超導成膜用基材和超導線以及超導線的製造方法

2023-05-01 18:58:16

超導成膜用基材和超導線以及超導線的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種超導成膜用基材，其為帶狀的超導成膜用基材，其中，該基材具有：用於使包含超導層的層積體成膜的成膜面；作為上述成膜面相反一側的面的背面；與上述成膜面和上述背面相連接的一對端面；以及與上述成膜面、上述背面和上述一對端面相連接的一對側面，上述一對側面分別包含從上述成膜面的邊緣部向著上述背面側在上述成膜面的面內方向上擴展至外側的擴展面。另外還公開了超導線以及超導線的製造方法。
【專利說明】 超導成膜用基材和超導線以及超導線的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及超導成膜用基材和超導線以及超導線的製造方法。
【背景技術】
[0002]一直以來，已知有通過在帶狀且帶截面為矩形的超導成膜用基材的成膜面上進行超導層的成膜來得到超導線的超導線的製造方法。
[0003]在這樣的製造方法中，存在著超導層等的成膜層以成膜面與側面之間的角部位置為起點發生剝離的問題。
[0004]因此，在日本特開2011-165568號公報中公開了一種超導線，其為在超導成膜用基材的成膜面上順次層積第I中間層與第2中間層而成的超導線，其中，為了抑制第I中間層或第2中間層的剝離，第2中間層延伸到第I中間層的側面和帶狀金屬基板的側面。
[0005]另外，在日本特開2004-31128號公報中並無針對中間層或超導層的剝離對策，但已知一種成型有R面的超導成膜用基材，該R面從成膜面相反側的背面的邊緣部向著成膜面的邊緣部側在成膜面的面內方向上以R形狀（round shape)擴展到外側。

【發明內容】

[0006]發明所要解決的課題
[0007]但是，在日本特開2011-165568號公報中，由於超導成膜用基材的側面與成膜面正交，因而難以進行側面上的成膜，與成膜面上相比，成膜後的側面的堆積狀態也容易在長度方向上不均勻。並且，相比於其它位置，成膜面與側面間的角部的密合容易變弱。其結果，包含第I中間層或第2中間層的中間層或超導層可能會發生剝離。
[0008]另外，如日本特開2004-31128號公報所公開，即使背面成型為R面，在成膜面上也並未成型有R面。即，在成膜面與側面之間具有角部，可能以該角部的位置為基點發生中間層或超導層的剝離。
[0009]本發明是鑑於上述情況進行的，其目的在於提供一種即使在側面也能夠可靠地進行超導層的成膜、能夠抑制成膜後的層的剝離的超導成膜用基材，並提供超導線以及超導線的製造方法。
[0010]解決課題的手段
[0011]〈1> 一種超導成膜用基材，其為帶狀的超導成膜用基材，其中，該基材具有：用於使包含超導層的層積體成膜的成膜面；作為上述成膜面相反側的面的背面；與上述成膜面和上述背面相連接的一對端面；以及與上述成膜面、上述背面和上述一對端面相連接的一對側面，上述一對側面分別包含從上述成膜面的邊緣部向著上述背面側在上述成膜面的面內方向上擴展至外側的擴展面。
[0012]如〈1>中所述的超導成膜用基材，其中，上述擴展面的表面粗糙度大於上述成膜面的表面粗糙度。
[0013]如〈2>中所述的超導成膜用基材，其中，上述擴展面的表面粗糙度為15nm以上。
[0014]如?〈3>的任一項所述的超導成膜用基材，其中，上述一對擴展面中的上述成膜面的面內方向的擴展距離相對於上述一對側面間的最大距離的比例分別為O. 005%以上7. 59%以下。
[0015]如〈1>?〈4>的任一項所述的超導成膜用基材，其中，該基材具有帶狀的基材主體以及覆蓋上述基材主體的至少兩側面且延展性高於上述基材主體的金屬層；上述一對側面成型在上述金屬層上。
[0016]如〈1>?的任一項所述的超導成膜用基材，其中，上述一對側面包含在整個超導成膜用基材的長度方向上凹陷的錨定部。
[0017]如〈1>?〈6>的任一項所述的超導成膜用基材，其中，將從上述成膜面的邊緣部擴展的擴展面作為第I擴展面，上述一對側面進一步包含從上述背面的邊緣部向著上述第I擴展面在上述成膜面的面內方向上擴展至上述背面的外側的第2擴展面。
[0018]如〈1>?〈7>的任一項所述的超導成膜用基材，其中，上述一對側面進一步包含與上述擴展面相連接的、垂直於上述背面的垂直面。
[0019] 一種超導線，其中，該超導線具有：〈1>?〈8>的任一項所述的超導成膜用基材；層積在上述超導成膜用基材的成膜面以及上述一對側面中的至少上述擴展面上的中間層；以及層積在上述中間層的表面的超導層。
[0020]〈10>如〈9>中所述的超導線，其中，上述超導層具有：位於上述成膜面且以作為超導相的氧化物超導體為主體的超導部；以及位於上述擴展面側且含有作為常導相的氧化物超導體的常導部。
[0021 ] 〈I 1>如〈9>或〈10>中所述的超導線，其中，與上述中間層相比，上述超導層在上述擴展面的面內方向上更向著外側延伸存在，覆蓋上述中間層的端面。
[0022]〈12> —種超導線的製造方法，其中，該製造方法具有下述工序：加工工序，在該工序中，準備帶狀的超導成膜用基材，該基材具有用於使包含超導層的層積體成膜的成膜面、作為上述成膜面相反側的面的背面、與上述成膜面和上述背面相連接的一對端面、以及與上述成膜面和上述背面相連接的一對側面，對該帶狀的超導成膜用基材進行加工，從而在上述一對側面上分別成型從上述成膜面的邊緣部向著上述背面側在上述成膜面的面內方向上擴展至外側的擴展面層積；中間層成膜工序，在上述加工工序後，在上述超導成膜用基材的成膜面以及上述一對側面中的至少上述擴展面上使中間層成膜；以及超導層成膜工序，在上述中間層的表面上使超導層成膜。
