JP2001110256A - 超電導複合体及び超電導複合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ａｇ以外の廉価かつ高抵抗な金属材料を基体
に用いた酸化物超電導線材を提供する。 【解決手段】 金属製の基体と、前記基体上の少なくと
も一部に形成された超電導特性を有しない酸化物と、前
記超電導特性を有しない酸化物上に形成された酸化物超
電導体と、を具備する超電導複合体を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超電導複合体、およ
び超電導複合体の製造方法に関し、特に基体にＡｇを用
いない超電導複合体および超電導複合体の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】１９８６年に発見された酸化物超電導
（高温超電導）材料は実用に向けた開発が進められてい
る。特に、酸化物超電導材料として（Ｂｉ，Ｐｂ）_２Ｓ
ｒ_２Ｃａ _２Ｃｕ_３Ｏ_ｘやＢｉ_２Ｓｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘを
用いた超電導線材は、臨界電流密度が数万から１０万Ａ
／ｃｍ^２で長さも数百ｍから１ｋｍと実用レベルに近い
ものが作製されている。

【０００３】この超電導線材の作製は粉末法あるいは塗
布法によって行われている。粉末法では（Ｂｉ，Ｐｂ）
_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘの粉末をＡｇパイプのシース
に詰め、これを線引き、圧延などの機械加工により伸線
し、その後空気中で８００℃から９００℃の温度で熱処
理することで、超電導線材を作製する。また、塗布法で
はＢｉ_２Ｓｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘを含む液体原料をＡｇ基
板上に塗布し、これを空気中で８００℃から９００℃の
温度で熱処理することで、超電導線材を作製する。

【０００４】しかしながら、酸化物超電導線材は、Ｎｂ
Ｔｉ、Ｎｂ_３Ｓｎ等の金属系超電導線材と比べて、かな
り高価格である。酸化物超電導線材のシース、基板等の
基体材料に高価なＡｇを多量に使うため、酸化物超電導
線材自体も高価格になる。

【０００５】一方、酸化物超電導線材の応用製品とし
て、限流器など電力機器の開発が進められている。ここ
で、限流器では超電導状態から常伝導状態に転移した際
（クエンチ時）に抵抗が大きいことが要求される。ま
た、電力機器は一般に交流を使用する場合があり、交流
損失、即ち交流を流したときの発熱量が小さいことが要
求される場合が多い。

【０００６】しかしながら、Ａｇは抵抗が小さくまた交
流損失が大きいため、この点からも超電導線材の基体と
して使用するには適していない。

【０００７】以上からＡｇに換えて他の金属を基体に用
いる試みも行われているが、未だに成功してはいない。
これは酸化物超電導体の基体材料の特性に制限があるこ
とに起因する。酸化物超電導体の形成には酸素を含む雰
囲気中での熱処理が必要である。この熱処理の際に、酸
化物超電導体から酸素を奪う様な基体材料を使うことが
できない。１９８７−８９年頃の酸化物超電導体の発見
初期に、銅を基体材料に使用することが検討された。し
かし、銅は酸化物超電導体の酸素を奪い絶縁体にしてし
まうため、銅上には酸化物超電導体が形成できなかっ
た。加えて、銅自身も酸化のために線材形状を保てず、
銅を基体に用いた酸化物超電導線材の作製は成功しなか
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、酸化物
超電導線材の価格低減のため、基体としてＡｇ以外の廉
価な材料を使うことが求められている。また、限流器な
どの電力機器では、クエンチ時の高抵抗や交流損失の低
減のために、基体として抵抗の高い材料を使うことが求
められている。

【０００９】本発明はこの点に鑑みてなされたもので、
Ａｇ以外の廉価かつ高抵抗な金属材料を基体に用いた酸
化物超電導線材を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は以下の手段を提供する。

【００１１】（１）超電導複合体であって、金属製の基
体と、前記基体上の少なくとも一部に形成された超電導
特性を有しない酸化物と、前記超電導特性を有しない酸
化物上に形成された酸化物超電導体とを具備することを
特徴とする。

【００１２】ここで、前記金属製の基体が板状であっ
て、前記板状の基体面上に前記超電導特性を有しない酸
化物の層が形成されていても良い。

【００１３】また、前記金属製の基体が棒状であって、
前記超電導特性を有しない酸化物の層が前記棒状の基体
の外面に形成されていても良い。

【００１４】さらに、前記金属製の基体が管状であっ
て、前記超電導特性を有しない酸化物の層が前記管状の
基体の内面に形成され、前記酸化物超電導体が前記管状
の基体内部に形成されていても良い。このとき、管状体
の側部に開口部を有しても良い。

【００１５】本発明に係る超電導複合体は、金属基体と
酸化物超電導体の間に酸化物層が介在している。従っ
て、製造工程中の熱処理によって超電導体が金属基体に
酸素を奪われることなく酸化物超電導層が形成される。
このため、金属基体にＡｇ以外の材料を使用できる。し
かも、基体が金属であるために曲げや歪みに強い。

【００１６】管状体の側部に開口部を有する場合には、
酸化物超電導層を形成する熱処理工程において、酸化物
超電導層に酸素が供給されやすくなるので、酸化物超電
導層の超電導特性を向上することが容易になる。

【００１７】（２）前記（１）に記載の超電導複合体に
おいて、前記金属製の基体は第１の金属が第２の金属に
被覆されてなることを特徴とする。

【００１８】２種の金属を組み合わせて基体を構成する
ことで基体に使用する金属の自由度を上げることができ
る。例えば、被覆する第２の金属を緻密な熱酸化膜を生
成しやすいＮｉ、ＣｒまたはＡｌを用い、被覆される第
１の金属をＮｉ、ＣｒまたはＡｌより安価な金属とする
ことで基体の価格を低減できる。

【００１９】（３） 前記（１）または（２）に記載の
超電導複合体において、前記超電導特性を有しない酸化
物が前記金属製の基体表面を構成する金属の酸化物であ
ることを特徴とする。

【００２０】このとき、前記金属製の基体表面を構成す
る材料がＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗのうち何れか１つの金属、ま
たは該金属を主成分とする合金が好ましい。

【００２１】また、前記超電導特性を有しない酸化物
は、前記金属製の基体表面を構成する金属の熱酸化膜と
することができる。

【００２２】基体表面を構成する金属を熱酸化すること
により、例えば金属基体が管状である場合であっても、
その内面上に効率よく酸化物を形成できる。

【００２３】（４） 前記（１）から（３）に記載の超
電導複合体において、前記酸化物超電導体が電流の流れ
る方向に細分化された細分化構造であることを特徴とす
る。

【００２４】電流の流れる方向に細分化されていること
で、交流損失が小さくなり、交流を用いる電力機器等に
適する。

【００２５】（５） 前記（１）から（４）に記載の超
電導複合体において、前記酸化物超電導体がＢｉ系酸化
物超電導体であることを特徴とする。

【００２６】ここで、前記Ｂｉ系酸化物超電導体が、Ｂ
ｉ_２Ｓｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘまたは（Ｂｉ，Ｐｂ）_２Ｓｒ
_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘの何れか一つであることが好まし
い。

