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; Repräsentativer Direktor und CEO: Akira Tanae) exklusive Produktionslinien für texturierte Cu-Metallsubstrate für YBCO-Supraleiterdrähte (*1) gebaut und Massenproduktionssysteme für den Einsatz ab April 2015 eingerichtet hat.
Im Oktober 2008 entwickelte Tanaka Kikinzoku Kogyo zusammen mit Chubu Electric Power und der Universität Kagoshima die ersten strukturierten Cu-Metallsubstrate unter Verwendung von supraleitendem Draht. Ab Dezember desselben Jahres begann die Produktion, und Muster wurden ausgeliefert. Dieser supraleitende Draht ersetzt Ni-Legierungen (Nickel- und Wolframlegierungen), die früher die Hauptmaterialien für strukturierte Metallsubstrate waren, durch kostengünstiges und hochorientiertes (*2) Kupfer, 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. Die Orientierung und die Oberflächenglätte werden jedoch durch die Verwendung einer speziellen Vernickelungslösung verbessert, die Palladium als Sauerstoffmetall-Barriereschicht enthält, wodurch die Abscheidungsstabilität des dünnen Films auf dem Substrat verbessert wird.
Seit der Versendung der ersten Muster der strukturierten Cu-Substrate hat Tanaka Kikinzoku Kogyo seine Forschungen zur Überprüfung der Abscheidungsstabilität fortgesetzt. Durch die Optimierung der Anlagenbedingungen ist nun die Herstellung länglicher Substrate möglich geworden. Um umgehend auf die in- und ausländische Nachfrage zu reagieren, wurde im April 2015 in einem firmeneigenen Werk eine exklusive Produktionslinie errichtet. Man geht davon aus, dass diese Technologie künftig in verschiedenen anderen Bereichen zum Einsatz kommt, darunter bei Langstrecken- und Hochleistungsstromkabeln, bei der Magnetresonanztomographie (MRT) und der Kernspinresonanz (NMR), die hohe Magnetfelder erfordern, sowie bei Motoren für große Schiffe. Tanaka Kikinzoku Kogyo strebt bis zum Jahr 2020 einen Jahresumsatz von 1,2 Milliarden Yen an.
Eine Musterausstellung 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 YBCO-SupraleiterdrahtSupraleitendes Material, das für die Verwendung als Draht verarbeitet wird, der keinen elektrischen Widerstand aufweist. Es besteht aus Yttrium, Barium, Kupfer und Sauerstoff.
*2 Orientierung: Gibt den Grad der Gleichmäßigkeit der Orientierung der Kristalle an. Eine höhere Supraleitung kann durch die Anordnung der Kristalle in regelmäßigen Abständen erreicht werden.
Supraleitende Drähte haben die Eigenschaft, in gewickeltem Zustand starke Magnetfelder zu erzeugen. Sie werden nach ihrer kritischen Temperatur (der Temperatur, bei der sie Supraleitung erreichen) klassifiziert. Es gibt zwei Typen: „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 (Stärke des elektrischen Stroms) auf, ist durch die Kühlung mit flüssigem Stickstoff kostengünstiger und weniger anfällig für die Auswirkungen externer Magnetfelder. Daher wird die Entwicklung von Hochtemperatur-Supraleiterdraht derzeit vorangetrieben.
Es gibt Hochtemperatur-Supraleiterdrähte auf Wismut- (nachfolgend „Bi-Basis“) und Yttrium-Basis (nachfolgend „Y-Basis“). Bi-basierte Drähte werden in ein Silberrohr gefüllt, das für die Drahtverwendung weiterverarbeitet wird, während Y-basierte Drähte in Bandform mit ausgerichteten Kristallen auf einem Substrat angeordnet werden. Y-basierte Drähte gelten als die nächste Generation supraleitender Drähte, da sie eine besonders hohe kritische Stromdichte und starke Magnetfeldeigenschaften aufweisen und die Materialkosten durch die Reduzierung des Silberverbrauchs 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 F&E für „IBAD-Substrate“ und „texturierte Substrate“ durch. Die Supraleitfähigkeitseigenschaften werden durch die Anordnung der Metallkristalle in regelmäßigen Abständen verbessert, daher muss die Ausrichtung des Metalls auf jeder Schicht, die das Band bildet, vorgenommen werden. Bei IBAD-Substraten wird eine dünne Oxidschicht auf einem nicht orientierten hochfesten Metall in eine bestimmte Richtung ausgerichtet und mithilfe eines Lasers wird auf dem Substrat eine supraleitende Schicht aufgebracht, wodurch ein starkes Substratmaterial entsteht, aber auch die Frage der Geräte- und Materialkosten aufgeworfen wird. Aus diesem Grund hat sich Tanaka Kikinzoku Kogyo auf texturierte Substrate konzentriert. Durch die Verwendung von hochorientiertem Kupfer als Substratmaterial werden die Kosten gesenkt, was in Kombination mit einer Verstärkungsmaterialschicht mithilfe einer Plattierungstechnologie, die die Ausrichtung nicht beeinflusst, auch die mechanische Festigkeit erhöht.
Tanaka Precious Metals wurde 1885 gegründet und hat ein diversifiziertes Geschäftsspektrum mit Schwerpunkt auf der Verwendung von Edelmetallen aufgebaut. Am 1. April 2010 wurde der Konzern neu organisiert, wobei die Tanaka Holdings Co., Ltd. die Holdinggesellschaft (Muttergesellschaft) von Tanaka Precious Metals bildete. Neben der Stärkung der Corporate Governance strebt das Unternehmen eine Verbesserung des Kundenservice durch effizientes Management und dynamische Geschäftsabwicklung an. Als spezialisiertes Unternehmen ist Tanaka Precious Metals bestrebt, durch die Zusammenarbeit der Konzernunternehmen ein vielfältiges Produktangebot anzubieten.
Tanaka Precious Metals zählt in Japan hinsichtlich des verarbeiteten Edelmetallvolumens zu den führenden Unternehmen. Seit vielen Jahren entwickelt und liefert der Konzern Industrie-Edelmetalle sowie Zubehör und Sparprodukte aus Edelmetallen. Als Edelmetallexperte wird der Konzern 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 texturierte Cu-Metallsubstrate für YBCO-Supraleiterdrähte gebaut und Massenproduktionssysteme für den Einsatz ab April 2015 eingerichtet.
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Beitragszeit: 22. November 2019