酸化物超電導線材
【課題】フレキシブル性に富み安定化テープが剥がれることがなく、酸化物超電導層の安定化を好適に図ること。
【解決手段】酸化物超電導層１１３の表面に導電性の第１安定化層１１４が成膜されたテープ状酸化物超電導体１１０と、第１安定化層１１４の表面に配設される導電性の第２安定化テープ１２０とを、ハンダ１３０を介して接合する。ハンダ１３０は、第１安定化層１１４の幅方向の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されている。
【解決手段】酸化物超電導層１１３の表面に導電性の第１安定化層１１４が成膜されたテープ状酸化物超電導体１１０と、第１安定化層１１４の表面に配設される導電性の第２安定化テープ１２０とを、ハンダ１３０を介して接合する。ハンダ１３０は、第１安定化層１１４の幅方向の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導層の表面に銀または銀合金等の第１安定化層が形成されたテープ状酸化物超電導体に、ハンダを介して安定化テープが接合された酸化物超電導線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、電力機器及びデバイス等への応用が期待されており、多くの研究結果が報告されている。
【０００３】
酸化物超電導体は、テープ状金属基板の上に、イットリウム系酸化物超電導体等の酸化物超電導体の薄膜をコーティングすることによって作製される。
【０００４】
この酸化物超電導体は、電気的な安全性を確保するため、表面には、酸化物超電導薄膜との界面を化学的に安定する銀等の低抵抗金属による安定化層が設けられている。
【０００５】
酸化物超電導体の超電導特性が向上するにつれて、安定化材として必要な銀の厚さは厚くなるため、費用がかかる。このため、銀による安定化層を数μｍ以下の厚さに抑え、その上に銅を積層して安定化層として十分な厚さを確保する酸化物超電導体が知られている。
【０００６】
銀による安定化層に銅を積層して酸化物超電導体を安定化させる方法として、特許文献１に示すように、安定化テープであるテープ状の金属銅（銅テープ）をハンダで貼り合わせる方法が知られている。
【０００７】
この方法により製造される酸化物超電導体は、酸化物超電導層の表面に形成された銀による安定化層の全面に渡って接触したハンダを介して銅テープが貼り合わさる構成となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０４８９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のように酸化物超電導層の表面の銀からなる安定化層と、銅テープ（安定化テープ）とを、安定化層の表面全体に接触したハンダを介して接合した酸化物超電導体では、酸化物超電導体の表裏面方向への局所的な曲げ加重が掛かると、ハンダが長手方向に延在する安定化層の幅方向の両端部から剥離し、酸化物超電導層の表面の安定化層から銅テープがハンダとともに剥がれる虞がある。
【００１０】
特に、ＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）法により成膜されたＹＢａＣｕＯからなる薄膜の超電導層（１〜２μｍ）を有するテープ状酸化物超電導体（１５０μｍ以下）は非常に薄い。このため、当該超電導体の線材自体をより曲げる事ができるが、より曲げる事ができるが故に、酸化物超電導体の表裏面方向への局所的な曲げ加重が大きくなるという課題が生ずる。
【００１１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、フレキシブル性に富み安定化テープが剥がれることがなく、酸化物超電導層の安定化を好適に図ることができる酸化物超電導線材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】
【００１２】
本発明の一つの態様は、基板上に複数の中間層と酸化物超電導層を順に形成し、該酸化物超電導層の表面に導電性の第１安定化層が成膜された酸化物超電導体と、前記第１安定化層の表面に配設される導電性の第２安定化テープとを、ハンダを介して接合した酸化物超電導線材において、前記ハンダは、前記第１安定化層の幅方向の両端部を除く長手方向の領域に亘って配置されている構成を採る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フレキシブル性に富み安定化テープが剥がれることがなく、酸化物超電導層の安定化を好適に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材の構成を示す模式図
【図２】本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材におけるハンダ配置領域を示す模式図
【図３】本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材の構成を示す模式図である。図１に示す酸化物超電導線材１００では、テープ状酸化物超電導体１１０において酸化物超電導層１１３の表面に成膜された第１安定化層１１４と、第２安定化テープ１２０とが、ハンダ１３０を介して接合されている。
【００１７】
テープ状酸化物超電導体１１０は、テープ状金属基板１１１の上に、中間層１１２、酸化物超電導層（以下、「超電導層」と称する）１１３、第１安定化層１１４を順に積層されることによって形成される。
【００１８】
テープ状金属基板１１１は、ここでは、無配向金属基板であり、Ｎｉ−Ｃｒ系（具体的には、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｍｏ系のハステロイ（登録商標）Ｂ、Ｃ、Ｘ等）、Ｗ−Ｍｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系（例えば、オーステナイト系ステンレス）、Ｆｅ−Ｎｉ系（例えば、非磁性の組成系のもの）等の材料に代表される立方晶系のＨｖ＝１５０以上の非磁性の合金である。これらの系の合金は、圧延率９０％以上の熱間圧延加工が施され、更にその後に再結晶温度以上で熱処理されることによって、集合組織となり良好な結晶配向性を示す。
【００１９】
中間層１１２は、ＩＢＡＤ法によりテープ状金属基板１１１上に、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７（ＧＺＯ）或いはイットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等を成膜した第１層と、第１層上にＲＦ−Sputtering法によりＣｅＯ２を蒸着して成膜される第２層とを有する。
【００２０】
第１層は、テープ状金属基板１１１からの元素が上部に積層される超電導層１１３に拡散することにより超電導特性の劣化を引き起こすことを防止する拡散防止層として機能し、且つ、テープ状金属基板１１１上に二軸配向してなるセラミック層として機能する。
