帶有增強構件的氧化物超導線材的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其中可充分抑制由邊緣部強度下降造成的諸如增強構件剝離的缺陷的發生，即使當在厚度方向上施加力時，也不發生諸如增強構件剝離的問題，并能夠保持穩定的超導性能。所述帶有增強構件的氧化物超導線材包含氧化物超導線材和設置成夾持所述氧化物超導線材的兩片增強構件。使用焊料將所述增強構件結合至所述氧化物超導線材，且各所述增強構件的寬度等于或小于所述氧化物超導線材的寬度，或所述氧化物超導線材的至少面向所述增強構件的表面覆蓋有銅、鎳或者含這些金屬中的至少一種金屬的合金。
【專利說明】帶有增強構件的氧化物超導線材
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其中通過將增強構件配置在氧 化物超導線材的兩個表面上從而設置有增強層。
【背景技術】
[0002] 自發現在液氮溫度下顯示超導性的高溫超導體以來，已經積極進行了目的是應用 于電纜、限流裝置和電力設備如磁鐵的高溫超導線材的開發。
[0003] 特別地，包含在金屬基板上取向的氧化物超導層的氧化物超導線材已經引起了關 注，所述氧化物超導層例如由RE123基（RE :稀土元素）氧化物超導體構成。
[0004] 通常，將增強層設置在這種氧化物超導線材上以增強氧化物超導線材的強度、及 通過充當旁路從而保護氧化物超導線材免受異常電流的影響。例如，通過將增強構件如金 屬帶的片配置在氧化物超導線材的兩個表面上、并使用焊料將所述增強構件結合至氧化物 超導線材來提供增強層（例如專利文獻1)。
[0005] 引用列表
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本專利3949960號公報
【發明內容】
[0008] 技術問題
[0009] 然而，在其中按上述使用焊料將配置在氧化物超導線材兩個表面上的增強構件進 行結合的現有技術的帶有增強構件的氧化物超導線材的情況下，通常由于帶有增強構件的 氧化物超導線材的結構可能發生如下所述的缺陷。
[0010] 圖3作為現有技術的帶有增強構件的氧化物超導線材的具體實例，示意性地示出 了專利文獻1中所述的帶有增強構件的氧化物超導線材的結構。在圖3中，標號1是指帶 有增強構件的氧化物超導線材，標號2是指氧化物超導線材，標號3是指增強構件，標號4 是指焊料（焊料層）且標號5是指邊緣部（側面部）。
[0011] 如圖3中所示，帶有增強構件的氧化物超導線材1包含氧化物超導線材2和設置 在所述氧化物超導線材2兩個表面上的增強構件3。利用其間的焊料4將氧化物超導線材 2結合至各所述增強構件3。然而，兩片增強構件3各自具有比氧化物超導線材2的寬度更 大的寬度，且上部增強構件3與下部增強構件3之間的間隙小。因此，難以使得焊料沿邊緣 部5流動。如圖3中所示，難以使得焊料流動通過上部與下部增強構件之間的整個間隙。如 果形成未填充焊料的部分，則邊緣部5的強度下降。在這種情況下，當施加力時，發生諸如 增強構件剝離的缺陷且可能無法保持穩定的超導性能。此外，在其中將諸如液氮的制冷劑 用于冷卻的情況下，液氮會滲透通過未填充焊料的部分。結果，因在溫度升高期間氣化的氮 而使所述部分膨脹，這會造成氣球缺陷（ballooning defects),所述氣球缺陷劣化了超導 性能。
[0012] 因此，本發明的目的是提供一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其中充分抑制 由邊緣部強度下降造成的諸如增強構件剝離的缺陷的發生，且其能夠保持穩定的超導性 能。
[0013] 此外，現有技術的其中使用焊料對設置在兩個表面上的增強構件進行結合的帶有 增強構件的氧化物超導線材的問題在于不能充分提高在厚度方向上的強度。
[0014] 具體地，在現有技術的氧化物超導線材中，通常，將具有約IOnm?5iim厚度的銀 層作為穩定化層設置在氧化物超導線材的外周。在使用焊料將增強構件結合至按上述于 外周設置有銀層的氧化物超導線材兩個表面上的情況下，銀因焊料而溶蝕并產生Ag-Sn合 金。由于因溶蝕而產生的Ag-Sn合金易碎，所以Ag-Sn合金易于剝離且不能充分獲得由于 增強構件所實現的優勢。結果，焊料與銀之間的界面的強度下降，并會發生如下問題。當在 厚度方向上施加力，例如當將磁場施加到以線圈形式卷繞的帶有增強構件的氧化物超導線 材時，增強構件可能會剝離且不能獲得充分的增強強度。
