KR20170040480A - Superconducting wire processing method using a chemical etching - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법에 있어서, 금속층-완충층-초전도층을 포함하는 판상의 초전도박막을 준비하는 단계와; 상기 초전도박막의 표면에 길이방향을 따라 틈을 두고 이격되도록 복수의 마스킹 테이프를 부착하는 단계와; 상기 마스킹 테이프가 배치되지 않은 상기 초전도박막의 틈에 에칭용매를 함침시켜 상기 초전도박막을 절단하는 단계를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 화학적 에칭을 통해 초전도 박막에 손상을 최소화하여 절단가능하며, 이를 통해 대형 초전도 박막으로부터 초전도선재의 대량생산이 가능한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 교류 손실이 최소화될 수 있도록 대형 초전도 박막으로부터 단면적이 작은 초전도선재의 대량생산이 가능한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, there is provided a superconducting wire material processing method using chemical etching, comprising the steps of: preparing a plate-like superconducting thin film including a metal layer-buffer layer-superconducting layer; Attaching a plurality of masking tapes to the surface of the superconducting thin film so as to be spaced apart along the longitudinal direction with a gap therebetween; And cutting the superconducting thin film by impregnating a gap of the superconducting thin film on which the masking tape is not disposed with an etching solvent. Thus, it is possible to cut the superconducting thin film by minimizing the damage through chemical etching, and thus it is possible to mass produce superconducting wire from the large superconducting thin film. Also, in order to minimize the AC loss, it is possible to obtain a large-scale production of the superconducting wire having a small cross-sectional area from the superconducting thin film.
Description
본 발명은 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학적 에칭을 통해 초전도 박막에 손상을 최소화하여 절단가능하며, 이를 통해 대형 초전도 박막으로부터 초전도선재의 대량생산이 가능한 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of machining a superconducting wire using chemical etching, more particularly, to a method of manufacturing a superconducting wire by chemical etching, And a method of manufacturing a superconducting wire.
초전도선재는 물체의 전기저항이 0인 물질을 의미하며, 액체 헬륨의 온도인 4K 근처에서 전류저항이 0에 가까운 물질을 저온초전도선재(Low temperature superconductor, LTS), 액체 헬륨보다 고온의 액체 질소 온도인 77K에서 초전도 현상을 보이는 물질을 고온초전도선재(High temperature superconductor, HTS)라 일컫는다. 고온초전도선재는 테이프 형태의 금속층의 상부에 복수의 완충층을 코팅하고, 완충층의 상부에 초전도층을 물리적 또는 화학적인 방법으로 코팅하여 제조한다. 금속층, 완충층 및 초전도층이 순차적으로 적층된 고온초전도선재 중 외부로 노출된 초전도층에는 필요에 따라서 은(Ag)을 추가로 코팅한다. 이러한 고온초전도선재는 높은 임계온도, 임계전류밀도 및 임계자기장을 나타내기 때문에 초전도 마그넷, 초전도 케이블, 초전도 모터 또는 초전도 발전기 등과 같은 전력용 기기에 적용이 기대되고 있다.A superconducting wire means a material whose electrical resistance is zero. A material having a current resistance near 0 at a temperature of about 4 K, which is a liquid helium temperature, is called a low temperature superconductor (LTS), a liquid nitrogen temperature A superconducting material at 77K is called a high temperature superconductor (HTS). The high-temperature superconducting wire is manufactured by coating a plurality of buffer layers on a tape-shaped metal layer and coating a superconducting layer on the buffer layer by a physical or chemical method. The superconducting layer exposed to the outside of the high-temperature superconducting wire in which the metal layer, the buffer layer and the superconducting layer are sequentially stacked is further coated with silver (Ag) if necessary. Since such high temperature superconducting wires exhibit a high critical temperature, a critical current density, and a critical magnetic field, they are expected to be applied to power devices such as superconducting magnets, superconducting cables, superconducting motors, or superconducting generators.