【００２１】
第２層は、超電導層１１３との格子整合性を高め、第１層を構成する元素（Ｚｒなど）拡散を抑制する。第２層は、耐酸性の薄膜である。具体的には、第２層は、ＣｅＯ２膜であったり、ＣｅＯ２にＧｄを所定量添加したＣｅ−Ｇｄ−Ｏ膜であったり、Ｃｅの一部が他の金属原子又は金属イオンで一部置換されたＣｅ−Ｍ−Ｏ系酸化膜であったりしてもよい。第２層は、ＭＯＤ法（Metal Organic Deposition Processes：金属有機酸塩堆積法）、パルスレーザー蒸着法、スパッタ法またはＣＶＤ法のいずれかの方法により成膜することができる。なお、ＣｅＯ２膜にＧｄを添加したＣｅ−Ｇｄ−Ｏ膜とした場合、膜中のＧｄ添加量を５０ａｔ％以下にすることが好ましい。この値を超えると、結晶系が変化し、この上に超電導層１１３であるＹＢＣＯ超電導層を成膜した場合に、良好な配向性が得られない。
【００２２】
なお、第２層は、結晶粒配向性が、その上層である超電導層１１３の結晶配向性と臨界電流値（Ｉｃ）に大きく影響を及ぼす。第２層は第１層上に、ＲＴＲ式のＲＦ−magnetronsputtering法により成膜される。また、ＲＴＲ式のＲＦ−magnetronsputtering法は、ＰＬＤ法と同様に、ターゲットと作製した膜の組成ずれが少なく、精確な成膜が可能である一方、ＰＬＤ法に比べ、メンテナンスコスト等が安価である。
【００２３】
テープ状金属基板１１１上に成膜された中間層１１２上には超電導層１１３が成膜されている。
【００２４】
超電導層１１３は、ＲｅＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ、ここでＲｅ＝Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｙｂ、Ｐｒ又はＨｏから選択された少なくとも１種以上の元素を示す。）の高温超伝導薄膜であり、イットリウム系酸化物超電導体（ＲＥ１２３）である。
【００２５】
超電導層１１３は、ＭＯＤ法、パルスレーザー蒸着法、スパッタ法またはＣＶＤ法のいずれかの方法で、中間層１１２上に成膜される。ここでは、超電導層１１３は、ＭＯＤ法で成膜され、ＭＯＤ法で用いる原料溶液は、Ｒｅ、Ｂａ、Ｃｕを所定のモル比で含んだ有機酸塩または有機金属化合物と有機溶媒の混合溶液である。この原料溶液中のＲｅ、Ｂａ及びＣｕのモル比はＲｅ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：Ｘ：３としたときにＸ＜２の範囲内のＢａモル比とする。この場合、高いＪｃ及びＩｃ値を得るために、原料溶液中のＢａモル比は１．０≦Ｘ≦１．８の範囲内であることが好ましい。さらに好ましくは、原料溶液中のＢａモル比は１．３≦Ｘ≦１．７の範囲である。このＭＯＤ原料としては、有機溶媒とトリフルオロ酢酸塩、ナフテン酸塩、オクチルサン酸塩、ネオデカン酸塩、イソノナン酸塩または三酢酸塩のいずれか１種以上を含む混合溶液からなるものを用いることが好ましい。この場合、有機溶媒とフッ素を含むＹ−ＴＦＡ塩（トリフルオロ酢酸塩）、Ｂａ−ＴＦＡ塩及びＣｕのナフテン酸塩の混合溶液からなる原料溶液を用いることができる。ここでは、超電導層１１３は、中間層１１２上に成膜されたＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７）膜としている。
【００２６】
超電導層１１３上には、第１安定化層１１４が成膜されている。
【００２７】
第１安定化層１１４は、銀、金、白金等の貴金属、あるいはそれらの合金であり低抵抗の金属である。第１安定化層１１４は、超電導層１１３の直上に設けられている。
【００２８】
第１安定化層１１４の直上の超電導層１１３は、他の金属と反応しやすい活性な材料により構成されるため、金、銀などの貴金属、あるいはそれらの合金以外の材料と直接的に接触させると反応して性能低下を引き起こす。このため、第１安定化層１１４は、超電導層１１３の直上に形成することにより超電導層１１３の性能低下を防止する。また、第１安定化層１１４は、超電導層１１３に電流が流れているときに、常電導転移した場合のバイパス回路となる。これら機能を効果的に達成させるために、第１安定化層１１４は、極力厚く形成することが望ましいが、他方で、金または銀は高価な材料であるため、極力薄く形成したいとの要請がある。
【００２９】
この要請に応えるため、第１安定化層１１４の上に、第２安定化テープ１２０を積層して、第１安定化層１１４を薄く形成しても、超電導層１１３が性能劣化しない構造となっている。
【００３０】
第２安定化テープ１２０は、導電性を有するテープ状材であって、ここでは、銅等の抵抗の低い低抵抗金属テープである。なお、第２安定化テープ１２０は、真鍮、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｕ合金、ステンレス鋼等の高抵抗の金属テープであってもよい。第２安定化テープ１２０がＣｕやＮｉ或いはその合金であれば、ハンダ材料に溶け込みにくいため、酸化物超電導線材１００としての性能劣化を防止できる。
【００３１】
なお、第２安定化テープ１２０がＮｉ−Ｃｕ合金等の高抵抗の金属テープである場合、酸化物超電導線材１００自体を補強して強度を向上させることができるとともに、酸化物超電導線材１００が交流に使用された際の損失を減少させることができる。このように第２安定化テープ１２０は、第１安定化層１１４とともに、超電導層１１３、つまり、酸化物超電導線材１００としての機械的、化学的、電磁気的および熱的な安定性を確保する。
【００３２】
第２安定化テープ１２０の厚さについて、酸化物超電導体が常電導転移した場合のバイパス回路となるような厚さであれば特に限定されないが、厚さは５０μｍから２００μｍ程度が好ましい。本実施の形態では、第２安定化テープ１２０の片面に塗布されたハンダ（スズに微量のＣｕ、銀等を添加したもの、融点２３０℃）ペースト（ハンダ１３０）を介して第１安定化層１１４に、第１安定化層１１４において長手方向に亘る中心領域で接合されている。
【００３３】
ハンダ１３０は、第１安定化層１１４に、第１安定化層１１４の幅方向の両端から離間した位置に配置されている。具体的には、ハンダ１３０は、第１安定化層１１４の幅方向の両端部を除く領域（ここでは中心領域）に、長手方向に亘って配置されている。
【００３４】
言い換えれば、ハンダ１３０は、テープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０とを、双方の長手方向に延在する領域（中心領域）であり、且つ、テープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０の両端部を除いた領域で接合している。ここでは、ハンダ１３０長手方向に延在する幅方向の中心は、第１安定化層１１４において長手方向に延在する幅方向の中心と一致或いは略一致している。ハンダ１３０は、超電導層１１３を流れる電流を、第１安定化層１１４を介して第２安定化テープ１２０に分流可能な横幅を有し、且つ、所定の曲げに耐える接合強度を有する。