[0015] 因此，本發明的另一個目的是提供一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其中即 使在厚度方向上施加力的情況下，也不會發生諸如增強構件剝離的問題且能夠獲得充分的 增強強度。
[0016] 解決問題的方案
[0017] 作為深入研究的結果，本發明的發明人發現，通過下述發明能夠實現上述目的并 完成了本發明。現在將對各項權利要求的發明進行描述。
[0018] 根據權利要求1的發明提供
[0019] -種帶有增強構件的氧化物超導線材，其包含氧化物超導線材和設置成夾持所述 氧化物超導線材的兩片增強構件，
[0020] 其中各所述增強構件的寬度等于或小于所述氧化物超導線材的寬度，且
[0021] 在所述氧化物超導線材與各所述增強構件之間設置有焊料層。
[0022] 在根據該權利要求的發明中，各所述增強構件的寬度等于或小于所述氧化物超導 線材的寬度。因此，即使當將上下兩片增強構件以其之間具有狹窄間隙的條件下進行配置 時，在所述增強構件之間不形成空間，且與現有技術不同，不形成未填充焊料的邊緣部。由 此，可提供一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其中不會產生因這種邊緣部的強度下降 而造成的缺陷。
[0023] 根據權利要求2的發明提供
[0024] 根據權利要求1的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中各所述增強構件的寬度 等于所述氧化物超導線材的寬度。
[0025] 其中各所述增強構件的寬度等于氧化物超導線材的寬度的這種結構是優選的，因 為能夠更顯著地發揮增強效果。
[0026] 根據權利要求3的發明提供
[0027] 根據權利要求1或2的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中在與所述氧化物超 導線材和所述增強構件的縱向正交的橫斷面中的側面部覆蓋有焊料。
[0028] 由于各所述增強構件的寬度等于或小于氧化物超導線材的寬度，所以在與氧化物 超導線材和增強構件的縱向正交的橫斷面中的側面部能夠更可靠地覆蓋有焊料。由此，可 提供一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其中由于邊緣部強度下降造成的缺陷的發生進 一步受到抑制。
[0029] 根據權利要求4的發明提供
[0030] 根據權利要求1?3中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中在與所述 氧化物超導線材的縱向正交的橫斷面中的外周部覆蓋有銀、銅或者含這些金屬中的至少一 種金屬的合金。
[0031] 銀（Ag)、銅（Cu)或者含這些金屬中的至少一種金屬的合金具有良好的導電性。由 此，通過利用這些材料中的任意材料對與氧化物超導線材的縱向正交的橫斷面中的外周部 進行覆蓋，形成保護層并能夠發揮更穩定的超導性能。
[0032] Ag合金的具體實例包括Sn-Ag合金、Cu-Ag合金、Au-Ag合金、Ni-Ag合金和Pd-Ag 合金。Cu合金的具體實例包括Ni-Cu合金、Sn-Cu合金、Au-Cu合金和Pd-Cu合金。
[0033] 根據權利要求5的發明提供
[0034] 一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其包含氧化物超導線材和設置成夾持所述 氧化物超導線材的兩片增強構件，
[0035] 其中所述增強構件經使用焊料而結合至所述氧化物超導線材，且
[0036] 所述氧化物超導線材的至少面向所述增強構件的表面覆蓋有銅、鎳或者含這些金 屬中的至少一種金屬的合金。
