ｒａが３ｎｍであっても、中間圧延材の幅よりもわずかに狭い幅範囲に限定して表面粗度Ｒａが３ｎｍであってもよい。後者の場合、上側及び下側の圧延ロール端部の表面粗度Ｒａは１０ｎｍ程度であってもよい。
【００３１】
ＴＡ熱処理工程において（ステップＳ５参照）、長尺圧延材の平坦性改善のため、７９０℃×２０秒保持条件下で５ｋｇｆ／ｍｍ２の張力を長尺圧延材に印加し、長尺圧延材をアルゴンガスと水素との混合気体の雰囲気で熱処理した。
【００３２】
仕上げ加工工程において（ステップＳ６参照）、長尺圧延材を所望の仕上がりサイズにてスリット加工し、厚さ０．１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、奥行１０３０ｍの超電導線材用基板１を６つ製造した。圧延工程の加工率は６０％以上を確保した。
【００３３】
超電導線材用基板１の両端部からサンプルを採取し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により１０μｍ角の表面粗度Ｒａを測定した。測定した結果、表側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは３．２ｎｍ及び３．８ｎｍであり、全ての測定点の表面粗度ＲａはＲａ＜４ｎｍであった。また、裏側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは１０．２ｎｍ及び１０．６ｎｍであった。
【００３４】
仕上げ加工工程後の超電導線材用基板１について、室温にて引っ張り試験を行ったところ、０．２％耐力は１．６ＧＰａであった。
以上より、サンプル１−１による製造方法によれば、高強度、高性能な超電導線材用基板１を製造することができる。
【００３５】
〔サンプル２−１〕
サンプル１−１で得られた仕上げ加工工程後の超電導線材用基板１に対して、仕上げ研磨工程において（ステップＳ７参照）、超電導線材用基板１の表側面を機械研磨し、表面粗度Ｒａを０．９ｎｍとした。なお、研磨方法は機械研磨、化学研磨又は電解研磨のいずれであってもよい。また、仕上げ研磨工程直前の超電導線材用基板１の表層は一様な品質のため、仕上げ研磨工程にかかる研磨コストを低減することができる。
【００３６】
〔超電導線材の製造工程〕
サンプル２−１にて製造した超電導線材用基板１の表側面上に、ＩＢＡＤ法を用いて中間層２を形成した。中間層２は、超電導線材用基板１上にＧｄ−Ｚｒ酸化中間層（ＧＺＯ）が約１μｍ成膜され、更にその上にＰＬＤにて厚さ約４５０ｎｍのＣｅＯ２酸化物中間層が形成されて構成される。
【００３７】
中間層２上に、パルスレーザーデポジション法を用いて超電導層３を形成した。超電導層３は、中間層２上にＹＢＣＯ超電導体が約１μｍ堆積して構成される。
更に、超電導層３上に高周波スパッター装置を用いて厚さ約１０μｍの銀を蒸着して保護層を形成した。更に、酸素流気中、５５０℃で酸素アニールを行い、超電導線材１０を製造した。なお、超電導線材１０の表層には銅を有する安定化層が形成されている。
【００３８】
製造された超電導線材１０について、２００ｍ分を液体窒素に浸漬した状態で四端子法を用いて臨界電流を測定した。測定は１ｍピッチとし、電圧端子は１．２ｍとした。超電導線材１０の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で、臨界電流値の全測定位置で３０７Ａ以上を確認し、最小−最大差が８Ａとなった。
【００３９】
〔サンプル１−２〕
〔超電導線材用基板の製造工程〕
サンプル１−２では、中間圧延工程及び仕上げ圧延工程（ステップＳ３及びＳ４参照）で表面粗度Ｒａの異なる圧延ロールを用いることを特徴とする超電導線材用基板１の製造工程について説明する。
【００４０】
超電導線材用基板１を製造するために、表面粗度Ｒａ５０ｎｍ、厚さ０．３ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行３５０ｍのＢＡ材（ハステロイＣ−２７６）を用いた。なお、ハステロイに限らず、インコネル、ステンレス鋼を用いてもよい。
【００４１】
研磨工程において（ステップＳ１参照）、ＢＡ材を研磨し、表面粗度Ｒａを５０ｎｍから３０ｎｍ程度にした。
【００４２】
素圧延工程において（ステップＳ２参照）、表面粗度Ｒａ（４５ｎｍ）が上下同一であって、ロール径Φ２０ｍｍの１２段圧延ロールを用いて、ＢＡ材を圧延し、厚さ０．１５ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行６９０ｍの素圧延材を製造した。このときの素圧延材の表面粗度Ｒａを１５ｎｍ〜２５ｎｍ程度にした。
【００４３】
中間圧延工程において（ステップＳ３参照）、表面粗度Ｒａが６ｎｍの圧延ロール及び表面粗度Ｒａが１０ｎｍの圧延ロールを用いて、素圧延材を圧延し、厚さ０．１０７ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行９６０ｍの中間圧延材を製造した。上側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが６ｎｍの圧延ロールを用い、下側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが１０ｎｍの圧延ロールを用いた。
【００４４】
