酸化物超電導導体用金属基材の製造方法、酸化物超電導導体の製造方法
【課題】Ｍｏを含むＮｉ基合金からなり、表面の平滑度が極めて小さく、その上に多結晶配向中間薄膜上に酸化物超電導薄膜を成膜した場合に、良好な超電導特性を持つ酸化物超電導導体を製造可能な酸化物超電導導体用金属基材の製造方法及び該金属基材を用いた酸化物超電導導体の製造方法の提供。
【解決手段】Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行う酸化物超電導導体用金属基材の製造方法。
【解決手段】Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行う酸化物超電導導体用金属基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導電力ケーブル、超電導マグネット、超電導エネルギー貯蔵装置、超電導発電装置、医療用ＭＲＩ装置、超電導電流リードなどの分野への応用開発が進められている酸化物超電導導体の基材として用いられる酸化物超電導導体用金属基材の製造方法、該金属基材上に多結晶配向中間薄膜を介して酸化物超電導薄膜を成膜してなる酸化物超電導導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
実用的な超電導導体として酸化物超電導体を使用するためには、基材上に、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を成膜する必要がある。一般には、金属基材そのものが多結晶であり、その結晶構造も酸化物超電導体と大きく異なるために、金属基材上に結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を直接成膜することは難しい。そこで、表面を平滑にしたテープ形状をなすハステロイなどの金属基材上に、結晶配向性に優れたＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７などの多結晶配向中間薄膜を成膜し、この多結晶配向中間薄膜上にＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜を成膜する試みが行われている。このＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜成膜には、テープ基材上に均質に薄膜を成膜することができるパルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ）等が用いられている。多結晶配向中間薄膜は、その結晶粒が予めｃ軸配向し、ａ軸とｂ軸においても配向するようにイオンビームアシスト法（Ion Beam assisted Deposition；以下、ＩＢＡＤ法と記す。）により成膜されており、Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜における各結晶軸、ｃ軸とａ軸とｂ軸も多結晶配向中間薄膜の結晶に整合するようにエピタキシャル成長して結晶化し、これにより結晶配向性の良好なＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜が得られる。
【０００３】
金属基材には、高強度、耐酸化性、耐熱性などが要求されるが、さらに酸化物材料に近い熱膨張係数を持っていることが望ましい。これまでに見出された金属テープ基材の有力候補の一つに、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ等を成分として含むＮｉ基合金がある。
ところで、超電導テープ導体用基材において重要な要素の一つに、テープ表面の平滑性がある。酸化物超電導薄膜の超電導特性は、結晶の配向度に大きく依存しており、基材表面に凹凸が存在すると、それに応じて結晶の配向が乱れてしまい、特性が大きく低下することが知られている。そのためテープ基材表面の平滑性を良好にするための試みが考えられている。この試みの一つとして、ロール圧延を行う方法が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
この方法では、硬度が高くなるため、圧延工程前に焼鈍しを行っている。この時の焼鈍し温度は１０００〜１０５０℃であり、これは１０００℃以下では十分に軟化せず、１０５０℃以上では金属結晶の再結晶化により母材表面の平滑度が著しく低下するためである。この方法を用いると最終圧延後の金属テープ基材表面の平滑度を、Ｒｍａｘ＝０．２μｍ以下にすることができる。また、最終圧延工程より前に２８μｍ以下の粒度を持つ研磨剤で研磨を行うことにより、Ｒｍａｘ＝０．１μｍにまで平滑にすることができる。
【特許文献１】特開平１０−２４５６６２号公報
【非特許文献１】応用金属学大系６ １２８〜１４５頁
【非特許文献２】ステンレス鋼便覧 第３版 ステンレス協会 ７１０〜７１１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載された従来技術にあっては、金属テープ基材表面の平滑度をＲｍａｘ＝０．１μｍ程度までしか平滑化できないため、最終圧延工程後の金属テープ基材に電解研磨や化学研磨を行い、さらに平滑な表面を得る必要がある。電解研磨や化学研磨で被研磨面を平滑化するためには、被研磨面が均一な固溶体となっていることが望ましい。貴である部位と卑である部位が存在すると、貴である部位と卑である部位における溶出の速度が異なり、平滑化できず、成膜用の基板として良好な表面を得ることができない。特に、Ｍｏを成分として含むＮｉ基合金は、熱処理が難しく、熱処理によってＭｏに富む化合物が析出してしまうことが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。さらに、そのＭｏに富む析出物近傍は、Ｍｏが欠乏してしまう。Ｍｏに富む化合物は貴であり、前記Ｍｏに富む析出物近傍のＭｏが欠乏した基質部は卑である。そのため電解研磨や化学研磨に適さない基材となる。
Ｍｏを含むＮｉ基合金は、６５０〜１０９０℃の温度でＭｏに富む化合物が析出してしまうことが知られている（例えば、非特許文献２参照）。したがって、特許文献１で行われている１０００℃〜１０５０℃での焼鈍しは、まさにＭｏに富む化合物が析出してしまうと考えられる温度である。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、Ｍｏを含むＮｉ基合金からなり、表面の平滑度が極めて小さく、その上に多結晶配向中間薄膜上に酸化物超電導薄膜を成膜した場合に、良好な超電導特性を持つ酸化物超電導導体を製造可能な酸化物超電導導体用金属基材の製造方法及び該金属基材を用いた酸化物超電導導体の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って酸化物超電導導体用金属基材を得ることを特徴とする酸化物超電導導体用金属基材の製造方法を提供する。
