(57)【要約】【課題】クラックの発生が抑制された中間層を形成することができ、優れた超電導特性を有するテープ状の酸化物超電導薄膜線材を製造することができる技術を提供する。【解決手段】巻出しリールから巻出されたテープ状の配向金属基板を湾曲させ、内曲げ面側に中間層を形成し、その後、湾曲を解消させながら、中間層が形成された配向金属基板を巻取りリールに巻取るテープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法。前記テープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法を用いて、配向金属基板上に形成された中間層の上に、酸化物超電導薄膜を形成して、テープ状の酸化物超電導薄膜線材を製造するテープ状の酸化物超電導薄膜線材の製造方法。【選択図】図１
2012003972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻出しリールから巻出されたテープ状の配向金属基板を湾曲させ、内曲げ面側に中間層を形成し、
その後、湾曲を解消させながら、中間層が形成された前記配向金属基板を巻取りリールに巻取る
ことを特徴とするテープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のテープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法を用いて、配向金属基板上に形成された中間層の上に、酸化物超電導薄膜を形成して、テープ状の酸化物超電導薄膜線材を製造することを特徴とするテープ状の酸化物超電導薄膜線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温酸化物超電導体は、その臨界温度（Ｔｃ）が液体窒素温度を超えることから超電導マグネット、超電導ケーブル及び電力機器等への応用が期待されており、優れた超電導特性を有する酸化物超電導線材の開発が盛んに進められている。
【０００３】
このような優れた超電導特性を有する酸化物超電導線材を得るためには、高い配向性の酸化物超電導層を形成する必要があり、具体的な手法として、表面に結晶配向性を有する配向金属基板の上に中間層を形成した後、さらに中間層の上に酸化物超電導層の薄膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
従来より行われている中間層の形成につき、図２を用いて説明する。図２は、従来のテープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法を模式的に示す図である。図２において、所定の幅にスリットされたテープ状の配向金属基板１は、巻出しリール２から巻出されて、図示しない蒸着装置に送られる。そして、蒸着装置内において、配向金属基板１上に中間層を構成するセラミックス材料が蒸着法等により堆積されて、中間層の成膜が行われる。その後、中間層が形成された配向金属基板１は、巻取りリール３により巻き取られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−０３７４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記した中間層を構成するセラミックス材料は、配向金属基板を構成する金属材料に比べ、熱膨張係率が小さいため、蒸着法等による中間層形成後の冷却過程において、中間層には配向金属基板の熱収縮に伴う圧縮応力が作用する。この圧縮応力の発生は、中間層の厚さが薄い場合には、あまり問題とはならないが、厚さが厚くなるにつれて、中間層内に大きな圧縮歪みを招き、中間層にクラックを生じさせる恐れがある。
【０００７】
このようなクラックが発生した中間層の上には、高い配向性の酸化物超電導層を形成することができないため、優れた超電導特性を有する酸化物超電導線材を製造することができない。このため、クラックの発生が抑制された中間層を形成することができ、この中間層の上に高い配向性の酸化物超電導層を形成させることにより、優れた超電導特性を有する酸化物超電導線材を製造することができる技術の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明により上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項毎に説明する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、
巻出しリールから巻出されたテープ状の配向金属基板を湾曲させ、内曲げ面側に中間層を形成し、
その後、湾曲を解消させながら、中間層が形成された前記配向金属基板を巻取りリールに巻取る
ことを特徴とするテープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法である。
【００１０】
本請求項の発明においては、中間層の形成に際して、巻出しリールから巻出されて巻取りリールに送られる（リールｔｏリール方式）テープ状の配向金属基板を湾曲させた状態のまま、その内曲げ面側に中間層を形成している。
【００１１】
そして、中間層が形成された配向金属基板は、その後、湾曲状態を解消されながら室温まで冷却された後、湾曲状態が解放されて、巻き取りリールに巻取られる。この湾曲状態からの解放に伴って、配向金属基板の内曲げ面には伸びが発生し、熱膨張率により配向金属基板に発生する熱収縮と相殺される。この結果、中間層が受ける圧縮応力が低減されて、中間層におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００１２】
クラックの発生が抑制された中間層の上には、配向性が高い酸化物超電導薄膜を形成することができるため、優れた超電導特性を有するテープ状の酸化物超電導線材を製造することができる。
【００１３】
配向金属基板としては、ｃ軸に２軸配向した配向金属基板が好ましく、具体的には、ＩＢＡＤ基板、Ｎｉ−Ｗ合金基板、ＳＵＳ等をベース金属としたクラッドタイプの金属基板等を挙げることができる。
【００１４】
配向金属基板に与えられる湾曲の程度は、配向金属基板および形成される中間層の材質や厚さ等を勘案して、適宜設定される。
【００１５】