[0037] 即使當銅（Cu)、鎳（Ni)或者含這些金屬中的至少一種金屬的合金接觸焊料并 由于溶蝕而生成焊料-Cu或焊料-Ni合金時，與由于溶蝕而生成的焊料-銀合金不同，焊 料-Cu或焊料-Ni合金不易碎且不易發生合金面的破壞。因此，通過形成這些金屬層中的任 意金屬層作為保護層，即使當在厚度方向上施加力時，也不發生諸如增強構件剝離的問題、 并能夠獲得充分的增強強度。應注意，這些金屬層可以形成在其上具有由銀等構成的穩定 化層的氧化物超導線材上。
[0038] Cu合金的具體實例包括Ni-Cu合金、Ag-Cu合金、Sn-Cu合金、Au-Cu合金和Zn-Cu 合金。Ni合金的具體實例包括Ag-Ni合金、Sn-Ni合金、Zn-Ni合金和Au-Ni合金。在這些 合金中，特別地，Ni-Cu合金更優選作為氧化物超導線材的保護層，因為Ni-Cu合金不易被 溶蝕、焊料對這些合金的潤濕性良好、且這些合金具有不會在低溫下被磁化的性能。
[0039] 根據權利要求6的發明提供
[0040] 根據權利要求5的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中在與所述氧化物超導線 材的縱向正交的橫斷面中的外周部覆蓋有銅、鎳或者含這些金屬中的至少一種金屬的合 金。
[0041] 如上所述，這些金屬對焊料具有充分的潤濕性。因此，通過覆蓋不僅包括面向增強 構件的表面且還包括氧化物超導線材的兩個側面的外周部，能夠以高粘著性將焊料設置在 氧化物超導線材的外周部，并能夠確保更高的增強強度。
[0042] 根據權利要求7的發明提供
[0043] 根據權利要求1?6中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中在與縱向 正交的橫斷面中的外周部覆蓋有焊料。
[0044] 在根據該權利要求的發明中，在與帶有增強構件的氧化物超導線材的縱向正交的 橫斷面中的外周部覆蓋有焊料。因此，進一步抑制增強構件的剝離并進一步抑制缺陷的發 生。
[0045] 根據權利要求8的發明提供
[0046] 根據權利要求1?7中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，具有10米以上 的長度。
[0047] 具有10米以上長度的長的帶有增強構件的氧化物超導線材用于線圈、限流裝置 等中，并通常具有增強構件剝離的問題。通過將本發明應用于其中會發生增強構件剝離問 題的這種長的帶有增強構件的氧化物超導線材，能夠更顯著地發揮本發明的效果。
[0048] 根據權利要求9的發明提供
[0049] 根據權利要求1?8中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中所述焊 料為如下中的任意一種：Pb-Sn基焊料、Ag-Sn基焊料、Sn-Cu基焊料、Pb-Sn-Ag基焊料、 Pb-Sn-Cu基焊料和Sn-Ag-Cu基焊料。
[0050] 鉛（Pb) -Sn 基焊料、Ag-Sn 基焊料、Sn-Cu 基焊料、Pb-Sn-Ag 基焊料、Pb-Sn-Cu 基 焊料和Sn-Ag-Cu基焊料在相對低溫下能夠使用。優選使用這樣的焊料，因為能夠防止超導 性能在高溫下的劣化。特別地，更優選Sn-Cu基焊料、Pb-Sn-Cu基焊料和Sn-Ag-Cu基焊料， 因為焊料中Cu的存在從而使氧化物超導線材中的Cu的溶蝕受到抑制。
[0051] 根據權利要求10的發明提供
[0052] 根據權利要求1?9中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，
[0053] 其中所述增強構件的材料為
[0054] 鎳、鐵、鉻、或含這些金屬中的至少一種金屬的合金，
[0055] 或者是碳、硅、或包含含碳和硅中至少一種的纖維的柔性材料。
[0056] 優選將鎳（Ni)、鐵（Fe)、鉻（Cr)或含這些金屬中的至少一種金屬的合金作為增強 構件，因為這些材料具有良好的機械性能如抗磨耗性和高屈服應力。
[0057] Ni合金的具體實例包括Cu-Ni合金、Fe-Ni合金、Cr-Ni合金、Sn-Ni合金和 Sn-Ni-Ag合金。Fe合金的具體實例包括Ni-Fe合金、Cr-Fe合金、Cu-Fe合金、Ag-Fe合金、 Sn-Fe合金和Sn-Fe-Ag合金。Cr合金的具體實例包括Zn-Cr合金和Pb-Cr合金。