【０００７】
また本発明は、Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って酸化物超電導導体用金属基材を作製し、次いで、前記酸化物超電導導体用金属基材上にＩＢＡＤ法により多結晶配向中間薄膜を成膜し、次いで、前記多結晶配向中間薄膜上に酸化物超電導薄膜を成膜し、酸化物超電導導体を得ることを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、Ｍｏを含むＮｉ基合金の焼鈍し温度を１１００℃以上とすることによって、Ｍｏに富む化合物が析出せず、その後の電解研磨処理によって酸化物超電導導体用金属基材の表面平滑度を向上させることができ、この酸化物超電導導体用金属基材上に多結晶配向中間薄膜を介して酸化物超電導薄膜を成膜することにより、臨界電流密度が高い高性能な酸化物超電導導体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の酸化物超電導導体の一実施形態を示す断面図である。本実施形態の酸化物超電導導体１は、テープ形状をなしている酸化物超電導導体用金属基材２上に第１の多結晶配向中間薄膜３が設けられ、該第１の多結晶配向中間薄膜３上に第２の多結晶配向中間薄膜４が設けられ、該第２の多結晶配向中間薄膜４上に酸化物超電導薄膜５が設けられ、該酸化物超電導薄膜５上にＡｇ保護層６が設けられた構成になっている。
【００１０】
酸化物超電導導体用金属基材は、Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って製造される。
【００１１】
この酸化物超電導導体用金属基材２の材料である、Ｍｏを含むＮｉ基合金の特に好ましい例として、ハステロイ（Haynes Stellite社商品名）を挙げることができる。このハステロイは、含有する元素の種類や量の違いにより、ハステロイＡ、ハステロイＣ、ハステロイＤなどいくつかの種類に分けられている。本発明においては、これらのハステロイのうち、特にＭｏを含むもの、例えば、ハステロイＡやハステロイＣを好適に使用することができる。種々のハステロイが含有する元素とその比率は、Ｃが０〜０．１５％、Ｓｉが１．０〜１０．０％、Ｍｎが１．０〜２．０％、Ｃｒが１．０〜２３．０％、Ｃｏが０〜２．５％、Ｍｏが０〜３０％、Ｗが０〜５．０％、Ａｌが０〜２．０％、Ｆｅが０〜２０．０％、Ｃｕが０〜３．０％の範囲にあり、残部はＮｉである。ハステロイＡとハステロイＣについて、それぞれが含有する元素の種類および比率を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
Ｍｏを含むＮｉ基合金の母材は、１１００℃以上の温度で焼鈍しを行い、次いで圧延する。前述した通り、Ｍｏを含むＮｉ基合金は、６５０〜１０９０℃の温度でＭｏに富む化合物が析出してしまうことが知られており、１０９０℃以下で焼鈍しを行うと、このＮｉ基合金中にＭｏに富む化合物が析出し、その近傍部にはＭｏが欠乏した組成の領域が生じる。このＭｏ成分が偏在した基材を電解研磨すると、化学的に貴であるＭｏに富む領域と、卑であるＭｏ欠乏部分とで研磨状態に格差を生じるため、最終圧延後の基材の表面を電解研磨しても、平滑度の向上ができず、却って表面の平滑度が悪化する場合もある。
【００１４】
一方、本発明の製造方法にあっては、焼鈍し時の温度を１１００℃以上とすることで、Ｍｏに富む化合物の析出を抑えることができ、これによって最終圧延後の基材の表面を電解研磨によって極めて平滑に加工できる。
【００１５】
焼鈍しを終えたＮｉ基合金母材をテープ状の酸化物超電導導体用金属基材２に加工する場合に使用するロールは、鋳鉄ロールや鋼ロールなどのようないわゆる通常ロールでも差し支えないが、硬さが７０〜１００Ｈｓ程度、ヤング率が２１５００ｋｇｆ／ｍｍ２程度の鍛鋼ロールや、硬さが１２０Ｈｓ程度、ヤング率が６６０００ｋｇｆ／ｍｍ２程度のタングステンカーバイド焼結ロールなどのいわゆる超硬ロールを使用することで、酸化物超電導導体用金属基材２表面の平滑度をさらに向上させることができる。圧延工程で使用するロールをすべて超硬ロールにする必要はないが、特に最終圧延工程においては、超硬ロールを使用することが好ましい。また、最終圧延工程に使用する超硬ロールは、その表面の凹凸が０．１μｍ以下になるように研磨されていることが好ましい。
【００１６】
圧延工程において好適に使用される圧延機としては、図２（ａ）に示すようにＮｉ基合金母材７を挟んで圧延する上下一対の駆動ロール８，８を備えた二重圧延機１０Ａ、図２（ｂ）に示すような二重圧延機の上方にさらに駆動ロール８を設けた三重圧延機１０Ｂ、図２（ｃ）に示すような上下一対の駆動ロール８，８の上下にさらにロール９，９を設けた四重圧延機１０Ｃなどを例示することができる。ここでの圧延条件は、温度が室温〜３００℃、圧下率が５〜２０％、圧延速度が１〜１０ｍ／分程度である。
【００１７】
圧延工程の前に行われる焼鈍し工程においては、所望の焼鈍し温度を得ることのできる加熱装置を用いて基材の焼鈍しを行えばよい。加熱装置の例としては、バッチ式電気炉、連続焼成炉などを挙げることができる。特に基材がテープ状になっている場合は、例えば図３に示すように供給ボビン１１から巻き取りボビン１２の間の任意の位置に加熱装置１３を設け、テープ状の酸化物超電導導体用金属基材を巻き取りボビン１２がゆっくりと巻き取る間に、加熱装置１３が酸化物超電導導体用金属基材を加熱することで焼鈍しを行うことができる。この時、巻き取りボビン１２の回転数を変化させることで、焼鈍し時間を調整することができる。
【００１８】
酸化物超電導導体用金属基材２の製造時、焼鈍しと圧延との回数は遠くに限定されず、最終圧延工程によって所望の厚さの酸化物超電導導体用金属基材２を得るために必要な回数を繰り返し行うことができる。また、最終圧延工程の前に、酸化物超電導導体用金属基材２の表面を研磨材により研磨し、表面の平滑度を向上させることもできる。
【００１９】