中間層を形成するセラミックス材料としては、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、安定化ジルコニア、バリウムジルコネート（ＢａＺｒＯ３）、アルミン酸ランタン（ＬａＡｌＯ３）、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＳｍＧｄＯ３、ＲＥ２Ｏ３（ＲＥ；Ｙ、ランタノイド）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を挙げることができる。
【００１６】
形成方法としては、スパッタ法、ＥＢＤ法（電子線ビーム蒸着法）、ＰＬＤ法（パルスレーザー蒸着法）熱蒸着法等を好ましく用いることができ、限定されない。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のテープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法を用いて、配向金属基板上に形成された中間層の上に、酸化物超電導薄膜を形成して、テープ状の酸化物超電導薄膜線材を製造することを特徴とするテープ状の酸化物超電導薄膜線材の製造方法である。
【００１８】
本請求項の発明においては、クラックの発生が抑制された中間層の上に、酸化物超電導薄膜を形成させるため、優れた超電導特性を有するテープ状の酸化物超電導薄膜線材を製造することができる。
【００１９】
酸化物超電導薄膜としては、ＲＥ１２３（ＲＥ：Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ，Ｙｂ、Ｐｒ、Ｈｏ等の希土類元素）等が好ましく、形成方法としては、ＰＬＤ法、ＭＯＤ法（有機金属塗布熱分解法）、ＭＯＶＤ法（有機金属気相成長法）等を好ましく用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、クラックの発生が抑制された中間層を形成することができ、優れた超電導特性を有するテープ状の酸化物超電導薄膜線材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るテープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法を模式的に示す図である。
【図２】従来のテープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００２３】
１．テープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法
図１は、本発明の実施の形態に係るテープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法を模式的に示す図である。図１に示すように、テープ状の酸化物超電導薄膜線材の中間層形成方法は、巻出しリール２からテープ状の配向金属基板１を巻出すための巻出し工程と、テープ状の配向金属基板１を湾曲させてテープ状の配向金属基板１の内面側の表面に中間層を成膜する成膜工程と、中間層が成膜された配向金属基板１の湾曲状態を解消させながら冷却ローラ４により室温にまで冷却する冷却工程と、冷却後の成膜された配向金属基板１を巻取りリール３に巻取る巻取り工程とを備えている。なお、図中の符号Ｐは、プラズマである。
【００２４】
本実施の形態における中間層形成方法では、バッチ式により成膜が行われ、また、巻出しリール２の巻出し機構と、巻取りリール３の巻取り機構と、巻取りリール３を回転させるモータとから構成される成膜装置が用いられる。
【００２５】
中間層の成膜工程で用いられる成膜法としては、例えば、前記の通りスパッタ法が用いられるが、特にマグネトロンスパッタ法が好ましい。
【００２６】
なお、配向金属基板１を湾曲させる手段は、特に限定されるものではなく、例えば、レールに沿わせることにより、配向金属基板１を所定の曲率で曲げることができる。
【００２７】
２.実施例および比較例
Ａ．中間層の形成
（１）実施例
以下の配向金属基板を用いて、配向金属基板を曲率半径１５ｃｍで曲げた状態で、スパッタ法により、以下の中間層の成膜を行い、成膜された配向金属基板を冷却しながら、配向金属基板の湾曲状態を解消させた。なお、成膜時の配向金属基板１の加熱温度は７００℃とし、−５℃／ｍｉｎの冷却速度で室温にまで冷却した。
【００２８】
上記の配向金属基板としては、ＳＵＳ３１６Ｌ（厚さ１００μｍ）上に、２軸配向したＮｉ層もしくはＮｉ合金層を有する幅３０ｍｍ、熱膨張係数１５×１０−６／℃の基板を用いた。
【００２９】
また、中間層としては、配向金属基板表面上に、順にＹ２Ｏ３（層厚１００ｎｍ）、ＹＳＺ（層厚４００ｎｍ）、ＣｅＯ２（層厚１００ｎｍ）の層を形成した。
【００３０】
（２）比較例
配向金属基板を真っ直ぐにした状態で成膜した点を除いて、実施例と同じ条件で中間層の成膜を行った。
【００３１】
（３)観察および観察結果
電子顕微鏡により、１００μｍ×１００μｍ当たりの中間層のクラック数を観察した。結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2012003972.tif 000003
【００３３】
表１に示すように、比較例は、１００個という数多くのクラックが発生したのに対して、実施例は、中間層にクラックが発生しなかった。これは、湾曲させた配向金属基板の内面側の表面に形成された中間層が、配向金属基板を真っ直ぐにすることにより、伸ばされるため、中間層にクラックを発生させる圧縮応力が解消されたためであると考えられる。
【００３４】
Ｂ．酸化物超電導薄膜の形成
実施例および比較例のそれぞれの中間層の上に、固相法により、Ｙ１Ｂ２Ｃ３Ｏ7-δの酸化物超電導薄膜を形成した。
【００３５】
そして、それぞれのＪｃおよびＩｃを温度７７Ｋ、自己磁場下で測定した結果、比較例の中間層上に形成した酸化物超電導薄膜のＪｃおよびＩｃは、０．５ＭＡ／ｃｍ２および１０Ａしかなかったのに対して、実施例の中間層上に形成した酸化物超電導薄膜のＪｃおよびＩｃは、４ＭＡ／ｃｍ２および８０Ａとなり、超電導特性が飛躍的に上昇したテープ状の酸化物超電導薄膜線材を製造できることが確認できた。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、前記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  配向金属基板
２  巻出しリール
３  巻取りリール
４  冷却ローラ
Ｐ  プラズマ
【図１】
2012003972.tif 000004
【図２】
2012003972.tif 000005