【００２７】これら、Ｂｉ系酸化物超電導体を用いるこ
とで、優れた超電導特性を有した超電導複合体が得られ
る。

【００２８】（６） 前記（１）から（５）に記載の超
電導複合体において、前記酸化物超電導体が酸化物超電
導材料の粉末またはスラリーを焼成してなることを特徴
とする。

【００２９】金属製基体上の酸化物超電導材料粉末また
はスラリーを焼成することで酸化物超電導体が容易に作
成される。このとき、金属製の基体は単結晶、多結晶あ
るいはアモルファスのいずれでも差し支えない。

【００３０】（７） 前記（１）から（６）に記載の超
電導複合体において、前記基体または前記酸化物超電導
体上に、銅または銅合金の何れか１つからなる安定化層
が形成されたことを特徴とする。

【００３１】銅または銅合金の安定化層が付加されたこ
とで、超電導状態が熱的電気的に安定化する。

【００３２】（８） 超電導複合体であって、金属板
と、前記金属板上に形成された超電導特性を有しない酸
化物層と、前記超電導特性を有しない酸化物上に蛇行し
て形成された超電導線とを具備することを特徴とする。

【００３３】ここで、この超電導複合体の複数個を電気
的に直列接続して超電導複合体を構成できる。

【００３４】超電導線が蛇行していることから、同一の
面積内に長い電流経路を確保することが可能となり、限
流器への利用に適する。また、ＭＲＩのシムコイル等へ
も利用できる。

【００３５】（９） 超電導複合体であって、金属板
と、前記金属板上に形成された超電導特性を有しない酸
化物層と、前記超電導特性を有しない酸化物層上に螺旋
状に形成された超電導線とを具備することを特徴とす
る。

【００３６】ここで、この超電導複合体を複数個重ね、
かつ電気的に直列接続して超電導複合体を構成できる。

【００３７】超電導線が螺旋状であるので超電導コイル
として利用でき、しかも通常のコイル作製で行われる長
尺の線の巻線工程が不要であり、コイル作製の低コスト
化が可能になる。

【００３８】（１０）超電導複合体の製造方法であっ
て、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗのうち何れか１つの金属または該金属を
主成分とする合金からなる基体を、酸素ガスを含む雰囲
気中で５００℃以上１２００℃以下温度に加熱すること
により、該基体の表面に該基体表面を構成する金属の熱
酸化膜を形成する工程と、前記熱酸化膜上に酸化物超電
導体材料の粉末と有機溶剤を混合したスラリーを塗布す
る工程と、酸素ガスを含む雰囲気中で前記基体を加熱
し、前記スラリーから酸化物超電導体を形成する工程と
を含むことを特徴とする。

【００３９】金属基体と超電導体材料との間に緻密な酸
化膜を形成することで、超電導体の形成工程における加
熱処理において超電導材料が金属基体から酸素を奪われ
ることなく、超電導体が形成される。このため、Ａｇ以
外の材料を金属基体として用いることができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕本発明の第１の
実施形態は、板状の金属基体上に酸化物層が形成され、
その酸化物層上に酸化物超電導層が形成されたことを特
徴とする。以下、図を参照して詳細に説明する。

【００４１】図１は本発明の第１の実施形態に係る超電
導複合体を表す斜視図である。同図に示されるように、
板状の金属基体１０２上に酸化物層１０４が形成され、
酸化物層１０４上に酸化物超電導層１０６が形成されて
いる。

【００４２】ここで、超電導複合体とは基体に超電導体
が支持あるいは保持された構造体を意味し、形状を問わ
ない広い概念である。例えば超電導線材、超電導回路、
超電導コイル、超電導限流器もこれに含まれる。板状
は、形状が平面、曲面何れであっても良いし、また板
厚、長さ等の寸法を問わない。例えば、平板状、フィル
ム状、テープ状等が板状に含まれる。

【００４３】金属基体は金属であれば必ずしも種類を問
わず、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ等を用いることができる。ま
た、金属は単結晶、多結晶体あるいはアモルファスの何
れでも差し支えない。

【００４４】酸化物層はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｆ
ｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗいずれかの
酸化膜が好ましく、このうちＮｉ、Ｃｒ、Ａｌの酸化膜
が特に好ましい。これはＮｉ、Ｃｒ、Ａｌの酸化膜が緻
密であるため、酸化物超電導層１０６から金属基体１０
２への酸素の移動を防ぐバリア層として特に好ましいこ
とによる。

【００４５】酸化物超電導層１０６には例えば（Ｂｉ，
Ｐｂ）_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘやＢｉ_２Ｓｒ_２ＣａＣ
ｕ_２Ｏ_ｘのＢｉ系酸化物超電導材料を用いることができ
る。

【００４６】本実施形態に係る超電導複合体は次に示す
製造工程によって容易に製造でき、また基体が金属なの
で曲げや歪みに強いという特質を有している。

【００４７】本実施形態に係る超電導複合体の製造は次
の工程（１）から（３）により行われる。

【００４８】（１） 金属基体１０２上に酸化物層１０
４を形成する。

【００４９】酸化物層１０４の形成は例えば、蒸着、ス
パッタリング法等の気相成長法等により金属基体１０２
上に酸化物を堆積することにより行える。

【００５０】また、金属基体１０２表面を構成する金属
を酸化して酸化物層１０４を形成しても良い。このとき
は金属基体１０２としてＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗまたはそれらを主
体とした組成の合金を用いることが好ましい。とりわ
け、Ｎｉ、Ｃｒおよびそれらを主体とした組成の合金を
用いることが特に好ましい。これはＮｉ、Ｃｒの酸化物
が、緻密であるため後の工程（３）の熱処理中における
酸化物超電導層１０６から金属基体１０２への酸素の移
動を防ぐバリア層として好ましいことによる。このと
き、金属基体１０２の材料が単結晶、多結晶体、アモル
ファスのいずれであっても、金属基体１０２表面を酸化
してできた酸化物層はバリア層として有効である。

