[發明專利]用于外延生長的基材、其制造方法、及用于超導線材的基材

有效

• 申請號: 201380050056.1
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN104662212B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 神代貴史;岡山浩直;黑川哲平;南部光司
• 申請（專利權）人: 東洋鋼鈑株式會社;住友電氣工業株式會社
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C22F1/08;H01B12/06;C22C9/00;C22C9/02;C22C9/04;C22F1/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 張瑞,鄭霞

技術領域

本發明涉及一種用于外延生長的基材及用于制造該基材的方法。本發明還涉及一種用于超導線材的基材，其使用用于外延生長的基材來制造。

背景技術

傳統來講，優異的高溫氧化物超導線材通過以下來制造：通過濺射法等在金屬基材上使氧化物諸如氧化鈰(CeO₂)、氧化釔穩定化的氧化鋯(YSZ)、或氧化釔(Y₂O₃)的層作為中間層外延生長，并且然后通過激光燒蝕法等在金屬基材上使超導化合物層(RE 123膜、RE：Y、Gd、Ho等)外延生長。

被稱作用于獲取晶體取向的超導化合物層的技術的方法為：離子束輔助沉積法(IBAD方法)，其包括在非織構金屬基材諸如哈氏合金(Hastelloy)上沉積織構中間層，以便將晶體取向轉移到超導化合物層；以及方法(例如，RABiTS(軋制輔助雙軸織構基材)法)，其包括在使用雙軸晶體取向金屬基材將晶體取向轉移至中間層并轉移至超導化合物層的同時，進行沉積。從未來的生產效率因素諸如膜沉積速率來看，后一種方法比前一種方法更有利。金屬基材的高雙軸晶體取向需要改善超導性。

被稱作這樣的金屬基材(用于超導線材的基材)的基材通過在不銹鋼基材上層壓晶體取向的銅并且之后再在不銹鋼基材上層壓鎳來制備。例如，專利文件1公開了一種用于形成外延薄膜的覆層織構金屬基材，其包括金屬層和鍵合到該金屬層的至少一個表面的銅層。該銅層具有{100}<001>立方織構，其中結晶軸的傾角為Δφ≦6°。

另外，作為用于制造雙軸晶體取向的金屬基材的方法，專利文件2公開了一種用于制造用于氧化物超導線材的金屬層壓基材的方法，其包括：通過表面活化鍵合來層壓由不銹鋼或類似物制成的非磁性金屬板和由銅或銅合金制成的金屬箔(其已以高變形量(high reduction)被冷軋)、在層壓之后通過熱處理使金屬箔雙軸晶體定向，并且因此提供在金屬箔表面上的鎳或鎳合金外延生長膜。

現有技術文件

專利文件

專利文件1：JP專利公布(Kokai)No.2008-266686 A

專利文件2：JP專利公布(Kokai)No.2010-118246 A

發明概述

本發明將要解決的問題

如上所述，用于外延生長的常規基材通過對已經以高變形量被冷軋的銅執行熱處理以便執行晶體定向來制造。具體地，包括在高溫下執行熱處理使得銅被高度晶體取向的方法是已知的。但是，使用連續熱處理爐來提高制造效率是有問題的，因為其不允許晶體取向被充分改善。其他問題是，增加用于退火的溫度和時間導致銅表面的表面粗糙度劣化，以及例如當銅層上設有鎳層時，采用得到平滑銅層的熱處理條件導致鎳層的表面粗糙度劣化。

本發明的目的是提供一種用于外延生長的具有較高雙軸晶體取向的銅基材及其制造方法。

用于解決問題的方式

作為對實現上述目標的深入研究的結果，本發明人已發現，控制基于在預定范圍內由銅層的X射線衍射獲得的極圖的峰形狀使得能夠獲得以下：銅層的最佳雙軸晶體取向；以及銅層上所設置的保護層(例如鎳層)的最佳雙軸晶體取向和表面平滑度。因此，本發明人已經完成了本發明。另外，本發明人還發現，在制造基材時，通過對該銅層執行兩級熱處理，可以獲得具有上述最佳雙軸晶體取向的銅層，并且因此本發明人已經完成了本發明。具體地，本發明總結如下。

(1)一種用于外延生長的基材，包含雙軸晶體取向的銅層，其中基于銅層的極圖的峰的半峰全寬Δφ在5°以內，并且基于極圖的峰的峰尾寬度Δβ在15°以內。

(2)根據上述(1)的用于外延生長的基材，還包括在銅層上的包含鎳或鎳合金的保護層，其中保護層具有1μm或更大和5μm或更小的厚度，基于保護層的極圖的峰的半峰全寬Δφ在6°以內，并且表面粗糙度Ra為20nm或更小。

(3)一種用于制造根據上述(1)的用于外延生長的基材的方法，包括第一步驟和第二步驟，其中第一步驟為執行銅層的熱處理，使得Δφ在6°以內并且峰尾寬度Δβ在25°以內，第二步驟為在第一步驟之后，以比第一步驟中熱處理的溫度高的溫度執行銅層的熱處理，使得Δφ在5°以內并且峰尾寬度Δβ在15°以內。

(4)一種用于超導線材的基材，包括被層壓在非磁性金屬板上的根據上述(1)或(2)的用于外延生長的基材。