[0023]如〈12>中所述的超導線的製造方法，其中，在上述加工工序中具有利用延展性高於上述基材主體的金屬層覆蓋帶狀基材主體的一對側面來得到上述超導成膜用基材的覆蓋工序，對所得到的超導成膜用基材的金屬層進行加工，從而分別在上述一對側面上成型擴展面。
[0024]如〈12>或〈13>中所述的超導線的製造方法，其中，在上述超導層成膜工序之後具有下述工序：對位於上述擴展面側的超導層部分進行熱處理，從而使位於上述擴展面側的超導層部分非超導化。
[0025]發明的效果
[0026]根據本發明，能夠提供一種即使在側面也能夠可靠地進行超導層的成膜、能夠抑 製成膜後的層的剝離的超導成膜用基材，並且提供超導線以及超導線的製造方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖I為包含本發明第I實施方式的超導成膜用基材的超導線的立體圖。
[0028]圖2為本發明第I實施方式的超導線的製造方法的流程圖。
[0029]圖3為從端面方向觀察本發明第2實施方式的超導線的圖。
[0030]圖4為從端面方向觀察本發明第3實施方式的超導線的圖。
[0031]圖5A為示出超導成膜用基材的一對側面的形狀變形例的圖。
[0032]圖5B為示出超導成膜用基材的一對側面的形狀變形例的圖。
[0033]圖5C為示出超導成膜用基材的一對側面的形狀變形例的圖。
[0034]圖為示出超導成膜用基材的一對側面的形狀變形例的圖。
[0035]圖6A為示出包含超導層的層積體的層積結構變形例的圖。
[0036]圖6B為示出包含超導層的層積體的層積結構變形例的圖。
【具體實施方式】
[0037]下面參照附圖對本發明實施方式的超導成膜用基材和超導線以及超導線的製造方法進行具體說明。需要說明的是，在各附圖中，對具有相同或相應功能的部件（構成要件）賦以相同符號，適當省略說明。
[0038]〈〈第I實施方式y>
[0039]-超導成膜用基材和超導線的示意性構成-
[0040]圖I為包含本發明第I實施方式的超導成膜用基材的超導線的立體圖。
[0041]如圖I所示，超導線20具有在超導成膜用基材10的厚度方向T的一側主面（下文稱為成膜面10A)上依序層積有中間層30、超導層40和穩定化層50的層積結構。
[0042]超導成膜用基材10呈在圖中箭頭L方向（下面稱為長度方向L)延伸的帶狀。該超導成膜用基材10使用低磁性的金屬基板或陶瓷基板。作為金屬基板的材料，例如使用強度和耐熱性優異的Co、Cu、Cr、Ni、Ti、Mo、Nb、Ta、W、Mn、Fe、Ag等金屬或它們的合金。特別是從耐蝕性和耐熱性優異的方面考慮，優選使用哈斯特洛伊鎳基耐蝕耐熱合金（註冊商標）、鎳鉻鐵耐熱耐蝕合金（註冊商標）等Ni基合金或不鏽鋼等Fe基合金。並且可以在這些各種金屬材料上配置各種陶瓷。另外，作為陶瓷基板的材料，例如使用MgO、SrTiO3或者釔穩定化氧化鋯等。
[0043]超導成膜用基材10除了具有用於進行包含超導層40的層積體的成膜的成膜面IOA以外，還具有作為成膜面IOA相反側的面的背面10B、與成膜面IOA和背面IOB相連接的一對端面IOC和IOD。
[0044]成膜面IOA為大致平滑的面，例如成膜面IOA的表面粗糙度優選為IOnm以下。這是由於可使位於（堆積在）成膜面IOA的超導層部分40A高取向度化、可提高超導線20的超導特性。並且，為了謀求超導層40的進一步高取向度化、並且可使其與後述擴展面12的差異明顯，成膜面IOA的表面粗糙度更優選為Inm以下O. Olnm以上。
[0045]需要說明的是，表面粗糙度為JIS B-0601-2001中規定的表面粗糙度參數的「高度方向的振幅平均參數」中的算術平均粗糙度Ra。[0046]另外，超導成膜用基材10具有與上述成膜面10A、背面10B、以及一對端面IOC和IOD相連接的一對側面IOE和10F。
[0047]一對側面IOE和IOF分別包含從成膜面IOA的邊緣部向著背面IOB側在成膜面IOA的面內方向P (或基材的寬度方向）上擴展至外側（下面稱為面內方向P外側，與基材的寬度方向外側一致）的擴展面12。
[0048]具體地說，在本發明第I實施方式的超導成膜用基材10中，如圖I所示，擴展面12是指一對側面IOE和IOF這兩個面，其是相對於成膜面IOA的內角大於90度且小於180度的傾斜面。由此，一對端面IOC和IOD的形狀分別為成膜面IOA為上底、背面IOB為下底的梯形狀。
[0049]從在擴展面12上容易進行中間層30等的成膜的方面考慮，成膜面IOA與擴展面12所成的內角優選為95度以上。並且，從容易成型一對側面10EU0F的方面考慮，上述內角優選為110度以上145度以下。
[0050]另外，對於擴展面12的表面粗糙度而言，從使位於（堆積在）擴展面12的超導層部分40B的晶體的取向度比位於成膜面IOA的超導層部分40A低或使超導層部分40B的晶體無取向化的方面、或從使之產生錨定效果的方面考慮，優選擴展面12的表面粗糙度大於成膜面IOA的表面粗糙度。具體地說，擴展面12的表面粗糙度優選為15nm以上，如上所述，成膜面IOA的表面粗糙度優選為IOnm以下。擴展面12的表面粗糙度小於15nm時，位於擴展面12的超導層部分40B的晶體發生取向從而使超導層部分40B超導化，成為電流路徑（電流〃 ^ )的起點或熱的不穩定要因。因此，通過使擴展面12的表面粗糙度為15nm以上，可使位於擴展面12的超導層部分40B的晶體成長不規則、可使超導層部分40B常導化。換言之，擴展面12的表面粗糙度為15nm以上時，位於擴展面12的超導層部分40B發生常導化，可謀求臨界電流值Ic的提高。
[0051]需要說明的是，「常導化（常電導化）」也被記為「常傳導化（常伝導化）」，是指超導體即使冷卻至極低溫也不會發生超導現象。