【００３５】
ハンダ１３０は、所定の曲げによってテープ状酸化物超電導体１１０、第２安定化テープ１２０の双方から剥離しない接触面積を有する。
【００３６】
図２を用いてハンダ１３０の配置領域を説明する。図２に示すように、第１安定化層１１４の横幅（テープ状酸化物超電導体１１０或いは酸化物超電導線材１００の横幅に相当）をＷ、ハンダ１３０の幅をＡとすると、ハンダ１３０は、Ｗ／５≦Ａ＜Ｗを満たすように、第１安定化層１１４及び第２安定化テープ１２０の幅方向の両端部を除く長手方向の領域に亘って延在することが好ましい。この場合、第１安定化層１１４においてハンダ１３０が配置されていない領域Ｎを視点とすると、０＜Ｎ≦Ｗ／５である。
【００３７】
ハンダ１３０は、更に好ましくは、Ｗ×４／５≦Ａ＜Ｗを満たす幅Ａにする。この場合、第１安定化層１１４においてハンダ１３０が配置されていない領域Ｎを視点とすると、０＜Ｎ≦Ｗ／１０である。
【００３８】
例えば、第１安定化層１１４の横幅（テープ状酸化物超電導体１１０或いは酸化物超電導線材１００の横幅）Ｗを１０ｍｍとした場合、ハンダ１３０が配置されていない領域Ｎは、上記条件を満たす領域として、第１安定化層１１４の端部（長手方向に延在する端）からハンダ１３０の端部（長手方向に延在する端）まで１ｍｍ以下（０＜Ｎ≦１ｍｍ）にすることが好ましい。また、第１安定化層１１４の横幅Ｗを１ｍｍとした場合、ハンダ１３０が配置されていない領域Ｎは、上記条件を満たす領域として、第１安定化層１１４の端部（長手方向に延在する端）からハンダ１３０の端部（長手方向に延在する端）まで１ｍｍ未満となる。
【００３９】
また、所定の曲げ強度は、酸化物超電導線材１００を所定の曲面（例えば、直径３０ｍｍφの棒状体の外周面）に巻き付けた際の曲げ負荷が掛かる状態で、第２安定化テープ１４０が第１安定化層１１４から剥離しない強度とする。ハンダ１３０は、厚さ約２μｍの状態で第２安定化テープ１２０を第１安定化層１１４に接合している。尚、ハンダ１３０の厚さは特に限定されないが、ハンダ１３０の抵抗値は厚さに比例して高くなることから、２０μｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
ここでは、ハンダ１３０は、予め第２安定化テープ１２０の片面にペーストで塗布され、第１安定化層１１４と第２安定化テープ１２０とが重なる状態で加熱・加圧されることによって両者を接合する。このように、ハンダ１３０は、予め第２安定化テープ１２０の片面に塗布すれば、ハンダ１３０を、超電導層１１３を有するテープ状酸化物超電導体１１０に設ける必要がない。つまり、ハンダ１３０を溶かすために、超電導層１１３を有するテープ状酸化物超電導体１１０を加熱する工程は、テープ状酸化物超電導体１１０に第２安定化テープ１２０を接合するときにのみで酸化物超電導線材１００を製造できる。加えて、ハンダに対する濡れ性がさほど良くない金属表面であっても、フラックスを使わずに薄くハンダを伸ばすことができ、ハンダが厚すぎることによる機械的特性の悪化を防ぐことができる。
【００４１】
テープ状酸化物超電導体１１０にハンダ１３０を介して第２安定化テープ１２０を接合して、テープ状の酸化物超電導線材１００を製造する方法の一例を説明する。
【００４２】
酸化物超電導線材１００は、第２安定化テープ１２０のハンダメッキ面とテープ状酸化物超電導体１１０の銀コーティング層である第１安定化層１１４の表面とを向かい合わせにした状態で、予熱炉内に搬送する。この予熱炉内で、テープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０は、ハンダ溶融温度以上（２５０℃以上）に加熱する。次いで、テープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０を、周面で互いに摺接する図示しない一対の加熱・加圧ロールを通過させて加圧し、且つ、ハンダ溶融温度以下（ロール表面で１６０−２２０℃）以下に冷却して加圧下でハンダを凝固させる。なお、加圧下におけるハンダ凝固を効果的に実施するために、ハンダが凝固温度に下がるタイミングで、重なるテープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０とが加熱・加圧ロール付近に来るように温度勾配と接合対象の速度とを調整している。
【００４３】
加熱・加圧ロールは、互いに平行な軸を中心に回転し外周面同士が押圧し合う状態で摺動する互いの外周面間に積層体を引き込むことによって積層体に対して加熱・加圧する。ここでは加圧ロールが他方の加熱ロールを押圧するとともに、一方のロールを回転させることで他方のロールも回転する。
【００４４】
加熱・加圧ロールは、予熱炉の出口近傍に配置されており、第２安定化テープ１２０及びテープ状酸化物超電導体１１０の積層体は予熱炉で加熱されて直ぐに加熱・加圧ロールよって加熱及び加圧される。なお、加熱・加圧ロールの材質としては、シリコーンゴム等の軟質材が望ましい。加熱・加圧ロールを金属等の硬い素材で形成してもよいが、製造される酸化物超電導線材１００の超電導特性劣化を防ぐためには、積層鯛上での押しつけ圧（ロール圧）を１００ＭＰａ以下とすることが望ましい。
【００４５】
これにより、第２安定化テープ１２０と、テープ状酸化物超電導体１１０の第１安定化層１１４とが、ハンダ１３０によって、第１安定化層１１４の幅方向の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って接合され、酸化物超電導線材１００が製造される。
【００４６】
このとき、第２安定化テープ１２０を銅テープなどの低抵抗・高熱伝導性のテープとした場合には、第２安定化テープ１２０の熱伝導性が良いために、比較的広い温度条件下において貼り合わせが可能である。これに対して、第２安定化テープ１２０が、銅よりも高抵抗・低熱伝導性の金属、例えばステンレス鋼、Ｎｉ−Ｃｒ合金等からなる高抵抗・低熱伝導性のテープである場合、テープ状酸化物超電導体１１０との貼り合わせでは、第２安定化テープ１２０自体の熱伝導性が悪いために、予熱炉の温度を、銅テープの場合よりも高くする（例えば、２６０℃以上、好ましくは２８０℃〜３００℃）必要がある。
【００４７】
＜変形例＞
図３は、本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材の一例を示す図である。図３に示す酸化物超電導線材１００Ａは、酸化物超電導線材１００と同様に形成されており、ＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）である超電導層１１３の表面に銀（Ａｇ）である第１安定化層１１４が成膜されている。
【００４８】
第１安定化層１１４には、第２安定化テープ１２０が、第１安定化層１１４の長手方向中心領域のみ配置されたハンダ１３０によって接合されている。
【００４９】