【００５１】更に、金属基体１０２上に金属膜を形成
し、その後に金属基体１０２を酸素を含む雰囲気中で熱
処理等して金属膜を酸化することによって、酸化物層１
０４を形成しても良い。ここで、金属膜の厚さを薄くす
ることで、金属膜全体を酸化物層１０４に変換すること
ができる。この方法は、後の熱処理工程（３）の熱処理
温度よりも融点が低い金属材料の酸化物層１０４を形成
する手法として有用であり、例えばＡｌを酸化したＡｌ
_２Ｏ_３の酸化物層１０４を形成する際に適用できる。こ
のとき、金属膜の厚さと金属膜の酸化条件を調整するこ
とで、 ：金属膜の全部が酸化され、下地たる金属基体１０２
が酸化されない構成、 ：金属膜の全部、及び下地たる金属基体１０２表面が
酸化された構成、を選択できる。の構成では酸化物層
１０２が層をなした２層構造をなすことになる。構成
、の何れであっても、また金属膜の材料が単結晶、
多結晶体、アモルファスのいずれであっても、酸化物層
１０４はバリア層として有効である。

【００５２】なお、、の構成に加えて、 金属膜の一部が酸化され、酸化されない金属膜が残る
構成があり得るのは言うまでもないが、これについては
第２の実施形態において述べることにする。

【００５３】（２） 酸化物層１０４上に酸化物超電導
体材料の粉末と有機溶剤からなるスラリーを塗布し、有
機溶剤を蒸発させてスラリーを乾燥させる。この結果、
超電導前駆体である乾燥したスラリーの層が酸化物層１
０４上に形成されることになる。

【００５４】酸化物超電導体材料の粉末としては、例え
ば（Ｂｉ，Ｐｂ）_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘやＢｉ_２Ｓ
ｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘ等のＢｉ系酸化物超電導材料を用い
ることが出来る。スラリーの酸化物層１０４上への塗布
は、例えば印刷、スピンコート等種々の方法を適用でき
る。

【００５５】（３） 酸素ガスを含む雰囲気中におい
て、超電導前駆体（乾燥したスラリー）を熱処理する。

【００５６】この酸素を含む雰囲気中での熱処理を焼成
という。酸素ガスを含む雰囲気は通常の大気で差し支え
ない。熱処理温度は５００℃から１２００℃の範囲で行
い、特に８００℃から９００℃の範囲が好ましい。

【００５７】この熱処理の結果、超電導前駆体の層が酸
化物超電導層１０６になり、超電導複合体が形成される
ことになる。酸化物超電導層１０６と金属基体１０２の
間に酸化物層１０４があるため、酸化物超電導層１０６
から金属基体１０２への酸素原子の移動が制限され、超
電導前駆体は酸素を金属基体１０２に奪われることなく
超電導体になる。

【００５８】以上のように本実施形態に係る超電導複合
体は板状の金属基体１０２上に酸化物層１０４が形成さ
れ、酸化物層１０４上に酸化物超電導層１０６が形成さ
れている。従い、製造工程において超電導前駆体が金属
基体１０２に酸素を奪われることなく酸化物超電導層１
０６が形成される。

【００５９】このため、高価なＡｇを金属基体の材料に
使う必要がない。従い、廉価で良好な超電導特性をもつ
超電導複合体の作製が可能になる。

【００６０】更に、Ａｇよりも例えば１−３桁程度高い
抵抗を持つ材料を基体に利用できるため、交流損失が低
くなり、また超電導状態から常電導状態に移行したとき
に高抵抗である。このため、限流器や各種電力機器に有
効に使える超電導複合体を提供することができる。

【００６１】しかも、金属基体１０２に金属を使用して
いるために曲げや歪みに強い。

【００６２】次に本実施形態の具体的な実施例を示す。

【００６３】（本実施形態の実施例１）本実施形態の実
施例１では以下の工程（１）〜（３）によってＮｉ金属
テープ状の金属基体１０２上にＮｉＯの酸化物層１０
４、酸化物層１０４上にＢｉ_２Ｓｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘの
超電導層酸化物超電導層１０６を形成した。

【００６４】（１）幅１０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのＮ
ｉ多結晶体からなる金属のテープを長さ１０ｃｍに切り
出し、これを空気中で８８０℃で１０時間熱処理（基板
酸化処理）を行った。

【００６５】その結果、Ｎｉテープの表面に膜厚が約３
０μｍのＮｉＯ膜が形成された。

【００６６】（２）このテープ状基体の上に、酸化物超
電導体Ｂｉ_２Ｓｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘを有機溶剤に溶かし
たスラリーを厚さ５０μｍ塗布した（超電導前駆体形成
処理）。

【００６７】（３）次に、この試料を空気中８８０℃で
５分保持し、その後８３０℃まで３℃／時間のゆっくり
した速度で徐冷し、最後は室温まで炉冷した（超電導体
合成熱処理）。

【００６８】得られた試料の断面を観察すると、Ｎｉ基
体の上にＮｉＯ酸化物層が形成され、その上にＢｉ_２Ｓ
ｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘの超電導相が厚さ約３５ミクロン形
成されていた。また、Ｂｉ_２Ｓｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘ相を
Ｘ線で分析した結果、結晶の配向性も良好であった。

【００６９】この試料から長さ３〜５ｃｍの部分を切り
取り、臨界電流密度（Ｊｃ）を測定した。その結果、温
度４．２Ｋ（液体ヘリウム温度）、磁束密度１０テスラ
において１０５Ａの臨界電流が得られた。これは臨界電
流密度に換算すると約３００００Ａ／ｃｍ^２であり、十
分実用に耐えうる特性である。

【００７０】（本実施形態の実施例２）本実施形態の実
施例２ではテープ状の金属基体１０２に種々の金属を用
い、前記実施例１に示したのと同様の工程（１）から
（３）によって超電導複合体を作製し、臨界電流密度を
測定した。

【００７１】具体的には、テープ状の金属基体１０２に
Ｎｉ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金等の多結晶
体を用い、実施例１に示した製造工程（１）〜（３）に
よって、酸化物層１０４、酸化物超電導層１０６の形成
を行った。

【００７２】臨界電流密度の測定結果を表１に示す。表
１には金属基体１０２として前述の実施例１（金属基体
１０２にＮｉを用いた場合）を併せて示している。表１
には金属基体と酸化物層の材質の組み合わせとその組み
合わせた試料で測定された臨界電流が示されている。表
１から、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗまたはそれらを主体とした合金を基
体として、これを熱酸化して酸化物層を形成したものは
いずれも大きな臨界電流密度が得られることが判る。

【００７３】

【表１】

【００７４】（本実施形態の実施例３）本実施形態の実
施例３では実施例１、２と同様に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗまたはそ
れらを主体とした合金をテープ状の基体に用いて、基板
酸化処理、超電導前駆体作製工程、超電導体合成熱処理
行い超電導複合体を作製した。

【００７５】ここで、基板酸化処理の処理温度を５００
℃から１２００℃の範囲で変化させて超電導複合体の作
製を行った。基板酸化処理の時間は実施例１と同様に１
０時間とした。超電導前駆体作製工程、超電導体合成熱
処理は実施例１と同様とした。