仕上げ圧延工程において（ステップＳ４参照）、表面粗度Ｒａが３ｎｍの圧延ロール及び表面粗度Ｒａが９ｎｍの圧延ロールを用いて、中間圧延材を圧延し、長尺圧延材を製造した。上側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが３ｎｍの圧延ロールを用い、下側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが９ｎｍの圧延ロールを用いた。
【００４５】
なお、下側の圧延ロールの表面粗度Ｒａは最大１０ｎｍ程度が望ましい。表面粗度Ｒａが１０ｎｍより大きいと、長尺圧延材の長手方向の表面粗度Ｒａが１５ｎｍを超える場合がある。また、長尺圧延材の裏面（表面粗度Ｒａが大きい面）の表面粗度Ｒａが３０ｎｍを超えた場合には、コイル状に巻き込まれた長尺圧延材の表裏の擦り合わせ傷が高光沢側（表面）の表層に生じ、表面欠陥を残すことになる。
【００４６】
また、上側の圧延ロールの表面粗度Ｒａが３ｎｍで、下側の圧延ロールの表面粗度Ｒａとの差が３ｎｍ未満の場合、圧延時材料滑りの影響が大きくなり、形状制御が困難となる。
【００４７】
ＴＡ熱処理工程において（ステップＳ５参照）、長尺圧延材の平坦性改善のため、７９０℃×２０秒保持条件下で５ｋｇｆ／ｍｍ２の張力を長尺圧延材に印加し、長尺圧延材をアルゴンガスと水素との混合気体の雰囲気で熱処理した。
【００４８】
仕上げ加工工程において（ステップＳ６参照）、長尺圧延材を所望の仕上がりサイズにてスリット加工し、厚さ０．１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、奥行１０２０ｍの超電導線材用基板１を６つ製造した。圧延工程の加工率は６０％以上を確保した。
【００４９】
超電導線材用基板１の両端部からサンプルを採取し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により１０μｍ角の表面粗度Ｒａを測定した。測定した結果、表側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは３．０ｎｍ及び３．５ｎｍであり、全ての測定点の表面粗度ＲａはＲａ＜４ｎｍであった。また、裏側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは８．８ｎｍ及び９．５ｎｍであった。
【００５０】
仕上げ加工工程後の超電導線材用基板１について、室温にて引っ張り試験を行ったところ、０．２％耐力は１．５ＧＰａであった。
以上より、サンプル１−２による製造方法によれば、高強度、高性能な超電導線材用基板１を製造することができる。
【００５１】
〔サンプル２−２〕
サンプル１−２で得られた仕上げ加工工程後の超電導線材用基板１に対して、仕上げ研磨工程において（ステップＳ７参照）、超電導線材用基板１の表側面を機械研磨し、表面粗度Ｒａを０．８ｎｍとした。なお、研磨方法は機械研磨、化学研磨又は電解研磨のいずれであってもよい。また、仕上げ研磨工程直前の超電導線材用基板１の表層は一様のため、研磨コストを低減することができる。
【００５２】
〔超電導線材の製造工程〕
サンプル２−２にて製造した超電導線材用基板１の表側面上に、ＩＢＡＤ法を用いて中間層２を形成した。中間層２は、超電導線材用基板１上にＧｄ−Ｚｒ酸化中間層（ＧＺＯ）が約１μｍ成膜され、更にその上にＰＬＤにて厚さ約５００ｎｍのＣｅＯ２酸化物中間層が形成されて構成される。
【００５３】
中間層２上に、パルスレーザーデポジション法を用いて超電導層３を形成した。超電導層３は、中間層２上にＹＢＣＯ超電導体が約１μｍ堆積して構成される。
更に、超電導層３上に高周波スパッター装置を用いて厚さ約１０μｍの銀を蒸着して保護層を形成した。更に、酸素流気中、５５０℃で酸素アニールを行い、超電導線材１０を製造した。なお、超電導線材１０の表層には銅を有する安定化層が形成されている。
【００５４】
製造された超電導線材１０について、２００ｍ分を液体窒素に浸漬した状態で四端子法を用いて臨界電流を測定した。測定は１ｍピッチとし、電圧端子は１．２ｍとした。超電導線材１０の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で、臨界電流値の全測定位置で３２６Ａ以上を確認し、最小−最大差が９Ａとなった。
【００５５】
〔サンプル１−３〕
〔超電導線材用基板の製造工程〕
サンプル１−３では、中間圧延工程及び仕上げ圧延工程（ステップＳ３及びＳ４参照）で表面粗度Ｒａの異なる圧延ロールを用いることを特徴とする超電導線材用基板１の製造工程について説明する。
【００５６】
超電導線材用基板１を製造するために、表面粗度Ｒａ５０ｎｍ、厚さ０．３ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行３５０ｍのＢＡ材（ハステロイＣ−２７６）を用いた。なお、ハステロイに限らず、インコネル、ステンレス鋼を用いてもよい。
【００５７】
研磨工程において（ステップＳ１参照）、ＢＡ材を研磨し、表面粗度Ｒａを５０ｎｍから３０ｎｍ程度にした。
【００５８】
素圧延工程において（ステップＳ２参照）、表面粗度Ｒａ（４５ｎｍ）が上下同一であって、ロール径Φ２０ｍｍの１２段圧延ロールを用いて、ＢＡ材を圧延し、厚さ０．１５ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行６９０ｍの素圧延材を製造した。このときの素圧延材の表面粗度Ｒａを１５ｎｍ〜２５ｎｍ程度にした。