この研磨工程で用いる研磨材の粒度は、２８μｍ（＃６００）以下であることが好ましく、１０〜２８μｍ（＃１６００〜＃６００）の範囲にあることがさらに好ましい。粒度１０μｍ（＃１６００）未満の研磨材を用いても、表面平滑度の顕著な向上は認められない。粒度が２８μｍ（＃６００）を越える研磨材は、表面の平滑度を逆に悪化させてしまう傾向にあるので好ましくない。
【００２０】
最終圧延工程の後、酸化物超電導導体用金属基材２の表面をさらに平滑化するために電解研磨を施す。この電解研磨の方法としては、従来より、金属の表面処理等で行われている電解研磨法と同等の手法や条件を用いて、或いは酸化物超電導導体用金属基材２の材質に応じて、研磨液組成やｐＨ、印加電圧等を適宜変更して実施することができる。一例として、ハステロイを用いた酸化物超電導導体用金属基材２を電解研磨するのに好適な条件を例示すれば、リン酸と硫酸を主成分とする混合液を電解液として用い、参照電極を銀−塩化銀として、１．２Ｖ以上の電位を印加することによって、最終圧延工程後の基材表面を電解研磨する方法が挙げられる。
【００２１】
本実施形態において、電解研磨工程後に得られる酸化物超電導導体用金属基材２の表面平滑度Ｒｍａｘは、０．０５μｍ以下、好ましくは０．０３μｍ以下、より好ましくは０．０２μｍ以下であることが望ましい。酸化物超電導導体用金属基材２の表面平滑度Ｒｍａｘが０．０５μｍ以上であると、得られる酸化物超電導導体１の臨界電流密度向上効果が十分に得られなくなる。
【００２２】
本実施形態において、この酸化物超電導導体用金属基材２上には、結晶配向性に優れた第１の多結晶配向中間薄膜３及び第２の多結晶配向中間薄膜４が成膜され、該第２の多結晶配向中間薄膜４上には、酸化物超電導体薄膜５が成膜される。この多結晶配向中間薄膜３、４は、スパッタ装置により多結晶配向中間薄膜を形成する際に、スパッタリングと同時に基材成膜面の斜め方向からイオンビームを照射しながらＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＣｅＯ２、ＹＳＺなどからなる結晶配向性の優れた１層又は２層以上の多結晶配向中間薄膜３，４を形成するイオンビームアシスト法（ＩＢＡＤ法）等によって成膜される。
【００２３】
この多結晶配向中間薄膜３，４は、立方晶系の結晶構造を有する結晶の集合した微細な結晶粒が多数相互に結晶粒界を介して接合一体化されてなるものであり、各結晶粒の結晶軸のｃ軸は酸化物超電導導体用金属基材２の上面（成膜面）に対してほぼ直角に向けられ、各結晶粒の結晶軸のａ軸どうしおよびｂ軸どうしは、互いに同一方向に向けられて面内配向されている。多結晶配向中間薄膜３，４の１層当たりの厚みは、それぞれ０．１〜１．０μｍ程度とされる。多結晶配向中間薄膜３，４の１層当たりの厚みを１．０μｍを超えて厚くしても、もはやその配向による酸化物超電導薄膜５の超電導特性改善効果の増大は期待できず、経済的にも不利となる。一方、多結晶配向中間薄膜３，４の１層当たりの厚みが０．１μｍ未満であると、薄すぎて酸化物超電導薄膜５を十分支持できない恐れがある。この多結晶配向中間薄膜３，４の構成材料としてはＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＣｅＯ２、ＹＳＺの他に、Ｓｍ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3等を用いることができる。
【００２４】
酸化物超電導薄膜５は、Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｇｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｙｂ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｈｏ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘなる組成、（Ｂｉ,Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ２Ｃｕ３Ｏｘ、（Ｂｉ,Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成、あるいはＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成などに代表される臨界温度の高い酸化物超電導体からなるものである。この酸化物超電導薄膜５の厚みは、０．５〜５μｍ程度で、かつ長手方向に均一な厚みとなっている。また、酸化物超電導薄膜５の膜質は均一となっており、酸化物超電導薄膜５の結晶のｃ軸とａ軸とｂ軸も多結晶配向中間薄膜３，４の結晶に整合するようにエピタキシャル成長して結晶化しており、結晶配向性が優れたものとなっている。
【００２５】
この酸化物超電導薄膜５の成膜方法は限定されないが、レーザ蒸着法などが好ましい。そのレーザ蒸着法に用いるレーザ光源としては特に限定されず、例えば、Ａｒ−Ｆ（１９３ｎｍ）、Ｋｒ−Ｆ（２４８ｎｍ）などのエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザなどのいずれのものを用いても良い。
【００２６】
本実施形態の酸化物超電導導体１は、酸化物超電導導体用金属基材２を製造する際、Ｍｏを含むＮｉ基合金の焼鈍し温度を１１００℃以上とすることによって、Ｍｏに富む化合物が析出せず、その後の電解研磨処理によって酸化物超電導導体用金属基材２の表面平滑度を向上させることができ、この酸化物超電導導体用金属基材２上に多結晶配向中間薄膜３，４を介して酸化物超電導薄膜５を成膜することにより、臨界電流密度が高い高性能な酸化物超電導導体１を提供することができる。
【実施例】
【００２７】
表２に示した工程に従って、ハステロイ（Ｃ２７６）母材を厚さ１００μｍのテープ状の酸化物超電導導体用金属基材に加工した。焼鈍しは、表３に示す温度（１０２０℃、１０５０℃、１０７０℃、１０９０℃、１１００℃、１１５０℃、１２００℃）にて行った。これらのうち、１１００℃、１１５０℃、１２００℃の３つが本発明に係る実施例、それ以外は比較例である。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
表３に示すように、それぞれの温度にて焼鈍しを行った場合の最終圧延後の基材の平滑度は同程度であった。
【００３１】
その後、各基材に対し、リン酸と硫酸を主成分とする混合液を電解液として用いた電解研磨を施し、電解研磨後の酸化物超電導導体用金属基材の表面平滑度Ｒｍａｘを測定した。その結果、１０９０℃以下の温度で焼鈍しを行った酸化物超電導導体用金属基材は、Ｍｏに富む化合物が析出していたため、表面が平滑化されず、逆に粗くなってしまった。一方、１１００℃以上の温度で焼鈍しを行った酸化物超電導導体用金属基材は、Ｍｏに富む化合物が析出していなかったため、最終圧延後に電解研磨を行うことによって、Ｒｍａｘ＝０．０１μｍ程度の良好な平滑度が得られた。