【００７６】作製した超電導複合体の臨界電流を測定し
た結果は、いずれの超電導複合体も５０Ａから１５０Ａ
の範囲であり、良好な臨界電流特性を示した。

【００７７】（本実施形態の実施例４）本実施形態の実
施例４では実施例１と同様に、Ｎｉ金属テープ状の金属
基体１０２を用いて、基板酸化処理、超電導前駆体作製
工程、超電導体合成熱処理行い超電導複合体を作製し
た。

【００７８】ここで、基板酸化処理の処理温度を８８５
℃として、処理時間を変化させて超電導複合体の作製を
行った。基板酸化処理の処理時間を１０分から１００時
間の範囲で変化させることで、Ｎｉ金属テープ状の金属
基体１０２上に０．１〜３００μｍの膜厚範囲のＮｉＯ
酸化物層１０４を形成できることが確認された。超電導
前駆体作製工程、超電導体合成熱処理は実施例１と同様
とした。

【００７９】作製した超電導複合体の臨界電流を温度
４．２Ｋ、磁束密度１０Ｔで測定した。その結果、膜厚
が１〜１００μｍの範囲の酸化物層１０４を用いた場合
に臨界電流５０Ａと良好な臨界電流特性を示した。な
お、この膜厚範囲を外れた場合には臨界電流が１桁程度
低下した。

【００８０】（本実施形態の実施例５）本実施形態の実
施例５は金属基体１０２としてＮｉ合金またはＣｒの多
結晶体からなるテープを用い、酸化物層１０４は金属基
体１０２の酸化物と異なる材質のものを用いて、超電導
複合体を作製した。

【００８１】酸化物層１０４の形成はスパッタリング法
あるいは真空蒸着法を用い、膜厚を２μｍとした。その
後の酸化物超電導層１０６の形成は実施例１に示した工
程（２）（３）によって行った。

【００８２】作製した超電導複合体の金属基体１０２と
酸化物層１０４の材質の組み合わせと測定された臨界電
流の関係を表２に示す。表２に示した金属基体１０２，
酸化物層１０４いずれの組み合わせにおいても、良好な
臨界電流が得られることが判る。

【００８３】

【表２】

【００８４】（本実施形態の実施例６）本実施形態の実
施例６では、金属基体１０２に耐熱性の合金である、ハ
ステロイ、インコネル、モネルメタルのテープを使用
し、実施例１と同様の工程（１）から（３）の基板酸化
処理、超電導前駆体形成処理、超電導体合成熱処理工程
を行い、超電導複合体を作製した。

【００８５】温度４．２Ｋ、磁束密度１０Ｔにおいて、
ハステロイで５０Ａ、インコネルで４５Ａ, モネルメタ
ルで３８Ａの臨界電流が得られた。

【００８６】さらに、ハステロイ、インコネル、モネル
メタルの金属基体１０２上にＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ_３など
の異種の酸化物層１０４を蒸着により形成し、その上に
実施例１に示した工程（２）、（３）によって酸化物超
電導層１０６を形成することで超電導複合体を作製し
た。このとき、いずれも５０Ａ以上の高い臨界電流が、
温度４．２Ｋ、磁束密度１０Ｔにおいて得られた。

【００８７】（本実施形態の実施例７）本実施形態の実
施例７では、金属基体１０２に耐熱性の合金である、ハ
ステロイ、インコネル、モネルメタルのテープを使用
し、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ等の金属を蒸着して金属膜を形成
し、その後空気中で熱処理することでそれぞれＮｉＯ、
Ｃｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物層１０４を形成し
た。その上に実施例１に示した工程（２）、（３）によ
って酸化物超電導層１０６を形成することで超電導複合
体を作製した。

【００８８】金属の熱酸化のための熱処理温度として
は、例えばＡｌにおいては２００〜６００℃として、Ａ
ｌの融点６６０℃を下回る値を設定した。このようにし
て、金属膜全体を酸化物層１０４に変換することができ
た。

【００８９】作成した超電導複合体の臨界電流を温度
４．２Ｋ、磁束密度１０Ｔで測定した。その結果、Ｎｉ
Ｏ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３何れの酸化物層１０４を用
いた場合でも、５０Ａ以上の高い臨界電流が得られた。

【００９０】〔第２実施形態〕本発明の第２の実施形態
は、棒状の金属基体の外面に酸化物層が形成され、その
酸化物層上に酸化物超電導層が形成されたことを特徴と
する。以下、図を参照して詳細に説明する。

【００９１】図２は本実施形態に係る超電導複合体の１
例を表す斜視図である。同図に示されるように、４角柱
状の金属基体２０２が酸化物層２０４に覆われ、酸化物
層２０４はさらに酸化物超電導層２０６に覆われてい
る。

【００９２】ここで、図２では金属基体２０２の形状は
４角柱状であるが、棒状にはこの他に丸棒状、６角柱状
等種々の形状が含まれる。また直径、長さ等の寸法を問
わない。例えば、細線、丸線等が棒状に含まれる。超電
導複合体は第１の実施形態と同様広い概念であり、金属
基体は金属であれば必ずしも種類を問わない。また、酸
化物層２０４が酸化物超電導層２０６から金属基体２０
２への酸素の移動を防ぐバリア層として機能を有するこ
とも第１の実施形態と同様である。

【００９３】本実施形態に係る超電導複合体は第１の実
施形態に示したと同様の工程（１９から（３）によって
容易に製造でき、また基体が金属なので曲げや歪みに強
いという特質を有している。

【００９４】図３は本実施形態に係る超電導複合体の他
の１例を表す斜視図である。同図に示されるように、４
角柱状の金属棒３０２および金属被覆３０４からなる金
属基体３０６が酸化物層３０８に覆われ、酸化物層３０
８はさらに酸化物超電導層３１０に覆われている。金属
棒３０２は例えばステンレスを、金属被覆３０４は例え
ばＮｉ、Ｃｒ、Ａｌを、用いることができる。金属棒３
０２に比較的安価な材料を用い、金属被覆３０４に比較
的高価な材料を用いることで金属基体３０６の原価を低
減できる。金属棒３０２への金属被覆３０４の形成は、
例えば電気メッキ等によって容易に行うことができる。

【００９５】ここで、空気を含む雰囲気中で、金属被覆
３０４を熱処理して金属被覆３０４上に酸化物層３０８
を形成できることは言うまでもない。そして、これは第
１の実施形態で既に述べたの構成に該当する。なお、
金属被覆３０４の厚さを薄くして、かつ金属被覆３０４
の熱処理条件を調整することで、金属被覆の全体を酸化
物層に変換できる。例えば、Ａｌの金属膜をメッキ、蒸
着等で形成し、２００〜６００℃の範囲で熱処理するこ
とでＡｌ金属膜全体をＡｌ_２Ｏ_３の酸化物層に変換でき
る。但し、これは第１の実施形態の、の構成に相当
する。