図３に示すように、超電導層１１３上にＡｇである第１安定化層１１４を積層させる構成では、第１安定化層１１４では、幅方向で離間する両端部１１４ａが丸みを帯びることによって、その厚みＴ１が中央部分の厚みＴ２よりも小さくなる場合がある。この場合、従来の構成のように第１安定化層１１４の表面全面にハンダを接触させて第２安定化テープ１２０を接合すると、酸化物超電導線材の表裏面方向へ掛かる曲げ加重によって、ハンダが第１安定化層の両端部から剥離する虞がある。これにより、第１安定化層１１４から第２安定化テープ１２０がハンダ１３０とともに剥がれる。
【００５０】
これに対して、本実施の形態では、第２安定化テープ１２０と、第１安定化層１１４とを接合するハンダ１３０は、第１安定化層１１４の幅方向の両端部を除く中心領域に、長手方向に亘って配置されている。つまり、第２安定化テープ１２０は、第１安定化層１１４に対して、第１安定化層１１４において長手方向に延在するフラットな中央部分にのみ配設されたハンダ１３０を介して接合されている。これにより、酸化物超電導線材１００Ａに、当該酸化物超電導線材１００Ａの表裏面方向に曲げ加重が掛かっても、ハンダ１３０が第１安定化層１１４の両端部から剥離することがなく曲がる。よって、本実施の形態の酸化物超電導線材１００Ａは、フレキシブル性に富み、第２安定化テープ１２０が剥がれることがなく、酸化物超電導層の安定化を好適に図ることができる。
【００５１】
このように本実施の形態によれば、酸化物超電導線材の第１安定化層と第２安定化テープとの間において、第１安定化層の幅方向の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダの配置領域を、酸化物超電導体の横幅（第１安定化層の横幅に相当）の１／５〜４／５倍の横幅としている。これにより、曲げ荷重がかかっても第２安定化テープ１２０が第１安定化層から剥がれないフレキシブル性を有し、酸化物超電導層の安定化を好適に図る。
【００５２】
以下の表１では、横幅５ｍｍからなる酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、銀（Ａｇ）からなる第１安定化層１１４と、銅（Ｃｕ）からなる第２安定化テープ１２０との間に配置されるハンダの配置領域が異なる酸化物超電導線材の比較を示した。尚、剥離状態を確認するために、直径３０ｍｍφの棒状体の外周面に巻き付けた際の曲げ負荷が掛かる状態で、第２安定化テープ１２０と第１安定化層１１４との状態を確認した。
【表１】
【００５３】
上記表１における比較例１は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅（酸化物超電導体１１０の横幅に相当）の１／１０とした酸化物超電導線材である。この比較例１の構造では、曲げ荷重によって第１安定化層１１４からの第２安定化テープ１２０の剥離が見つかった。
【００５４】
実施例１は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の１／５とした酸化物超電導線材である。また、実施例２は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、ハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の１／３とした酸化物超電導線材である。また、実施例３は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の３／５とした酸化物超電導線材である。さらに、実施例４は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の４／５とした酸化物超電導線材である。
【００５５】
これら実施例１〜４の構造では、曲げ荷重によっても第１安定化層からの第２安定化テープの剥離は見られなかった。
【００５６】
比較例２は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の５／５とした酸化物超電導線材である。すなわち、比較例２の酸化物超電導線材では、ハンダ１３０は第１安定化層１１４の全面に配置されている。
【００５７】
この比較例２の構造では、曲げ荷重によって第１安定化層からの第２安定化テープの剥離が見つかった。
【００５８】
なお、本発明に係る酸化物超電導線材は、テープ状の酸化物超電導体における第１安定化層に、ハンダを介して第２安定化層を形成する第２安定化テープ１２０を接合するものであれば、テープ状酸化物超電導体の構成はどのような構成であってもよい。
【００５９】
例えばテープ状金属基板１１１を、２軸配向性を有する基板とし、この基板上に、Ａ２Ｚｒ２Ｏ７である第１層を含む中間層、超電導層を順次設けてテープ状酸化物超電導体としてもよい。
【００６０】
なお、本発明に係る上記実施の形態の各構成要素については、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の改変をなすことができ、この改変させたものに本発明が及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る酸化物超電導線材は、フレキシブル性に富み、安定化テープが剥がれることがなく酸化物超電導層の安定化を好適に図ることができる効果を有し、テープ状の酸化物超電導体に安定化テープを備える酸化物超電導線材として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１００ 酸化物超電導線材
１１０ テープ状酸化物超電導体
１１１ テープ状金属基板
１１２ 中間層
１１３ 酸化物超電導層
１１４ 第１安定化層
１２０ 第２安定化テープ
１３０ ハンダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導層の表面に銀または銀合金等の第１安定化層が形成されたテープ状酸化物超電導体に、ハンダを介して安定化テープが接合された酸化物超電導線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、電力機器及びデバイス等への応用が期待されており、多くの研究結果が報告されている。
【０００３】
酸化物超電導体は、テープ状金属基板の上に、イットリウム系酸化物超電導体等の酸化物超電導体の薄膜をコーティングすることによって作製される。
【０００４】
この酸化物超電導体は、電気的な安全性を確保するため、表面には、酸化物超電導薄膜との界面を化学的に安定する銀等の低抵抗金属による安定化層が設けられている。
【０００５】
酸化物超電導体の超電導特性が向上するにつれて、安定化材として必要な銀の厚さは厚くなるため、費用がかかる。このため、銀による安定化層を数μｍ以下の厚さに抑え、その上に銅を積層して安定化層として十分な厚さを確保する酸化物超電導体が知られている。
【０００６】
銀による安定化層に銅を積層して酸化物超電導体を安定化させる方法として、特許文献１に示すように、安定化テープであるテープ状の金属銅（銅テープ）をハンダで貼り合わせる方法が知られている。