【００３２】
次に、これらの酸化物超電導導体用金属基材（厚さ１００μｍ）上に、図４に示したような構成のイオンビームアシストスパッタリング装置を使用して、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７からなる厚さ１μｍの第１の多結晶配向中間薄膜を成膜した。具体的には、テープ状の酸化物超電導導体用金属基材２１が巻かれた基材送出ボビン２２を成膜処理容器２３内に配置し、基材送出ボビン２２から酸化物超電導導体用金属基材２１を基材ホルダ２４上に連続的に送り出し、多結晶配向中間層形成後の酸化物超電導導体用金属基材２１を基材巻取ボビン２５で巻き取れるようにセットした。ここで、ターゲット２６としては、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７を用い、成膜を行った。そして、このイオンビームアシストスパッタリング装置の成膜処理容器２３内部をクライオポンプ２７およびロータリーポンプ２８で真空引きして３．０×１０−４Ｔｏｒｒに減圧し、また、酸化物超電導導体用金属基材２１を負に帯電させた。
【００３３】
さらに、スパッタ電圧１２００Ｖ、スパッタ電流２４０ｍＡのアルゴンイオンと酸素イオンの混合イオンビームを第一のフィラメント型イオンソース２９から発生させる際、フィラメントとアノード間に印加するイオン化電圧値を５０Ｖとし、一方、アシスト電圧２００Ｖ、アシスト電流１００ｍＡのアルゴンイオンと酸素イオンの混合イオンビームを第二のフィラメント型イオンソース３０から発生させる際、フィラメントとアノード間に印加するイオン化電圧値を５０Ｖとし、酸化物超電導導体用金属基材２１の成膜面上にターゲット２６の粒子を堆積させると同時にイオンビームを照射して成膜処理することで、厚さ１００μｍの酸化物超電導導体用金属基材上に、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７からなる厚さ１μｍの第１の多結晶配向中間薄膜を成膜した。ここでの第二のフィラメント型イオンソース３０から発生させる混合イオンビームの入射角度は５５度に設定した。
【００３４】
次に、第１の多結晶配向中間薄膜を成膜した酸化物超電導導体用金属基材をレーザ蒸着装置にセットし、ＣｅＯ２をターゲットとしてレーザ蒸着を行い、第１の多結晶配向中間薄膜上にＣｅＯ２からなる第２の多結晶配向中間薄膜を成膜した。次に、ターゲットをＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘに変えてレーザ蒸着を行い、第２の多結晶配向中間薄膜上に、Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘからなる厚さ１μｍの酸化物超電導薄膜を成膜した。さらに、この酸化物超電導薄膜上に、厚さ１０μｍのＡｇ保護層を成膜し、図１に示す構造を有する酸化物超電導導体を製造した。
【００３５】
焼鈍し温度が異なるそれぞれの酸化物超電導導体用金属基材を用いて製造した酸化物超電導導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を測定し、結果を表２に示す。表３に記した通り、１１００℃以上で焼鈍しを行った酸化物超電導導体用金属基材を用い製造した酸化物超電導導体の方が、明らかにＪｃが高いことがわかった。
【００３６】
また、前記酸化物超電導導体用金属基材を最終圧延後、電解研磨を行わずに、多結晶配向中間薄膜、酸化物超電導薄膜、Ａｇ保護層を順に成膜し、得られた酸化物超電導導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を測定した。その結果を表４に示す。表４より、基材に電解研磨を施さずに各層を成膜した場合には、基材をどの温度で焼鈍しを行っても同程度のＪｃ値になることがわかる。
【００３７】
【表４】
【００３８】
表３及び表４の結果より、１０９０℃以下の温度で焼鈍しした基材は、最終圧延後に電解研磨を行うと、平滑度が悪くなり、そのために基材上に多結晶配向中間薄膜を介して酸化物超電導薄膜を形成して得られた酸化物超電導導体のＪｃが低くなっている。これに対し、１１００℃以上の温度で焼鈍しした本発明に係る基材は、最終圧延後に電解研磨を行った方が平滑になるため、基材上に多結晶配向中間薄膜を介して酸化物超電導薄膜を形成して得られた酸化物超電導導体のＪｃが高くなっている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の酸化物超電導導体の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法において用いるロール圧延装置の構造を例示する概略構成図である。
【図３】本発明の製造方法において用いる焼鈍し装置を例示する概略構成図である。
【図４】本発明の製造方法において用いるイオンビームアシストスパッタリング装置を例示する構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…酸化物超電導導体、２，２１…酸化物超電導導体用金属基材、３…第１の多結晶配向中間薄膜、４…第１の多結晶配向中間薄膜、５…酸化物超電導薄膜、６…Ａｇ保護層、７…Ｎｉ基合金母材、８…駆動ロール、９…ロール、１０Ａ…二重圧延機、１０Ｂ…三重圧延機、１０Ｃ…四重圧延機、１１…供給ボビン、１２…巻き取りボビン、１３…加熱装置、２２…基材送出ボビン、２３…基材送出ボビン、２４…基材ホルダ、２５…基材巻取ボビン、２６…ターゲット、２７…クライオポンプ、２８…ロータリーポンプ、２９…第一のフィラメント型イオンソース、３０…第二のフィラメント型イオンソース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導電力ケーブル、超電導マグネット、超電導エネルギー貯蔵装置、超電導発電装置、医療用ＭＲＩ装置、超電導電流リードなどの分野への応用開発が進められている酸化物超電導導体の基材として用いられる酸化物超電導導体用金属基材の製造方法、該金属基材上に多結晶配向中間薄膜を介して酸化物超電導薄膜を成膜してなる酸化物超電導導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