[0052]進一步地，從與成膜面IOA的表面粗糙度的差異明顯、將常導化的超導層部分40B與維持超導狀態的位於成膜面IOA的超導層部分40A的連續性斷開的方面考慮，擴展面12的表面粗糙度更優選為20nm以上。
[0053]並且，進一步地，從抑制因製造時的研磨磨料粒的殘留所引起的成膜面IOA的汙染、或因擴展面12與製造時使用的感受器（夕）或引導輥、導輪的接觸而導致的微粒飛散所引起的成膜面IOA的汙染（表面間接受損）的方面考慮，擴展面12的表面粗糙度優選為500nm以下。
[0054] 需要說明的是，以上說明的表面粗糙度不僅適用於擴展面12，優選還適用於包括擴展面12的一對側面10E、10F。
[0055]並且，一對擴展面12在成膜面IOA的面內方向P的擴展距離D2 (即擴展面的成膜面側末端與背面側末端之間的在成膜面的面內方向P上的距離，也被稱為肩距離）相對於一對側面IOE和IOF間的最大距離Dl (包括成膜面IOA的寬度D3的長度）的比例{ (D2/Dl) X 100}優選分別為0.005%以上7. 59%以下。這是由於，通過在確保成膜面IOA的寬度D3的同時調整擴展距離D2，可使剝離特性（具體地說為在擴展面12上成膜後難以剝離的特性）良好，還可使超導特性（具體地說為臨界電流特性）良好。關於剝離特性，具體地說，上述比例為上述數值範圍內時，儘管在評價樣品長度Im內可見到多處的剝離部分，但能夠更為有效地抑制剝離部分的合計長度。
[0056]並且，擴展距離D2相對於最大距離Dl的比例優選為O. 018%以上5. 00%以下。這是由於，上述比例為上述數值範圍內時，在評價樣品長度Im內能夠有效地抑制剝離。
[0057]進一步地，從更為有效地抑制剝離的方面考慮，擴展距離D2相對於最大距離Dl的比例優選為O. 15%以上I. 00%以下。
[0058]以上的超導成膜用基材10可以通過單一的構成成分和/或部件形成，也可以通過2種以上的構成成分和/或部件形成。
[0059]例如，如圖I所示，可使之具有基材主體14與金屬層16，對於該基材主體14，在超導成膜用基材10的中央部以帶狀在其厚度方向切開時的截面視圖呈矩形狀、由作為超導成膜用基材10中所用材料的上述材料構成；該金屬層16覆蓋該基材主體14的至少兩側面，其延展性高於基材主體14。
[0060]由此，上述一對側面IOF和IOE在金屬層16上成型，由於金屬層16的延展性高於基材主體14，因而成型容易。並且，與超導成膜用基材10整體的延展性得到提高的情況相t匕，存在延展性低的基材主體14的情況下能夠抑制超導成膜用基材10的機械強度降低。
[0061]該金屬層16的材料可以舉出例如含有Ag、Cu、Ni、Cr、Mo、W、V、Au、Sn、Al和P中的至少一種以上的金屬。並且，從容易進行成型的方面考慮，優選金屬層16具有伸長率為2%以上的延展性。
[0062]圖I中，在超導成膜用基材10的成膜面IOA與擴展面12層積有中間層30。中間層30為用於實現超導層40中的例如高雙軸取向性的層。對於這樣的中間層30，例如熱膨脹率或晶格常數等物理特性值顯示為超導成膜用基材10與構成超導層40的超導體的中間值。另外，中間層30可以為單層結構、也可以為多層結構。在多層結構的情況下，其層數或種類沒有限定，可以為依序層積下述層而成的構成：含有非晶態的Gd2Zr2CVs ( δ為氧的不定比量）等的基礎（'7卜'' )層；含有晶質的MgO等且通過IBAD(Ion Beam AssistedDeposition，離子輔助蒸鍍法）法成型而成的強制取向層；含有LaMn03+s ( δ為氧的不定比量）的LMO層；以及含有CeO2等的保護（々Y 〃 )層。
[0063]在該中間層30的表面層積超導層40。超導層40優選含有氧化物超導體、特別是銅氧化物超導體。作為銅氧化物超導體，優選作為高溫超導體的REBa2Cu3CVs (下文中稱為RE系超導體)。需要說明的是，RE系超導體中的RE為Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu等單一稀土元素或2種以上的稀土元素，它們之中，出於不易與Ba位點發生置換等理由，優選Y。並且，δ為氧的不定比量，例如為O以上I以下，從超導轉變溫度高的方面考慮，越接近於O越優選。需要說明的是，對於氧的不定比量，若使用高壓釜等裝置進行高壓氧退火等，δ有時也會小於O、即為負值。
[0064]對於超導層40而言，優選的是，成膜面IOA上的超導層部分40Α為以作為超導相的上述氧化物超導體為主體的超導部，擴展面12上的超導層部分40Β為包含作為常導相的氧化物超導體的常導部。這是由於，通過使超導層部分40Β為常導部，能夠抑制該超導層部分40Β成為不需要的電流路徑的起點或成為熱不穩定要因的起點。
[0065]此時，由於超導層部分40Β預先成型為表面粗糙度為15nm以上500nm以下，因而構成中間層30的各層的晶體取向不均勻，從而中間層30的取向性發生變動。並且，在中間層30具有通過IBAD法成型而成的強制取向層的情況下，由於IBAD法的照射方向按照相對於超導成膜用基材10的成膜面IOA進行適當照射的方式以任意角度進行了調整，因而相對於一對側面IOE和IOF的照射角度呈從用於成膜的適當角度中偏離的狀態，中間層30的成膜狀態不均勻。根據以上機理，將位於成膜面IOA的超導層部分40A與位於擴展面12的超導層部分40B控制為不同的性質（超導部與常導部）。
[0066]此處，上文和下文中所說明的「主體」表示，構成某一層或某一部分的構成成分之中，在其中含有最多的成分。例如，某一層或某一部分可以僅由作為主體的成分構成。
[0067]作為常導相的氧化物超導體的晶體取向度必然低於作為超導相的氧化物超導體。