【００９６】基本的に本例では、金属基体３０６が金属
棒３０２と金属被覆３０４の複合体によって構成されて
いること以外は図２の例と変わることがないので、他の
説明は省略する。

【００９７】以上のように本実施形態に係る超電導複合
体は棒状の金属基体の外面に酸化物層が形成され、その
酸化物層上に酸化物超電導層が形成されている。このた
め、製造工程において超電導前駆体が金属基体２０２に
酸素を奪われることなく酸化物超電導層２０６が形成さ
れる。しかも、金属基体２０２に金属を使用しているた
めに曲げや歪みに強い。

【００９８】（実施例）次に本実施形態の具体的な実施
例を示す。

【００９９】丸線状の金属基体を用いて、第１の実施形
態の実施例１におけると同様の基板酸化処理、超電導前
駆体形成処理、超電導体合成熱処理を行い、超電導複合
体を作製した。このとき、超電導前駆体は基板線材の全
面に形成した。

【０１００】超電導特性としては、温度４．２Ｋ、磁束
密度１０Ｔで、臨界電流１５０Ａが得られた。

【０１０１】〔第３実施形態〕本発明の第３の実施形態
は、板状の金属基体上に酸化物層が形成され、その酸化
物層上に電流の流れる方向に沿って細分化された酸化物
超電導層が形成されたことを特徴とする。以下、図を参
照して詳細に説明する。

【０１０２】図４は本実施形態に係る超電導複合体の１
例を表す斜視図である。同図に示されるように、板状の
金属基体４０２上に酸化物層４０４が形成され、酸化物
層４０４上に酸化物超電導体の層が電流の流れる方向に
沿って細分化された酸化物超電導線４０６が形成されて
いる。酸化物超電導線４０６の間に超電導体の層が存在
しないスリット４０８がある結果、酸化物超電導線４０
６は相互に分割され電気的に分離されている。

【０１０３】ここで、超電導複合体、板状は第１の実施
形態と同様の広い概念であり、金属基体の種類を問わな
いのは第１の実施形態と同様である。

【０１０４】本実施形態に係る超電導複合体は酸化物超
電導線４０６が互いに細分化された構造を有しているた
め、交流電流を印加した際の交流損失が小さいという利
点がある。これは、酸化物超電導線４０６の径が小さけ
れば交流損失が小さいことに起因する。また、電流が複
数の細線に分かれて流れることから全体として大きな電
流を流すこともできる。このことから、本実施形態は電
力機器への応用に適している。また、本実施形態が曲げ
や歪みに強いことは第１の実施形態の場合と同様であ
る。

【０１０５】本実施形態に係る超電導複合体の作製は、
第１の実施形態で示した工程（１）〜（３）によって第
１の実施形態に係る超電導複合体を作製した後に、超電
導体の一部をエッチング等で除去してスリット４０８を
作製することで容易に行える。

【０１０６】（実施例）次に本実施形態の具体的な実施
例を示す。

【０１０７】本実施例では、エッチングによりテープの
長手方向、電流の流れる方向に沿って、超電導体部分を
細分化した。第１の実施形態の実施例１で示した工程
（１）〜（３）の基板酸化処理、超電導前駆体形成処
理、超電導体合成熱処理を行った後、超電導体をマスク
して硝酸でエッチングして、細線構造の超電導線を作製
した。

【０１０８】この試料の臨界電流は、温度４．２Ｋ、磁
束密度１０Ｔで９８Ａであり、このような形状とエッチ
ング処理でも特性が変わらないことが判った。

【０１０９】〔第４実施形態〕本発明の第４の実施形態
は、板状の金属基体上に酸化物層が形成され、その酸化
物層上に蛇行して形成された超電導線が形成されたこと
を特徴とする。以下、図を参照して詳細に説明する。

【０１１０】図５は本実施形態に係る超電導複合体の１
例を表す斜視図である。同図に示されるように、板状の
金属基体５０２上に酸化物層５０４が形成され酸化物層
５０４上に蛇行した酸化物超電導線５０６が形成されて
いる。

【０１１１】酸化物超電導線５０６は、酸化物超電導線
５０６の間に超電導体の層が存在しないスリット５０８
が存在し、かつスリット５０８が互いに対向する辺近傍
の点Ｂ〜Ｅの手前で止まっていることによって、蛇行し
た形状に形成されている。この結果、点Ａから印加され
た電流５１０は点Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅでその方向を変え点Ｆ
に至る。酸化物超電導線５０６が蛇行していることによ
って、同一の面積内に長い電流経路を確保することが可
能となる。本実施形態に係る超電導複合体には、例えば
限流器やＭＲＩ用のシムコイル等通常のソレノイドコイ
ルと異なる応用範囲がある。

【０１１２】ここで、超電導複合体、板状は第１の実施
形態と同様の広い概念であり、金属基体の種類を問わな
いのは第１の実施形態と同様である。また、本実施形態
が曲げや歪みに強いことは第１の実施形態と同様であ
る。

【０１１３】本実施形態に係る超電導複合体の作製は、
第３の実施形態で示した様に超電導体をエッチングする
ことによって容易に行える。

【０１１４】（実施例 ）本実施形態の具体的な実施例
を示す。本実施例では、基板に縦横がそれぞれ１００ｍ
ｍで厚さ１５０μｍのＮｉの板を基体に用いる。

【０１１５】第１の実施形態の実施例１に示した工程
（１）〜（３）の基板酸化処理、超電導前駆体形成処
理、超電導体合成熱処理を行い、その後に超電導体をマ
スクして硝酸でエッチングすることで、細線構造の超電
導線を作製した。この試料の臨界電流は、温度４．２
Ｋ、磁束密度１０Ｔで１２０Ａであり、このような形状
とエッチング処理でも特性が変わらないことが判った。

【０１１６】〔第５実施形態〕本発明の第５の実施形態
は、板状の金属基体上に酸化物層が形成され、その酸化
物層上に超電導層が形成され、酸化物超電導層上に銅ま
たは銅合金からなる安定化層が形成されたことを特徴と
する。以下、図を参照して詳細に説明する。

【０１１７】図６は本実施形態に係る超電導複合体の１
例を表す斜視図である。同図に示されるように、板状の
金属基体６０２上に酸化物層６０４が形成され、酸化物
層６０４上に酸化物超電導層６０６が形成され、酸化物
超電導層６０６上に銅からなる安定化層６０８が形成さ
れている。