【００５９】
中間圧延工程において（ステップＳ３参照）、表面粗度Ｒａが６ｎｍの圧延ロール及び表面粗度Ｒａが１２ｎｍの圧延ロールを用いて、素圧延材を圧延し、厚さ０．１０７ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行９６０ｍの中間圧延材を製造した。上側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが６ｎｍの圧延ロールを用い、下側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが１２ｎｍの圧延ロールを用いた。
【００６０】
仕上げ圧延工程において（ステップＳ４参照）、表面粗度Ｒａが４ｎｍの圧延ロール及び表面粗度Ｒａが９ｎｍの圧延ロールを用いて、中間圧延材を圧延し、長尺圧延材を製造した。上側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが４ｎｍの圧延ロールを用い、下側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが９ｎｍの圧延ロールを用いた。
【００６１】
ＴＡ熱処理工程において（ステップＳ５参照）、長尺圧延材の平坦性改善のため、７９０℃×２０秒保持条件下で５ｋｇｆ／ｍｍ２の張力を長尺圧延材に印加し、長尺圧延材をアルゴンガスと水素との混合気体の雰囲気で熱処理した。
【００６２】
仕上げ加工工程において（ステップＳ６参照）、長尺圧延材を所望の仕上がりサイズにてスリット加工し、厚さ０．１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、奥行１０２０ｍの超電導線材用基板１を６つ製造した。圧延工程の加工率は６０％以上を確保した。
【００６３】
超電導線材用基板１の両端部からサンプルを採取し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により１０μｍ角の表面粗度Ｒａを測定した。測定した結果、表側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは４．１ｎｍ及び４．３ｎｍであり、全ての測定点の表面粗度ＲａはＲａ＜５ｎｍであった。また、裏側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは９．７ｎｍ及び８．９ｎｍであった。
【００６４】
仕上げ加工工程後の超電導線材用基板１について、室温にて引っ張り試験を行ったところ、０．２％耐力は１．６ＧＰａであった。
以上より、サンプル１−３による製造方法によれば、高強度、高性能な超電導線材用基板１を製造することができる。
【００６５】
〔サンプル２−３〕
サンプル１−３で得られた仕上げ加工工程後の超電導線材用基板１に対して、仕上げ研磨工程において（ステップＳ７参照）、超電導線材用基板１の表側面を機械研磨し、表面粗度Ｒａを１．２ｎｍとした。なお、研磨方法は機械研磨、化学研磨又は電解研磨のいずれであってもよい。また、仕上げ研磨工程直前の超電導線材用基板１の表層は品質が一様のため、仕上げ研磨工程における研磨コストを低減することができる。
【００６６】
〔超電導線材の製造工程〕
サンプル２−３にて製造した超電導線材用基板１上に、ＩＢＡＤ法を用いて中間層２を形成した。中間層２は、超電導線材用基板１上にＧｄ−Ｚｒ酸化中間層（ＧＺＯ）が約１μｍ成膜され、更にその上にＰＬＤにて厚さ約５００ｎｍのＣｅＯ２酸化物中間層が形成されて構成される。
【００６７】
中間層２上に、パルスレーザーデポジション法を用いて超電導層３を形成した。超電導層３は、中間層２上にＹＢＣＯ超電導体が約１μｍ堆積して構成される。
更に、超電導層３上に高周波スパッター装置を用いて厚さ約１０μｍの銀を蒸着して保護層を形成した。更に、酸素流気中、５５０℃で酸素アニールを行い、超電導線材１０を製造した。なお、超電導線材１０の表層には銅を有する安定化層が形成されている。
【００６８】
製造された超電導線材１０について、２００ｍ分を液体窒素に浸漬した状態で四端子法を用いて臨界電流を測定した。測定は１ｍピッチとし、電圧端子は１．２ｍとした。超電導線材１０の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で、臨界電流値の全測定位置で２９５Ａ以上を確認し、最小−最大差が８Ａとなった。
【００６９】
〔サンプル１−４（２−４）〕
〔超電導線材用基板の製造工程〕
サンプル１−４（２−４）では、仕上げ圧延工程（ステップＳ４参照）で表面粗度Ｒａの異なる圧延ロールを用いることを特徴とし、仕上げ研磨工程を行わないことを特徴とする超電導線材用基板１の製造工程について説明する。
【００７０】
超電導線材用基板１を製造するために、表面粗度Ｒａ５０ｎｍ、厚さ０．３ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行３５０ｍのハステロイＢＡ材（ハステロイＣ−２７６）を用いた。なお、ハステロイに限らず、インコネル、ステンレス鋼を用いてもよい。
【００７１】
