Les substrats en cuivre texturé sont composés de trois couches (épaisseur de 0,1 mm, largeur de 10 mm) (Photo : Business Wire)
Les substrats en cuivre texturé sont composés de trois couches (épaisseur de 0,1 mm, largeur de 10 mm) (Photo : Business Wire)
TOKYO–(BUSINESS WIRE)–Tanaka Holdings Co., Ltd. (Siège social : Chiyoda-ku, Tokyo ; Directeur général et PDG : Akira Tanae) a annoncé aujourd'hui que Tanaka Kikinzoku Kogyo KK (Siège social : Chiyoda-ku, Tokyo ; Directeur général et PDG : Akira Tanae) a construit des lignes de production exclusives pour les substrats métalliques Cu texturés destinés au fil supraconducteur YBCO (*1) et a mis en place des systèmes de production de masse qui seront utilisés à partir d'avril 2015.
En octobre 2008, Tanaka Kikinzoku Kogyo, en collaboration avec Chubu Electric Power et l'Université de Kagoshima, a développé les premiers substrats métalliques en cuivre texturés utilisant un fil supraconducteur. La production a débuté et les premiers échantillons ont été distribués dès décembre de la même année. Ce fil supraconducteur remplace les alliages de nickel (alliages de nickel et de tungstène), auparavant principaux matériaux utilisés pour les substrats métalliques texturés, par du cuivre, matériau économique et hautement orienté (*2), permettant ainsi une réduction des coûts de plus de 50 %. L'un des points faibles du cuivre est sa sensibilité à l'oxydation, qui peut entraîner le décollement du film mince (fil supraconducteur ou couche tampon d'oxyde) formé sur le substrat. Cependant, l'orientation et la rugosité de surface sont améliorées grâce à l'utilisation d'une solution de nickelage spéciale contenant du palladium comme barrière à l'oxygène, ce qui améliore la stabilité du dépôt du film mince sur le substrat.
Depuis l'envoi des premiers échantillons de substrats de cuivre texturés, Tanaka Kikinzoku Kogyo poursuit ses recherches afin de vérifier la stabilité du dépôt. La production de substrats allongés est désormais possible grâce à l'optimisation des équipements. Pour répondre rapidement à la demande nationale et internationale, une ligne de production dédiée a été mise en service dans une usine appartenant à l'entreprise en avril 2015. Cette technologie devrait trouver des applications dans divers domaines, notamment les câbles d'alimentation électrique longue distance et haute capacité, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la résonance magnétique nucléaire (RMN), qui nécessitent des champs magnétiques élevés, ainsi que les moteurs pour grands navires. Tanaka Kikinzoku Kogyo ambitionne d'atteindre un chiffre d'affaires annuel de 1,2 milliard de yens d'ici 2020.
Un exemple de présentation de ce substrat utilisant un fil supraconducteur a été exposé avec succès lors du 2e salon High-function Metal Expo, qui s'est tenu du 8 au 10 avril 2015 au Tokyo Big Sight.
*1 Fil supraconducteur YBCO : Matériaux supraconducteurs transformés pour la fabrication de fils présentant une résistance électrique nulle. Il est composé d’yttrium, de baryum, de cuivre et d’oxygène.
*2 Orientation : Ceci indique le degré d’uniformité de l’orientation des cristaux. Un degré de supraconductivité plus élevé peut être obtenu en disposant les cristaux à intervalles réguliers.
Les fils supraconducteurs ont la particularité de générer de puissants champs magnétiques lorsqu'ils sont enroulés. Ils sont classés selon leur température critique (la température à laquelle ils deviennent supraconducteurs). On distingue deux types de fils supraconducteurs : les fils supraconducteurs à haute température critique (HTC), qui conservent leur supraconductivité à -196 °C ou moins, et les fils supraconducteurs à basse température critique (BT), qui la conservent à -250 °C ou moins. Comparés aux fils BT, déjà utilisés en IRM, RMN, dans les systèmes de guidage linéaire et autres applications, les fils HT présentent une densité de courant critique plus élevée (intensité du courant électrique), un coût réduit grâce à l'utilisation d'azote liquide pour le refroidissement et une sensibilité moindre aux champs magnétiques externes. C'est pourquoi le développement des fils HT est actuellement encouragé.
Il existe des fils supraconducteurs à haute température à base de bismuth (ci-après « à base de bismuth ») et à base d'yttrium (ci-après « à base d'yttrium »). Les fils à base de bismuth sont insérés dans un tube d'argent qui subit un traitement spécifique pour les rendre utilisables comme fil, tandis que ceux à base d'yttrium sont disposés sur un substrat sous forme de ruban avec des cristaux alignés. Les fils à base d'yttrium devraient constituer la prochaine génération de fils supraconducteurs grâce à leur densité de courant critique particulièrement élevée, leurs fortes propriétés de champ magnétique et la possibilité de réduire le coût des matériaux en diminuant la quantité d'argent utilisée.
Caractéristiques des substrats de fils supraconducteurs à base d'yttrium et développement technique chez Tanaka Kikinzoku Kogyo
Concernant les substrats de fils supraconducteurs à base d'yttrium, nous menons des travaux de R&D sur les substrats IBAD et les substrats texturés. L'agencement régulier des cristaux métalliques améliore les caractéristiques de supraconductivité ; l'orientation du métal est donc nécessaire pour chaque couche constituant le ruban. Dans le cas des substrats IBAD, une fine couche d'oxyde est orientée dans une direction spécifique sur un métal haute résistance non orienté, puis une couche supraconductrice est déposée sur le substrat par laser. Ce procédé confère au substrat une grande robustesse, mais soulève la question du coût des équipements et des matériaux. C'est pourquoi Tanaka Kikinzoku Kogyo s'est concentré sur les substrats texturés. L'utilisation de cuivre hautement orienté comme matériau de substrat permet de réduire les coûts, tout en améliorant la résistance mécanique grâce à une couche de renfort déposée par une technique de placage qui n'affecte pas l'orientation.
Fondée en 1885, Tanaka Precious Metals a développé un portefeuille d'activités diversifié, axé sur l'utilisation des métaux précieux. Le 1er avril 2010, le groupe a été restructuré, Tanaka Holdings Co., Ltd. devenant la société holding (société mère) de Tanaka Precious Metals. Outre le renforcement de sa gouvernance d'entreprise, la société vise à améliorer la qualité de ses services clients en garantissant une gestion efficace et une exécution dynamique de ses opérations. En tant qu'entreprise spécialisée, Tanaka Precious Metals s'engage à proposer une gamme de produits diversifiée grâce à la coopération entre les sociétés du groupe.
Tanaka Precious Metals figure parmi les leaders japonais du traitement des métaux précieux. Depuis de nombreuses années, le groupe développe et fournit de manière stable des métaux précieux industriels, ainsi que des accessoires et des produits d'épargne contenant ces métaux. Expert en métaux précieux, le groupe continuera de contribuer à l'amélioration du quotidien.
[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 a construit des lignes de production exclusives pour les substrats métalliques en cuivre texturé destinés aux fils supraconducteurs YBCO et a mis en place des systèmes de production de masse qui seront utilisés à partir d'avril 2015.
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Date de publication : 22 novembre 2019