[0058] 也優選將碳和硅作為增強構件，因為碳和硅對焊料具有良好的潤濕性和高強度。 此外，使用通過以樹脂等將含這些材料中至少一種的纖維進行固化而制造的柔性材料可進 一步提高氧化物超導線材的強度，因為這種柔性材料不具有展性。
[0059] 根據權利要求11的發明提供
[0060] 根據權利要求1?10中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中所述氧化 物超導線材包含具有IOym以下厚度的薄膜氧化物超導層。
[0061] 薄膜氧化物超導線材通常具有低的強度，并還易于發生增強構件的剝離。將本發 明應用于這種薄膜氧化物超導線材是優選的，因為能夠顯著地發揮本發明的效果。
[0062] 發明的有利效果
[0063] 根據本發明，提供一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其中可充分抑制由邊緣 部強度下降造成的諸如增強構件剝離的缺陷的發生并能夠保持穩定的超導性能。此外，根 據本發明，可提供一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其中即使當在厚度方向上施加力 時，也不發生諸如增強構件剝離的問題、并仍能夠獲得充分的增強強度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0064] 圖1是示意性顯示根據本發明實施方式的帶有增強構件的氧化物超導線材的結 構的橫斷面視圖。
[0065] 圖2是示意性顯示根據本發明另一實施方式的帶有增強構件的氧化物超導線材 的結構的橫斷面視圖。
[0066]圖3是示意性顯示現有技術的帶有增強構件的氧化物超導線材的結構的橫斷面 視圖。
【具體實施方式】
[0067] 現在將根據參考附圖的實施方式對本發明進行說明。
[0068](帶有增強構件的氧化物超導線材）
[0069] 1?總體結構
[0070] ⑴橫斷面形狀
[0071] 首先，對帶有增強構件的氧化物超導線材的輪廓進行描述。圖1是示意性顯示根 據本發明實施方式的帶有增強構件的氧化物超導線材的結構的橫斷面視圖。在圖1中，標 號1是指帶有增強構件的氧化物超導線材，標號2是指氧化物超導線材，標號3是指增強構 件，且標號4是指焊料（焊料層）。
[0072] 增強構件3設置在氧化物超導線材2的兩個表面上，從而夾持所述氧化物超導線 材2。焊料層4設置在氧化物超導線材2與各所述增強構件3之間。由此，增強構件3結合 至氧化物超導線材2。帶有增強構件的氧化物超導線材1的側面覆蓋有焊料4。
[0073] 圖2是示意性顯示根據本發明另一實施方式的帶有增強構件的氧化物超導線材 的結構的橫斷面視圖。在圖2中，標號1是指帶有增強構件的氧化物超導線材，標號2是指 氧化物超導線材，標號2a是指保護層，標號3是指增強構件且標號4是指焊料（焊料層）。
[0074] 增強構件3設置在氧化物超導線材2的兩個表面上，從而夾持所述氧化物超導線 材2。將由Cu、Ni或者含這些金屬中的至少一種金屬的合金構成的保護層2a設置在氧化 物超導線材2的至少面向增強構件3的表面（圖2中的上面和底面）上。由此，各所述增 強構件3通過使用焊料4隔著保護層2a結合至氧化物超導線材2。
[0075] 焊料4設置在氧化物超導線材2與各所述增強構件3之間。然而，如圖2中所示， 帶有增強構件的氧化物超導線材1的所有表面優選都覆蓋有焊料4,因為能夠更可靠地抑 制增強構件的剝離。
[0076] (2)長度和形態
[0077] 帶有增強構件的氧化物超導線材1的長度和形態沒有特別限制。然而，如上所述， 具有10米以上長度的長的帶有增強構件的氧化物超導線材1是優選的。此外優選的是通 過在取向的基板上形成具有IOum以下厚度的薄膜氧化物超導層而制造的氧化物超導線 材2。
[0078] 2?氧化物超導線材
[0079] 接下來，將對氧化物超導線材2進行描述。如上所述，氧化物超導線材2包含取向 的基板和例如形成在所述取向的基板上的RE123基（RE :稀土元素）氧化物超導層。氧化 物超導線材的寬度和厚度根據需要適當確定。氧化物超導線材優選具有約2?30mm的寬 度和10?200 iim的厚度。
[0080] (1)取向的基板