【０１１８】安定化層６０８が酸化物超電導層６０６上
に形成されていることで酸化物超電導層６０６の超電導
状態が熱的、電気的に安定となる。安定化層６０８の形
成は半田付け、真空蒸着、電気メッキ等の手段で銅の層
を酸化物超電導層６０６上に堆積することによって行え
る。

【０１１９】図７は本実施形態に係る超電導複合体の他
の例を表す斜視図である。同図に示されるように、板状
の金属基体７０２上に酸化物層７０４が形成され、酸化
物層７０４上に酸化物超電導線７０６が形成され、酸化
物超電導線７０６および酸化物層７０４上に銅からなる
安定化層７１０が形成されている。本実施例は先の図６
に示した実施例と比べて酸化物超電導層が細分化された
酸化物超電導線７０６となっている点が相違する。酸化
物超電導線７０６がスリット７０８によって細分化され
ている点は、第３の実施形態と同様である。

【０１２０】この細線化構造および安定化層の存在によ
り、図７に示された超電導複合体では交流損失が小さく
なり、しかも酸化物超電導線７０６の超電導状態が安定
化される。例えば、超電導コイルを作製した時に、クエ
ンチ時のコイル焼損の可能性を大幅に減らすことが可能
である。なお、本実施形態が曲げや歪みに強いことは第
１の実施形態の場合と同様である。

【０１２１】（実施例 ）本実施形態の具体的な実施例
として、先の図６に対応するものを示す。本実施例で
は、第１の実施形態の実施例１に示した工程（１）から
（３）によって金属基体６０２上に酸化物層６０４，安
定化層６０８を形成した後、銅をハンダ付け、蒸着、メ
ッキにすることにより超電導線材を作製した。

【０１２２】この超電導線材の臨界電流を測定したとこ
ろ、実施形態１の実施例１と同様に１０５Ａの臨界電流
が得られた。そして、超電導状態から常伝導状態への転
移において、時間的に緩やかな遷移を示し、熱的、電気
的な安定性の向上が見られた。

【０１２３】〔第６実施形態〕本発明の第６の実施形態
は、管状の金属基体の内面に酸化物層が形成され、酸化
物超電導体が管状の金属基体の内部に形成されたことを
特徴とする。以下、図を参照して詳細に説明する。

【０１２４】図８は本実施形態に係る超電導複合体の１
例を表す斜視図である。同図に示されるように、円筒状
の金属基体８０２の内面に酸化物層８０４が形成され、
酸化物超電導体８０６は金属基体８０２内部の酸化物層
８０４に覆われている。

【０１２５】金属基体８０２の側部に一点鎖線で示され
る開口部８０８を必要に応じて付加することもできる。
開口部８０８は、後に述べる製造工程での熱処理工程
（３）において酸化物超電導体８０６の形成を容易にす
る働きを営む。開口部８０８は金属基体８０２の管壁、
及び酸化物層８０４の一部が除去され、酸化物超電導体
８０６が外気に直接触れることができるようになってい
る部分である。図８において開口部８０８は、金属基体
８０２の管壁、及び酸化物層８０４を貫き、管状の金属
基体８０２の軸に沿って形成されたスリットによって構
成される。なお、開口部８０８は後述の熱処理工程
（３）の際に存在すれば良く、その後に開口部８０８を
封止しても差し支えない。

【０１２６】ここで、図８では金属基体８０２の形状は
円筒状であるが、管状にはこの他に外形が四角柱状、６
角柱状等種々の形状が含まれる。また直径、長さ等の寸
法を問わない。例えば、細線、丸線等が棒状に含まれ
る。超電導複合体は第１の実施形態と同様広い概念であ
り、金属基体は金属であれば必ずしも種類を問わないこ
とも第１の実施形態と同様である。

【０１２７】開口部８０８はスリット以外によっても、
例えば金属基体８０２の軸に沿ってある間隔をもって並
ぶように形成された穴によって、構成することもでき
る。つまり開口部８０８は、酸化物超電導体８０６が外
気に直接触れうる箇所であれば良く、連続的に形成され
たスリットでも不連続的に形成された穴の何れであって
も良い。

【０１２８】また、酸化物層８０４が酸化物超電導体８
０６から金属基体８０２への酸素の移動を防ぐバリア層
として機能を有することも第１の実施形態と同様であ
る。また、本実施形態に係る超電導複合体は基体が金属
なので曲げや歪みに強いという特質を有していることも
同様である。

【０１２９】本実施形態に係る超電導複合体は以下の工
程（１）から（３）によって製造できる。

【０１３０】（１） 酸素を含む雰囲気中で、筒状の金
属基体８０２を加熱処理する。この結果、筒状の金属基
体８０２上に金属基体８０２を構成する材料の酸化物で
ある酸化物層８０４が形成される。

【０１３１】このときは金属基体８０２としてＮｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｗまたはそれらを主体とした組成の合金、特にＮｉ、Ｃ
ｒおよびそれらを主体とした組成の合金を用いることが
好ましいことは第１の実施形態の実施例１と同様であ
る。このとき、金属基体８０２の材料が単結晶、多結
晶、アモルファスのいずれであっても、金属基体８０２
表面を酸化してできた酸化物層はバリア層として有効で
ある。

【０１３２】金属基体８０２の側部に開口部８０８を有
するものを用いることで、金属基体８０２および酸化物
層８０４の双方が開口部８０８に従って除外された構造
を形成できる。

【０１３３】（２） 金属基体８０２内に酸化物超電導
体材料の粉末を充填する。

【０１３４】酸化物超電導体材料の粉末としては、例え
ば（Ｂｉ，Ｐｂ）_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘやＢｉ_２Ｓ
ｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘ等のＢｉ系酸化物超電導材料を用い
ることが出来る。

【０１３５】この後、必要に応じて金属基体８０２を線
引き、圧延等の機械加工によって伸線を行う。

【０１３６】（３） 酸素ガスを含む雰囲気中におい
て、超電導前駆体（酸化物超電導体材料の粉末）を加熱
する。この酸素を含む雰囲気中での熱処理を焼成とい
う。

【０１３７】この加熱処理の結果、超電導前駆体が酸化
物超電導体８０６になり、超電導複合体が形成されるこ
とになる。このとき、酸化物超電導体８０６と金属基体
８０２の間に酸化物層８０４があるため、酸化物超電導
体８０６から金属基体８０２への酸素原子の移動が制限
され、超電導前駆体は酸素を金属基体８０２に奪われる
ことなく酸化物超電導体８０６になる。

【０１３８】側部に開口部８０８を有する金属基体８０
２を用いると、雰囲気中の酸素が超電導前駆体に供給さ
れ易くなり、良質の酸化物超電導体８０６の形成がより
容易になる。