【０００７】
この方法により製造される酸化物超電導体は、酸化物超電導層の表面に形成された銀による安定化層の全面に渡って接触したハンダを介して銅テープが貼り合わさる構成となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０４８９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のように酸化物超電導層の表面の銀からなる安定化層と、銅テープ（安定化テープ）とを、安定化層の表面全体に接触したハンダを介して接合した酸化物超電導体では、酸化物超電導体の表裏面方向への局所的な曲げ加重が掛かると、ハンダが長手方向に延在する安定化層の幅方向の両端部から剥離し、酸化物超電導層の表面の安定化層から銅テープがハンダとともに剥がれる虞がある。
【００１０】
特に、ＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）法により成膜されたＹＢａＣｕＯからなる薄膜の超電導層（１〜２μｍ）を有するテープ状酸化物超電導体（１５０μｍ以下）は非常に薄い。このため、当該超電導体の線材自体をより曲げる事ができるが、より曲げる事ができるが故に、酸化物超電導体の表裏面方向への局所的な曲げ加重が大きくなるという課題が生ずる。
【００１１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、フレキシブル性に富み安定化テープが剥がれることがなく、酸化物超電導層の安定化を好適に図ることができる酸化物超電導線材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】
【００１２】
本発明の一つの態様は、基板上に複数の中間層と酸化物超電導層を順に形成し、該酸化物超電導層の表面に導電性の第１安定化層が成膜された酸化物超電導体と、前記第１安定化層の表面に配設される導電性の第２安定化テープとを、ハンダを介して接合した酸化物超電導線材において、前記ハンダは、前記第１安定化層の幅方向の両端部を除く長手方向の領域に亘って配置されている構成を採る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フレキシブル性に富み安定化テープが剥がれることがなく、酸化物超電導層の安定化を好適に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材の構成を示す模式図
【図２】本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材におけるハンダ配置領域を示す模式図
【図３】本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材の構成を示す模式図である。図１に示す酸化物超電導線材１００では、テープ状酸化物超電導体１１０において酸化物超電導層１１３の表面に成膜された第１安定化層１１４と、第２安定化テープ１２０とが、ハンダ１３０を介して接合されている。
【００１７】
テープ状酸化物超電導体１１０は、テープ状金属基板１１１の上に、中間層１１２、酸化物超電導層（以下、「超電導層」と称する）１１３、第１安定化層１１４を順に積層されることによって形成される。
【００１８】
テープ状金属基板１１１は、ここでは、無配向金属基板であり、Ｎｉ−Ｃｒ系（具体的には、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｍｏ系のハステロイ（登録商標）Ｂ、Ｃ、Ｘ等）、Ｗ−Ｍｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系（例えば、オーステナイト系ステンレス）、Ｆｅ−Ｎｉ系（例えば、非磁性の組成系のもの）等の材料に代表される立方晶系のＨｖ＝１５０以上の非磁性の合金である。これらの系の合金は、圧延率９０％以上の熱間圧延加工が施され、更にその後に再結晶温度以上で熱処理されることによって、集合組織となり良好な結晶配向性を示す。
【００１９】
中間層１１２は、ＩＢＡＤ法によりテープ状金属基板１１１上に、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７（ＧＺＯ）或いはイットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等を成膜した第１層と、第１層上にＲＦ−Sputtering法によりＣｅＯ２を蒸着して成膜される第２層とを有する。
【００２０】
第１層は、テープ状金属基板１１１からの元素が上部に積層される超電導層１１３に拡散することにより超電導特性の劣化を引き起こすことを防止する拡散防止層として機能し、且つ、テープ状金属基板１１１上に二軸配向してなるセラミック層として機能する。
【００２１】
第２層は、超電導層１１３との格子整合性を高め、第１層を構成する元素（Ｚｒなど）拡散を抑制する。第２層は、耐酸性の薄膜である。具体的には、第２層は、ＣｅＯ２膜であったり、ＣｅＯ２にＧｄを所定量添加したＣｅ−Ｇｄ−Ｏ膜であったり、Ｃｅの一部が他の金属原子又は金属イオンで一部置換されたＣｅ−Ｍ−Ｏ系酸化膜であったりしてもよい。第２層は、ＭＯＤ法（Metal Organic Deposition Processes：金属有機酸塩堆積法）、パルスレーザー蒸着法、スパッタ法またはＣＶＤ法のいずれかの方法により成膜することができる。なお、ＣｅＯ２膜にＧｄを添加したＣｅ−Ｇｄ−Ｏ膜とした場合、膜中のＧｄ添加量を５０ａｔ％以下にすることが好ましい。この値を超えると、結晶系が変化し、この上に超電導層１１３であるＹＢＣＯ超電導層を成膜した場合に、良好な配向性が得られない。
【００２２】
なお、第２層は、結晶粒配向性が、その上層である超電導層１１３の結晶配向性と臨界電流値（Ｉｃ）に大きく影響を及ぼす。第２層は第１層上に、ＲＴＲ式のＲＦ−magnetronsputtering法により成膜される。また、ＲＴＲ式のＲＦ−magnetronsputtering法は、ＰＬＤ法と同様に、ターゲットと作製した膜の組成ずれが少なく、精確な成膜が可能である一方、ＰＬＤ法に比べ、メンテナンスコスト等が安価である。
【００２３】
テープ状金属基板１１１上に成膜された中間層１１２上には超電導層１１３が成膜されている。
【００２４】
超電導層１１３は、ＲｅＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ、ここでＲｅ＝Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｙｂ、Ｐｒ又はＨｏから選択された少なくとも１種以上の元素を示す。）の高温超伝導薄膜であり、イットリウム系酸化物超電導体（ＲＥ１２３）である。
【００２５】