研磨工程において（ステップＳ１参照）、ＢＡ材を研磨し、表面粗度Ｒａを５０ｎｍから３０ｎｍ程度にした。
【００７２】
素圧延工程及び中間圧延工程において（ステップＳ２及びＳ３参照）、表面粗度Ｒａが上下同一であって、ロール径Φ２０ｍｍの１２段圧延ロールを用いて、ＢＡ材を圧延し、厚さ０．１５ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行６９０ｍの中間圧延材を製造した。素圧延時に用いた圧延ロールの表面粗度Ｒａは６６ｎｍであり、中間圧延時に用いた圧延ロールの表面粗度Ｒａは４０ｎｍであった。
更に、厚さ０．１５ｍｍの中間圧延材を上下の表面粗度Ｒａが７ｎｍの圧延ロールを用いて、厚さを０．１０７ｍｍまで圧延した。このときの中間圧延材の表面粗度Ｒａは７ｎｍ〜９ｎｍであった。
【００７３】
仕上げ圧延工程において（ステップＳ４参照）、表面粗度Ｒａが２ｎｍの圧延ロール及び表面粗度Ｒａが１０ｎｍの圧延ロールを用いて、表面粗度Ｒａが７ｎｍ〜９ｎｍの中間圧延材を圧延し、長尺圧延材を製造した。上側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが２ｎｍの圧延ロールを用い、下側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが１０ｎｍの圧延ロールを用いた。
【００７４】
なお、下側の圧延ロールの表面粗度Ｒａは最大１０ｎｍ程度が望ましい。表面粗度Ｒａが１０ｎｍより大きいと、長尺圧延材の長手方向の表面粗度Ｒａが１５ｎｍを超える場合がある。また、コイル状に巻き込まれた長尺圧延材表裏の擦り合わせ傷が高光沢側（表面）の表層に生じ、表面欠陥を残すことになる。
【００７５】
また、上側の圧延ロールの表面粗度Ｒａが３ｎｍで、下側の圧延ロールの表面粗度Ｒａとの差が３ｎｍ未満の場合、圧延時材料滑りの影響が大きくなり、形状制御が困難となる。
【００７６】
また、上側の圧延ロールは、全幅にわたって表面粗度Ｒａが３ｎｍであっても、中間圧延材の幅よりもわずかに狭い幅範囲に限定して表面粗度Ｒａが３ｎｍであってもよい。後者の場合、上側及び下側の圧延ロール端部の表面粗度Ｒａは１０ｎｍ程度であってもよい。
【００７７】
ＴＡ熱処理工程において（ステップＳ５参照）、長尺圧延材の平坦性改善のため、７９０℃×２０秒保持条件下で５ｋｇｆ／ｍｍ２の張力を長尺圧延材に印加し、長尺圧延材をアルゴンガスと水素との混合気体の雰囲気で熱処理した。
【００７８】
仕上げ加工工程において（ステップＳ６参照）、長尺圧延材を所望の仕上がりサイズにてスリット加工し、厚さ０．１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、奥行１０３０ｍの超電導線材用基板１を６つ製造した。圧延工程の加工率は６０％以上を確保した。
【００７９】
超電導線材用基板１の両端部からサンプルを採取し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により１０μｍ角の表面粗度Ｒａを測定した。測定した結果、表側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは２．４ｎｍ及び２．８ｎｍであり、全ての測定点の表面粗度ＲａはＲａ＜３ｎｍであった。また、裏側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは９．８ｎｍ及び１０．８ｎｍであった。
【００８０】
仕上げ研磨工程（ステップＳ７参照）は省略した。仕上げ研磨工程を省略することにより、コストを大幅に低減することができる。
【００８１】
仕上げ加工工程後の超電導線材用基板１について、室温にて引っ張り試験を行ったところ、０．２%耐力は１．５ＧＰａであった。
以上より、サンプル１−４による製造方法によれば、高強度、高性能、安価な超電導線材用基板１を製造することができる。
【００８２】
〔超電導線材の製造工程〕
サンプル１−４（２−４）にて製造した超電導線材用基板１の表側面上に、ＩＢＡＤ法を用いて中間層２を形成した。中間層２は、超電導線材用基板１上にＧｄ−Ｚｒ酸化中間層（ＧＺＯ）が約１μｍ成膜され、更にその上にＰＬＤにて厚さ約４８０ｎｍのＣｅＯ２酸化物中間層が形成されて構成される。
【００８３】
中間層２上に、パルスレーザーデポジション法を用いて超電導層３を形成した。超電導層３は、中間層２上にＹＢＣＯ超電導体が約１μｍ堆積して構成される。
更に、超電導層３上に高周波スパッター装置を用いて厚さ約１０μｍの銀を蒸着して保護層を形成した。更に、酸素流気中、５５０℃で酸素アニールを行い、超電導線材１０を製造した。なお、超電導線材１０の表層には銅を有する安定化層が形成されている。
【００８４】
製造された超電導線材１０について、２００ｍ分を液体窒素に浸漬した状態で四端子法を用いて臨界電流を測定した。測定は１ｍピッチとし、電圧端子は１．２ｍとした。超電導線材１０の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で、臨界電流値の全測定位置で２６１Ａ以上を確認し、最小−最大差が１２Ａとなった。
【００８５】
〔サンプル１−５〕
〔超電導線材用基板の製造工程〕
サンプル１−５では、仕上げ圧延工程（ステップＳ４参照）で表面粗度Ｒａの異なる圧延ロールを用いることを特徴とする超電導線材用基板１の製造工程について説明する。