[0068]另外，常導部優選含有超導成膜用基材10的組合物和中間層30的組合物中的至少任意之一的一部分。這是由於，通過在氧化物超導體中混合上述組合物，可以使氧化物超導體確實地為常導相，並且可提高超導層40與中間層30的密合性。
[0069]並且，如圖I所示，優選超導層40相比於中間層30在擴展面IOE和IOF的面內方向上向著外側延伸存在、覆蓋中間層30的端面（圖I中的前端）。由此能夠進一步抑制中間層30的剝離。需要說明的是，中間層30為多層結構的情況下，優選超導層40側的中間層與超導層40同樣地覆蓋超導成膜用基材10側的中間層的端面。
[0070]穩定化層50覆蓋超導層40的表面。需要說明的是，與超導層40同樣，穩定化層50優選覆蓋超導層40的端面（圖I中的前端），更優選覆蓋超導成膜用基材10與中間層30及超導層40的周圍的整體。
[0071]該穩定化層50可以為單層結構，也可以為多層結構。在多層結構的情況下，其層數或種類沒有限定，可以為依序層積由銀形成的銀穩定化層、以及由銅形成的銅穩定化層而成的構成。
[0072]需要說明的是，以上說明的實施方式中，層積在擴展面12上的層積體（中間層30、超導層40和穩定化層50)是沿著擴展面12的傾斜而層積的，在擴展面12與層積體之間無縫隙。
[0073]-超導線的製造方法-
[0074]接著對本發明第I實施方式的超導線20的製造方法進行說明。圖2為本發明第I實施方式的超導線20的製造方法的流程圖。需要說明的是，以下的括號內為圖中的步驟識別符號。
[0075](SlO)首先進行加工工序，在該工序中，對呈帶狀且帶截面為矩形狀的超導成膜用基材進行加工，該基材具有：用於進行包含超導層40的層積體的成膜的成膜面IOA ;作為該成膜面IOA相反側的面的背面IOB ;與成膜面IOA和背面IOB相連接的一對端面IOC和IOD ；以及與成膜面IOA和背面IOB相連接的一對側面IOF和10E。
[0076]該加工工序具有步驟Sll至步驟S18的工序，在至少進行步驟S16的側面成型工序時，其它工序可省略。
[0077]下面列舉出加工工序的各詳細工序。
[0078](Sll)通過機械研磨對超導成膜用基材的成膜面IOA與背面IOB進行表面粗糙度的改性。
[0079](S12)接著，利用壓延機對超導成膜用基材進行壓延。
[0080](S13)然後，為了進一步改善超導成膜用基材的平坦性，進行張力退火處理（TA處理）。
[0081](S14)接著，對超導成膜用基材施以輥壓延，進一步以精加工尺寸進行縱切加工，從而得到規定厚度和寬度的超導成膜用基材。
[0082](S15)接下來對超導成膜用基材的一對側面和成膜面側的角部進行研磨。由此能夠消除可散布在超導成膜用基材的一對側面的切斷痕、剪切痕、熔斷痕。作為研磨方法，可以使用機械研磨、電解研磨、化學研磨、將它們組合的研磨方法。
[0083]在機械研磨中，研磨粒優選為金剛石粒或氧化物粒、特別優選為氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、氧化鐵等。並且，研磨液可以為水或表面活性劑或油類、有機溶劑或它們的混合物；或者為在水中混合甲酸或乙酸、硝酸等酸的溶液；或者為在水中混合氫氧化鈉等鹼的溶液，特別優選為皂水。並且也可使用磨石研磨。這種情況下，還可進行使側面的形狀大致接近於最終形狀的研磨成型。
[0084]在化學研磨中，研磨液為與超導成膜用基材表面發生化學反應的化學溶劑，例如優選為硝酸、硫酸、甲酸、乙酸、氯、氟、過氧化鉻（々口 A過酸化水素）、草酸、四氫化萘酸、冰乙酸等液體或其混合液，進一步優選為在該混合液中混合飽和醇或磺酸類等促進劑而成的溶液。
[0085]在化學機械研磨中，研磨粒可以為上述機械研磨粒，其中使用含有化學研磨溶液的研磨溶劑（漿料）。
[0086]在電解研磨中，將超導成膜用基材浸在電解液中，將超導成膜用基材作為陽極進行通電，利用電解反應對超導成膜用基材表面進行研磨。該電解液可以為酸或鹼，特別優選為硝酸、磷酸、鉻酸、過氧化氫、氫氧化鉀、氰化鉀等。
[0087](S16)接著，在超導成膜用基材的一對側面IOF和IOE分別成型從成膜面IOA的邊緣部向著背面IOB側在成膜面IOA的面內方向P上擴展至外側的擴展面12。在該成型中，通過使用成型輥與平輥構成的組合輥，可使側面和成膜面側的角部呈規定形狀。成型輥用於側面與成膜面側的角部的成型，平輥用於因成型輥而發生形狀變化的寬幅面（成膜面）的角部附近的凸凹形狀的成型。
[0088]另外，成型輥為槽型，可以為一體化、分體化的結構。並且，也可將成型輥與平輥的組合作為I對，將2對以上的對輥串聯組合，將擴展面12成型為規定形狀。
[0089]或者，在成型前可以具有預先利用延展性高於基材主體的金屬層16覆蓋超導成膜用基材（此處稱為基材主體14)的一對側面來得到超導成膜用基材的覆蓋工序，可以對所得到的超導成膜用基材的金屬層16進行加工，在其一對側面上分別進行擴展面12的成型。
[0090]需要說明的是，該覆蓋工序可以使用乾式鍍覆或溼式鍍覆法。
[0091]另外，也可為下述的組合：通過研磨將超導成膜用基材的側面和成膜面側的角部成型為接近於最終形狀的形狀，其後在側面和角部覆蓋金屬層16，成型為最終形狀。
[0092]並且，也可使上述步驟S15與S16以連續的作業線同時進行，這對於成本降低是有效的。
[0093](S17)對於利用成型輥與平輥進行了側面形狀的成型的基板，其直線性可能會發生變化。此時，為了恢復基板的平坦性，再次進行TA處理。需要說明的是，該TA條件為由超導成膜用基材所要求的平坦性確定的條件。[0094](S18)接著通過精密研磨對成膜面側的表面進行研磨。該精密研磨可以為電解研磨、機械研磨、化學研磨中的任意一種方法。
