酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置
【課題】基材上に均一な超電導膜を形成すること。
【解決手段】排出口３０は、超電導原料溶液４０から基材１０が引き上げられる界面４１の面積を規定する。また、界面４１における、排出口３０と基材１０との位置関係は、基材１０が引き上げられるときに基材１０に付着する超電導原料溶液４０のメニスカスの形状が基材１０の幅方向でほぼ同一になるように設定されている。好ましくは、基材１０の幅方向の端部から排出口３０の壁面までの距離Ｌ１，Ｌ２が、０＜Ｌ１，Ｌ２≦１０［ｍｍ］の範囲内とされている。
【解決手段】排出口３０は、超電導原料溶液４０から基材１０が引き上げられる界面４１の面積を規定する。また、界面４１における、排出口３０と基材１０との位置関係は、基材１０が引き上げられるときに基材１０に付着する超電導原料溶液４０のメニスカスの形状が基材１０の幅方向でほぼ同一になるように設定されている。好ましくは、基材１０の幅方向の端部から排出口３０の壁面までの距離Ｌ１，Ｌ２が、０＜Ｌ１，Ｌ２≦１０［ｍｍ］の範囲内とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置に関し、特に酸化物中間層が形成された配向金属基材上に、ＭＯＤ(Metal-organic Deposition)法を用いて超電導層を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＯＤ法を用いて超電導層を形成することが提案されている（特許文献１，２参照）。ＭＯＤ法は、先ず、酸化物中間層が形成されたテープ状の基材を、超電導原料溶液（有機金属塩を有機溶媒に溶解させたもの）に浸し、この基材を超電導原料溶液から引き上げること（いわゆるディップコート法）により、基材の表面に超電導膜を付着させる。次に、仮焼及び本焼を行うことにより、酸化物超電導層を形成する。ＭＯＤ法は、非真空中でも長尺の基材に連続的に酸化物超電導層を形成できるので、ＰＬＤ(Pulse Laser Deposition)法やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法等の気相法よりも、プロセスが簡単で低コスト化が可能であることから、注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３５７１８号公報
【特許文献２】特開２００３−３０８７４６号公報
【特許文献３】特開２００４−１６１５０５号公報
【特許文献４】特開２００８−５０１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、基材上に付着する超電導膜の膜厚が不均一だと超電導の性能が低下するので、超電導膜の膜厚は均一であることが望まれる。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基材上に均一な超電導膜を形成することができる酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の酸化物超電導線材の製造方法の一つの態様は、超電導原料溶液が収容された容器から、テープ状の基材を引き上げることにより、前記基材の表面に前記溶液を付着させる工程を有する、酸化物超電導線材の製造方法であって、前記溶液から前記基材が引き上げられる部分の前記溶液の界面の面積は、前記容器に形成された排出口によって所望の大きさに規定されており、前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材が引き上げられるときに前記基材に付着する前記溶液のメニスカスの形状が前記基材の幅方向でほぼ同一になるように選定されている。
【０００７】
本発明の酸化物超電導線材の製造方法の一つの態様は、超電導原料溶液が収容された容器から、テープ状の基材を引き上げることにより、前記基材の表面に前記溶液を付着させる工程を有する、酸化物超電導線材の製造方法であって、前記溶液から前記基材が引き上げられる部分の前記溶液の界面の面積は、前記容器に形成された排出口によって所望の大きさに規定されており、前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］とされている。
【０００８】
また、前記距離Ｌを、０＜Ｌ≦５［ｍｍ］とすると、さらに好ましい。また、前記容器として、Ｕ字状管を用いると、さらに好ましい。
【０００９】
本発明の酸化物超電導線材の製造装置の一つの態様は、超電導原料溶液が収容された容器と、前記容器からテープ状の基材が引き上げられる前記容器の位置に設けられ、前記基材が引き上げられる前記溶液の界面面積を規定する排出口と、を具備し、前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材が引き上げられるときに前記基材に付着する前記溶液のメニスカスの形状が前記基材の幅方向でほぼ同一になるように設定されている構成を採る。
【００１０】
本発明の酸化物超電導線材の製造装置の一つの態様は、超電導原料溶液が収容された容器と、前記容器からテープ状の基材が引き上げられる前記容器の位置に設けられ、前記基材が引き上げられる前記溶液の界面面積を規定する排出口と、を具備し、前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］とされている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、界面の面積を規定する排出口を設けたことにより、超電導原料溶液の溶媒の揮発が抑制され、超電導原料溶液の粘度変化が抑制されるので、基材の長手方向で超電導膜の膜厚を均一化できる。また、排出口と基材との界面での位置関係は、基材が引き上げられるときに基材に付着する超電導溶液のメニスカスの形状が基材の幅方向でほぼ同一になるように設定されているので、基材の幅方向での超電導膜の膜厚を均一化できる。この結果、基材の長手方向及び幅方向の両方向で均一な超電導膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】基材の幅方向において超電導膜の膜厚が不均一になっている様子を示す図
【図２】排出口と基材との界面での位置関係を示す図
【図３】実施の形態のメニスカスの様子を示す図
【図４】実施の形態によって、基材の幅方向において超電導膜の膜厚が均一化された様子を示す図
【図５】実施例の製造装置の概略を示す図
【図６】実施例の製造装置の概略を示す図
【図７】基材の構成例を示す図
【図８】基材の長手方向において超電導膜の膜厚が不均一になっている様子を示す図
【図９】メニスカスの説明に供する図
【図１０】基材の長手方向において超電導膜の膜厚が均一化された様子を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態１］
本発明の発明者らは、先ず、ディップコート法を用いて超電導膜を付着させる場合において超電導膜の膜厚が不均一になる原因について詳細に検討した。
【００１４】