이와 같은 고온초전도선재는 직류 또는 교류 전원을 사용하게 되는데, 초전도선재를 교류에 사용하는 경우에 전류의 방향이 계속적으로 바뀌면서 교류손실이 발생하게 되어 이로 인해 전력 손실이 일어난다. 따라서 초전도선재의 교류손실을 낮추는 것은 매우 중요하며, 초전도선재의 교류손실을 낮추는 방법으로 초전도선재를 얇은 와이어 또는 폭이 좁은 테이프 형태로 가공하여 사용한다.When the superconducting wire is used for the alternating current, the direction of the current continuously changes and the alternating current loss occurs, resulting in the power loss. Therefore, it is very important to reduce the AC loss of the superconducting wire. As a method of lowering the AC loss of the superconducting wire, the superconducting wire is processed into a thin wire or a narrow tape.
초전도선재를 대량으로 생산하기 위해 종래의 기술은 주로 선폭이 넓은 판상의 초전도선재를 일정 간격으로 절단하여 원하는 선폭의 초전도선재를 얻게 된다. 이와 같이 초전도선재를 절단하는 방법으로는 종래기술 '대한민국특허청 등록특허 제10-0766052호 필라멘트 타입용 고온초전도 선재의 제조방법'과 같이 레이저(laser) 또는 슬리터(slitter)를 사용할 수 있다. 초전도선재를 절단하기 위해 레이저를 이용할 경우 레이저 조사에 따르는 발열에 의해 초전도 특성을 저하시킬 수 있으며, 긴 길이의 초전도선재를 이용하는 경우에는 레이저를 장시간에 걸쳐 연속해서 사용해야 하는 문제점이 있다. 또한 레이저는 장치 가격이 고가이기 때문에 생산 비용이 많이 드는 단점이 있다.In order to produce a superconducting wire in a large amount, conventional techniques mainly cut the superconducting wire having a wide line width at regular intervals to obtain a superconducting wire having a desired line width. As a method of cutting the superconducting wire as described above, a laser or a slitter can be used as in the prior art 'Korean Patent Registration No. 10-0766052 filament type high temperature superconducting wire manufacturing method'. When a laser is used to cut the superconducting wire, the superconducting characteristics can be lowered due to the heat generated by the laser irradiation. In the case of using the superconducting wire having a long length, the laser must be continuously used over a long period of time. In addition, the laser has a disadvantage in that the production cost is high because the device is expensive.
또 다른 종래기술인 '대한민국특허청 공개특허 제10-2008-0113112호 초전도 선재의 선폭 가공 방법'의 경우 슬리터를 사용하여 초전도선재를 절단하는 방법에 관한 것으로, 대향하는 2개의 절단부 사이에 초전도선재를 끼워넣고 초전도선재를 절단하는 공정으로 이루어진다. 이와 같이 기계적 방식을 이용하여 초전도선재를 절단할 경우 세라믹으로 이루어진 초전도층이 크랙이 생기면서 파손될 수 있다. 또한 물리적 힘을 가하여 초전도선재를 절단하기 때문에 절단된 초전도선재가 휨이 발생하거나 초전도선재의 단부에 버(burr)가 형성될 수 있다. 초전도선재에 버가 형성될 경우 여기로 전압이 집중되는 문제가 생기기 때문에 추가적으로 버를 제거하는 공정이 더 필요하다. 따라서 이와 같은 종래의 방법을 통해 초전도선재를 절단할 경우 초전도 특성을 유지하기 어렵다.Another conventional technique, 'Korean Patent Unexamined Patent Application No. 10-2008-0113112', is a method of cutting a superconducting wire using a slitter in the case of a wire width processing method of a superconducting wire, wherein a superconducting wire And cutting the superconducting wire. When the superconducting wire is cut using the mechanical method as described above, the superconducting layer made of ceramics may be broken due to cracks. Also, since the superconducting wire is cut by applying physical force, the cut superconducting wire may be warped or a burr may be formed at the end of the superconducting wire. When burrs are formed on the superconducting wire, there is a problem that the voltage is concentrated there, so that a process of removing burrs is further needed. Therefore, it is difficult to maintain the superconducting characteristics when the superconducting wire is cut through such a conventional method.