【００８６】
超電導線材用基板を製造するために、表面粗度Ｒａ５０ｎｍ、厚さ０．３ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行３５０ｍのＢＡ材（ハステロイＣ−２７６）を用いた。
【００８７】
研磨工程において（ステップＳ１参照）、ＢＡ材を研磨し、表面粗度Ｒａを５０ｎｍから３０ｎｍ程度にした。
【００８８】
素圧延工程及び中間圧延工程において（ステップＳ２及びＳ３参照）、表面粗度Ｒａが上下同一であって、ロール径Φ２０ｍｍの１２段圧延ロールを用いて、ＢＡ材を圧延し、厚さ０．１０７ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行９７０ｍの中間圧延材を製造した。素圧延時に用いた圧延ロールの表面粗度Ｒａは４０ｎｍであり、中間圧延時に用いた圧延ロールの表面粗度Ｒａは１３ｎｍであった。
【００８９】
仕上げ圧延工程において（ステップＳ４参照）、表面粗度Ｒａが３ｎｍの圧延ロール及び表面粗度Ｒａが１３ｎｍの圧延ロールを用いて、中間圧延材を圧延し、長尺圧延材を製造した。上側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが３ｎｍの圧延ロールを用い、下側の圧延ロールには表面粗度Ｒａが１３ｎｍの圧延ロールを用いた。
【００９０】
ＴＡ熱処理工程において（ステップＳ５参照）、長尺圧延材の平坦性改善のため、７９０℃×２０秒保持条件下で５ｋｇｆ／ｍｍ２の張力をハステロイに印加し、ハステロイをアルゴンガスと水素との混合気体の雰囲気で熱処理した。
【００９１】
仕上げ加工工程において（ステップＳ６参照）、長尺圧延材を所望の仕上がりサイズにてスリット加工し、厚さ０．１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、奥行１０３０ｍの超電導線材用基板を６つ製造した。圧延工程の加工率は６０％以上を確保した。
【００９２】
超電導線材用基板の両端部からサンプルを採取し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により１０μｍ角の表面粗度Ｒａを測定した。測定した結果、表側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは３．７ｎｍ及び３．９ｎｍであり、また、裏側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは１３．３ｎｍ及び１３．６ｎｍであった。
【００９３】
仕上げ加工工程後の超電導線材用基板について、室温にて引っ張り試験を行ったところ、０．２％耐力は１．６ＧＰａであった。
【００９４】
〔サンプル２−５〕
サンプル１−５で得られた仕上げ加工工程後の超電導線材用基板１に対して、仕上げ研磨工程において（ステップＳ７参照）、超電導線材用基板の表側面を機械研磨し、表面粗度Ｒａを２．４ｎｍとした。なお、研磨方法は機械研磨、化学研磨又は電解研磨のいずれであってもよい。
【００９５】
〔超電導線材の製造工程〕
サンプル２−５にて製造した超電導線材用基板上に、ＩＢＡＤ法を用いて中間層を形成した。中間層は、超電導線材用基板上にＧｄ−Ｚｒ酸化中間層（ＧＺＯ）が約１μｍ成膜され、更にその上にＰＬＤにて厚さ約４８０ｎｍのＣｅＯ２酸化物中間層が形成されて構成される。
【００９６】
中間層上に、パルスレーザーデポジション法を用いて超電導層を形成した。超電導層は、中間層上にＹＢＣＯ超電導体が約１μｍ堆積して構成される。
更に、超電導層上に高周波スパッター装置を用いて厚さ約１０μｍの銀を蒸着して保護層を形成した。更に、酸素流気中、５５０℃で酸素アニールを行い、超電導線材を製造した。なお、超電導線材１０の表層には銅を有する安定化層が形成されている。
【００９７】
製造された超電導線材について、２００ｍ分を液体窒素に浸漬した状態で四端子法を用いて臨界電流を測定した。測定は１ｍピッチとし、電圧端子は１．２ｍとした。超電導線材の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で、臨界電流値の全測定位置で２６８Ａ以上を確認し、最小−最大差が３７Ａとなった。
【００９８】
〔サンプル１−６〕
〔超電導線材用基板の製造工程〕
サンプル１−６では、圧延工程（ステップＳ２〜４参照）の全てで表面粗度Ｒａが上下同一の圧延ロールを用いる超電導線材用基板の製造工程について説明する。
【００９９】
超電導線材用基板を製造するために、表面粗度Ｒａ５０ｎｍ、厚さ０．３ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行３５０ｍのＢＡ材（ハステロイＣ−２７６）を用いた。
【０１００】
研磨工程において（ステップＳ１参照）、ＢＡ材を研磨し、表面粗度Ｒａを５０ｎｍから３０ｎｍ程度にした。
【０１０１】
素圧延工程及び中間圧延工程において（ステップＳ２及びＳ３参照）、表面粗度Ｒａが上下同一であって、ロール径Φ２０ｍｍの１２段圧延ロールを用いて、ＢＡ材を圧延し、厚さ０．１０７ｍｍ、幅７５ｍｍ、奥行９７０ｍの中間圧延材を製造した。素圧延時に用いた圧延ロールの表面粗度Ｒａは４０ｎｍであり、中間圧延時に用いた圧延ロールの表面粗度Ｒａは１３ｎｍであった。
【０１０２】