実用的な超電導導体として酸化物超電導体を使用するためには、基材上に、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を成膜する必要がある。一般には、金属基材そのものが多結晶であり、その結晶構造も酸化物超電導体と大きく異なるために、金属基材上に結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を直接成膜することは難しい。そこで、表面を平滑にしたテープ形状をなすハステロイなどの金属基材上に、結晶配向性に優れたＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７などの多結晶配向中間薄膜を成膜し、この多結晶配向中間薄膜上にＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜を成膜する試みが行われている。このＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜成膜には、テープ基材上に均質に薄膜を成膜することができるパルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ）等が用いられている。多結晶配向中間薄膜は、その結晶粒が予めｃ軸配向し、ａ軸とｂ軸においても配向するようにイオンビームアシスト法（Ion Beam assisted Deposition；以下、ＩＢＡＤ法と記す。）により成膜されており、Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜における各結晶軸、ｃ軸とａ軸とｂ軸も多結晶配向中間薄膜の結晶に整合するようにエピタキシャル成長して結晶化し、これにより結晶配向性の良好なＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜が得られる。
【０００３】
金属基材には、高強度、耐酸化性、耐熱性などが要求されるが、さらに酸化物材料に近い熱膨張係数を持っていることが望ましい。これまでに見出された金属テープ基材の有力候補の一つに、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ等を成分として含むＮｉ基合金がある。
ところで、超電導テープ導体用基材において重要な要素の一つに、テープ表面の平滑性がある。酸化物超電導薄膜の超電導特性は、結晶の配向度に大きく依存しており、基材表面に凹凸が存在すると、それに応じて結晶の配向が乱れてしまい、特性が大きく低下することが知られている。そのためテープ基材表面の平滑性を良好にするための試みが考えられている。この試みの一つとして、ロール圧延を行う方法が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
この方法では、硬度が高くなるため、圧延工程前に焼鈍しを行っている。この時の焼鈍し温度は１０００〜１０５０℃であり、これは１０００℃以下では十分に軟化せず、１０５０℃以上では金属結晶の再結晶化により母材表面の平滑度が著しく低下するためである。この方法を用いると最終圧延後の金属テープ基材表面の平滑度を、Ｒｍａｘ＝０．２μｍ以下にすることができる。また、最終圧延工程より前に２８μｍ以下の粒度を持つ研磨剤で研磨を行うことにより、Ｒｍａｘ＝０．１μｍにまで平滑にすることができる。
【特許文献１】特開平１０−２４５６６２号公報
【非特許文献１】応用金属学大系６ １２８〜１４５頁
【非特許文献２】ステンレス鋼便覧 第３版 ステンレス協会 ７１０〜７１１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載された従来技術にあっては、金属テープ基材表面の平滑度をＲｍａｘ＝０．１μｍ程度までしか平滑化できないため、最終圧延工程後の金属テープ基材に電解研磨や化学研磨を行い、さらに平滑な表面を得る必要がある。電解研磨や化学研磨で被研磨面を平滑化するためには、被研磨面が均一な固溶体となっていることが望ましい。貴である部位と卑である部位が存在すると、貴である部位と卑である部位における溶出の速度が異なり、平滑化できず、成膜用の基板として良好な表面を得ることができない。特に、Ｍｏを成分として含むＮｉ基合金は、熱処理が難しく、熱処理によってＭｏに富む化合物が析出してしまうことが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。さらに、そのＭｏに富む析出物近傍は、Ｍｏが欠乏してしまう。Ｍｏに富む化合物は貴であり、前記Ｍｏに富む析出物近傍のＭｏが欠乏した基質部は卑である。そのため電解研磨や化学研磨に適さない基材となる。
Ｍｏを含むＮｉ基合金は、６５０〜１０９０℃の温度でＭｏに富む化合物が析出してしまうことが知られている（例えば、非特許文献２参照）。したがって、特許文献１で行われている１０００℃〜１０５０℃での焼鈍しは、まさにＭｏに富む化合物が析出してしまうと考えられる温度である。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、Ｍｏを含むＮｉ基合金からなり、表面の平滑度が極めて小さく、その上に多結晶配向中間薄膜上に酸化物超電導薄膜を成膜した場合に、良好な超電導特性を持つ酸化物超電導導体を製造可能な酸化物超電導導体用金属基材の製造方法及び該金属基材を用いた酸化物超電導導体の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って酸化物超電導導体用金属基材を得ることを特徴とする酸化物超電導導体用金属基材の製造方法を提供する。
【０００７】
また本発明は、Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って酸化物超電導導体用金属基材を作製し、次いで、前記酸化物超電導導体用金属基材上にＩＢＡＤ法により多結晶配向中間薄膜を成膜し、次いで、前記多結晶配向中間薄膜上に酸化物超電導薄膜を成膜し、酸化物超電導導体を得ることを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、Ｍｏを含むＮｉ基合金の焼鈍し温度を１１００℃以上とすることによって、Ｍｏに富む化合物が析出せず、その後の電解研磨処理によって酸化物超電導導体用金属基材の表面平滑度を向上させることができ、この酸化物超電導導体用金属基材上に多結晶配向中間薄膜を介して酸化物超電導薄膜を成膜することにより、臨界電流密度が高い高性能な酸化物超電導導体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の酸化物超電導導体の一実施形態を示す断面図である。本実施形態の酸化物超電導導体１は、テープ形状をなしている酸化物超電導導体用金属基材２上に第１の多結晶配向中間薄膜３が設けられ、該第１の多結晶配向中間薄膜３上に第２の多結晶配向中間薄膜４が設けられ、該第２の多結晶配向中間薄膜４上に酸化物超電導薄膜５が設けられ、該酸化物超電導薄膜５上にＡｇ保護層６が設けられた構成になっている。