超電導膜が不均一になる一つの原因として、超電導原料溶液の濃度が経時的に変化することがある。ＭＯＤ法で用いられる超電導原料溶液は、一般に、有機溶媒として、メタノールやトルエン等の揮発性が高いものが用いられるので、超電導原料溶液の粘度は経時的に変化する。また、基材は一般に長尺なので、基材は長い時間をかけて超電導原料溶液から引き上げられることになる。この結果、最初の方に引き上げられた基材部分と、最後の方に引き上げられた基材部分とでは、超電導原料溶液の経時的な粘度変化に起因して、付着される超電導膜の膜厚が異なってしまう。
【００１５】
このように、超電導原料溶液の粘度変化に起因する超電導膜の不均一は、特に基材の長手方向に亘って発生する。
【００１６】
そこで、本発明では、超電導溶液から基材が引き上げられる位置に基材の排出口を設け、空気に晒される溶液の面積（つまり溶液界面の面積）をこの排出口によって小さくする（つまり規定する）ことにより、超電導原料溶液の溶媒の揮発を抑制する。これにより、超電導原料溶液の粘度変化を抑制できるので、基材の長手方向における超電導膜の膜厚を均一化できる。
【００１７】
つまり、本発明の第１の特徴は、容器から基材が引き上げられる容器の位置に、基材が引き上げられる溶液の界面面積を規定する排出口を設ける点にある。
【００１８】
この排出口の設け方として、容器自体をチューブとすることを提案する。また、別の排出口の設け方としては、容器に別個に排出口を設けてもよい。要は、排出口は、基材が引き上げられる溶液の界面の面積を規定するものであればよい。
【００１９】
加えて、発明者は、排出口によって上記界面の面積を規定した場合における、超電導膜の膜厚の均一性についてさらに検討を進めた。すると、界面位置における、排出口と基材との位置関係によっては、基材の幅方向において超電導膜の膜厚が不均一になることを見出した。
【００２０】
図１に、その様子を示す。図１に示すように、基材１０の幅方向の端部ほど超電導膜２０が厚く、中央付近ほど膜厚が薄くなる。これは、基材１０を溶液から引き上げる際に、排出口の内壁から基材へと回り込む溶液の量が端部付近と中央付近とで異なることが原因であると考えられる。具体的には、回り込む溶液の量が端部に近くなるほど多いと考えられる。
【００２１】
本発明の第２の特徴は、排出口の界面における、排出口と基材との位置関係は、基材が引き上げられるときに基材に付着する溶液のメニスカスの形状が基材の幅方向でほぼ同一になるように設定する点にある。これにより、基材の幅方向における超電導膜の膜厚を均一にすることができる。
【００２２】
図２を用いて、その位置関係について説明する。図２は、断面が円形の排出口３０から基材１０を引き上げるときの様子を示したものである。図２は、基材１０を引き上げる方向から排出口３０の方向を見た図である。
【００２３】
本発明では、基材１０の幅方向の端部から排出口の内壁面までの距離Ｌ１，Ｌ２は、いずれも、０より大きく１０［ｍｍ］以下とされている。つまり、０＜Ｌ１≦１０［ｍｍ］であり、かつ、０＜Ｌ２≦１０［ｍｍ］である。これにより、基材１０の表面での表面張力と、排出口３０の内壁面での表面張力と、排出口３０の内壁から基材１０へと回り込む溶液の量と、の相互作用により、基材１０が引き上げられるときに基材１０に付着する超電導原料溶液のメニスカス５０の形状を、図３に示すように、基材１０の幅方向でほぼ同一になるように制御できる。この結果、図４に示すように、基材１０の幅方向において膜厚が均一な超電導膜２０を形成できる。
【００２４】
メニスカス５０の形状を、図３に示すように、基材１０の幅方向でほぼ同一になるように制御できるのは、超電導原料溶液４０からの基材１０の引き上げ時における、排出口３０の内壁から基材１０へと回り込む溶液の量と、表面張力とがバランスするためである。このバランスを成立させるための距離Ｌ１，Ｌ２の範囲が、０＜Ｌ１≦１０［ｍｍ］であり、かつ、０＜Ｌ２≦１０［ｍｍ］である。
【００２５】
具体的に説明する。排出口３０の内壁から基材１０へと回り込む溶液の量は、基材１０の幅方向の端部ほど多くなる。一方、基材１０の幅方向の端部ほど、排出口３０の内壁面の表面張力が大きくなる。距離Ｌ１，Ｌ２が１０［ｍｍ］よりも大きくなると、基材１０の幅方向の端部の表面張力が小さくなるので、回り込む溶液の量が多い、基材１０の幅方向の端部ほどメニスカスが大きくなり、この結果、基材１０の幅方向の端部ほど超電導膜の膜厚が厚くなってしまう（図１に示すような状態）。
【００２６】
なお、排出口の形状（つまり界面の形状）は、円形に限らず、例えば方形であってもよい。要は、界面における位置関係が、上述した関係を満たすようにすればよい。
【００２７】
［実施例］
図５に、本発明を実施するための製造装置の例を示す。図５の例は、超電導原料溶液４０を収容する容器としてＵ字状管６０を用いた例である。Ｕ字状管６０は、例えば、樹脂又は金属からなるチューブ等である。基材１０は、Ｕ字状管６０の一方の開口部（導入口）から導入され、他方の開口部（排出口）から排出される。なお、基材１０の引き上げは、図示しない引き上げ機構によって行われる。図５の例の場合、排出口３０は、容器であるＵ字状管６０の一部により形成され、引き上げ時の界面４１は、Ｕ字状管６０の径により規定される。
【００２８】
図６に、本発明を実施するための製造装置の別の例を示す。図６の例は、容器を、容器本体７１と、蓋部７２と、導入口７３と、排出口３０と、により構成した例である。容器本体７１には超電導原料溶液４０が収容されている。蓋部７２を設けたことにより、超電導原料溶液４０の揮発が抑制されるので、超電導原料溶液４０の粘度変化が抑制される。排出口３０によって界面４１が規定される。
【００２９】
本実施例では、基材１０として、図７に示すように、基板１１と、第１中間層１２と、第２中間層１３とから構成されるものを用いた。基板１１は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、ステンレス鋼又は銀（Ａｇ）である。第１中間層１２は、例えば、ガドリニウムジルコニウム酸化物（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）である。第２中間層１３は、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）である。基板１１の厚さは、例えば、５０〜２００［μｍ］である。第１中間層１２及び第２中間層１３の厚さは、例えば、１［μｍ］である。本実施例では、厚さが１００［μｍ］の基材１０を用いた。
【００３０】
基材１０の幅方向の長さは、特に限定されるものではないが、本実施例では、幅が５［ｍｍ］のものを用いた。一般に、基材１０の幅は、２〜３０［ｍｍ］である。また、基材１０の長手方向の長さは、５００［ｍ］のものを用いた。
【００３１】
また、本実施例では、超電導原料溶液４０として、イットリウム（Ｙ）のトリフルオロ酢酸塩（Y-TFA）、バリウム（Ｂａ）のトリフルオロ酢酸塩（Ba-TFA）及び銅（Ｃｕ）のナフテン酸塩を、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕのモル比が１：ｂ：３（但し、ｂ＜２）で混合したものを用いた。このような超電導原料溶液の詳細については、例えば特許文献３及び特許文献４で開示されている。
