Strukturierte Cu-Substrate bestehen aus drei Schichten (Dicke 0,1 mm, Breite 10 mm) (Foto: Business Wire)
Strukturierte Cu-Substrate bestehen aus drei Schichten (Dicke 0,1 mm, Breite 10 mm) (Foto: Business Wire)
TOKIO–(BUSINESS WIRE)–Tanaka Holdings Co., Ltd. (Hauptsitz: Chiyoda-ku, Tokio; Repräsentativer Direktor und CEO: Akira Tanae) gab heute bekannt, dass Tanaka Kikinzoku Kogyo KK (Hauptsitz: Chiyoda-ku, Tokio; Repräsentant Direktor und CEO: Akira Tanae) hat exklusive Produktionslinien für strukturierte Cu-Metallsubstrate für den supraleitenden YBCO-Draht (*1) gebaut und Massenproduktionssysteme für den Einsatz ab April eingerichtet 2015.
Im Oktober 2008 entwickelte Tanaka Kikinzoku Kogyo gemeinsam mit Chubu Electric Power und der Kagoshima-Universität gemeinsam die ersten strukturierten Cu-Metallsubstrate unter Verwendung supraleitenden Drahtes. Die Produktion begann und Muster wurden ab Dezember desselben Jahres verteilt. Dieser supraleitende Draht ersetzt die Verwendung von Ni-Legierungen (Nickel- und Wolframlegierungen), die früher die Hauptmaterialien für strukturierte Metallsubstrate waren, durch kostengünstiges und hochorientiertes Kupfer (*2), wodurch die Kosten um mehr als 50 % gesenkt werden. Eine der Schwächen von Kupfer ist seine Oxidationsanfälligkeit, die dazu führen kann, dass sich der auf dem Substrat gebildete dünne Film (supraleitender Draht oder Oxidpufferschicht) ablöst. Allerdings werden die Ausrichtung und die Oberflächenglätte durch die Verwendung einer speziellen Nickelplattierungslösung erhöht, die Palladium als Sauerstoffmetallbarriereschicht enthält, was die Abscheidungsstabilität des dünnen Films auf dem Substrat verbessert.
Seitdem Proben der texturierten Cu-Substrate zum ersten Mal verschickt wurden, hat Tanaka Kikinzoku Kogyo weiterhin Forschungen durchgeführt, um die Abscheidungsstabilität zu überprüfen. Die Herstellung länglicher Substrate ist nun durch die Optimierung der Anlagenbedingungen möglich geworden. Um sofort auf die inländische und internationale Nachfrage reagieren zu können, wurde im April 2015 eine exklusive Produktionslinie in einem unternehmenseigenen Werk errichtet. Es wird erwartet, dass diese Technologie in Zukunft auch in verschiedenen anderen Bereichen eingesetzt wird, darunter im Fern- und Fernverkehr Stromversorgungskabel mit hoher Kapazität, Magnetresonanztomographie (MRT) und Kernspinresonanz (NMR), die hohe Magnetfelder erfordern, und Motoren für große Schiffe. Tanaka Kikinzoku Kogyo strebt bis zum Jahr 2020 einen Jahresumsatz von 1,2 Milliarden Yen an.
Eine Musterpräsentation dieses Substrats mit supraleitendem Draht wurde erfolgreich auf der 2. High-function Metal Expo vom 8. bis 10. April 2015 im Tokyo Big Sight ausgestellt.
*1 Supraleitender YBCO-Draht. Supraleitende Materialien, die zur Verwendung als Draht verarbeitet wurden, der einen elektrischen Widerstand von Null erreicht. Es besteht aus Yttrium, Barium, Kupfer und Sauerstoff.
*2 OrientierungDies gibt den Grad der Gleichmäßigkeit der Kristallorientierung an. Ein höherer Grad an Supraleitung kann durch die Anordnung der Kristalle in regelmäßigen Abständen erreicht werden.
Supraleitende Drähte haben die Eigenschaft, beim Aufwickeln starke Magnetfelder zu erzeugen. Sie werden nach der kritischen Temperatur (der Temperatur, bei der sie Supraleitung erreichen) klassifiziert. Die beiden Typen sind „Hochtemperatur-Supraleiterdraht“, der die Supraleitung bei -196 °C oder darunter aufrechterhält, und „Niedertemperatur-Supraleiterdraht“, der die Supraleitung bei -250 °C oder darunter aufrechterhält. Im Vergleich zu Niedertemperatur-Supraleiterdraht, der bereits für MRT, NMR, Linearmotoren und mehr verwendet wird, weist Hochtemperatur-Supraleiterdraht eine höhere kritische Stromdichte (Größe des elektrischen Stroms) auf und senkt die Kosten durch die Verwendung von flüssigem Stickstoff zur Kühlung und verringert die Anfälligkeit gegenüber den Auswirkungen externer Magnetfelder, sodass derzeit die Entwicklung von Hochtemperatur-Supraleiterdrähten vorangetrieben wird.