仕上げ圧延工程において（ステップＳ４参照）、表面粗度Ｒａが７ｎｍの上下同一の圧延ロールを用いて中間圧延材を圧延し、長尺圧延材を製造した。
このとき、圧延時材料滑りの影響が大きくなり、長尺圧延材は平坦性に劣る端延び形状となった。
【０１０３】
ＴＡ熱処理工程において（ステップＳ５参照）、長尺圧延材の平坦性改善のため、７９０℃×２０秒保持条件下で５ｋｇｆ／ｍｍ２の張力をハステロイに印加し、ハステロイをアルゴンガスと水素との混合気体の雰囲気で熱処理した。
【０１０４】
仕上げ加工工程において（ステップＳ６参照）、長尺圧延材を所望の仕上がりサイズにてスリット加工し、厚さ１００μｍ、幅１０ｍｍ、奥行１０３０ｍの超電導線材用基板を６つ製造した。圧延工程の加工率は６０％以上を確保した。なお、製造された６つの超電導線材用基板のうち、２つは平坦性の変動が不連続的にあり、中間層の成膜に適さない形状品質であった。
【０１０５】
超電導線材用基板の両端部からサンプルを採取し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により１０μｍ角の表面粗度Ｒａを測定した。測定した結果、表側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは７．２ｎｍ及び７．８ｎｍであり、また、裏側面の両端部それぞれ１０箇所平均の表面粗度Ｒａは７．９ｎｍ及び８．２ｎｍであった。
【０１０６】
仕上げ加工工程後の超電導線材用基板について、室温にて引っ張り試験を行ったところ、０．２％耐力は１．６ＧＰａであった。
【０１０７】
〔サンプル２−６〕
サンプル１−６で得られた仕上げ加工工程後の超電導線材用基板１に対して、仕上げ研磨工程において（ステップＳ７参照）、超電導線材用基板の表側面を機械研磨し、表面粗度Ｒａを２．９ｎｍとした。なお、研磨方法は機械研磨、化学研磨又は電解研磨のいずれであってもよい。
【０１０８】
〔超電導線材の製造工程〕
サンプル２−６にて製造した超電導線材用基板の表側面上に、ＩＢＡＤ法を用いて中間層を形成した。中間層は、超電導線材用基板上にＧｄ−Ｚｒ酸化中間層（ＧＺＯ）が約１μｍ成膜され、更にその上にＰＬＤにて厚さ約４８０ｎｍのＣｅＯ２酸化物中間層が形成されて構成される。
【０１０９】
中間層上に、パルスレーザーデポジション法を用いて超電導層を形成した。超電導層は、中間層上にＹＢＣＯ超電導体が約１μｍ堆積して構成される。
更に、超電導層上に高周波スパッター装置を用いて厚さ約１０μｍの銀を蒸着して保護層を形成した。更に、酸素流気中、５５０℃で酸素アニールを行い、超電導線材を製造した。なお、超電導線材１０の表層には銅を有する安定化層が形成されている。
【０１１０】
製造された超電導線材について、２００ｍ分を液体窒素に浸漬した状態で四端子法を用いて臨界電流を測定した。測定は１ｍピッチとし、電圧端子は１．２ｍとした。超電導線材の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で、臨界電流値の全測定位置で２４０Ａ以上を確認し、最小−最大差が２８Ａとなった。
【０１１１】
［サンプル１−７〜１−１３］
サンプル１−７〜１−１３では、サンプル１−１と同様に、仕上げ圧延工程（ステップＳ４参照）で表面粗度Ｒａの異なる圧延ロールを用いることを特徴とする超電導線材用基板１の製造工程を行った。各サンプルで用いた仕上げ圧延工程（ステップＳ４）の上側（表側）と下側（裏側）の圧延ロールの表面粗度Ｒａは表１に示す通りである。
【０１１２】
表１に、上記述べてきたサンプル１−１〜１−１３の超電導線材用基板の特性と仕上げ圧延工程の上側（表側）と下側（裏側）の圧延ロールの表面粗度Ｒａと仕上げ圧延工程後の基板表裏の表面粗度Ｒａをまとめたものを示す。
なお、表１における形状不良率とは、製造された超電導線材用基板のうち、中間層の成膜に適した形状（厚さ０．１ｍｍ、幅１０ｍｍ、奥行き２００ｍ単位）に適合しない品質の基板の割合を示す。この形状不良率が小さいほど、長尺な超電導線材用基板の製造が可能となる。
【０１１３】
【表１】
0005950900.tif 000002
【０１１４】
サンプル１〜５、１−７〜１−１３では、仕上げ圧延工程における上側（表側）と下側（裏側）の圧延ロールの表面粗度Ｒａが異なる場合であり、サンプル１−６は上側と下側の圧延ロールの表面粗度Ｒａが同じ場合である。
サンプル１−６では、得られた超電導線材用基板の形状不良率が高かった。これは、サンプル１−６においては上側と下側の圧延ロールの表面粗度Ｒａが同じために、圧延の際に超電導線材用基板が滑ってしまい、不連続に形状の平坦性が変動してしまったと考えられる。このことから、上側（表側）と下側（裏側）の圧延ロールの表面粗度Ｒａは異なることが必要であることが判る。
【０１１５】
サンプル１−７では、上側（表側）の圧延ロールの表面粗度Ｒａを３ｎｍ未満としたが、サンプル１−６と同様に得られた超電導線材用基板の形状不良率が高かった。これは、上側の表面粗度Ｒａが小さすぎ、さらに、下側（裏側）の圧延ロールの表面粗度Ｒａが７ｎｍと低いために、圧延の際に超電導線材用基板が滑ってしまい、サンプル１−６と同じ現象が生じてしまったと考えられる。