【００３２】
また、本実施例では、超電導原料溶液４０からの基材１０の引き上げ速度を２０［ｍ／ｈ］に設定した。なお、引き上げ速度は、これに限定されるものではなく、一般に、引き上げ速度は５〜１００［ｍ／ｈ］である。
【００３３】
本実施例では、基材１０の幅方向の端部から排出口３０の壁面（内壁）までの距離Ｌ（上述した距離Ｌ１，Ｌ２に相当する）を、下表１に示すように変化させた。つまり、実施例１ではＬ＝３［ｍｍ］に設定し、実施例２ではＬ＝５［ｍｍ］に設定し、実施例３ではＬ＝１０［ｍｍ］に設定した。このように設定した状態において、幅が５［ｍｍ］の基材１０を２０［ｍ／ｈ］の速度で超電導原料溶液４０から引き上げた。そして、そのときに得られる超電導膜２０の厚さと、臨界電流密度Ｊｃ（ＭＡ／ｃｍ２）とを測定した。
【００３４】
表１からも分かるように、実施例１及び実施例２では、基材１０の幅方向への膜厚の均一性が非常に良い超電導膜２０が形成された。この結果、臨界電流密度Ｊｃも３．０［ＭＡ／ｃｍ２］と２．９［ＭＡ／ｃｍ２］と非常に良いものであった。また、実施例３でも、実用上問題のない均一性を有する膜厚の超電導膜２０が形成され、臨界電流密度Ｊｃも２．５［ＭＡ／ｃｍ２］と良いものであった。因みに、超電導膜２０の膜厚の中心値は、仮焼及び焼成を行う前でほぼ１０［μｍ］、仮焼及び焼成を行った後でほぼ１．５［μｍ］であった。
【００３５】
一方、比較例１としてＬ＝１５［ｍｍ］に設定し、比較例２としてＬ＝０［ｍｍ］に設定し、この状態において、幅が５［ｍｍ］の基材１０を２０［ｍ／ｈ］の速度で超電導原料溶液４０から引き上げた。すると、表１からも分かるように、比較例１及び比較例２では、基材１０の幅方向への膜厚の均一性が悪く、臨界電流密度Ｊｃも１．２［ＭＡ／ｃｍ２］と０．８［ＭＡ／ｃｍ２］と低く、実用上問題があった。具体的には、比較例１及び比較例２では、図１に示したように、幅方向の端部ほど膜厚の大きい超電導膜２０が付着した。
【００３６】
【表１】
【００３７】
以上のことから、基材１０の幅方向の端部から排出口３０の壁面（内壁）までの距離Ｌを０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］に設定すれば、基材１０の幅方向の超電導膜２０の膜厚均一性が良く、臨界電流密度が良い酸化物超電導線材を得ることができることが分かった。また、Ｌを０＜Ｌ≦５［ｍｍ］に設定すれば、膜厚均一性がさらに良く、臨界電流密度がさらに良い酸化物超電導線材を得ることができることが分かった。
【００３８】
なお上述の実施例では、超電導原料溶液４０として、イットリウム（Ｙ）のトリフルオロ酢酸塩（Y-TFA）、バリウム（Ｂａ）のトリフルオロ酢酸塩（Ba-TFA）及び銅（Ｃｕ）のナフテン酸塩を、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕのモル比が１：ｂ：３（但し、ｂ＜２）で混合したものを用いた場合について述べたが、本発明はこれ以外の超電導原料溶液を用いた場合にも有効である。例えば、Ｒｅ：Ｂａ：Ｃｕのモル比が１：２：３となるように調整された超電導原料溶液を用いた場合にも有効である。ここで、Ｒｅは、イットリウム（Ｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ネオジム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、サマリウム（Ｓｍ）からなる群から選ばれた金属を示す。
【００３９】
なお、基材１０及び超電導原料溶液４０は、当然、上述したもの以外のものを用いてもよい。本発明で重要なのは、界面４１における、排出口３０と基材１０とのでの位置関係である。
【００４０】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１及び実施例では、排出口と基材との位置関係を好ましい値に設定することで、特に、基材の幅方向に亘って均一性が高い超電導膜を形成することができる方法及び装置を提示した。
【００４１】
本実施の形態では、基材が引き上げられるときに基材に付着する超電導原料溶液のメニスカスの形状を好ましい値に設定することで、特に、基材の長手方向に亘って均一性が高い超電導膜を形成することができる方法及び装置を提示する。
【００４２】
発明者は、超電導原料溶液からの基材の引き上げ時に基材に付着するメニスカスの形状が変動することが、超電導膜が不均一になる大きな原因であることを見出した。
【００４３】
メニスカスの形状が変動することに起因する超電導膜の不均一は、主に、テープ状の基材の長手方向に現れる。図８に、その様子を示す。テープ状の基材１０の表面に付着される超電導膜２０の膜厚は、基材１０の長手方向（すなわち超電導原料溶液からの引き上げ方向）に不均一となっている。
【００４４】
発明者は、基材を超電導原料溶液から引き上げていくときのメニスカスの形状を安定化させることができ、基材からの超電導原料溶液の液だれを抑制できれば、基材の長手方向における超電導膜の膜厚を均一化できると考えた。
【００４５】
図９に、基材を超電導原料溶液から引き上げていくときの様子を示す。容器７０に収容された超電導原料溶液４０から基材１０を引き上げていくと、基材１０の表面と液面との間にメニスカス５０が形成される。
【００４６】
本実施の形態では、図９に示すように、メニスカス５０の形状を、基材１０表面に付着する引き上げ方向のメニスカスの長さをｙ、基材１０表面に直交する方向のメニスカス５０の長さをｘとした場合、０＜ｙ／ｘ≦３の範囲に制御する。より好ましくは、１／２≦ｙ／ｘ≦２の範囲に制御する。メニスカス５０の形状をこのように制御することにより、基材１０を引き上げるときに、メニスカス５０の形状を安定化させることができ、基材１０からの超電導原料溶液４０（２０）の液だれを抑制できる。
【００４７】
ここで、例えばｘに対してｙが大きすぎると、基材１０の引き上げ時にメニスカス５０の形状の変動が大きくなったり、基材１０に付着する溶液の量が多くなりすぎることによる引き上げ時の液だれなどが生じ、その結果、基材１０の長手方向の超電導膜２０の膜厚が不均一となる。これに対して、ｘとｙとの関係を上述のようにしたことにより、メニスカス５０の変動や、液だれを抑制し得る。
【００４８】
実際上、メニスカス５０の形状を制御するパラメータとしては、基材１０の引き上げ速度と、溶液の粘度と、がある。なお、基材１０の表面張力などもメニスカス５０の形状に影響を及ぼすが、基材１０の引き上げ速度と、溶液の粘度と、が上記ｙ／ｘを決定する主なパラメータである。よって、本実施の形態では、基材１０の引き上げ速度と、溶液の粘度とを、所定の範囲に規定することで、メニスカス５０の形状を０＜ｙ／ｘ≦３、より好ましくは１／２≦ｙ／ｘ≦２の範囲に制御する。
【００４９】