Es gibt supraleitende Hochtemperaturdrähte auf Wismutbasis (im Folgenden als „bibasiert“ bezeichnet) und Yttriumbasis (im Folgenden als „Y-basiert“ bezeichnet). Bi-basierte Materialien werden in ein Silberrohr gefüllt, das so verarbeitet wird, dass es als Draht verwendbar ist, während Y-basierte Materialien in einem Bandformat mit ausgerichteten Kristallen auf einem Substrat angeordnet werden, um als Draht verwendet zu werden. Es wird erwartet, dass Y-basierte Drähte die nächste Generation supraleitender Drähte darstellen, da sie eine besonders hohe kritische Stromdichte und starke Magnetfeldeigenschaften aufweisen und die Materialkosten durch die Reduzierung der verwendeten Silbermenge gesenkt werden können.
Eigenschaften von Y-basierten supraleitenden Drahtsubstraten und technische Entwicklung bei Tanaka Kikinzoku Kogyo
Im Hinblick auf Y-basierte supraleitende Drahtsubstrate führen wir Forschung und Entwicklung für „IBAD-Substrate“ und „texturierte Substrate“ durch. Die Supraleitungseigenschaften werden durch die Anordnung der Metallkristalle in regelmäßigen Abständen verbessert, sodass die Orientierungsverarbeitung des Metalls auf jeder Schicht, die das Band bildet, durchgeführt werden muss. Bei IBAD-Substraten wird eine oxidische Dünnfilmschicht in einer bestimmten Richtung auf einem nichtorientierten hochfesten Metall ausgerichtet, und eine supraleitende Schicht wird mithilfe eines Lasers auf dem Substrat aufgebracht, wodurch ein starkes Substratmaterial entsteht, das jedoch auch das Problem aufwirft der Kosten für Ausrüstung und Material. Aus diesem Grund hat sich Tanaka Kikinzoku Kogyo auf strukturierte Substrate konzentriert. Durch die Verwendung von hochorientiertem Kupfer als Substratmaterial werden Kosten gesenkt, was in Kombination mit einer Verstärkungsmaterialschicht mithilfe der Plattiertechnologie, die die Orientierung nicht beeinflusst, auch die mechanische Festigkeit erhöht.
Tanaka Precious Metals wurde 1885 gegründet und hat ein vielfältiges Spektrum an Geschäftsaktivitäten aufgebaut, die sich auf die Verwendung von Edelmetallen konzentrieren. Am 1. April 2010 wurde die Gruppe mit Tanaka Holdings Co., Ltd. als Holdinggesellschaft (Muttergesellschaft) von Tanaka Precious Metals neu organisiert. Neben der Stärkung der Unternehmensführung zielt das Unternehmen darauf ab, den Gesamtservice für seine Kunden zu verbessern, indem es ein effizientes Management und eine dynamische Ausführung der Abläufe gewährleistet. Tanaka Precious Metals ist als spezialisiertes Unternehmen bestrebt, durch die Zusammenarbeit zwischen Konzernunternehmen eine vielfältige Produktpalette anzubieten.
Tanaka Precious Metals gehört in Japan in Bezug auf die Menge der umgeschlagenen Edelmetalle zur Spitzenklasse. Seit vielen Jahren entwickelt und liefert die Gruppe kontinuierlich Edelmetalle für die Industrie und bietet darüber hinaus Zubehör und Spargüter unter Verwendung von Edelmetallen an. Als Edelmetallprofi wird die Gruppe auch in Zukunft dazu beitragen, das Leben der Menschen zu bereichern.
[Press inquiries]Tanaka Kikinzoku International K.K. (TKI)Global Sales Dept.https://www.tanaka.co.jp/support/req/ks_contact_e/index.htmlorTANAKA KIKINZOKU KOGYO K.K.Akio Nakayasu, +81.463.35.51.70Senior Engineer, Section Chief & Assistant to DirectorHiratsuka Technical Centera-nakayasu@ml.tanaka.co.jp
TANAKA hat exklusive Produktionslinien für strukturierte Cu-Metallsubstrate für den supraleitenden YBCO-Draht aufgebaut und Massenproduktionssysteme für den Einsatz ab April 2015 eingerichtet.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22. November 2019