一方、サンプル１−１３では、上側（表側）の圧延ロールの表面粗度Ｒａを７０ｎｍ以上としたが、得られた超電導線材用基板の形状不良率が高かった。これは、表面粗度Ｒａが大きい、粗い面で圧延を行ったために、超電導線材用基板に不均一な内部応力が分布したため、その後の熱処理工程（ステップＳ５）によって、得られた超電導線材用基板に歪みが生じてしまったためと考えられる。
以上のことより、圧延ロールのうち表面粗度Ｒａが小さい方の圧延ロールは、表面粗度Ｒａが３ｎｍ以上、７０ｎｍより小さいことが求められる。
また、サンプル１−１２のように、圧延ロールのうち表面粗度Ｒａが小さい方の圧延ロールは、表面粗度Ｒａが６０ｎｍ以上であり、サンプル１−１３の表面粗度Ｒａが７０ｎｍと比べると、形状不良率が低減されてはいるが、形状不良率が０％とはならないことから、６０ｎｍ未満であることが好ましい。
【０１１６】
サンプル１−９では、圧延ロールの上側（表側）と下側（裏側）の表面粗度Ｒａの差が１０ｎｍ以上とした。得られた超電導線材用基板の表面を確認したところ、表面粗度Ｒａが小さい上側の表層に擦り合わせ傷と思われる表面欠陥が形成されていた。これは、サンプル１−９では、圧延ロールの上側（表側）に比べて下側（裏側）の表面粗度Ｒａが粗いため、テープ状の超電導線材用基板をリールに巻き取る際に基板の表層が粗い裏側が表側の表層を傷つけたためと考えられる。
以上のことから、上下一対の圧延ロールには、表面粗度Ｒａの差が２ｎｍよりも大きく、１０ｎｍよりも小さい圧延ロールを用いることが好ましい。
【０１１７】
ここで、基板の上側（表側）の表面粗度Ｒａは出来るだけ小さいことが望ましく、更に、下側（裏側）の表面粗度Ｒａも極端に粗くないものが望ましいため、サンプル１−１〜１−５、１−８のように、仕上げ圧延工程における下側（裏側）の圧延ロールの表面粗度Ｒａは、１５ｎｍ未満とすることが好ましく、１０ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【０１１８】
なお、基板の圧延仕上がりの表面粗度Ｒａと精密研磨後の表面粗度Ｒａとが大きく乖離している場合、研磨後の基板表面の最大高さを意味するＲｚが大きく、深さ方向の地肌傷の被りや圧延傷を低減することが困難となる。そのため、基板の圧延仕上がりの表面粗度Ｒａは数ｎｍであることが好ましい。
【０１１９】
［サンプル２−７〜２−１３］
サンプル２−７〜２−１３では、仕上げ加工工程後、又は仕上げ研磨工程後に得られた超電導線材用基板１を用いて、超電導線材用基板１の表側面上に、ＩＢＡＤ法を用いて中間層２を形成した。中間層２は、超電導線材用基板１上にＧｄ−Ｚｒ酸化中間層（ＧＺＯ）が約１μｍ成膜され、更にその上にＰＬＤにて厚さ約４５０ｎｍのＣｅＯ２酸化物中間層が形成されて構成される。
【０１２０】
中間層２上に、パルスレーザーデポジション法を用いて超電導層３を形成した。超電導層３は、中間層２上にＹＢＣＯ超電導体が約１μｍ堆積して構成される。
更に、超電導層３上に高周波スパッター装置を用いて厚さ約１０μｍの銀を蒸着して保護層を形成した。更に、酸素流気中、５５０℃で酸素アニールを行い、超電導線材１０を製造した。なお、超電導線材１０の表層には銅を有する安定化層が形成されている。
【０１２１】
製造された超電導線材１０について、２００ｍ分を液体窒素に浸漬した状態で四端子法を用いて臨界電流を測定した。測定は１ｍピッチとし、電圧端子は１．２ｍとした。このとき用いた超電導線材用基板１の表裏の表面粗度Ｒａは表２に示す通りである。
【０１２２】
表２に、上記述べてきたサンプル２−１〜２−１３の超電導線材用基板の表裏の表面粗度Ｒａと、得られた超電導線材の特性をまとめたものを示す。
ここで、表面状態は中間層が積まれた基板表面をＣＣＤカメラ検査装置と目視で観察し、色むらや線状傷等の欠陥が存在するかどうかを確認した。なお、表２において、Ａは欠陥が存在しないことを、Ｂは色むら又は点状欠陥が存在することを、Ｃは線状欠陥が存在することを意味する。
また、臨界電流特性は、２００ｍ分を液体窒素に浸漬した状態で四端子法を用いて臨界電流を測定した結果である。測定は１ｍピッチとし、電圧端子は１．２ｍとした。超電導線材１０の通電特性は１μＶ／ｃｍ定義で行った。
密着状態は、基板の裏側表層と安定化層（保護層を含む）との密着状態を評価した。このときの密着状態は、曲げ試験法で確認した。この曲げ試験では、安定化層まで形成された超電導線材（厚みｔ＝０．２ｍｍ）に対し、円柱状物（直径φ＝１０ｍｍ）を用いて、超電導線材の長手方向を円柱状物の外周面の湾曲に沿うように、超電導線材の表裏の両方向に対して１回ずつ曲げひずみε＝２％（ε＝ｔ／φ）を与えて、基板の裏側表層における剥離状態を評価した。この時の曲げ試験は、超電導線材に対して張力を印加しない無張力条件下で行った。なお、表２において、Ａは基板の裏側表層において剥離部分が検出されなかった密着性良好状態を示し、Ｂは基板の裏側表層において剥離部分が僅かでも検出された状態を示し、Ｃは基板の裏側表層において剥離部分が超電導線材の幅方向に半分以上存在していることが検出された状態を示している。
【０１２３】
【表２】
0005950900.tif 000003
【０１２４】
サンプル２−１〜２−８は、表側の表面粗度Ｒａが１０ｎｍ以下であって、裏側の表面粗度Ｒａが８ｎｍ以上１５ｎｍ未満である。
一方、サンプル２−１１〜２−１３は、裏側の表面粗度Ｒａが８ｎｍ未満であり、サンプル２−９とサンプル２−１０は裏側の表面粗度Ｒａが１５ｎｍ以上である。
【０１２５】