実験を重ねた結果、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］のときに、メニスカス５０の形状を０＜ｙ／ｘ≦３の範囲、に制御するためには、引き上げ速度を５〜５０［ｍ／ｈ］で一定とした場合、超電導原料溶液４０の粘度を５〜５０［mPa.s］の範囲とすればよいことがわかった。また、メニスカス５０の形状を１／２≦ｙ／ｘ≦２の範囲に制御するためには、引き上げ速度を２０［ｍ／ｈ］で一定とした場合、超電導原料溶液４０の粘度を１０〜４０［mPa.s］の範囲とすればよいことが分かった。
【００５０】
また、引き上げ速度を大きくするほどｘに対してｙが大きくなる。一方、粘度を大きくするほどｘとｙが共に大きくなるが、ｘの増加分の方が大きい。よって、引き上げ速度が大きいほど、粘度を大きく設定することにより、０＜ｙ／ｘ≦３の関係、又は、１／２≦ｙ／ｘ≦２の関係を満たすことができる。
【００５１】
尚、粘度測定には、デジタル回転式粘度計ビスコスタープラス(ビスコステック社製)を用いた。
【００５２】
ここで、下表２のように、ｙ／ｘの値を変化させた。つまり、実施例１ではメニスカス形状をｙ／ｘ＝１／２に制御し、実施例２ではメニスカス形状をｙ／ｘ＝２に制御し、実施例３ではメニスカス形状をｙ／ｘ＝３に制御した。このようにメニスカス形状を制御した状態で、基材１０を超電導原料溶液４０から引き上げた。そして、そのときに得られる超電導膜２０の厚さと、臨界電流密度Ｊｃ（ＭＡ／ｃｍ２）とを測定した。
【００５３】
表２からも分かるように、実施例１及び実施例２では、基材１０の長手方向への膜厚の均一性が非常に良い超電導膜２０が形成された。この結果、臨界電流密度Ｊｃも２．９［ＭＡ／ｃｍ２］と３．０［ＭＡ／ｃｍ２］と非常に良いものであった。また、実施例３でも、実用上問題のない均一性を有する膜厚の超電導膜２０が形成され、臨界電流密度Ｊｃも２．０［ＭＡ／ｃｍ２］と良いものであった。つまり、実施例１〜実施例３によれば、図１０に示すように、長手方向に均一性の良い超電導膜２０を形成できた。
【００５４】
一方、比較例１としてメニスカス形状をｙ／ｘ＝０に制御し、比較例２としてメニスカス形状をｙ／ｘ＝５に制御した。すると、表１からも分かるように、比較例１及び比較例２では、基材１０の長手方向への膜厚の均一性が悪く、臨界電流密度Ｊｃも０．８［ＭＡ／ｃｍ２］と１．２［ＭＡ／ｃｍ２］と低く、実用上問題があった。具体的には、比較例１及び比較例２では、図８に示したように、長手方向への均一性が悪かった。
【００５５】
【表２】
【００５６】
以上のことから、基材表面に付着する引き上げ方向のメニスカス５０の長さをｙ、基材表面に直交する方向のメニスカスの長さをｘとした場合、０＜ｙ／ｘ≦３の範囲に制御すれば、基材１０の長手方向の超電導膜２０の膜厚均一性が良く、臨界電流密度が良い酸化物超電導線材を得ることができることが分かった。また、１／２≦ｙ／ｘ≦２に設定すれば、膜厚均一性がさらに良く、臨界電流密度がさらに良い酸化物超電導線材を得ることができることが分かった。
【００５７】
従って、実施の形態１で提示した方法と実施の形態２で提示した方法とを組み合わせれば、超電導膜の膜厚が基材の幅方向及び長手方向の両方で均一となり、臨界電流密度が高い酸化物超電導線材を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明にかかる酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置は、ディップコート法によって基材に超電導膜を塗布する場合に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 基材
１１ 基板
１２ 第１中間層
１３ 第２中間層
２０ 超電導膜
３０ 排出口
４０ 超電導原料溶液
４１ 界面
５０ メニスカス
６０ チューブ
７１ 容器本体
７２ 蓋部
７３ 導入口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置に関し、特に酸化物中間層が形成された配向金属基材上に、ＭＯＤ(Metal-organic Deposition)法を用いて超電導層を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＯＤ法を用いて超電導層を形成することが提案されている（特許文献１，２参照）。ＭＯＤ法は、先ず、酸化物中間層が形成されたテープ状の基材を、超電導原料溶液（有機金属塩を有機溶媒に溶解させたもの）に浸し、この基材を超電導原料溶液から引き上げること（いわゆるディップコート法）により、基材の表面に超電導膜を付着させる。次に、仮焼及び本焼を行うことにより、酸化物超電導層を形成する。ＭＯＤ法は、非真空中でも長尺の基材に連続的に酸化物超電導層を形成できるので、ＰＬＤ(Pulse Laser Deposition)法やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法等の気相法よりも、プロセスが簡単で低コスト化が可能であることから、注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３５７１８号公報
【特許文献２】特開２００３−３０８７４６号公報
【特許文献３】特開２００４−１６１５０５号公報
【特許文献４】特開２００８−５０１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、基材上に付着する超電導膜の膜厚が不均一だと超電導の性能が低下するので、超電導膜の膜厚は均一であることが望まれる。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基材上に均一な超電導膜を形成することができる酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の酸化物超電導線材の製造方法の一つの態様は、超電導原料溶液が収容された容器から、テープ状の基材を引き上げることにより、前記基材の表面に前記溶液を付着させる工程を有する、酸化物超電導線材の製造方法であって、前記溶液から前記基材が引き上げられる部分の前記溶液の界面の面積は、前記容器に形成された排出口によって所望の大きさに規定されており、前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材が引き上げられるときに前記基材に付着する前記溶液のメニスカスの形状が前記基材の幅方向でほぼ同一になるように選定されている。
【０００７】
本発明の酸化物超電導線材の製造方法の一つの態様は、超電導原料溶液が収容された容器から、テープ状の基材を引き上げることにより、前記基材の表面に前記溶液を付着させる工程を有する、酸化物超電導線材の製造方法であって、前記溶液から前記基材が引き上げられる部分の前記溶液の界面の面積は、前記容器に形成された排出口によって所望の大きさに規定されており、前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］とされている。
【０００８】
また、前記距離Ｌを、０＜Ｌ≦５［ｍｍ］とすると、さらに好ましい。また、前記容器として、Ｕ字状管を用いると、さらに好ましい。