【００１０】
酸化物超電導導体用金属基材は、Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って製造される。
【００１１】
この酸化物超電導導体用金属基材２の材料である、Ｍｏを含むＮｉ基合金の特に好ましい例として、ハステロイ（Haynes Stellite社商品名）を挙げることができる。このハステロイは、含有する元素の種類や量の違いにより、ハステロイＡ、ハステロイＣ、ハステロイＤなどいくつかの種類に分けられている。本発明においては、これらのハステロイのうち、特にＭｏを含むもの、例えば、ハステロイＡやハステロイＣを好適に使用することができる。種々のハステロイが含有する元素とその比率は、Ｃが０〜０．１５％、Ｓｉが１．０〜１０．０％、Ｍｎが１．０〜２．０％、Ｃｒが１．０〜２３．０％、Ｃｏが０〜２．５％、Ｍｏが０〜３０％、Ｗが０〜５．０％、Ａｌが０〜２．０％、Ｆｅが０〜２０．０％、Ｃｕが０〜３．０％の範囲にあり、残部はＮｉである。ハステロイＡとハステロイＣについて、それぞれが含有する元素の種類および比率を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
Ｍｏを含むＮｉ基合金の母材は、１１００℃以上の温度で焼鈍しを行い、次いで圧延する。前述した通り、Ｍｏを含むＮｉ基合金は、６５０〜１０９０℃の温度でＭｏに富む化合物が析出してしまうことが知られており、１０９０℃以下で焼鈍しを行うと、このＮｉ基合金中にＭｏに富む化合物が析出し、その近傍部にはＭｏが欠乏した組成の領域が生じる。このＭｏ成分が偏在した基材を電解研磨すると、化学的に貴であるＭｏに富む領域と、卑であるＭｏ欠乏部分とで研磨状態に格差を生じるため、最終圧延後の基材の表面を電解研磨しても、平滑度の向上ができず、却って表面の平滑度が悪化する場合もある。
【００１４】
一方、本発明の製造方法にあっては、焼鈍し時の温度を１１００℃以上とすることで、Ｍｏに富む化合物の析出を抑えることができ、これによって最終圧延後の基材の表面を電解研磨によって極めて平滑に加工できる。
【００１５】
焼鈍しを終えたＮｉ基合金母材をテープ状の酸化物超電導導体用金属基材２に加工する場合に使用するロールは、鋳鉄ロールや鋼ロールなどのようないわゆる通常ロールでも差し支えないが、硬さが７０〜１００Ｈｓ程度、ヤング率が２１５００ｋｇｆ／ｍｍ２程度の鍛鋼ロールや、硬さが１２０Ｈｓ程度、ヤング率が６６０００ｋｇｆ／ｍｍ２程度のタングステンカーバイド焼結ロールなどのいわゆる超硬ロールを使用することで、酸化物超電導導体用金属基材２表面の平滑度をさらに向上させることができる。圧延工程で使用するロールをすべて超硬ロールにする必要はないが、特に最終圧延工程においては、超硬ロールを使用することが好ましい。また、最終圧延工程に使用する超硬ロールは、その表面の凹凸が０．１μｍ以下になるように研磨されていることが好ましい。
【００１６】
圧延工程において好適に使用される圧延機としては、図２（ａ）に示すようにＮｉ基合金母材７を挟んで圧延する上下一対の駆動ロール８，８を備えた二重圧延機１０Ａ、図２（ｂ）に示すような二重圧延機の上方にさらに駆動ロール８を設けた三重圧延機１０Ｂ、図２（ｃ）に示すような上下一対の駆動ロール８，８の上下にさらにロール９，９を設けた四重圧延機１０Ｃなどを例示することができる。ここでの圧延条件は、温度が室温〜３００℃、圧下率が５〜２０％、圧延速度が１〜１０ｍ／分程度である。
【００１７】
圧延工程の前に行われる焼鈍し工程においては、所望の焼鈍し温度を得ることのできる加熱装置を用いて基材の焼鈍しを行えばよい。加熱装置の例としては、バッチ式電気炉、連続焼成炉などを挙げることができる。特に基材がテープ状になっている場合は、例えば図３に示すように供給ボビン１１から巻き取りボビン１２の間の任意の位置に加熱装置１３を設け、テープ状の酸化物超電導導体用金属基材を巻き取りボビン１２がゆっくりと巻き取る間に、加熱装置１３が酸化物超電導導体用金属基材を加熱することで焼鈍しを行うことができる。この時、巻き取りボビン１２の回転数を変化させることで、焼鈍し時間を調整することができる。
【００１８】
酸化物超電導導体用金属基材２の製造時、焼鈍しと圧延との回数は遠くに限定されず、最終圧延工程によって所望の厚さの酸化物超電導導体用金属基材２を得るために必要な回数を繰り返し行うことができる。また、最終圧延工程の前に、酸化物超電導導体用金属基材２の表面を研磨材により研磨し、表面の平滑度を向上させることもできる。
【００１９】
この研磨工程で用いる研磨材の粒度は、２８μｍ（＃６００）以下であることが好ましく、１０〜２８μｍ（＃１６００〜＃６００）の範囲にあることがさらに好ましい。粒度１０μｍ（＃１６００）未満の研磨材を用いても、表面平滑度の顕著な向上は認められない。粒度が２８μｍ（＃６００）を越える研磨材は、表面の平滑度を逆に悪化させてしまう傾向にあるので好ましくない。
【００２０】
最終圧延工程の後、酸化物超電導導体用金属基材２の表面をさらに平滑化するために電解研磨を施す。この電解研磨の方法としては、従来より、金属の表面処理等で行われている電解研磨法と同等の手法や条件を用いて、或いは酸化物超電導導体用金属基材２の材質に応じて、研磨液組成やｐＨ、印加電圧等を適宜変更して実施することができる。一例として、ハステロイを用いた酸化物超電導導体用金属基材２を電解研磨するのに好適な条件を例示すれば、リン酸と硫酸を主成分とする混合液を電解液として用い、参照電極を銀−塩化銀として、１．２Ｖ以上の電位を印加することによって、最終圧延工程後の基材表面を電解研磨する方法が挙げられる。
【００２１】
本実施形態において、電解研磨工程後に得られる酸化物超電導導体用金属基材２の表面平滑度Ｒｍａｘは、０．０５μｍ以下、好ましくは０．０３μｍ以下、より好ましくは０．０２μｍ以下であることが望ましい。酸化物超電導導体用金属基材２の表面平滑度Ｒｍａｘが０．０５μｍ以上であると、得られる酸化物超電導導体１の臨界電流密度向上効果が十分に得られなくなる。