【０１３９】（実施例）次に本実施形態の具体的な実施
例を示す。本実施例では、以下の工程によって本実施形
態に係る超電導複合体を作製した。

【０１４０】（１）外径６ｍｍ、内径４ｍｍのＮｉ多結
晶体からなるパイプを空気中で８８０℃で３０時間熱処
理（基板酸化処理）する。この結果、Ｎｉパイプの内表
面に厚さが約５０μｍのＮｉＯの酸化膜が形成された。

【０１４１】（２）このパイプに混合組成が（Ｂｉ，Ｐ
ｂ）_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘ酸化物超電導材料粉末を
充填する（超電導前駆体形成処理）。

【０１４２】（３）このパイプを線引き、圧延などの機
械加工により伸線した。

【０１４３】（４）その後、大気中において８４０℃で
５０時間熱処理し、これを試料１とした。

【０１４４】（５）一部の試料は、この後、さらに１０
％の圧延を施して、再度大気中において８４０℃で５０
時間熱処理して、これを試料２とした。

【０１４５】これらの試料１、２の各々について、臨界
電流密度（Ｊｃ）を測定したところ、温度４．２Ｋ、磁
束密度１０テスラ中で７０Ａの臨界電流が得られ、良好
な超電導特性を持つことが確認された。

【０１４６】〔第７実施形態〕本発明の第７の実施形態
は、金属板上に酸化物層が形成され、酸化物層上に螺旋
状に酸化物超電導線が形成された超電導線からなる超電
導複合体を上下に重ね、かつ電気的に直列接続して構成
されたことを特徴とする。以下、図を参照して詳細に説
明する。

【０１４７】図９は本実施形態に係る超電導複合体の１
例を表す斜視図である。同図に示されるように、ドーナ
ツ円盤状の金属基体９０２Ａ、９０２Ｂそれぞれの上面
に螺旋状の酸化物超電導線９０４Ａ、９０４Ｂが形成さ
れた２つの超電導コイルが上下に重ねられている。この
一つの超電導コイルをシングルパンケーキコイルとい
う。なお、図示してはいないが、金属基体９０２Ａ、９
０２Ｂと酸化物超電導線９０４Ａ、９０４Ｂの間には酸
化物層が形成され、酸化物超電導線９０４Ａ、９０４Ｂ
の端点９０６Ａ、９０６Ｂは半田等で電気的に接続され
るものとする。この２つの超電導コイルの組み合わせを
ダブルパンケーキコイルという。

【０１４８】ここで、酸化物超電導線９０４Ａ、９０４
Ｂはそれぞれ円盤の内周付近の端点９０６Ａ、９０６Ｂ
から前者は右回り、後者は左回りの螺旋を描いて円盤の
外周付近の端点９０８Ａ、９０８Ｂに達している。９０
８Ａから電流を流すとその電流は端点９０６Ａ、９０８
Ｂを通って、端点９０８Ｂに到達する。そして、酸化物
超電導線９０４Ａと９０４Ｂの螺旋の向きが逆であるこ
とから、電流は端点９０８Ａから端点９０８Ｂに到達す
る間、同一の軸に対し同一の方向に回転する。このた
め、上下に重ねられたシングルパンケーキコイルが発生
する磁場は互いに強め合うことになる。

【０１４９】本実施形態に係る超電導コイルは、通常の
コイル作製で行われる長尺の線の巻線工程が不要であ
り、コイル作製の低コスト化が可能になる。

【０１５０】さらに、シングルパンケーキコイルの酸化
物層は金属基体９０２Ａ、９０２Ｂと酸化物超電導線９
０４Ａ、９０４Ｂとの間を電気的に絶縁する絶縁層とし
ても機能する。このため、金属基体９０２Ａ、９０２Ｂ
と酸化物超電導線９０４Ａ、９０４Ｂとの間に別途の絶
縁層を形成する必要がないので、超電導コイルの作成の
低コスト化が可能になる。

【０１５１】（実施例）第１の実施形態の実施例１に示
した工程（１）から（３）を用いて、Ｎｉのドーナツ円
盤状基板の上に酸化物超電導体Ｂｉ_２Ｓｒ_２ＣａＣｕ_２
Ｏ_ｘ超電導相を形成させた。この後、化学的にエッチン
グしてスパイラル状の超電導線を作製した（シングルパ
ンケーキコイル）。スパイラルが時計周り、反時計周り
のシングルパンケーキコイル２種類を作製し、超電導線
それぞれの内周部近傍の端部をハンダ付けで接合しダブ
ルパンケーキコイルを作製した。

【０１５２】次にこのダブルパンケーキコイルを１０個
並べてやはりハンダ付けで直列に接続して、全体を液体
Ｈｅで冷却し、直流電源により励磁した。その結果、温
度４．２Ｋで２００Ａの臨界電流を流すことができ、磁
場が発生できることが判った。

【０１５３】〔その他の実施形態〕以上本発明の第１か
ら第７の実施形態について述べたが、本発明の実施形態
は本発明の技術思想の範囲内で種々に拡張変更可能であ
る。

【０１５４】例えば、金属基体、酸化物、酸化物超電導
体は種々の形状であって差し支えない。超電導体はパタ
ーニングされていて差し支えないし、パターニングの手
段もエッチングに限らず、例えばスラリーを塗布する際
に印刷、あるいはマイクロシリンジ等によって酸化物上
に部分的に塗布することで行える。要は金属基体と酸化
物超電導体との界面に酸化物が介在すれば良いのであ
る。

【０１５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば金
属基体と超電導材料の間に酸化物を介在させているた
め、高価なＡｇを金属基体の材料に使う必要がない。こ
のため、廉価で良好な超電導特性をもつ超電導複合体の
作製が可能になる。

【０１５６】更に、Ａｇよりも例えば１−３桁程度高い
抵抗を持つ材料を基体に利用できるため、交流損失が低
くなり、また超電導状態から常電導状態に移行したとき
に高抵抗とすることができる。このため、限流器や各種
電力機器に有効に使える超電導複合体を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超電導複合体の１実施例を示す斜
視図である。

【図２】本発明に係る超電導複合体の１実施例を示す斜
視図である。

【図３】本発明に係る超電導複合体の１実施例を示す斜
視図である。

【図４】本発明に係る超電導複合体の１実施例を示す斜
視図である。

【図５】本発明に係る超電導複合体の１実施例を示す斜
視図である。

【図６】本発明に係る超電導複合体の１実施例を示す斜
視図である。

【図７】本発明に係る超電導複合体の１実施例を示す斜
視図である。

【図８】本発明に係る超電導複合体の１実施例を示す斜
視図である。

【図９】本発明に係る超電導複合体の１実施例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１０２，２０２、３０６、４０２、５０２，６０２、７
０２、８０２、９０２金属基体 １０４，２０４、３０８、４０４、５０４，６０４、７
０４、８０４ 酸化物層 １０６，２０６、３１０、６０６ 酸化物超電導層 ４０６、５０６，７０６、９０４ 酸化物超電導線 ８０６ 酸化物超電導体 ４０８、５０８、７０８ スリット ５１０ 電流 ６０８、７１０ 安定化層 ８０８ 開口部