따라서 본 발명의 목적은, 화학적 에칭을 통해 초전도 박막에 손상을 최소화하여 절단가능하며, 이를 통해 대형 초전도 박막으로부터 초전도선재의 대량생산이 가능한 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for machining a superconducting wire using chemical etching capable of mass-production of superconducting wire from a large superconducting thin film by minimizing damage to the superconducting thin film through chemical etching.
또한, 교류 손실이 최소화될 수 있도록 대형 초전도 박막으로부터 단면적이 작은 초전도선재의 대량생산이 가능한 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법을 제공하는 것이다.The present invention also provides a method of machining a superconducting wire using chemical etching capable of mass production of a superconducting wire having a small cross-sectional area from a superconducting thin film so that AC loss can be minimized.
상기 목적은, 금속층-완충층-초전도층을 포함하는 판상의 초전도박막을 준비하는 단계와; 상기 초전도박막의 표면에 길이방향을 따라 틈을 두고 이격되도록 복수의 마스킹 테이프를 부착하는 단계와; 상기 마스킹 테이프가 배치되지 않은 상기 초전도박막의 틈에 에칭용매를 함침시켜 상기 초전도박막을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법에 의해 달성된다.The above objects can be accomplished by a method of manufacturing a superconducting thin film, comprising: preparing a plate-like superconducting thin film including a metal layer-buffer layer-superconducting layer; Attaching a plurality of masking tapes to the surface of the superconducting thin film so as to be spaced apart along the longitudinal direction with a gap therebetween; And cutting the superconducting thin film by impregnating an etching solvent into a gap of the superconducting thin film to which the masking tape is not disposed.
상기 초전도박막을 절단하는 단계에서, 상기 에칭 용매는 용매조에 배치되며, 롤투롤 설비를 통해 상기 용매조 내로 상기 초전도박막을 침지시켜 상기 초전도박막의 틈이 에칭되는 것이 바람직하다.In the step of cutting the superconducting thin film, it is preferable that the etching solvent is disposed in a solvent tank, and the gap of the superconducting thin film is etched by immersing the superconducting thin film into the solvent tank through a roll-to-roll facility.
여기서, 상기 초전도박막을 절단하는 단계는, 롤투롤 설비를 통해 상기 초전도박막을 상기 1차용매조에 침지하여 상기 금속층 또는 상기 초전도층 중 어느 하나를 에칭하는 단계와; 상기 금속층이 에칭된 상기 초전도박막을 상기 2차용매조에 침지하여 상기 금속층 또는 상기 초전도층 중 나머지 하나를 에칭하는 단계를 포함하며, 상기 1차용매조 및 상기 2차용매조는 서로 상이한 종류의 1차에칭용매 및 2차에칭용매가 저장되는 것이 바람직하다.The cutting of the superconducting thin film may include: etching the metal layer or the superconducting layer by dipping the superconducting thin film in the primary use medium through a roll-to-roll facility; And etching the remaining one of the metal layer and the superconducting layer by immersing the superconducting thin film in which the metal layer has been etched in the secondary plating, wherein the primary plating and the secondary plating have different kinds of primary etching It is preferred that the solvent and the secondary etch solvent be stored.
또한, 상기 초전도박막을 상기 1차용매조에 침지하여 상기 금속층 또는 상기 초전도층 중 어느 하나를 에칭하는 단계 이후에, 상기 초전도박막의 표면에 존재하는 상기 1차에칭용매를 세척하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.The method may further include washing the primary etchant present on the surface of the superconducting thin film after the step of immersing the superconducting thin film in the primary application to etch either the metal layer or the superconducting layer .
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 화학적 에칭을 통해 초전도 박막에 손상을 최소화하여 절단가능하며, 이를 통해 대형 초전도 박막으로부터 초전도선재의 대량생산이 가능한 효과를 얻을 수 있다.According to the structure of the present invention, it is possible to cut the superconducting thin film by minimizing damage to the superconducting thin film through chemical etching. Thus, mass production of the superconducting wire from the superconducting thin film can be achieved.