【０００９】
本発明の酸化物超電導線材の製造装置の一つの態様は、超電導原料溶液が収容された容器と、前記容器からテープ状の基材が引き上げられる前記容器の位置に設けられ、前記基材が引き上げられる前記溶液の界面面積を規定する排出口と、を具備し、前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材が引き上げられるときに前記基材に付着する前記溶液のメニスカスの形状が前記基材の幅方向でほぼ同一になるように設定されている構成を採る。
【００１０】
本発明の酸化物超電導線材の製造装置の一つの態様は、超電導原料溶液が収容された容器と、前記容器からテープ状の基材が引き上げられる前記容器の位置に設けられ、前記基材が引き上げられる前記溶液の界面面積を規定する排出口と、を具備し、前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］とされている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、界面の面積を規定する排出口を設けたことにより、超電導原料溶液の溶媒の揮発が抑制され、超電導原料溶液の粘度変化が抑制されるので、基材の長手方向で超電導膜の膜厚を均一化できる。また、排出口と基材との界面での位置関係は、基材が引き上げられるときに基材に付着する超電導溶液のメニスカスの形状が基材の幅方向でほぼ同一になるように設定されているので、基材の幅方向での超電導膜の膜厚を均一化できる。この結果、基材の長手方向及び幅方向の両方向で均一な超電導膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】基材の幅方向において超電導膜の膜厚が不均一になっている様子を示す図
【図２】排出口と基材との界面での位置関係を示す図
【図３】実施の形態のメニスカスの様子を示す図
【図４】実施の形態によって、基材の幅方向において超電導膜の膜厚が均一化された様子を示す図
【図５】実施例の製造装置の概略を示す図
【図６】実施例の製造装置の概略を示す図
【図７】基材の構成例を示す図
【図８】基材の長手方向において超電導膜の膜厚が不均一になっている様子を示す図
【図９】メニスカスの説明に供する図
【図１０】基材の長手方向において超電導膜の膜厚が均一化された様子を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態１］
本発明の発明者らは、先ず、ディップコート法を用いて超電導膜を付着させる場合において超電導膜の膜厚が不均一になる原因について詳細に検討した。
【００１４】
超電導膜が不均一になる一つの原因として、超電導原料溶液の濃度が経時的に変化することがある。ＭＯＤ法で用いられる超電導原料溶液は、一般に、有機溶媒として、メタノールやトルエン等の揮発性が高いものが用いられるので、超電導原料溶液の粘度は経時的に変化する。また、基材は一般に長尺なので、基材は長い時間をかけて超電導原料溶液から引き上げられることになる。この結果、最初の方に引き上げられた基材部分と、最後の方に引き上げられた基材部分とでは、超電導原料溶液の経時的な粘度変化に起因して、付着される超電導膜の膜厚が異なってしまう。
【００１５】
このように、超電導原料溶液の粘度変化に起因する超電導膜の不均一は、特に基材の長手方向に亘って発生する。
【００１６】
そこで、本発明では、超電導溶液から基材が引き上げられる位置に基材の排出口を設け、空気に晒される溶液の面積（つまり溶液界面の面積）をこの排出口によって小さくする（つまり規定する）ことにより、超電導原料溶液の溶媒の揮発を抑制する。これにより、超電導原料溶液の粘度変化を抑制できるので、基材の長手方向における超電導膜の膜厚を均一化できる。
【００１７】
つまり、本発明の第１の特徴は、容器から基材が引き上げられる容器の位置に、基材が引き上げられる溶液の界面面積を規定する排出口を設ける点にある。
【００１８】
この排出口の設け方として、容器自体をチューブとすることを提案する。また、別の排出口の設け方としては、容器に別個に排出口を設けてもよい。要は、排出口は、基材が引き上げられる溶液の界面の面積を規定するものであればよい。
【００１９】
加えて、発明者は、排出口によって上記界面の面積を規定した場合における、超電導膜の膜厚の均一性についてさらに検討を進めた。すると、界面位置における、排出口と基材との位置関係によっては、基材の幅方向において超電導膜の膜厚が不均一になることを見出した。
【００２０】
図１に、その様子を示す。図１に示すように、基材１０の幅方向の端部ほど超電導膜２０が厚く、中央付近ほど膜厚が薄くなる。これは、基材１０を溶液から引き上げる際に、排出口の内壁から基材へと回り込む溶液の量が端部付近と中央付近とで異なることが原因であると考えられる。具体的には、回り込む溶液の量が端部に近くなるほど多いと考えられる。
【００２１】
本発明の第２の特徴は、排出口の界面における、排出口と基材との位置関係は、基材が引き上げられるときに基材に付着する溶液のメニスカスの形状が基材の幅方向でほぼ同一になるように設定する点にある。これにより、基材の幅方向における超電導膜の膜厚を均一にすることができる。
【００２２】
図２を用いて、その位置関係について説明する。図２は、断面が円形の排出口３０から基材１０を引き上げるときの様子を示したものである。図２は、基材１０を引き上げる方向から排出口３０の方向を見た図である。
【００２３】
本発明では、基材１０の幅方向の端部から排出口の内壁面までの距離Ｌ１，Ｌ２は、いずれも、０より大きく１０［ｍｍ］以下とされている。つまり、０＜Ｌ１≦１０［ｍｍ］であり、かつ、０＜Ｌ２≦１０［ｍｍ］である。これにより、基材１０の表面での表面張力と、排出口３０の内壁面での表面張力と、排出口３０の内壁から基材１０へと回り込む溶液の量と、の相互作用により、基材１０が引き上げられるときに基材１０に付着する超電導原料溶液のメニスカス５０の形状を、図３に示すように、基材１０の幅方向でほぼ同一になるように制御できる。この結果、図４に示すように、基材１０の幅方向において膜厚が均一な超電導膜２０を形成できる。
【００２４】
メニスカス５０の形状を、図３に示すように、基材１０の幅方向でほぼ同一になるように制御できるのは、超電導原料溶液４０からの基材１０の引き上げ時における、排出口３０の内壁から基材１０へと回り込む溶液の量と、表面張力とがバランスするためである。このバランスを成立させるための距離Ｌ１，Ｌ２の範囲が、０＜Ｌ１≦１０［ｍｍ］であり、かつ、０＜Ｌ２≦１０［ｍｍ］である。
【００２５】
具体的に説明する。排出口３０の内壁から基材１０へと回り込む溶液の量は、基材１０の幅方向の端部ほど多くなる。一方、基材１０の幅方向の端部ほど、排出口３０の内壁面の表面張力が大きくなる。距離Ｌ１，Ｌ２が１０［ｍｍ］よりも大きくなると、基材１０の幅方向の端部の表面張力が小さくなるので、回り込む溶液の量が多い、基材１０の幅方向の端部ほどメニスカスが大きくなり、この結果、基材１０の幅方向の端部ほど超電導膜の膜厚が厚くなってしまう（図１に示すような状態）。