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の基体と、 前記基体上の少なくとも一部に形成された超電導特性を
   有しない酸化物と、 前記超電導特性を有しない酸化物上に形成された酸化物
   超電導体と を具備することを特徴とする超電導複合体。
2. 【請求項２】 前記金属製の基体が板状であって、 前記板状の基体面上に前記超電導特性を有しない酸化物
   の層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載
   の超電導複合体。
3. 【請求項３】 前記金属製の基体が棒状であって、 前記超電導特性を有しない酸化物の層が前記棒状の基体
   の外面に形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の超電導複合体。
4. 【請求項４】 前記金属製の基体が管状であって、 前記超電導特性を有しない酸化物の層が前記管状の基体
   の内面に形成され、 前記酸化物超電導体が前記管状の基体内部に形成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の超電導複合体。
5. 【請求項５】 前記管状の金属製の基体の側部に開口部
   を有する、 ことを特徴とする請求項４に記載の超電導複合体。
6. 【請求項６】 前記金属製の基体は、第１の金属が第２
   の金属に被覆されてなることを特徴とする請求項１乃至
   請求項５のいずれか１項に記載の超電導複合体。
7. 【請求項７】 前記金属製の基体の表面を構成する金属
   がＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ，Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
   ａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗのうちいずれか１つの金属、または
   該金属を主成分とする合金であることを特徴とする請求
   項１乃至請求項６に記載の超電導複合体。
8. 【請求項８】 前記超電導特性を有しない酸化物が前記
   金属製の基体の表面を構成する金属の酸化物であること
   を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記
   載の超電導複合体。
9. 【請求項９】 前記超電導特性を有しない酸化物は、前
   記金属製の基体表面を構成する金属の熱酸化膜であるこ
   とを特徴とする請求項８に記載の超電導複合体。
10. 【請求項１０】 前記超電導特性を有しない酸化物が前
    記金属製の基体の表面を構成する金属とは別種の金属の
    酸化物であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の
    いずれか１項に記載の超電導複合体。
11. 【請求項１１】 前記超電導特性を有しない酸化物は、
    前記金属製の基体の表面を構成する金属とは別種の金属
    の熱酸化膜であることを特徴とする請求項１０に記載の
    超電導複合体。
12. 【請求項１２】 前記超電導特性を有しない酸化物が、
    １μｍ以上１００μｍ以下の膜厚のＮｉＯ膜であること
    を特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に
    記載の超電導複合体。
13. 【請求項１３】 前記酸化物超電導体が電流の流れる方
    向に細分化された細分化構造であることを特徴とする請
    求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の超電導複
    合体。
14. 【請求項１４】 前記酸化物超電導体がＢｉ系酸化物超
    電導体であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３
    のいずれか１項に記載の超電導複合体。
15. 【請求項１５】 前記Ｂｉ系酸化物超電導体が、Ｂｉ_２
    Ｓｒ_２ＣａＣｕ_２Ｏ_ｘまたは（Ｂｉ，Ｐｂ）_２Ｓｒ_２Ｃ
    ａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘの何れか一つであることを特徴とする請
    求項１５に記載の超電導複合体。
16. 【請求項１６】 前記酸化物超電導体が、粉体またはス
    ラリーを焼成してなることを特徴とする請求項１乃至請
    求項１５のいずれか１項に記載の超電導複合体。
17. 【請求項１７】 前記超電導複合体において、 前記基体または前記酸化物超電導体上に、銅または銅合
    金のいずれか１つからなる安定化層が形成されたことを
    特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記
    載の超電導複合体。
18. 【請求項１８】 金属板と、 前記金属板上に形成された超電導特性を有しない酸化物
    層と、 前記超電導特性を有しない酸化物上に蛇行して形成され
    た超電導線とを具備することを特徴とする超電導複合
    体。
19. 【請求項１９】 前記請求項１８に記載の超電導複合体
    の複数個を電気的に直列接続して構成されたことを特徴
    とする超電導複合体。
20. 【請求項２０】 金属板と、 前記金属板上に形成された超電導特性を有しない酸化物
    層と、 前記超電導特性を有しない酸化物層上に螺旋状に形成さ
    れた超電導線とを具備することを特徴とする超電導複合
    体。
21. 【請求項２１】 前記請求項２０に記載の超電導複合体
    を複数個重ね、かつ電気的に直列接続して構成されたこ
    とを特徴とする超電導複合体。
22. 【請求項２２】 Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、
    Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗのうちいずれか１つの金属
    または該金属を主成分とする合金からなる基体を、酸素
    ガスを含む雰囲気中で５００℃以上１２００℃以下の温
    度に加熱することにより、該基体表面上に該基体の表面
    を構成する金属の熱酸化膜を形成する工程と、 前記熱酸化膜上に酸化物超電導体材料の粉末と有機溶剤
    を混合したスラリーを塗布する工程と、 酸素ガスを含む雰囲気中で前記基体を加熱し、前記スラ
    リーから酸化物超電導体を形成する工程とを含むことを
    特徴とする超電導複合体の製造方法。
23. 【請求項２３】 金属製の基体の表面に、Ｎｉ、Ｃｒ、
    Ａｌ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
    ｆ、Ｗのうちいずれか１つの金属または該金属を主成分
    とする合金からなる金属膜を形成する工程と、 前記基体を、酸素ガスを含む雰囲気中で５００℃以上１
    ２００℃以下の温度に加熱することにより、前記金属膜
    の一部または全部を酸化して、熱酸化膜を形成する工程
    と、 前記熱酸化膜上に酸化物超電導体材料の粉末と有機溶剤
    を混合したスラリーを塗布する工程と、 酸素ガスを含む雰囲気中で前記基体を加熱し、前記スラ
    リーから酸化物超電導体を形成する工程とを含むことを
    特徴とする超電導複合体の製造方法。
24. 【請求項２４】 金属製の基体上に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａ
    ｌ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、
    Ｗのうちいずれか１つの金属の酸化物を蒸着またはスパ
    ッタリングすることによって、酸化膜を形成する工程
    と、 前記酸化膜上に酸化物超電導体材料の粉末と有機溶剤を
    混合したスラリーを塗布する工程と、 酸素ガスを含む雰囲気中で前記基体を加熱し、前記スラ
    リーから酸化物超電導体を形成する工程とを含むことを
    特徴とする超電導複合体の製造方法。