[0095]需要說明的是，由於在精密研磨前的側面與角部無突起物、為平滑的傾斜，因而可減輕研磨作業線和研磨布的破損、或減輕電場集中，可提高研磨的同樣性，具有降低精密研磨成本的效果。
[0096]通過進行以上Sll?S18的加工工序，得到本發明第I實施方式的超導成膜用基材10。需要說明的是，上述Sll?S18之中，S16以外的工序可以省略。
[0097](S20)接著進行中間層成膜工序，在該工序中，在超導成膜用基材10的成膜面IOA側進行中間層30的成膜。
[0098]在該中間層成膜工序中，不僅將中間層30形成於通過精密研磨而形成的具有高平坦性的超導成膜用基材10的成膜面IOA上，並且也將中間層30形成於一對側面IOE和IOF上。此時，在一對側面IOE和IOF進行擴展面12的成型，該擴展面12從成膜面IOA的邊緣部向著背面IOB側在成膜面IOA的面內方向P上擴展至外側；由此，在一對側面IOE和IOF上也能夠可靠地進行中間層30的成膜。
[0099]作為中間層30的成膜方法，可以舉出例如濺射法或IBAD法等。
[0100](S30)接著進行超導層成膜工序，在該工序中，在中間層30的表面進行超導層40的成膜。此時，在一對側面IOE和IOF進行擴展面12的成型，該擴展面12從成膜面IOA的邊緣部向著背面IOB側在成膜面IOA的面內方向P上擴展至外側；由此，在一對側面IOE和IOF上也能夠可靠地進行超導層40的成膜。
[0101]作為超導層40的形成（成膜）方法，可以舉出例如TFA-MOD法、PLD法、CVD法、MOCVD法、或濺射法等。例如，在濺射法中，從中間層30表面的法線方向在比中間層30的寬度更寬的範圍內進行靶材顆粒的照射/堆積，從而可按照覆蓋中間層30的角部（端部）的方式進行超導層40的成膜。另外，還可通過將相對於中間層30表面的照射角度調整到角度相對於法線方向在寬度方向上增減的位置，由此更為可靠地在中間層30的端面等進行超導層40的成膜。
[0102]此時，優選利用雷射照射或部分退火等對擴展面12上形成的超導層部分40B進行局部熱處理，強制進行各層間和超導成膜用基材的擴散。這是由於，藉此可將超導層部分40B非超導化、即將超導層部分40B常導化，並且可增加超導層部分40B與中間層30的密合度、進一步抑制剝離。
[0103](S40)接著進行穩定化層成膜工序，在該工序中，至少在超導層40的表面進行穩定化層50的成膜。作為穩定化層50的形成（成膜）方法，例如可使用濺射法。
[0104]在該濺射法中，與超導層40的成膜同樣，可以從超導層40表面的法線方向在比超導層40的寬度更寬的範圍內進行靶材顆粒的照射/堆積，或者調整到角度在寬度方向上增減的位置。
[0105]通過以上內容，可得到本發明第I實施方式的超導線20。
[0106]該超導線20不僅在成膜面10A、而且在擴展面12也具有中間層30、超導層40 (層積體），因而與僅在成膜面IOA上具有層積體的情況相比，能夠抑制層積體的剝離。
[0107]〈〈第2實施方式》
[0108]接著對本發明第2實施方式的超導線進行說明。圖3為從端面方向觀察本發明第2實施方式的超導線120的圖。
[0109]超導線120具有在超導成膜用基材110的成膜面IlOA依序層積中間層30、超導層40和穩定化層50而成的層積結構。
[0110]該超導成膜用基材110除了具有用於進行包含超導層40的層積體的成膜的成膜面IlOA以外，還具有：作為成膜面IlOA相反側的面的背面IlOB ;與成膜面IlOA和背面IlOB相連接的一對端面（在圖中僅記載了一側端面110C);以及與這些成膜面110A、背面IlOB和一對端面（在圖中僅記載了一側端面110C)相連接的一對側面IlOE和110F。
[0111]一對側面IlOE和IlOF分別包含：從成膜面IlOA的邊緣部向著背面IlOB側在成膜面IlOA的面內方向P(或基材的寬度方向）上擴展至外側的擴展面112;以及與該擴展面112相連接且與背面IlOB正交的正交面114。
[0112]本發明第2實施方式中，擴展面112是指一對側面IlOE和IlOF的成膜面側邊緣部呈R形狀的部分。
[0113]該擴展面112可以為與擴展面12同樣的構成。
[0114]例如，一對擴展面112在成膜面A的面內方向P的擴展距離D2( S卩，擴展面的成膜面側末端與背面側末端之間的在成膜面的面內方向P上的距離）相對於一對側面IlOE和IIOF間的最大距離Dl (包括成膜面IlOA的寬度D3的長度）的比例{ (D2/D1) X 100 }優選分別為O. 005%以上7. 59%以下。並且，擴展距離D2相對於最大距離Dl的比例優選為O. 018%以上5. 00%以下。擴展距離D2相對於最大距離Dl的比例進一步優選為O. 15%以上I. 00%以下。
[0115]需要說明的是，其它各構成的詳細內容與第I實施方式相同，因而省略說明。
[0116]如上利用本發明第2實施方式的超導成膜用基材110，由於具有R形狀的擴展面112，因而在一對側面IlOE和IlOF上也能夠可靠地進行中間層30、超導層40的成膜，能夠抑制它們的剝離。
[0117]並且，由於超導成膜用基材110包含正交面114，因而與第I實施方式相比，能夠在確保成膜面IlOA的同時減小超導成膜用基材110的整體寬度。
[0118]需要說明的是，在第2實施方式中，中間層3等的層積體不僅層積在擴展面112上，也可層積在正交面114。
[0119]〈〈第3實施方式》
[0120]接著對本發明第3實施方式的超導線進行說明。圖4為從端面方向觀察本發明第3實施方式的超導線220的圖。