超電導層１１３は、ＭＯＤ法、パルスレーザー蒸着法、スパッタ法またはＣＶＤ法のいずれかの方法で、中間層１１２上に成膜される。ここでは、超電導層１１３は、ＭＯＤ法で成膜され、ＭＯＤ法で用いる原料溶液は、Ｒｅ、Ｂａ、Ｃｕを所定のモル比で含んだ有機酸塩または有機金属化合物と有機溶媒の混合溶液である。この原料溶液中のＲｅ、Ｂａ及びＣｕのモル比はＲｅ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：Ｘ：３としたときにＸ＜２の範囲内のＢａモル比とする。この場合、高いＪｃ及びＩｃ値を得るために、原料溶液中のＢａモル比は１．０≦Ｘ≦１．８の範囲内であることが好ましい。さらに好ましくは、原料溶液中のＢａモル比は１．３≦Ｘ≦１．７の範囲である。このＭＯＤ原料としては、有機溶媒とトリフルオロ酢酸塩、ナフテン酸塩、オクチルサン酸塩、ネオデカン酸塩、イソノナン酸塩または三酢酸塩のいずれか１種以上を含む混合溶液からなるものを用いることが好ましい。この場合、有機溶媒とフッ素を含むＹ−ＴＦＡ塩（トリフルオロ酢酸塩）、Ｂａ−ＴＦＡ塩及びＣｕのナフテン酸塩の混合溶液からなる原料溶液を用いることができる。ここでは、超電導層１１３は、中間層１１２上に成膜されたＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７）膜としている。
【００２６】
超電導層１１３上には、第１安定化層１１４が成膜されている。
【００２７】
第１安定化層１１４は、銀、金、白金等の貴金属、あるいはそれらの合金であり低抵抗の金属である。第１安定化層１１４は、超電導層１１３の直上に設けられている。
【００２８】
第１安定化層１１４の直上の超電導層１１３は、他の金属と反応しやすい活性な材料により構成されるため、金、銀などの貴金属、あるいはそれらの合金以外の材料と直接的に接触させると反応して性能低下を引き起こす。このため、第１安定化層１１４は、超電導層１１３の直上に形成することにより超電導層１１３の性能低下を防止する。また、第１安定化層１１４は、超電導層１１３に電流が流れているときに、常電導転移した場合のバイパス回路となる。これら機能を効果的に達成させるために、第１安定化層１１４は、極力厚く形成することが望ましいが、他方で、金または銀は高価な材料であるため、極力薄く形成したいとの要請がある。
【００２９】
この要請に応えるため、第１安定化層１１４の上に、第２安定化テープ１２０を積層して、第１安定化層１１４を薄く形成しても、超電導層１１３が性能劣化しない構造となっている。
【００３０】
第２安定化テープ１２０は、導電性を有するテープ状材であって、ここでは、銅等の抵抗の低い低抵抗金属テープである。なお、第２安定化テープ１２０は、真鍮、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｕ合金、ステンレス鋼等の高抵抗の金属テープであってもよい。第２安定化テープ１２０がＣｕやＮｉ或いはその合金であれば、ハンダ材料に溶け込みにくいため、酸化物超電導線材１００としての性能劣化を防止できる。
【００３１】
なお、第２安定化テープ１２０がＮｉ−Ｃｕ合金等の高抵抗の金属テープである場合、酸化物超電導線材１００自体を補強して強度を向上させることができるとともに、酸化物超電導線材１００が交流に使用された際の損失を減少させることができる。このように第２安定化テープ１２０は、第１安定化層１１４とともに、超電導層１１３、つまり、酸化物超電導線材１００としての機械的、化学的、電磁気的および熱的な安定性を確保する。
【００３２】
第２安定化テープ１２０の厚さについて、酸化物超電導体が常電導転移した場合のバイパス回路となるような厚さであれば特に限定されないが、厚さは５０μｍから２００μｍ程度が好ましい。本実施の形態では、第２安定化テープ１２０の片面に塗布されたハンダ（スズに微量のＣｕ、銀等を添加したもの、融点２３０℃）ペースト（ハンダ１３０）を介して第１安定化層１１４に、第１安定化層１１４において長手方向に亘る中心領域で接合されている。
【００３３】
ハンダ１３０は、第１安定化層１１４に、第１安定化層１１４の幅方向の両端から離間した位置に配置されている。具体的には、ハンダ１３０は、第１安定化層１１４の幅方向の両端部を除く領域（ここでは中心領域）に、長手方向に亘って配置されている。
【００３４】
言い換えれば、ハンダ１３０は、テープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０とを、双方の長手方向に延在する領域（中心領域）であり、且つ、テープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０の両端部を除いた領域で接合している。ここでは、ハンダ１３０長手方向に延在する幅方向の中心は、第１安定化層１１４において長手方向に延在する幅方向の中心と一致或いは略一致している。ハンダ１３０は、超電導層１１３を流れる電流を、第１安定化層１１４を介して第２安定化テープ１２０に分流可能な横幅を有し、且つ、所定の曲げに耐える接合強度を有する。
【００３５】
ハンダ１３０は、所定の曲げによってテープ状酸化物超電導体１１０、第２安定化テープ１２０の双方から剥離しない接触面積を有する。
【００３６】
図２を用いてハンダ１３０の配置領域を説明する。図２に示すように、第１安定化層１１４の横幅（テープ状酸化物超電導体１１０或いは酸化物超電導線材１００の横幅に相当）をＷ、ハンダ１３０の幅をＡとすると、ハンダ１３０は、Ｗ／５≦Ａ＜Ｗを満たすように、第１安定化層１１４及び第２安定化テープ１２０の幅方向の両端部を除く長手方向の領域に亘って延在することが好ましい。この場合、第１安定化層１１４においてハンダ１３０が配置されていない領域Ｎを視点とすると、０＜Ｎ≦Ｗ／５である。
【００３７】
ハンダ１３０は、更に好ましくは、Ｗ×４／５≦Ａ＜Ｗを満たす幅Ａにする。この場合、第１安定化層１１４においてハンダ１３０が配置されていない領域Ｎを視点とすると、０＜Ｎ≦Ｗ／１０である。
【００３８】
例えば、第１安定化層１１４の横幅（テープ状酸化物超電導体１１０或いは酸化物超電導線材１００の横幅）Ｗを１０ｍｍとした場合、ハンダ１３０が配置されていない領域Ｎは、上記条件を満たす領域として、第１安定化層１１４の端部（長手方向に延在する端）からハンダ１３０の端部（長手方向に延在する端）まで１ｍｍ以下（０＜Ｎ≦１ｍｍ）にすることが好ましい。また、第１安定化層１１４の横幅Ｗを１ｍｍとした場合、ハンダ１３０が配置されていない領域Ｎは、上記条件を満たす領域として、第１安定化層１１４の端部（長手方向に延在する端）からハンダ１３０の端部（長手方向に延在する端）まで１ｍｍ未満となる。
【００３９】
また、所定の曲げ強度は、酸化物超電導線材１００を所定の曲面（例えば、直径３０ｍｍφの棒状体の外周面）に巻き付けた際の曲げ負荷が掛かる状態で、第２安定化テープ１４０が第１安定化層１１４から剥離しない強度とする。ハンダ１３０は、厚さ約２μｍの状態で第２安定化テープ１２０を第１安定化層１１４に接合している。尚、ハンダ１３０の厚さは特に限定されないが、ハンダ１３０の抵抗値は厚さに比例して高くなることから、２０μｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
