Les substrats en cuivre texturés sont composés de trois couches (épaisseur de 0,1 mm, largeur de 10 mm) (Photo : Business Wire)
Les substrats en cuivre texturés 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 délégué et PDG : Akira Tanae) a annoncé aujourd'hui que Tanaka Kikinzoku Kogyo KK (Siège social : Chiyoda-ku, Tokyo ; Directeur délégué et PDG : Akira Tanae) a construit des lignes de production exclusives pour substrats métalliques Cu texturés pour fil supraconducteur YBCO (*1) et a établi 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 texturés en cuivre utilisant un fil supraconducteur. La production a débuté et des échantillons ont été distribués dès décembre de la même année. Ce fil supraconducteur remplace les alliages de nickel (alliages de nickel et de tungstène), autrefois les principaux matériaux des substrats métalliques texturés, par du cuivre économique et à forte orientation (*2), réduisant ainsi les coûts de plus de 50 %. L'un des points faibles du cuivre est sa sensibilité à l'oxydation, qui peut entraîner le détachement du film mince (fil supraconducteur ou couche tampon d'oxyde) formé sur le substrat. Cependant, l'orientation et le lissé de la surface sont améliorés grâce à l'utilisation d'une solution de nickelage spéciale contenant du palladium comme couche 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 a poursuivi ses recherches pour vérifier la stabilité du dépôt. La production de substrats allongés est désormais possible grâce à l'optimisation des équipements. Afin de répondre immédiatement à la demande nationale et internationale, une ligne de production exclusive a été construite dans une usine appartenant à l'entreprise en avril 2015. Cette technologie devrait être utilisée dans divers autres domaines à l'avenir, 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, et les moteurs pour grands navires. Tanaka Kikinzoku Kogyo vise un chiffre d'affaires annuel de 1,2 milliard de yens d'ici 2020.
Un échantillon de ce substrat utilisant un fil supraconducteur a été présenté avec succès lors de la 2e High-function Metal Expo entre le 8 et le 10 avril 2015, au Tokyo Big Sight.
*1 Fil supraconducteur YBCO. Matériau supraconducteur transformé pour former un fil présentant une résistance électrique nulle. Il est composé d'yttrium, de baryum, de cuivre et d'oxygène.
*2 Orientation : cela indique le degré d'uniformité de l'orientation des cristaux. Un degré plus élevé de supraconductivité peut être obtenu en disposant les cristaux à intervalles réguliers.
Les fils supraconducteurs ont la particularité de produire des champs magnétiques puissants lorsqu'ils sont bobinés. Ils sont classés selon leur température critique (température à laquelle ils atteignent la supraconductivité). Il existe deux types de fils supraconducteurs : les « fils supraconducteurs haute température », qui maintiennent la supraconductivité à -196 °C ou moins, et les « fils supraconducteurs basse température », qui maintiennent la supraconductivité à -250 °C ou moins. Comparé aux fils supraconducteurs basse température, déjà utilisés en IRM, RMN, dans les moteurs linéaires, etc., les fils supraconducteurs haute température présentent une densité de courant critique (intensité du courant électrique) plus élevée, réduisent les coûts grâce à l'utilisation d'azote liquide pour le refroidissement et sont moins sensibles aux effets des champs magnétiques externes. C'est pourquoi leur développement est actuellement encouragé.
Il existe des fils supraconducteurs haute température à base de bismuth (appelés « bi-base » ci-dessous) et à base d'yttrium (appelés « Y-base » ci-dessous). Les fils à base de bismuth sont introduits dans un tube d'argent traité pour être utilisables comme fil, tandis que les fils à base d'yttrium sont disposés sur un substrat sous forme de bande avec des cristaux alignés afin d'être utilisés comme fil. Les fils à base d'yttrium devraient constituer la prochaine génération de fils supraconducteurs, car ils présentent une densité de courant critique particulièrement élevée, de fortes caractéristiques de champ magnétique et permettent de réduire le coût des matériaux en réduisant la quantité d'argent utilisée.
Caractéristiques des substrats de fils supraconducteurs à base de Y et développement technique à Tanaka Kikinzoku Kogyo
Concernant les substrats de fils supraconducteurs à base de Y, nous menons des travaux de R&D sur les « substrats IBAD » et les « substrats texturés ». Les caractéristiques de supraconductivité sont améliorées par la disposition régulière des cristaux métalliques. Le traitement d'orientation du métal doit donc être appliqué sur chaque couche constituant la bande. Pour les 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 crée un matériau de substrat résistant, mais soulève également 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 à haute orientation comme substrat permet de réduire les coûts, ce qui augmente également la résistance mécanique lorsqu'il est associé à une couche de matériau de renforcement utilisant une technologie de placage qui n'affecte pas l'orientation.
Fondée en 1885, Tanaka Precious Metals a développé une gamme diversifiée d'activités axées sur l'utilisation des métaux précieux. Le 1er avril 2010, le groupe a été réorganisé et Tanaka Holdings Co., Ltd. est devenue sa société mère. Outre le renforcement de sa gouvernance d'entreprise, l'entreprise vise à améliorer son service client en assurant une gestion efficace et une exécution dynamique de ses opérations. Tanaka Precious Metals, en tant qu'entreprise spécialisée, s'engage à proposer une gamme diversifiée de produits grâce à la coopération entre les sociétés du groupe.
Tanaka Precious Metals figure parmi les leaders japonais en termes de volume de métaux précieux traités. Depuis de nombreuses années, le groupe développe et fournit régulièrement des métaux précieux industriels, ainsi que des accessoires et des produits d'épargne en métaux précieux. En tant que professionnel des métaux précieux, le groupe continuera à contribuer à l'enrichissement de la vie de chacun.
[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 Cu texturés pour le fil supraconducteur YBCO et a établi des systèmes de production de masse qui seront utilisés à partir d'avril 2015.
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Date de publication : 22 novembre 2019