[0121]超導線220具有在超導成膜用基材210的成膜面210A依序層積中間層30、超導層40和二層穩定化層50 (將第一層記為第I穩定化層52,將第二層記為第2穩定化層54)而成的層積結構。需要說明的是，在第3實施方式中，第I穩定化層52覆蓋超導成膜用基材210的周圍一部分，與此相對，第2穩定化層54覆蓋超導成膜用基材210的周圍整體，但也可均覆蓋超導成膜用基材210的周圍整體。
[0122]該超導成膜用基材210除了具有用於進行包含超導層40的層積體的成膜的成膜面210A以外，還具有：作為成膜面210A相反側的面的背面210B ;與成膜面210A和背面210B相連接的一對端面（在圖中僅記載了一側端面210C);以及與這些成膜面210A、背面210B和一對端面210C相連接的一對側面210E和210F。[0123]一對側面210E和210F分別包含：從成膜面210A的邊緣部向著背面210B側在成膜面210A的面內方向P(或基材的寬度方向）上擴展至外側的第I擴展面212 ;以及從背面210B的邊緣部向著第I擴展面212側在成膜面210A的面內方向P上擴展到背面210B的外側的第2擴展面214。
[0124]在第3實施方式中，上述第I擴展面212與第2擴展面214均呈R形狀而連接。SP，一對側面2IOE和2IOF的形狀呈圓弧狀。
[0125]並且，上述第I擴展面212與第2擴展面214可以與擴展面12同樣地構成。
[0126]例如，一對第I擴展面212在成膜面的面內方向P的擴展距離D2( S卩，第I擴展面的成膜面側末端與背面側末端之間的在成膜面的面內方向P上的距離）相對於一對側面210E和210F間的最大距離Dl的比例{ (D2/D1) X 100}優選分別為O. 005%以上7. 59%以下。並且，擴展距離D2相對於最大距離Dl的比例優選為O. 018%以上5. 00%以下。擴展距離D2相對於最大距離Dl的比例進一步優選為O. 15%以上I. 00%以下。
[0127]需要說明的是，其它各構成的詳細內容與第I實施方式相同，因而省略說明。
[0128]如上利用本發明第3實施方式的超導成膜用基材210，由於具有R形狀的第I擴展面212，因而在一對側面210E、210F上也能夠可靠地進行中間層30、超導層40的成膜，能夠抑制它們的剝離。
[0129]並且，由於具有R形狀的第2擴展面214，因而能夠在背面210B邊緣部附近更為可靠地進行覆蓋超導成膜用基材210的周圍整體的第2穩定化層54的成膜。
[0130]〈〈變形例》
[0131]需要說明的是，儘管利用特定實施方式對本發明進行了詳細說明，但本發明並不限定於該實施方式中，對於本領域技術人員來說，已知在本發明範圍內有其它各種實施方式，例如可將上述2個以上的實施方式適當組合來實施。並且，也可適當組合以下變形例。
[0132]例如，對於超導成膜用基材的一對側面的形狀，只要具有擴展面就沒有特別限定，可以為圖5A?圖所示的形狀。
[0133]圖5A所示的超導成膜用基材310具有成膜面310A、背面310B、以及一對側面3IOE和310F。一對側面310E和310F分別具有：從成膜面310A邊緣部向著背面310B側在成膜面的面內方向（或基材的寬度方向）上向外側傾斜的擴展面312 ;以及與擴展面312和背面310B相連接且與該背面310B正交的正交面314。
[0134]圖5B所示的超導成膜用基材410具有成膜面410A、背面410B、以及一對側面410E和410F。一對側面410E和410F分別具有：從成膜面410A向著背面410B側在成膜面410A的面內方向（或基材的寬度方向）上向外側傾斜的第I擴展面412 ;與該第I擴展面412相連接且垂直於該背面410B的垂直面414 ；以及與該垂直面414和背面410B相連接且從背面410B向著成膜面410A側在成膜面410A的面內方向上向外側傾斜的第2擴展面416。
[0135]圖5C所示的超導成膜用基材510具有：成膜面510A、背面510B、以及一對側面510E和510F。一對側面510E和510F分別具有：從成膜面510A邊緣部向著背面510B側在成膜面510A的面內方向（或基材的寬度方向）上向外側傾斜的第I擴展面512 ;以及與該第I擴展面512與背面510B相連接且從背面510B邊緣部向著成膜面510A側在成膜面510A的面內方向上向外側傾斜的第2擴展面514。
[0136]圖所示的超導成膜用基材610具有：成膜面610A、背面610B、以及一對側面610E和610F。一對側面610E和610F分別具有：從成膜面610A擴展為R形狀的第I擴展面612 ;與該第I擴展面612相連接、且在成膜面610A的面內方向（或基材的寬度方向）上向內側傾斜的傾斜面614 ;與該傾斜面614相連接、且在成膜面610A的面內方向（或基材的寬度方向）上向外側傾斜的傾斜面616 ;以及與該傾斜面616和背面610B相連接、且從該背面610B擴展為R形狀的第2擴展面618。
[0137]在該一對側面610E和610F上，通過傾斜面614與傾斜面616而形成有側面中央部在整個長度方向L(參照圖I)上凹陷的錨定部620。通過使包含超導層40的層積體層積在該錨定部620上，能夠更進一步抑制層積體的剝離。
[0138]並且，包含超導層40的層積體分別為覆蓋至下層端面的構成，但也可如圖6A所示為未覆蓋至下層端面的構成。並且，也可如圖6B所示僅穩定化層50覆蓋至超導層40或中間層30的端面。
[0139]並且，在上述實施方式中，對超導線20、120或220具有中間層30或穩定化層50的情況進行了說明，但也可省略中間層30或穩定化層50。
[0140]實施例
[0141]下面通過實施例對本發明的超導成膜用基材和超導線以及超導線的製造方法進行說明，但本發明並不受這些實施例的任何限定。
[0142]〈〈實施例I?