ここでは、ハンダ１３０は、予め第２安定化テープ１２０の片面にペーストで塗布され、第１安定化層１１４と第２安定化テープ１２０とが重なる状態で加熱・加圧されることによって両者を接合する。このように、ハンダ１３０は、予め第２安定化テープ１２０の片面に塗布すれば、ハンダ１３０を、超電導層１１３を有するテープ状酸化物超電導体１１０に設ける必要がない。つまり、ハンダ１３０を溶かすために、超電導層１１３を有するテープ状酸化物超電導体１１０を加熱する工程は、テープ状酸化物超電導体１１０に第２安定化テープ１２０を接合するときにのみで酸化物超電導線材１００を製造できる。加えて、ハンダに対する濡れ性がさほど良くない金属表面であっても、フラックスを使わずに薄くハンダを伸ばすことができ、ハンダが厚すぎることによる機械的特性の悪化を防ぐことができる。
【００４１】
テープ状酸化物超電導体１１０にハンダ１３０を介して第２安定化テープ１２０を接合して、テープ状の酸化物超電導線材１００を製造する方法の一例を説明する。
【００４２】
酸化物超電導線材１００は、第２安定化テープ１２０のハンダメッキ面とテープ状酸化物超電導体１１０の銀コーティング層である第１安定化層１１４の表面とを向かい合わせにした状態で、予熱炉内に搬送する。この予熱炉内で、テープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０は、ハンダ溶融温度以上（２５０℃以上）に加熱する。次いで、テープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０を、周面で互いに摺接する図示しない一対の加熱・加圧ロールを通過させて加圧し、且つ、ハンダ溶融温度以下（ロール表面で１６０−２２０℃）以下に冷却して加圧下でハンダを凝固させる。なお、加圧下におけるハンダ凝固を効果的に実施するために、ハンダが凝固温度に下がるタイミングで、重なるテープ状酸化物超電導体１１０と第２安定化テープ１２０とが加熱・加圧ロール付近に来るように温度勾配と接合対象の速度とを調整している。
【００４３】
加熱・加圧ロールは、互いに平行な軸を中心に回転し外周面同士が押圧し合う状態で摺動する互いの外周面間に積層体を引き込むことによって積層体に対して加熱・加圧する。ここでは加圧ロールが他方の加熱ロールを押圧するとともに、一方のロールを回転させることで他方のロールも回転する。
【００４４】
加熱・加圧ロールは、予熱炉の出口近傍に配置されており、第２安定化テープ１２０及びテープ状酸化物超電導体１１０の積層体は予熱炉で加熱されて直ぐに加熱・加圧ロールよって加熱及び加圧される。なお、加熱・加圧ロールの材質としては、シリコーンゴム等の軟質材が望ましい。加熱・加圧ロールを金属等の硬い素材で形成してもよいが、製造される酸化物超電導線材１００の超電導特性劣化を防ぐためには、積層鯛上での押しつけ圧（ロール圧）を１００ＭＰａ以下とすることが望ましい。
【００４５】
これにより、第２安定化テープ１２０と、テープ状酸化物超電導体１１０の第１安定化層１１４とが、ハンダ１３０によって、第１安定化層１１４の幅方向の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って接合され、酸化物超電導線材１００が製造される。
【００４６】
このとき、第２安定化テープ１２０を銅テープなどの低抵抗・高熱伝導性のテープとした場合には、第２安定化テープ１２０の熱伝導性が良いために、比較的広い温度条件下において貼り合わせが可能である。これに対して、第２安定化テープ１２０が、銅よりも高抵抗・低熱伝導性の金属、例えばステンレス鋼、Ｎｉ−Ｃｒ合金等からなる高抵抗・低熱伝導性のテープである場合、テープ状酸化物超電導体１１０との貼り合わせでは、第２安定化テープ１２０自体の熱伝導性が悪いために、予熱炉の温度を、銅テープの場合よりも高くする（例えば、２６０℃以上、好ましくは２８０℃〜３００℃）必要がある。
【００４７】
＜変形例＞
図３は、本発明の一実施の形態に係る酸化物超電導線材の一例を示す図である。図３に示す酸化物超電導線材１００Ａは、酸化物超電導線材１００と同様に形成されており、ＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）である超電導層１１３の表面に銀（Ａｇ）である第１安定化層１１４が成膜されている。
【００４８】
第１安定化層１１４には、第２安定化テープ１２０が、第１安定化層１１４の長手方向中心領域のみ配置されたハンダ１３０によって接合されている。
【００４９】
図３に示すように、超電導層１１３上にＡｇである第１安定化層１１４を積層させる構成では、第１安定化層１１４では、幅方向で離間する両端部１１４ａが丸みを帯びることによって、その厚みＴ１が中央部分の厚みＴ２よりも小さくなる場合がある。この場合、従来の構成のように第１安定化層１１４の表面全面にハンダを接触させて第２安定化テープ１２０を接合すると、酸化物超電導線材の表裏面方向へ掛かる曲げ加重によって、ハンダが第１安定化層の両端部から剥離する虞がある。これにより、第１安定化層１１４から第２安定化テープ１２０がハンダ１３０とともに剥がれる。
【００５０】
これに対して、本実施の形態では、第２安定化テープ１２０と、第１安定化層１１４とを接合するハンダ１３０は、第１安定化層１１４の幅方向の両端部を除く中心領域に、長手方向に亘って配置されている。つまり、第２安定化テープ１２０は、第１安定化層１１４に対して、第１安定化層１１４において長手方向に延在するフラットな中央部分にのみ配設されたハンダ１３０を介して接合されている。これにより、酸化物超電導線材１００Ａに、当該酸化物超電導線材１００Ａの表裏面方向に曲げ加重が掛かっても、ハンダ１３０が第１安定化層１１４の両端部から剥離することがなく曲がる。よって、本実施の形態の酸化物超電導線材１００Ａは、フレキシブル性に富み、第２安定化テープ１２０が剥がれることがなく、酸化物超電導層の安定化を好適に図ることができる。
【００５１】
このように本実施の形態によれば、酸化物超電導線材の第１安定化層と第２安定化テープとの間において、第１安定化層の幅方向の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダの配置領域を、酸化物超電導体の横幅（第１安定化層の横幅に相当）の１／５〜４／５倍の横幅としている。これにより、曲げ荷重がかかっても第２安定化テープ１２０が第１安定化層から剥がれないフレキシブル性を有し、酸化物超電導層の安定化を好適に図る。
【００５２】
以下の表１では、横幅５ｍｍからなる酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、銀（Ａｇ）からなる第１安定化層１１４と、銅（Ｃｕ）からなる第２安定化テープ１２０との間に配置されるハンダの配置領域が異なる酸化物超電導線材の比較を示した。尚、剥離状態を確認するために、直径３０ｍｍφの棒状体の外周面に巻き付けた際の曲げ負荷が掛かる状態で、第２安定化テープ１２０と第１安定化層１１４との状態を確認した。