【００２２】
本実施形態において、この酸化物超電導導体用金属基材２上には、結晶配向性に優れた第１の多結晶配向中間薄膜３及び第２の多結晶配向中間薄膜４が成膜され、該第２の多結晶配向中間薄膜４上には、酸化物超電導体薄膜５が成膜される。この多結晶配向中間薄膜３、４は、スパッタ装置により多結晶配向中間薄膜を形成する際に、スパッタリングと同時に基材成膜面の斜め方向からイオンビームを照射しながらＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＣｅＯ２、ＹＳＺなどからなる結晶配向性の優れた１層又は２層以上の多結晶配向中間薄膜３，４を形成するイオンビームアシスト法（ＩＢＡＤ法）等によって成膜される。
【００２３】
この多結晶配向中間薄膜３，４は、立方晶系の結晶構造を有する結晶の集合した微細な結晶粒が多数相互に結晶粒界を介して接合一体化されてなるものであり、各結晶粒の結晶軸のｃ軸は酸化物超電導導体用金属基材２の上面（成膜面）に対してほぼ直角に向けられ、各結晶粒の結晶軸のａ軸どうしおよびｂ軸どうしは、互いに同一方向に向けられて面内配向されている。多結晶配向中間薄膜３，４の１層当たりの厚みは、それぞれ０．１〜１．０μｍ程度とされる。多結晶配向中間薄膜３，４の１層当たりの厚みを１．０μｍを超えて厚くしても、もはやその配向による酸化物超電導薄膜５の超電導特性改善効果の増大は期待できず、経済的にも不利となる。一方、多結晶配向中間薄膜３，４の１層当たりの厚みが０．１μｍ未満であると、薄すぎて酸化物超電導薄膜５を十分支持できない恐れがある。この多結晶配向中間薄膜３，４の構成材料としてはＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＣｅＯ２、ＹＳＺの他に、Ｓｍ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3等を用いることができる。
【００２４】
酸化物超電導薄膜５は、Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｇｄ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｙｂ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｈｏ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘなる組成、（Ｂｉ,Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ２Ｃｕ３Ｏｘ、（Ｂｉ,Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成、あるいはＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成などに代表される臨界温度の高い酸化物超電導体からなるものである。この酸化物超電導薄膜５の厚みは、０．５〜５μｍ程度で、かつ長手方向に均一な厚みとなっている。また、酸化物超電導薄膜５の膜質は均一となっており、酸化物超電導薄膜５の結晶のｃ軸とａ軸とｂ軸も多結晶配向中間薄膜３，４の結晶に整合するようにエピタキシャル成長して結晶化しており、結晶配向性が優れたものとなっている。
【００２５】
この酸化物超電導薄膜５の成膜方法は限定されないが、レーザ蒸着法などが好ましい。そのレーザ蒸着法に用いるレーザ光源としては特に限定されず、例えば、Ａｒ−Ｆ（１９３ｎｍ）、Ｋｒ−Ｆ（２４８ｎｍ）などのエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザなどのいずれのものを用いても良い。
【００２６】
本実施形態の酸化物超電導導体１は、酸化物超電導導体用金属基材２を製造する際、Ｍｏを含むＮｉ基合金の焼鈍し温度を１１００℃以上とすることによって、Ｍｏに富む化合物が析出せず、その後の電解研磨処理によって酸化物超電導導体用金属基材２の表面平滑度を向上させることができ、この酸化物超電導導体用金属基材２上に多結晶配向中間薄膜３，４を介して酸化物超電導薄膜５を成膜することにより、臨界電流密度が高い高性能な酸化物超電導導体１を提供することができる。
【実施例】
【００２７】
表２に示した工程に従って、ハステロイ（Ｃ２７６）母材を厚さ１００μｍのテープ状の酸化物超電導導体用金属基材に加工した。焼鈍しは、表３に示す温度（１０２０℃、１０５０℃、１０７０℃、１０９０℃、１１００℃、１１５０℃、１２００℃）にて行った。これらのうち、１１００℃、１１５０℃、１２００℃の３つが本発明に係る実施例、それ以外は比較例である。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
表３に示すように、それぞれの温度にて焼鈍しを行った場合の最終圧延後の基材の平滑度は同程度であった。
【００３１】
その後、各基材に対し、リン酸と硫酸を主成分とする混合液を電解液として用いた電解研磨を施し、電解研磨後の酸化物超電導導体用金属基材の表面平滑度Ｒｍａｘを測定した。その結果、１０９０℃以下の温度で焼鈍しを行った酸化物超電導導体用金属基材は、Ｍｏに富む化合物が析出していたため、表面が平滑化されず、逆に粗くなってしまった。一方、１１００℃以上の温度で焼鈍しを行った酸化物超電導導体用金属基材は、Ｍｏに富む化合物が析出していなかったため、最終圧延後に電解研磨を行うことによって、Ｒｍａｘ＝０．０１μｍ程度の良好な平滑度が得られた。
【００３２】
次に、これらの酸化物超電導導体用金属基材（厚さ１００μｍ）上に、図４に示したような構成のイオンビームアシストスパッタリング装置を使用して、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７からなる厚さ１μｍの第１の多結晶配向中間薄膜を成膜した。具体的には、テープ状の酸化物超電導導体用金属基材２１が巻かれた基材送出ボビン２２を成膜処理容器２３内に配置し、基材送出ボビン２２から酸化物超電導導体用金属基材２１を基材ホルダ２４上に連続的に送り出し、多結晶配向中間層形成後の酸化物超電導導体用金属基材２１を基材巻取ボビン２５で巻き取れるようにセットした。ここで、ターゲット２６としては、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７を用い、成膜を行った。そして、このイオンビームアシストスパッタリング装置の成膜処理容器２３内部をクライオポンプ２７およびロータリーポンプ２８で真空引きして３．０×１０−４Ｔｏｒｒに減圧し、また、酸化物超電導導体用金属基材２１を負に帯電させた。