[0143]如下製作實施例I的超導成膜用基材和超導線。
[0144]首先通過機械研磨將哈斯特洛伊鎳基耐蝕耐熱合金材料O. 3mmt X 75mm寬X 350m(BA(bright a`nnealing,光亮退火）材：表面粗糙度Ra約50nm)的兩面改性成表面粗糙度Ra為30nm左右。
[0145]接著，使用該帶基材，利用棍徑為Φ20ι?πι的12段壓延機製造O. ImmtX75mm寬X 1050m的帶基材。
[0146]此時的壓延為使最終完成的帶基材表背面的表面粗糙度以Ra計為約9nm的鏡面精加工。
[0147]接下來，為了改善帶基材的平坦性，在790°C且20秒的保持條件下施加6kgf/mm2的張力，利用IS氣與氫的混合氣體氣氛進行熱處理（TA(tension annealing,張力退火）處理）。
[0148]如此對帶基材施以輥壓延，進一步以精加工尺寸進行縱切加工，從而精加工成厚ΙΟΟμπι寬10_X1050mX6條帶。確保壓延工序的加工率為60%以上。
[0149]此時的縱切在縱切面統一的方向上進行從而使壓延時的表面為縱切後的IOmm寬的全部6條表面。這種情況下，因縱切而產生的毛邊（力- U )的送出方向可統一在IOmm寬的背面方向，因而側面的形狀控制性高，是有意義的。利用毛邊在交替方向出現的縱切施工方法也能夠進行側面成型，但有時表背翻轉等作業繁雜。
[0150]接下來，利用機械研磨對縱切得到的超導層成膜基材的側面與角部進行研磨，通過研磨除去散布在側面與角部的切斷痕、剪切痕等，精加工至側面部的Ra為約50nm左右。研磨利用（600號）磨石進行研磨。
[0151]接下來，利用I組成型輥與I組上下平輥的組合輥進行一對側面的成型，以使得超導層成膜基材的一對側面分別包含從成膜面（表面）的邊緣部向著背面側在成膜面的面內方向上擴展至外側的擴展面。在本實施例中，按照擴展面為R形狀、側面整體為圖4所示的U字形狀進行成型。
[0152]接著，對於利用成型輥與平輥進行了側面形狀成型的超導層成膜基材，其直線性發生了變化。因而，為了恢復超導層成膜基材的平坦性，再次實施TA處理。在該TA處理中，具體地說，在氬氣和氫的混合氣體氣氛下，在比第1次的溫度稍低的650°C下保持30秒的條件下、和施加4kgf/mm2張力的條件下進行熱處理。
[0153]接下來通過精密研磨（機械研磨工序）對成膜面側的表面進行研磨。
[0154]如上得到本實施例I的超導成膜用基材。
[0155]另外，通過原子力顯微鏡（AFM)求出本實施例I的超導成膜用基材的表面、背面以及一對側面的粗糙度Ra，結果分別為8. 9nm、9. 4nm以及38. 7nm。並且，對於超導成膜用基材在室溫下進行拉伸試驗，結果O. 2%屈服強度為I. 6GPa。從而可製作出高強度、低磁性、高性能的超導成膜用基材。
[0156]並且，I個擴展面在成膜面的面內方向P(或基材的寬度方向）上的擴展距離D2(即為擴展面在成膜面側末端與背面側末端之間的在成膜面的面內方向P上的距離，也稱為肩距離）相對於一對側面間的最大距離Dl的比例{ (D2/D1) X 100}為0.005%。
[0157]接著，在本實施例I的超導成膜用基材的表面（成膜面）和擴展面進行中間層的成膜。在本實施例I中，作為中間層，依序進行下述成膜：利用濺射法形成非晶態Gd2Zr207_s (δ為氧的不定比量）層（基礎層）；利用IBAD法形成晶體質MgO層（強制取向層）；利用濺射法形成LaMn03+s層（LM0層）；以及利用濺射法形成CeO2層（保護層）。此時，中間層沿著擴展面 的R形狀進行層積。中間層整體的厚度為0.6 μ mt。另外，省略了詳細的成膜條件。
[0158]接下來使用PLD法形成厚度為約I μ mt的YBa2Cu307_s層作為超導層，使其覆蓋中間層。
[0159]接著使用高頻濺射裝置蒸鍍厚度約為IOymt的銀來形成銀穩定化層，使其覆蓋超導層。其後在氧氣氛下於550°C進行氧退火。
[0160]並且，通過鍍覆法在具有銀穩定化層的超導成膜用基材的周圍整體形成厚度為約40 μ mt的銅穩定化層。
[0161]由此得到本實施例I的超導線（參照圖4)。
[0162]〈〈實施例2~19?