[0081] 取向的基板優選為通過在金屬基板材料上設置中間層而得到的取向的基板。所述 金屬基板材料優選為在C軸上雙軸取向所得的取向的金屬基板。能夠使用的基板的實例包 括離子束輔助沉積（IBAD)基材、Ni-W合金基材和包含SUS等作為基礎金屬的包覆型金屬 基板材料。中間層通常由CeO 2、穩定化的氧化鋯如氧化釔穩定化的氧化鋯（YSZ)、Y2O3等構 成。從例如能夠提高晶格匹配性能和臨界電流密度（Jc)方面考慮，將CeO 2用于最上層中。
[0082] (2)氧化物超導層
[0083] 所述氧化物超導層由例如RE123基氧化物超導體構成。稀土元素（RE)優選為釔 (Y)、釓（Gd)、欽（Ho)、釤（Sm)等。用于形成氧化物超導層的方法的實例包括涂布熱解法 (金屬有機分解（MOD)法）和氣相生長法如脈沖激光沉積（PLD)法。
[0084] (3)保護層
[0085] 接下來，將對保護層進行描述。為了獲得穩定的超導性能或為了確保對焊料充分 的粘著性，形成保護層。例如，盡管圖1中未示出，但在與其上具有氧化物超導層的氧化物 超導線材的縱向正交的橫斷面中的外周部優選覆蓋有由銀、銅或者這些金屬的合金構成的 保護層。通過設置保護層，能夠發揮更穩定的超導性能。為了獲得穩定的超導性能，所述保 護層的厚度優選為0. 02?50 ii m，更優選0. 02?5 ii m。
[0086] 或者，如圖2中所示，形成由Cu、Ni或者包含這些金屬中的至少一種金屬的合金構 成的保護層2a。如上所述，由于這些金屬對焊料具有充分的潤濕性，所以能夠確保充分的粘 著性。另外，即使當這些金屬中的任意金屬接觸焊料時，也不會發生由于金屬與焊料之間的 反應而形成空隙。因此，即使在厚度方向上施加力的情況下，也不發生諸如增強構件3剝離 的問題，并能夠獲得充分的增強強度。通常，保護層2a的厚度優選為約5?20i!m。形成保 護層的方法的實例包括電鍍法和濺射法。
[0087] 在形成保護層2a之前，可以在氧化物超導線材2的表面上形成由銀等構成的穩定 化層。在此情況下，穩定化層的厚度優選為約IOnm?IOOii m。
[0088] 在圖2中，僅氧化物超導線材2的上面和底面覆蓋有保護層2a。作為替換方式，氧 化物超導線材2的整個外周表面可覆蓋有保護層2a。利用這種結構，焊料4能夠與氧化物 超導線材的整個外周表面緊密接觸，并能夠獲得更充分的增強強度。
[0089] 3?增強構件
[0090] 接下來，將對增強構件3進行描述。各所述增強構件3的寬度等于或小于氧化物超 導線材2的寬度。將增強構件3配置成使得所述增強構件3的寬度不會從氧化物超導線材 2的寬度突出。通過以此方式配置增強構件3,在兩片增強構件之間不會形成抑制焊料進入 的間隙。為了使得增強構件充分發揮功能，各所述增強構件3的寬度優選為氧化物超導線 材2的寬度的50%以上，更優選90%以上，尤其優選100%。增強構件3的厚度沒有特別限 制，但優選小于氧化物超導線材2的厚度。具體地，增強構件3的厚度優選為5?200 y m， 更優選50?100 ii m。
[0091] 增強構件3的材料優選為如上所述的Ni、Fe、Cr或者含這些金屬中的至少一種金 屬的合金。
[0092] 碳（C)、硅、或者通過以樹脂如環氧樹脂或氟樹脂將含C和Si中至少一種的纖維進 行固化而制造的柔性材料也是優選的。
[0093] 4.焊料層
[0094] 接下來，將對焊料層4進行描述。用于形成焊料層4的焊料沒有特別限制。例如， 能夠優選使用Pb-Sn基焊料、Ag-Sn基焊料、Sn-Cu基焊料、Pb-Sn-Ag基焊料、Pb-Sn-Cu基 焊料和Sn-Ag-Cu基焊料。
[0095] 焊料層4優選不僅設置在氧化物超導線材2與各所述增強構件3之間，還優選設 置成使得覆蓋在與氧化物超導線材2和增強構件3的縱向正交的橫斷面中的側面部，如圖 1中所示。或者，焊料層4可以不僅設置在氧化物超導線材2與各所述增強構件3之間，還 設置成使得覆蓋在與帶有增強構件的氧化物超導線材1的縱向正交的橫斷面中的外周部， 如圖2中所示。通過以此方式設置焊料層4,更可靠地抑制由邊緣部的強度不足而造成的缺 陷的發生，并更可靠地防止增強構件3的剝離。