【００２６】
なお、排出口の形状（つまり界面の形状）は、円形に限らず、例えば方形であってもよい。要は、界面における位置関係が、上述した関係を満たすようにすればよい。
【００２７】
［実施例］
図５に、本発明を実施するための製造装置の例を示す。図５の例は、超電導原料溶液４０を収容する容器としてＵ字状管６０を用いた例である。Ｕ字状管６０は、例えば、樹脂又は金属からなるチューブ等である。基材１０は、Ｕ字状管６０の一方の開口部（導入口）から導入され、他方の開口部（排出口）から排出される。なお、基材１０の引き上げは、図示しない引き上げ機構によって行われる。図５の例の場合、排出口３０は、容器であるＵ字状管６０の一部により形成され、引き上げ時の界面４１は、Ｕ字状管６０の径により規定される。
【００２８】
図６に、本発明を実施するための製造装置の別の例を示す。図６の例は、容器を、容器本体７１と、蓋部７２と、導入口７３と、排出口３０と、により構成した例である。容器本体７１には超電導原料溶液４０が収容されている。蓋部７２を設けたことにより、超電導原料溶液４０の揮発が抑制されるので、超電導原料溶液４０の粘度変化が抑制される。排出口３０によって界面４１が規定される。
【００２９】
本実施例では、基材１０として、図７に示すように、基板１１と、第１中間層１２と、第２中間層１３とから構成されるものを用いた。基板１１は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、ステンレス鋼又は銀（Ａｇ）である。第１中間層１２は、例えば、ガドリニウムジルコニウム酸化物（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）である。第２中間層１３は、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）である。基板１１の厚さは、例えば、５０〜２００［μｍ］である。第１中間層１２及び第２中間層１３の厚さは、例えば、１［μｍ］である。本実施例では、厚さが１００［μｍ］の基材１０を用いた。
【００３０】
基材１０の幅方向の長さは、特に限定されるものではないが、本実施例では、幅が５［ｍｍ］のものを用いた。一般に、基材１０の幅は、２〜３０［ｍｍ］である。また、基材１０の長手方向の長さは、５００［ｍ］のものを用いた。
【００３１】
また、本実施例では、超電導原料溶液４０として、イットリウム（Ｙ）のトリフルオロ酢酸塩（Y-TFA）、バリウム（Ｂａ）のトリフルオロ酢酸塩（Ba-TFA）及び銅（Ｃｕ）のナフテン酸塩を、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕのモル比が１：ｂ：３（但し、ｂ＜２）で混合したものを用いた。このような超電導原料溶液の詳細については、例えば特許文献３及び特許文献４で開示されている。
【００３２】
また、本実施例では、超電導原料溶液４０からの基材１０の引き上げ速度を２０［ｍ／ｈ］に設定した。なお、引き上げ速度は、これに限定されるものではなく、一般に、引き上げ速度は５〜１００［ｍ／ｈ］である。
【００３３】
本実施例では、基材１０の幅方向の端部から排出口３０の壁面（内壁）までの距離Ｌ（上述した距離Ｌ１，Ｌ２に相当する）を、下表１に示すように変化させた。つまり、実施例１ではＬ＝３［ｍｍ］に設定し、実施例２ではＬ＝５［ｍｍ］に設定し、実施例３ではＬ＝１０［ｍｍ］に設定した。このように設定した状態において、幅が５［ｍｍ］の基材１０を２０［ｍ／ｈ］の速度で超電導原料溶液４０から引き上げた。そして、そのときに得られる超電導膜２０の厚さと、臨界電流密度Ｊｃ（ＭＡ／ｃｍ２）とを測定した。
【００３４】
表１からも分かるように、実施例１及び実施例２では、基材１０の幅方向への膜厚の均一性が非常に良い超電導膜２０が形成された。この結果、臨界電流密度Ｊｃも３．０［ＭＡ／ｃｍ２］と２．９［ＭＡ／ｃｍ２］と非常に良いものであった。また、実施例３でも、実用上問題のない均一性を有する膜厚の超電導膜２０が形成され、臨界電流密度Ｊｃも２．５［ＭＡ／ｃｍ２］と良いものであった。因みに、超電導膜２０の膜厚の中心値は、仮焼及び焼成を行う前でほぼ１０［μｍ］、仮焼及び焼成を行った後でほぼ１．５［μｍ］であった。
【００３５】
一方、比較例１としてＬ＝１５［ｍｍ］に設定し、比較例２としてＬ＝０［ｍｍ］に設定し、この状態において、幅が５［ｍｍ］の基材１０を２０［ｍ／ｈ］の速度で超電導原料溶液４０から引き上げた。すると、表１からも分かるように、比較例１及び比較例２では、基材１０の幅方向への膜厚の均一性が悪く、臨界電流密度Ｊｃも１．２［ＭＡ／ｃｍ２］と０．８［ＭＡ／ｃｍ２］と低く、実用上問題があった。具体的には、比較例１及び比較例２では、図１に示したように、幅方向の端部ほど膜厚の大きい超電導膜２０が付着した。
【００３６】
【表１】
【００３７】
以上のことから、基材１０の幅方向の端部から排出口３０の壁面（内壁）までの距離Ｌを０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］に設定すれば、基材１０の幅方向の超電導膜２０の膜厚均一性が良く、臨界電流密度が良い酸化物超電導線材を得ることができることが分かった。また、Ｌを０＜Ｌ≦５［ｍｍ］に設定すれば、膜厚均一性がさらに良く、臨界電流密度がさらに良い酸化物超電導線材を得ることができることが分かった。
【００３８】
なお上述の実施例では、超電導原料溶液４０として、イットリウム（Ｙ）のトリフルオロ酢酸塩（Y-TFA）、バリウム（Ｂａ）のトリフルオロ酢酸塩（Ba-TFA）及び銅（Ｃｕ）のナフテン酸塩を、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕのモル比が１：ｂ：３（但し、ｂ＜２）で混合したものを用いた場合について述べたが、本発明はこれ以外の超電導原料溶液を用いた場合にも有効である。例えば、Ｒｅ：Ｂａ：Ｃｕのモル比が１：２：３となるように調整された超電導原料溶液を用いた場合にも有効である。ここで、Ｒｅは、イットリウム（Ｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ネオジム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、サマリウム（Ｓｍ）からなる群から選ばれた金属を示す。
【００３９】
なお、基材１０及び超電導原料溶液４０は、当然、上述したもの以外のものを用いてもよい。本発明で重要なのは、界面４１における、排出口３０と基材１０とのでの位置関係である。
【００４０】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１及び実施例では、排出口と基材との位置関係を好ましい値に設定することで、特に、基材の幅方向に亘って均一性が高い超電導膜を形成することができる方法及び装置を提示した。
【００４１】
本実施の形態では、基材が引き上げられるときに基材に付着する超電導原料溶液のメニスカスの形状を好ましい値に設定することで、特に、基材の長手方向に亘って均一性が高い超電導膜を形成することができる方法及び装置を提示する。