[0163]實施例2~19的超導成膜用基材和超導線利用與實施例I相同的方法製作。其中，按照I個擴展面在成膜面的面內方向P(或基材的寬度方向）上的擴展距離D2(即為擴展面在成膜面側末端與背面側末端之間的成膜面的面內方向P上的距離，也稱為肩距離）相對於一對側面間的最大距離Dl的比例{ (D2/D1) X 100}分別為如下值的方式進行擴展面的成型。
[0164]實施例2 :0. 010% ;實施例3 :0. 018% ;實施例4 :0. 044% ;實施例5 :0. 10% ;實施例6 :0. 150% ;實施例 7 :0. 176% ;實施例 8 :0. 466% ;實施例 9 :0. 50% ;實施例 10 :1. 00% ;實施例 11 :1. 43% ;實施例 12 :2. 14% ;實施例 13 :5. 00% ;實施例 14 :5. 61% ;實施例 15 :7. 59% ;實施例 16 ：11. 43% ;實施例 17 ：28. 64% ;實施例 18 ：47. 74% ;實施例 19 ：49. 95%。
[0165]?比較例I?[0166]接著，利用與實施例I相同的方法製作比較例I的超導成膜用基材和超導線。其中，未進行圖2所示的S16的側面成型。因此，肩距離的比率為0%。
[0167]〈〈超導特性的評價方法》
[0168]接著，對於所得到的各實施例和比較例的超導線進行超導特性的評價。
[0169]在超導特性的評價中，將各超導線分別以200m的程度浸潰在液氮中，在該狀態下，使用四端法進行臨界電流Ic的測定。測定為Im間距，電壓端子為I. 2m。
[0170]?剝離特性的評價方法>>
[0171]接著，對所得到的各實施例和比較例的超導線進行剝離特性的評價。
[0172]在該剝離特性中，利用彎曲試驗法確認超導線的中間層、超導層和穩定化層的密合狀態。
[0173]具體地說，在彎曲試驗中，對於形成至穩定化層的超導線（厚度t=0. 2mm)，使用圓柱狀物（直徑Φ=10πιπι)，按照超導線的長度方向沿著圓柱狀物的外周面的彎曲的方式，對超導線表背兩方向分別施加I次彎曲應變ε =2%( ε =t/>)，對於超導線的側面和表層的剝離狀態進行評價。此時的彎曲試驗在對超導線未施加張力的無張力條件下進行。
[0174]〈〈評價結果》
[0175]下述表1和表2中示出了改變肩距離的比例時的超導特性和剝離特性的評價結
果O
[0176]需要說明的是，在表中與肩距離的比例一起還記載了肩距離的絕對值。
[0177]另外，在表1和表2中，超導特性的A是指確認到了下述超導特性：在所有測定點範圍中臨界電流值均超過300A、其最大值與最小值的差為IOA以內的偏差範圍內。超導特性的B是指確認到了下述的超導特性：在全部測定點範圍中臨界電流值均超過250A、其最大值與最小值的差為30A以內的偏差範圍內。超導特性的C是指確認到了下述的超導特性：在全部測定點範圍中臨界電流值均超過150A、其最大值與最小值的差為50A以內的偏差範圍內。
[0178]另外，在表1和表2中，剝離特性的A是指在評價樣品長度Im的範圍內未確認到剝離處。剝離特性的B是指在評價樣品長度Im的範圍內確認到I處以內的微小剝離。剝離特性的C是指在評價樣品長度Im的範圍內確認到了多處剝離狀態，但剝離部分的合計長度小於O. 5m、即小於評價樣品長度的一半。剝離特性的D是指在評價樣品長度Im內確認到了多處剝離狀態，剝離部分的合計長度為O. 5m以上、即為評價樣品長度的一半以上。
[0179][表1]
[0180]
【權利要求】
1.一種超導成膜用基材，其為帶狀的超導成膜用基材，其中，該基材具有： 用於使包含超導層的層積體成膜的成膜面； 作為所述成膜面相反側的面的背面； 與所述成膜面和所述背面相連接的一對端面；以及 與所述成膜面、所述背面和所述一對端面相連接的一對側面， 所述一對側面分別包含從所述成膜面的邊緣部向著所述背面側在所述成膜面的面內方向上擴展至外側的擴展面。
2.如權利要求1所述的超導成膜用基材，其中，所述擴展面的表面粗糙度大於所述成膜面的表面粗糙度。
3.如權利要求2所述的超導成膜用基材，其中，所述擴展面的表面粗糙度為15nm以上。
4.如權利要求1~3的任一項所述的超導成膜用基材，其中，所述一對擴展面在所述成膜面的面內方向的擴展距離相對於所述一對側面間的最大距離的比例分別為0.005%以上7. 59%以下。
5.如權利要求1~4的任一項所述的超導成膜用基材，其中， 該基材具有帶狀的基材主體、以及覆蓋所述基材主體的至少兩側面且延展性高於所述基材主體的金屬層； 所述一對側面成型在所述金屬層上。
6.如權利要求1~5的任一項所述的超導成膜用基材，其中，所述一對側面包含在整個超導成膜用基材的長度方向上凹陷的錨定部。
7.如權利要求1~6的任一項所述的超導成膜用基材，其中， 將從所述成膜面的邊緣部擴展的擴展面作為第I擴展面， 所述一對側面進一步包含從所述背面的邊緣部向著所述第I擴展面在所述成膜面的面內方向上擴展至所述背面的外側的第2擴展面。
8.如權利要求1~7的任一項所述的超導成膜用基材，其中，所述一對側面進一步包含與所述擴展面相連接的、垂直於所述背面的垂直面。
9.一種超導線，其中，該超導線具有： 權利要求1~8的任一項所述的超導成膜用基材； 層積在所述超導成膜用基材的成膜面以及所述一對側面中的至少所述擴展面上的中間層；以及 層積在所述中間層的表面的超導層。
10.如權利要求9所述的超導線，其中，所述超導層具有：位於所述成膜面且以作為超導相的氧化物超導體為主體的超導部；以及位於所述擴展面側且含有作為常導相的氧化物超導體的常導部。
11.如權利要求9或權利要求10所述的超導線，其中，相比於所述中間層，所述超導層在所述擴展面的面內方向上更向著外側延伸存在、並覆蓋所述中間層的端面。
12.一種超導線的製造方法，其中，該製造方法具有下述工序： 加工工序，在該工序中，準備帶狀的超導成膜用基材，該基材具有用於使包含超導層的層積體成膜的成膜面、作為所述成膜面相反側的面的背面、與所述成膜面和所述背面相連接的一對端面、以及與所述成膜面和所述背面相連接的一對側面，對該帶狀的超導成膜用基材進行加工，從而在所述一對側面上分別成型從所述成膜面的邊緣部向著所述背面側在所述成膜面的面內方向上擴展至外側的擴展面； 中間層成膜工序，在所述加工工序後，在所述超導成膜用基材的成膜面以及所述一對側面中的至少所述擴展面上使中間層成膜；以及 超導層成膜工序，在所述中間層的表面上使超導層成膜。
13.如權利要求12所述的超導線的製造方法，其中，在所述加工工序中具有利用延展性高於所述基材主體的金屬層覆蓋帶狀基材主體的一對側面來得到所述超導成膜用基材的覆蓋工序，對所得到的超導成膜用基材的金屬層進行加工，從而分別在所述一對側面上成型擴展面。
14.如權利要求12或權利要求13所述的超導線的製造方法，其中，在所述超導層成膜工序之後具有下述工序：對位於所述擴展面側的超導層部分進行熱處理，從而使位於所述擴展面側的超導層部分非超導化。
【文檔編號】C01G1/00GK103718256SQ201380002439
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年2月6日 優先權日:2012年4月16日
【發明者】長洲義則, 樋口優, 坂本久樹 申請人:古河電氣工業株式會社