[0096] 在氧化物超導線材2與增強構件3之間的焊料層4的厚度優選小于增強構件3的 厚度。具體地，在氧化物超導線材2與增強構件3之間的焊料層4的厚度優選為I y m以下。 在與氧化物超導線材2和增強構件3的縱向正交的橫斷面中的側面部中焊料4的厚度優選 為10?IOOii m。在其中在與帶有增強構件的氧化物超導線材1的縱向正交的橫斷面中的 外周部覆蓋有焊料的情況下，在增強構件3表面上的焊料4的厚度優選為IOnm?20 y m。
[0097] 如上所述，根據本發明的實施方式，能夠抑制由帶有增強構件的氧化物超導線材 的邊緣部的強度不足而造成的缺陷的發生，并能夠防止增強構件的剝離。
[0098] 此外，根據本發明的另一個實施方式，增強構件與氧化物超導線材能夠通過使用 焊料以高粘著性相互接合。因此，即使當在厚度方向上施加力時，也不發生諸如增強構件剝 離的問題并能夠獲得充分的增強強度。
[0099] 實施例
[0100] 接下來，將使用實施例對本發明進行更具體地描述。在下述實施例中，將Y123基 氧化物超導線材用作氧化物超導線材。
[0101] 1.制備帶有增強構件的氧化物超導線材
[0102] (實施例1)
[0103] 基于上述實施方式通過下述工序制備了本實施例的帶有增強構件的氧化物超導 線材。
[0104] (1)制備氧化物超導線材
[0105] (a)準備取向的基板
[0106] 首先，準備Ni/Cu/SUS包覆型基板（寬30mmX長IOm)作為金屬基板，在所述Ni/ Cu/SUS包覆型基板中在SUS層（厚度：100iim)上依次形成有Cu層（厚度：20iim)和Ni 層（厚度：2 U m)。
[0107] 然后，通過射頻（RF)濺射法在金屬基板的表面上依次形成CeO2層（厚度：IOOnm)、 YSZ層（厚度：400nm)和〇6〇2層（厚度：70nm)，從而形成中間層。由此，準備了取向的基板。
[0108] (b)形成氧化物超導層
[0109] 然后，通過PLD法在取向的金屬基板上沉積具有2 ii m厚度的Y123氧化物超導層。
[0110] (C)形成保護層
[0111] 然后，在其上具有氧化物超導層的氧化物超導線材的外周通過濺射法形成具有 5um厚度的Ag層。由此，完成了氧化物超導線材的制備。
[0112] 在形成Ag層之后，在氧中進行熱處理，從而使得超導層中氧的含量最優化。在氧 中的熱處理之后，實施分切加工，由此將氧化物超導線材的寬度從30mm降低至4_。應注 意，即使當這種分切加工和在氧中的熱處理的順序改變時，本發明仍有效。
[0113] (2)制備帶有增強構件的氧化物超導線材
[0114] (a)準備增強構件
[0115] 然后，準備了各自寬度和長度等于上述氧化物超導線材的寬度和長度的兩個Cu 片（厚度：50um)作為增強構件。
[0116] (b)結合增強構件
[0117] 將增強構件設置在氧化物超導線材的兩個表面上。隨后，使用Ag-Sn基焊料將氧 化物超導線材和增強構件相互接合。另外，在與氧化物超導線材和增強構件的縱向正交的 橫斷面中的側面部也以焊料覆蓋。由此，制備了具有4mm寬度、0.22mm厚度和10米長度的 帶有增強構件的氧化物超導線材。
[0118] 具體地，準備了含熔融的Ag-Sn基焊料的槽，并將夾在Cu增強構件之間的超導線 材穿過所述槽以將氧化物超導線材接合至增強構件。通過使用卷到卷的系統連續實施該步 驟，由此試制出具有10米長度的實施例樣品。
[0119] (比較例1)
[0120] 除了使用具有4. 2_寬度的Cu片作為增強構件、并以盡可能多的焊料進入增強構 件之間的方式供應焊料之外，按實施例1的方式制備了比較例1的帶有增強構件的氧化物 超導線材，所述Cu片的寬度大于氧化物超導線材的寬度。
[0121] 2.評價
[0122] 對上述制備的帶有增強構件的氧化物超導線材，對如下項目進行了評價。
[0123] (1)粘著性
[0124] 首先，將各個帶有增強構件的氧化物超導線材的橫斷面埋入樹脂中，并在寬度方 向上對各制得的樣品進行切割。然后對切割的表面進行研磨以露出橫斷面。利用光學顯微 鏡對該橫斷面進行觀察。對氧化物超導線材、增強構件和焊料之間的粘著狀態進行了觀察。
[0125] 根據該結果發現，在實施例1中，在上述構件之間未觀察到間隙，氧化物超導線 材、增強構件與焊料相互充分緊密地接觸。與此相對，在比較例1中確認，氧化物超導線材 的邊緣部未完全填充焊料、并在邊緣部中形成有凹陷。由此發現，未能確保充分的粘著性。