【００３３】
さらに、スパッタ電圧１２００Ｖ、スパッタ電流２４０ｍＡのアルゴンイオンと酸素イオンの混合イオンビームを第一のフィラメント型イオンソース２９から発生させる際、フィラメントとアノード間に印加するイオン化電圧値を５０Ｖとし、一方、アシスト電圧２００Ｖ、アシスト電流１００ｍＡのアルゴンイオンと酸素イオンの混合イオンビームを第二のフィラメント型イオンソース３０から発生させる際、フィラメントとアノード間に印加するイオン化電圧値を５０Ｖとし、酸化物超電導導体用金属基材２１の成膜面上にターゲット２６の粒子を堆積させると同時にイオンビームを照射して成膜処理することで、厚さ１００μｍの酸化物超電導導体用金属基材上に、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７からなる厚さ１μｍの第１の多結晶配向中間薄膜を成膜した。ここでの第二のフィラメント型イオンソース３０から発生させる混合イオンビームの入射角度は５５度に設定した。
【００３４】
次に、第１の多結晶配向中間薄膜を成膜した酸化物超電導導体用金属基材をレーザ蒸着装置にセットし、ＣｅＯ２をターゲットとしてレーザ蒸着を行い、第１の多結晶配向中間薄膜上にＣｅＯ２からなる第２の多結晶配向中間薄膜を成膜した。次に、ターゲットをＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘに変えてレーザ蒸着を行い、第２の多結晶配向中間薄膜上に、Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘからなる厚さ１μｍの酸化物超電導薄膜を成膜した。さらに、この酸化物超電導薄膜上に、厚さ１０μｍのＡｇ保護層を成膜し、図１に示す構造を有する酸化物超電導導体を製造した。
【００３５】
焼鈍し温度が異なるそれぞれの酸化物超電導導体用金属基材を用いて製造した酸化物超電導導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を測定し、結果を表２に示す。表３に記した通り、１１００℃以上で焼鈍しを行った酸化物超電導導体用金属基材を用い製造した酸化物超電導導体の方が、明らかにＪｃが高いことがわかった。
【００３６】
また、前記酸化物超電導導体用金属基材を最終圧延後、電解研磨を行わずに、多結晶配向中間薄膜、酸化物超電導薄膜、Ａｇ保護層を順に成膜し、得られた酸化物超電導導体の臨界電流密度（Ｊｃ）を測定した。その結果を表４に示す。表４より、基材に電解研磨を施さずに各層を成膜した場合には、基材をどの温度で焼鈍しを行っても同程度のＪｃ値になることがわかる。
【００３７】
【表４】
【００３８】
表３及び表４の結果より、１０９０℃以下の温度で焼鈍しした基材は、最終圧延後に電解研磨を行うと、平滑度が悪くなり、そのために基材上に多結晶配向中間薄膜を介して酸化物超電導薄膜を形成して得られた酸化物超電導導体のＪｃが低くなっている。これに対し、１１００℃以上の温度で焼鈍しした本発明に係る基材は、最終圧延後に電解研磨を行った方が平滑になるため、基材上に多結晶配向中間薄膜を介して酸化物超電導薄膜を形成して得られた酸化物超電導導体のＪｃが高くなっている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の酸化物超電導導体の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法において用いるロール圧延装置の構造を例示する概略構成図である。
【図３】本発明の製造方法において用いる焼鈍し装置を例示する概略構成図である。
【図４】本発明の製造方法において用いるイオンビームアシストスパッタリング装置を例示する構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…酸化物超電導導体、２，２１…酸化物超電導導体用金属基材、３…第１の多結晶配向中間薄膜、４…第１の多結晶配向中間薄膜、５…酸化物超電導薄膜、６…Ａｇ保護層、７…Ｎｉ基合金母材、８…駆動ロール、９…ロール、１０Ａ…二重圧延機、１０Ｂ…三重圧延機、１０Ｃ…四重圧延機、１１…供給ボビン、１２…巻き取りボビン、１３…加熱装置、２２…基材送出ボビン、２３…基材送出ボビン、２４…基材ホルダ、２５…基材巻取ボビン、２６…ターゲット、２７…クライオポンプ、２８…ロータリーポンプ、２９…第一のフィラメント型イオンソース、３０…第二のフィラメント型イオンソース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って酸化物超電導導体用金属基材を得ることを特徴とする酸化物超電導導体用金属基材の製造方法。
【請求項２】
Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って酸化物超電導導体用金属基材を作製し、
次いで、前記酸化物超電導導体用金属基材上にイオンビームアシスト法により多結晶配向中間薄膜を成膜し、
次いで、前記多結晶配向中間薄膜上に酸化物超電導薄膜を成膜し、酸化物超電導導体を得ることを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項１】
Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って酸化物超電導導体用金属基材を得ることを特徴とする酸化物超電導導体用金属基材の製造方法。
【請求項２】
Ｍｏを含むＮｉ基合金からなる母材に、１１００℃以上の温度で少なくとも１回の焼鈍しと、少なくとも１回の圧延とを行い、最終圧延の後に電解研磨を行って酸化物超電導導体用金属基材を作製し、
次いで、前記酸化物超電導導体用金属基材上にイオンビームアシスト法により多結晶配向中間薄膜を成膜し、
次いで、前記多結晶配向中間薄膜上に酸化物超電導薄膜を成膜し、酸化物超電導導体を得ることを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１７９８２７（Ｐ２００７−１７９８２７Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７５８３４（Ｐ２００５−３７５８３４）
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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