ここで、サンプル２−１１〜２−１３の超電導線材用基板の裏側表面には、中間層等の成膜の際に形成されたと考えられる深さ０．１μｍ〜０．５μｍ程度の凸凹状の線状欠陥が生じていた。これは、裏側面の表面粗度Ｒａを小さくしたために、基板上に中間層を積むために走行させた際に、サセプタと基板の裏側表面が接した際に線状欠陥が生じてしまったためと考えられる。また、表側表面にも微細な線状欠陥が生じていた。これは、表側の表面粗度Ｒａが小さく、滑らかな状態のために、基材をリールに巻いた際に表側表面に裏側表面が擦り合わせられてしまったために、裏側の表面に形成された線状欠陥が表側の表面に転写されてしまったと考えられる。
サンプル２−１１〜２−１３は、基板の表側表面に線状欠陥が形成されていることで、臨界電流が低下してしまった。
また、サンプル２−１１〜２−１３は、裏面に形成された安定化層と基板との密着性が悪かった。これは、基板の裏側表面に付着したサセプタと基板の接触で生じた凸凹状の線状欠陥と、微小な金属粉のためと考えられる。
以上のことから、サンプル２−１〜２−１０のように、裏側の表面粗度Ｒａは８ｎｍ以上であることが好ましい。
【０１２６】
一方、サンプル２−９、２−１０の超電導線材用基板では、裏側の表面粗度Ｒａを１５ｎｍ以上とした。サンプル２−１１〜２−１３と比して、基板の裏側表面状態は改善されているが、基板の表側表面状態にはわずかに点状欠陥が生じてしまった。これは、表側の表面粗度Ｒａが高配向性を狙った低いＲａ値（３ｎｍ以下）を有しているために、裏側の高いＲａ値によって裏側の表面に形成された凹凸が表側の表面に転写されてしまったためと考えられる。
このことから、サンプル２−１〜２−８のように、裏側の表面粗度Ｒａは、８ｎｍ以上１５ｎｍ未満が好ましい。
【０１２７】
なお、基板表側の表面粗度Ｒａは小さければ小さいほど、基板表側上に形成される中間層の配向性が向上し、臨界電流も向上するが、基板表側の表面粗度Ｒａは好ましくは６ｎｍ以下である。特に、サンプル２−１〜２−５のように、表側の表面粗度Ｒａが３ｎｍ以下である場合には、中間層の配向性が向上し、臨界電流値も２６０Ａ以上の高い値となった。一方、サンプル２−７は、表側の表面粗度が３ｎｍを超えているため、サンプル２−５等と比べても臨界電流値が少し低い値となっている。
また、サンプル２−６とサンプル２−８では裏面での安定化層の密着性がよくないために、局部的に熱的不安定さの影響を受け、臨界電流値も他のサンプルに比べて少し低い値となっていると考えられる。これは、表面粗度Ｒａが同等のサンプル２−１，２−４と比べるとよく判る。
【０１２８】
なお、サンプル２−４では仕上げ研磨工程を行わず、サンプル２−１〜２−３、２−５、２−６では仕上げ研磨工程を行った。この仕上げ研磨工程は、表側の表面粗度Ｒａを制御する目的だけではなく、圧延工程で押し込まれた微細な金属粒の除去、表層に固着、焼着した油分の除去、表層における不均一層の除去など、表層の清浄度改善を行う目的もある。このため、仕上げ研磨工程を実施することが好ましい。また、超電導線材用基板製造工程のフロー図に示す、研磨工程では（ステップＳ１参照）、鋳造工程から粗圧延工程の素材の上工程で生じる表層欠陥、例えば、基板の素材片や異材片が押し込まれて生じた欠陥や局部的に成分が変動して生じた欠陥、を軽減する効果がある。このため、超電導線材用基板の製造工程中においては、研磨工程を実施することが好ましく、更に複数回の研磨工程を実施することが、より好ましい。
【０１２９】
以上のサンプルでは、非配向基板を用いたが、少なくとも基板表面が配向した状態の配向基板にも本実施形態は適用することができる。
なお、従来、超電導線材用基板の表面粗度Ｒａを小さくすることで超電導線材の特性が向上することは知られているが、表側面に合わせて裏側面の表面粗度Ｒａを小さくした場合には、サンプル２−１１〜２−１３のように超電導線材用基板の裏側面に欠陥が形成されやすくなってしまい、好ましくない。
例えば特許文献４に記載のあるように、鏡面ロールで仕上げ圧延を行った際に、裏側の表面粗度Ｒａを制御せず、その後の研磨で研磨対象となる表側と同様に圧延を行うことで、ｋｍオーダーを超える長尺な超電導線材用基板の均一な形状制御が困難という問題が生じてしまう。
また、特許文献８に記載のあるように、裏側が鏡面ロールなどの仕上げ圧延前の状態の場合には、鏡面ロールでの仕上げ圧延後の表面状態と比べて、裏側の表面状態が急峻な凹凸となっている。このため、表側を研磨によって表面粗度Ｒａを向上させた後、基板をリールに巻き取る際に基板の表面状態が粗い裏側が表側の表層を傷つけることとなる。
【０１３０】
以上のように、本実施形態によれば、高強度、高配向で超電導特性に優れた量産的に安価で長尺な超電導線材用基板を製造することができる。また、この超電導線材用基板を用いた超電導線材を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、以上のように構成されていることから、超電導線材用基板および超電導線材用基板の製造方法、超電導線材に利用できる。
【符号の説明】
【０１３２】
１    超電導線材用基板
２    中間層
３    超電導体層
１０  超電層線材
【図１】
0005950900.tif 000004
【図２】
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