【表１】
【００５３】
上記表１における比較例１は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅（酸化物超電導体１１０の横幅に相当）の１／１０とした酸化物超電導線材である。この比較例１の構造では、曲げ荷重によって第１安定化層１１４からの第２安定化テープ１２０の剥離が見つかった。
【００５４】
実施例１は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の１／５とした酸化物超電導線材である。また、実施例２は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、ハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の１／３とした酸化物超電導線材である。また、実施例３は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の３／５とした酸化物超電導線材である。さらに、実施例４は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の４／５とした酸化物超電導線材である。
【００５５】
これら実施例１〜４の構造では、曲げ荷重によっても第１安定化層からの第２安定化テープの剥離は見られなかった。
【００５６】
比較例２は、酸化物超電導線材１００、１００Ａと同様の層構造において、第１安定化層１１４の両端部を除く中心領域に長手方向に亘って配置されるハンダ１３０の横幅を、第１安定化層１１４の横幅の５／５とした酸化物超電導線材である。すなわち、比較例２の酸化物超電導線材では、ハンダ１３０は第１安定化層１１４の全面に配置されている。
【００５７】
この比較例２の構造では、曲げ荷重によって第１安定化層からの第２安定化テープの剥離が見つかった。
【００５８】
なお、本発明に係る酸化物超電導線材は、テープ状の酸化物超電導体における第１安定化層に、ハンダを介して第２安定化層を形成する第２安定化テープ１２０を接合するものであれば、テープ状酸化物超電導体の構成はどのような構成であってもよい。
【００５９】
例えばテープ状金属基板１１１を、２軸配向性を有する基板とし、この基板上に、Ａ２Ｚｒ２Ｏ７である第１層を含む中間層、超電導層を順次設けてテープ状酸化物超電導体としてもよい。
【００６０】
なお、本発明に係る上記実施の形態の各構成要素については、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の改変をなすことができ、この改変させたものに本発明が及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る酸化物超電導線材は、フレキシブル性に富み、安定化テープが剥がれることがなく酸化物超電導層の安定化を好適に図ることができる効果を有し、テープ状の酸化物超電導体に安定化テープを備える酸化物超電導線材として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１００ 酸化物超電導線材
１１０ テープ状酸化物超電導体
１１１ テープ状金属基板
１１２ 中間層
１１３ 酸化物超電導層
１１４ 第１安定化層
１２０ 第２安定化テープ
１３０ ハンダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の中間層と酸化物超電導層を順に形成し、該酸化物超電導層の表面に導電性の第１安定化層が成膜された酸化物超電導体と、前記第１安定化層の表面に配設される導電性の第２安定化テープとを、ハンダを介して接合した酸化物超電導線材において、
前記ハンダは、前記第１安定化層の幅方向の両端部を除く長手方向の領域に亘って配置されている、
酸化物超電導線材。
【請求項２】
前記ハンダの配置領域の幅は、前記酸化物超電導層の幅の１／５〜４／５倍である、
請求項１記載の酸化物超電導線材。
【請求項３】
前記第１安定化層はＡｇ又はＡｇ合金により形成されている、
請求項１又は２記載の酸化物超電導線材。
【請求項４】
前記第２安定化テープは、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ、Ａｇ合金又はＮｉ合金により形成されている、
請求項１から３のいずれかに記載の酸化物超電導線材。
【請求項５】
前記酸化物超電導層は、ＭＯＤ法により成膜されたＲｅＢａＣｕＯ（Ｒｅは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｙｂ、又はＨｏから選択された１種以上を示す。）からなる、
請求項１から４のいずれかに記載の酸化物超電導線材。
【請求項１】
基板上に複数の中間層と酸化物超電導層を順に形成し、該酸化物超電導層の表面に導電性の第１安定化層が成膜された酸化物超電導体と、前記第１安定化層の表面に配設される導電性の第２安定化テープとを、ハンダを介して接合した酸化物超電導線材において、
前記ハンダは、前記第１安定化層の幅方向の両端部を除く長手方向の領域に亘って配置されている、
酸化物超電導線材。
【請求項２】
前記ハンダの配置領域の幅は、前記酸化物超電導層の幅の１／５〜４／５倍である、
請求項１記載の酸化物超電導線材。
【請求項３】
前記第１安定化層はＡｇ又はＡｇ合金により形成されている、
請求項１又は２記載の酸化物超電導線材。
【請求項４】
前記第２安定化テープは、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ、Ａｇ合金又はＮｉ合金により形成されている、
請求項１から３のいずれかに記載の酸化物超電導線材。
【請求項５】
前記酸化物超電導層は、ＭＯＤ法により成膜されたＲｅＢａＣｕＯ（Ｒｅは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｙｂ、又はＨｏから選択された１種以上を示す。）からなる、
請求項１から４のいずれかに記載の酸化物超電導線材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１６５６２５（Ｐ２０１１−１６５６２５Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３０４７５（Ｐ２０１０−３０４７５）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【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８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【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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