[0126] 然后，使用具有20、30、40、50、60和70111111直徑（35的心軸，在各直徑下將各帶有增 強構件的氧化物超導線材彎曲180°。以與上述觀察中同樣的方式對各直徑進行觀察，以評 價在各彎曲直徑中在氧化物超導線材、增強構件與焊料之間是否發生剝離。
[0127] 根據該結果，在實施例1中，在上述構件之間未觀察到剝離。與此相對，在比較例 1中，在30mm以下的彎曲直徑小中觀察到了氧化物超導線材與焊料之間的剝離。
[0128] (2)測量超導性能（Ic)
[0129] 對各帶有增強構件的氧化物超導線材，在上述彎曲之前和之后對臨界電流Ic進 行了測量（直流四探針法，77. 3K，在自磁場下），以檢驗由于彎曲而造成的Ic的變化。
[0130] 根據該結果，在實施例1中，彎曲之前的Ic為105A/4mm寬度。即使在任意彎曲直 徑下彎曲之后，Ic仍為105A/4mm寬度，沒有變化。這是因為，如上所述，即使當實施彎曲時 也不發生剝離。
[0131] 與此相對，在比較例1中，彎曲之前的Ic為97A/4mm寬度，且在30mm直徑下彎 曲之后的Ic由于發生剝離而降至87A/4mm寬度。在20mm直徑小下彎曲之后，Ic明顯降 至50A/4mm寬度。
[0132] 這些結果顯示，通過應用本發明能夠保持穩定的超導性能。
[0133] (實施例2)
[0134] (a)形成氧化物超導層
[0135] 在與實施例1中相同的取向的基板的表面上依次形成與實施例1中相同的中間層 和Y123氧化物超導層。
[0136] (b)形成穩定化層
[0137] 然后，通過濺射法在其上形成有氧化物超導層的氧化物超導線材的外周形成了具 有5 ii m厚度的Ag層。
[0138] (C)形成保護層
[0139] 然后，通過電鍍法在Ag層的外周形成了具有20 iim厚度的Cu層。由此，完成了氧 化物超導線材的制備。
[0140] (2)制備帶有增強構件的氧化物超導線材
[0141] (a)準備增強構件
[0142] 然后，準備了寬度和長度等于上述氧化物超導線材的寬度和長度的兩個Cu片（厚 度：30i!m)作為增強構件。
[0143] (b)結合增強構件
[0144] 將增強構件設置在氧化物超導線材的兩個表面上。隨后，使用Sn-Ag-Cu基焊料將 氧化物超導線材和增強構件相互接合。另外，在與氧化物超導線材和增強構件的縱向正交 的橫斷面中的側面部也以焊料覆蓋。由此，制備了具有4_寬度、0. 2mm厚度和10米長度的 帶有增強構件的氧化物超導線材。
[0145] 具體地，準備了含熔融的Sn-Ag-Cu基焊料的槽，并將夾在Cu增強構件之間的超導 線材穿過所述槽以將氧化物超導線材接合至增強構件。通過使用卷到卷的系統連續實施該 步驟，由此試制出具有10米長度的實施例樣品。
[0146] (比較例2)
[0147] 除了不形成充當保護層的Cu層之外，按實施例2的方式制備了比較例2的帶有增 強構件的氧化物超導線材。
[0148] 2.評價
[0149] 對上述制備的帶有增強構件的氧化物超導線材，對如下項目進行了評價。
[0150] (1)粘著性
[0151] 首先，通過與用于實施例1和比較例1中相同的方法對氧化物超導線材、增強構件 和焊料之間的粘著狀態進行了觀察。
[0152] 根據該結果發現，在實施例2中，在上述構件之間未觀察到空隙等的產生，氧化物 超導線材、增強構件與焊料相互充分緊密地接觸。與此相對，在比較例2中確認，在氧化物 超導線材與焊料之間的接合表面中觀察到了空隙的產生。由此發現，不能確保充分的粘著 性。
[0153] 然后，通過在厚度方向上施加5T的磁場，在厚度方向上將力施加到各帶有增強構 件的氧化物超導線材。隨后，進行與上述相同的觀察以評價增強構件是否發生剝離。
[0154] 根據該結果，在實施例2中，未觀察到增強構件的剝離，而在比較例2中，增強構件 剝離。
[0155] (2)測量超導性能（Ic)
[0156] 對各帶有增強構件的氧化物超導線材，在厚度方向上施加力之前和之后對臨界電 流Ic進行了測量（直流四探針法，77.3K，在自磁場下）以檢驗Ic的變化。