【００４２】
発明者は、超電導原料溶液からの基材の引き上げ時に基材に付着するメニスカスの形状が変動することが、超電導膜が不均一になる大きな原因であることを見出した。
【００４３】
メニスカスの形状が変動することに起因する超電導膜の不均一は、主に、テープ状の基材の長手方向に現れる。図８に、その様子を示す。テープ状の基材１０の表面に付着される超電導膜２０の膜厚は、基材１０の長手方向（すなわち超電導原料溶液からの引き上げ方向）に不均一となっている。
【００４４】
発明者は、基材を超電導原料溶液から引き上げていくときのメニスカスの形状を安定化させることができ、基材からの超電導原料溶液の液だれを抑制できれば、基材の長手方向における超電導膜の膜厚を均一化できると考えた。
【００４５】
図９に、基材を超電導原料溶液から引き上げていくときの様子を示す。容器７０に収容された超電導原料溶液４０から基材１０を引き上げていくと、基材１０の表面と液面との間にメニスカス５０が形成される。
【００４６】
本実施の形態では、図９に示すように、メニスカス５０の形状を、基材１０表面に付着する引き上げ方向のメニスカスの長さをｙ、基材１０表面に直交する方向のメニスカス５０の長さをｘとした場合、０＜ｙ／ｘ≦３の範囲に制御する。より好ましくは、１／２≦ｙ／ｘ≦２の範囲に制御する。メニスカス５０の形状をこのように制御することにより、基材１０を引き上げるときに、メニスカス５０の形状を安定化させることができ、基材１０からの超電導原料溶液４０（２０）の液だれを抑制できる。
【００４７】
ここで、例えばｘに対してｙが大きすぎると、基材１０の引き上げ時にメニスカス５０の形状の変動が大きくなったり、基材１０に付着する溶液の量が多くなりすぎることによる引き上げ時の液だれなどが生じ、その結果、基材１０の長手方向の超電導膜２０の膜厚が不均一となる。これに対して、ｘとｙとの関係を上述のようにしたことにより、メニスカス５０の変動や、液だれを抑制し得る。
【００４８】
実際上、メニスカス５０の形状を制御するパラメータとしては、基材１０の引き上げ速度と、溶液の粘度と、がある。なお、基材１０の表面張力などもメニスカス５０の形状に影響を及ぼすが、基材１０の引き上げ速度と、溶液の粘度と、が上記ｙ／ｘを決定する主なパラメータである。よって、本実施の形態では、基材１０の引き上げ速度と、溶液の粘度とを、所定の範囲に規定することで、メニスカス５０の形状を０＜ｙ／ｘ≦３、より好ましくは１／２≦ｙ／ｘ≦２の範囲に制御する。
【００４９】
実験を重ねた結果、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］のときに、メニスカス５０の形状を０＜ｙ／ｘ≦３の範囲、に制御するためには、引き上げ速度を５〜５０［ｍ／ｈ］で一定とした場合、超電導原料溶液４０の粘度を５〜５０［mPa.s］の範囲とすればよいことがわかった。また、メニスカス５０の形状を１／２≦ｙ／ｘ≦２の範囲に制御するためには、引き上げ速度を２０［ｍ／ｈ］で一定とした場合、超電導原料溶液４０の粘度を１０〜４０［mPa.s］の範囲とすればよいことが分かった。
【００５０】
また、引き上げ速度を大きくするほどｘに対してｙが大きくなる。一方、粘度を大きくするほどｘとｙが共に大きくなるが、ｘの増加分の方が大きい。よって、引き上げ速度が大きいほど、粘度を大きく設定することにより、０＜ｙ／ｘ≦３の関係、又は、１／２≦ｙ／ｘ≦２の関係を満たすことができる。
【００５１】
尚、粘度測定には、デジタル回転式粘度計ビスコスタープラス(ビスコステック社製)を用いた。
【００５２】
ここで、下表２のように、ｙ／ｘの値を変化させた。つまり、実施例１ではメニスカス形状をｙ／ｘ＝１／２に制御し、実施例２ではメニスカス形状をｙ／ｘ＝２に制御し、実施例３ではメニスカス形状をｙ／ｘ＝３に制御した。このようにメニスカス形状を制御した状態で、基材１０を超電導原料溶液４０から引き上げた。そして、そのときに得られる超電導膜２０の厚さと、臨界電流密度Ｊｃ（ＭＡ／ｃｍ２）とを測定した。
【００５３】
表２からも分かるように、実施例１及び実施例２では、基材１０の長手方向への膜厚の均一性が非常に良い超電導膜２０が形成された。この結果、臨界電流密度Ｊｃも２．９［ＭＡ／ｃｍ２］と３．０［ＭＡ／ｃｍ２］と非常に良いものであった。また、実施例３でも、実用上問題のない均一性を有する膜厚の超電導膜２０が形成され、臨界電流密度Ｊｃも２．０［ＭＡ／ｃｍ２］と良いものであった。つまり、実施例１〜実施例３によれば、図１０に示すように、長手方向に均一性の良い超電導膜２０を形成できた。
【００５４】
一方、比較例１としてメニスカス形状をｙ／ｘ＝０に制御し、比較例２としてメニスカス形状をｙ／ｘ＝５に制御した。すると、表１からも分かるように、比較例１及び比較例２では、基材１０の長手方向への膜厚の均一性が悪く、臨界電流密度Ｊｃも０．８［ＭＡ／ｃｍ２］と１．２［ＭＡ／ｃｍ２］と低く、実用上問題があった。具体的には、比較例１及び比較例２では、図８に示したように、長手方向への均一性が悪かった。
【００５５】
【表２】
【００５６】
以上のことから、基材表面に付着する引き上げ方向のメニスカス５０の長さをｙ、基材表面に直交する方向のメニスカスの長さをｘとした場合、０＜ｙ／ｘ≦３の範囲に制御すれば、基材１０の長手方向の超電導膜２０の膜厚均一性が良く、臨界電流密度が良い酸化物超電導線材を得ることができることが分かった。また、１／２≦ｙ／ｘ≦２に設定すれば、膜厚均一性がさらに良く、臨界電流密度がさらに良い酸化物超電導線材を得ることができることが分かった。
【００５７】
従って、実施の形態１で提示した方法と実施の形態２で提示した方法とを組み合わせれば、超電導膜の膜厚が基材の幅方向及び長手方向の両方で均一となり、臨界電流密度が高い酸化物超電導線材を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明にかかる酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置は、ディップコート法によって基材に超電導膜を塗布する場合に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 基材
１１ 基板
１２ 第１中間層
１３ 第２中間層
２０ 超電導膜
３０ 排出口
４０ 超電導原料溶液
４１ 界面
５０ メニスカス
６０ チューブ
７１ 容器本体
７２ 蓋部
７３ 導入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導原料溶液が収容された容器から、テープ状の基材を引き上げることにより、前記基材の表面に前記溶液を付着させる工程を有する、酸化物超電導線材の製造方法であって、
前記溶液から前記基材が引き上げられる部分の前記溶液の界面の面積は、前記容器に形成された排出口によって所望の大きさに規定されており、
前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材が引き上げられるときに前記基材に付着する前記溶液のメニスカスの形状が前記基材の幅方向でほぼ同一になるように選定されている、
酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項２】
超電導原料溶液が収容された容器から、テープ状の基材を引き上げることにより、前記基材の表面に前記溶液を付着させる工程を有する、酸化物超電導線材の製造方法であって、
前記溶液から前記基材が引き上げられる部分の前記溶液の界面の面積は、前記容器に形成された排出口によって所望の大きさに規定されており、
前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］とされている、
酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項３】
前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦５［ｍｍ］とされている、
請求項２に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項４】
前記容器は、Ｕ字状管である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項５】
前記超電導原料溶液がトリフルオロ酢酸溶液を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項６】
前記超電導原料溶液中のＲｅ、Ｂａ、Ｃｕ、のモル比をＲｅ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：ｂ：３としたときにｂ＜２の範囲内のＢａモル比の原料溶液を用いる、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項７】
超電導原料溶液が収容された容器と、
前記容器からテープ状の基材が引き上げられる前記容器の位置に設けられ、前記基材が引き上げられる前記溶液の界面面積を規定する排出口と、
を具備し、
前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材が引き上げられるときに前記基材に付着する前記溶液のメニスカスの形状が前記基材の幅方向でほぼ同一になるように設定されている、
酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項８】
超電導原料溶液が収容された容器と、
前記容器からテープ状の基材が引き上げられる前記容器の位置に設けられ、前記基材が引き上げられる前記溶液の界面面積を規定する排出口と、
を具備し、
前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］とされている、
酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項１】
超電導原料溶液が収容された容器から、テープ状の基材を引き上げることにより、前記基材の表面に前記溶液を付着させる工程を有する、酸化物超電導線材の製造方法であって、
前記溶液から前記基材が引き上げられる部分の前記溶液の界面の面積は、前記容器に形成された排出口によって所望の大きさに規定されており、
前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材が引き上げられるときに前記基材に付着する前記溶液のメニスカスの形状が前記基材の幅方向でほぼ同一になるように選定されている、
酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項２】
超電導原料溶液が収容された容器から、テープ状の基材を引き上げることにより、前記基材の表面に前記溶液を付着させる工程を有する、酸化物超電導線材の製造方法であって、
前記溶液から前記基材が引き上げられる部分の前記溶液の界面の面積は、前記容器に形成された排出口によって所望の大きさに規定されており、
前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］とされている、
酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項３】
前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦５［ｍｍ］とされている、
請求項２に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項４】
前記容器は、Ｕ字状管である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項５】
前記超電導原料溶液がトリフルオロ酢酸溶液を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項６】
前記超電導原料溶液中のＲｅ、Ｂａ、Ｃｕ、のモル比をＲｅ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：ｂ：３としたときにｂ＜２の範囲内のＢａモル比の原料溶液を用いる、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項７】
超電導原料溶液が収容された容器と、
前記容器からテープ状の基材が引き上げられる前記容器の位置に設けられ、前記基材が引き上げられる前記溶液の界面面積を規定する排出口と、
を具備し、
前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材が引き上げられるときに前記基材に付着する前記溶液のメニスカスの形状が前記基材の幅方向でほぼ同一になるように設定されている、
酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項８】
超電導原料溶液が収容された容器と、
前記容器からテープ状の基材が引き上げられる前記容器の位置に設けられ、前記基材が引き上げられる前記溶液の界面面積を規定する排出口と、
を具備し、
前記界面における、前記排出口と前記基材との位置関係は、前記基材の幅方向の端部から前記排出口の壁面までの距離Ｌが、０＜Ｌ≦１０［ｍｍ］とされている、
酸化物超電導線材の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１７０９９８（Ｐ２０１１−１７０９９８Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１３５９（Ｐ２０１０−３１３５９）
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（３０６０１３１２０）昭和電線ケーブルシステム株式会社 (218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（３０６０１３１２０）昭和電線ケーブルシステム株式会社 (218)
【Ｆターム（参考）】
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