[0157] 根據該結果，在實施例2中，在施加力之前的Ic為120A/4mm寬度。即使在施加力 之后，Ic仍為120A/4mm寬度，沒有變化。這是因為，即使當施加力時，增強構件也未發生剝 離并保持充分的粘著性。
[0158] 與此相對，在比較例2中，由于發生了增強構件的剝離，在施加力之后Ic明顯降至 50A/4mm 寬度。
[0159] 這些結果顯示，通過應用本發明的另一實施方式，即使當在厚度方向上施加力時 也不會造成諸如增強構件剝離的問題，可以獲得充分的增強強度。還確認，作為這種效果的 結果，可保持穩定的超導性能。
[0160] 盡管基于實施方式對本發明進行了描述，但本發明并不限于上述實施方式。在與 本發明的范圍相同或等價的范圍內，可以對上述實施方式進行各種變更。
[0161] 標號說明
[0162] 1帶有增強構件的氧化物超導線材
[0163] 2氧化物超導線材
[0164] 2a保護層
[0165] 3增強構件
[0166] 4焊料（焊料層）
[0167] 5邊緣部（側面部）
【權利要求】
1. 一種帶有增強構件的氧化物超導線材，其包含氧化物超導線材和設置成夾持所述氧 化物超導線材的兩片增強構件， 其中各所述增強構件的寬度等于或小于所述氧化物超導線材的寬度，且 在所述氧化物超導線材與各所述增強構件之間設置有焊料層。
2. 根據權利要求1的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中各所述增強構件的寬度等 于所述氧化物超導線材的寬度。
3. 根據權利要求1或2的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中在與所述氧化物超導 線材和所述增強構件的縱向正交的橫斷面中的側面部覆蓋有焊料。
4. 根據權利要求1?3中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中在與所述氧 化物超導線材的縱向正交的橫斷面中的外周部覆蓋有銀、銅或者含這些金屬中的至少一種 金屬的合金。
5. -種帶有增強構件的氧化物超導線材，其包含氧化物超導線材和設置成夾持所述氧 化物超導線材的兩片增強構件， 其中所述增強構件經使用焊料而結合至所述氧化物超導線材，且 所述氧化物超導線材的至少面向所述增強構件的表面覆蓋有銅、鎳或者含這些金屬中 的至少一種金屬的合金。
6. 根據權利要求5的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中在與所述氧化物超導線材 的縱向正交的橫斷面中的外周部覆蓋有銅、鎳或者含這些金屬中的至少一種金屬的合金。
7. 根據權利要求1?6中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中在與縱向正 交的橫斷面中的外周部覆蓋有焊料。
8. 根據權利要求1?7中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，具有10米以上的 長度。
9. 根據權利要求1?8中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中所述焊料為 如下中的任意一種：Pb-Sn基焊料、Ag-Sn基焊料、Sn-Cu基焊料、Pb-Sn-Ag基焊料、Pb-Sn-Cu 基焊料和Sn-Ag-Cu基焊料。
10. 根據權利要求1?9中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材， 其中所述增強構件的材料為 鎳、鐵、鉻、或含這些金屬中的至少一種金屬的合金， 或者是碳、硅、或包含含碳和硅中至少一種的纖維的柔性材料。
11. 根據權利要求1?10中任一項的帶有增強構件的氧化物超導線材，其中所述氧化 物超導線材包含具有IOum以下厚度的薄膜氧化物超導層。
【文檔編號】H01F6/06GK104221097SQ201380019346
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年4月1日 優先權日:2012年4月10日
【發明者】新海優樹, 小西昌也 申請人:住友電氣工業株式會社