또한, 교류 손실이 최소화될 수 있도록 대형 초전도 박막으로부터 단면적이 작은 초전도선재의 대량생산이 가능한 효과를 얻을 수 있다.Also, in order to minimize the AC loss, it is possible to obtain a large-scale production of the superconducting wire having a small cross-sectional area from the superconducting thin film.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법의 순서도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초전도박막의 사시도이고,
도 3은 초전도박막 표면에 마스킹 테이프를 부착한 상태를 나타낸 사시도이고,
도 4는 에칭을 통해 얻어진 초전도선재의 사시도이고,
도 5는 에칭 공정 및 설비를 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a flowchart of a method of processing a superconducting wire using chemical etching according to an embodiment of the present invention,
2 is a perspective view of a superconducting thin film according to an embodiment of the present invention,
3 is a perspective view showing a state in which a masking tape is attached to the surface of the superconducting thin film,
4 is a perspective view of the superconducting wire obtained through etching,
5 is a cross-sectional view showing an etching process and a facility.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 따른 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of machining a superconducting wire using chemical etching according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1에 도시된 바와 같이 먼저, 판상의 초전도박막(100)을 준비한다(S1).As shown in FIG. 1, a plate-shaped superconducting
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 초전도선재(110)를 대량으로 생산하기 위해서는 판상의 초전도박막(100)을 길이방향으로 절단하여 초전도선재(110)를 가공할 수 있는데, 이와 같은 방법으로 초전도선재(110)를 가공할 경우 저렴한 비용으로 단시간 내에 대량의 초전도선재(110)를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 따라서 초전도선재(110)를 대량 생산하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 판상의 초전도박막(100)을 준비한다. 초전도박막(100)은 길이가 긴 초전도선재(110)를 얻기 위해 길이방향으로 수백미터 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.As shown in FIGS. 2 to 4, in order to mass-produce the
판상의 초전도박막(100)은 금속층과(111), 금속층(111)의 상부에 형성된 완충층(113)과, 완충층(113)의 상부에 초전도층(115)이 순차적으로 적층되도록 형성된다. 금속층(111)은 자기적으로는 비자성 혹은 약자성의 합금 물질로 이루어지며, 내산화성을 지닌 니켈합금(Ni alloy) 또는 스테인레스 스틸(stainless steel)로 이루어지는 것이 바람직하다.The superconducting
금속층(111)의 상부에 형성된 산화물 완충층(113)은 금속층(111)과 초전도층(115) 사이에 형성되어 초전도층(115)의 결정배향성(crystalline orientation)이 향상되도록 도움을 준다. 구체적으로는 초전도박막(100) 제조시 초전도층(115)은 고온에서 형성되는데, 이때 금속층(111)의 금속물질이 초전도층(115)으로 확산되어 초전도층(115)이 오염되는 것을 방지하며, 초전도층(115)의 초전도 특성을 향상시키는 역할을 한다.The
완충층(113) 상부에 형성된 초전도층(115)은 완충층(113)에 물리적 또는 화학적인 방법으로 코팅하여 형성된다. 초전도층(115)은 고임계온도의 초전도 특성을 가지며, 희토류계(rare earth; RE) 원소를 기반으로 하여 제조된다. 바람직한 초전도층(115)의 재료는 희토류 원소-바륨-구리-산소(RE-Ba-Cu-O) 계이다. 이와 같은 초전도층(115)은 세라믹 물질을 포함하기 때문에 금속층(111)과는 물리적으로 다른 성질을 가지고 있다.The
금속층(111)-완충층(113)-초전도층(115)이 순차적으로 적층된 초전도박막(100)의 초전도층(115)에는 경우에 따라서 은(Ag)으로 형성된 보호층을 추가로 적층할 수 있다. 보호층은 초전도박막(100)에 얇게 코팅되며, 외부로부터 초전도박막(100)을 보호하는 역할을 한다.A protective layer formed of silver (Ag) may be further laminated on the
초전도박막(100)의 표면에 복수의 마스킹 테이프(200)를 부착한다(S2).A plurality of
도 3에 도시된 바와 같이 금속층(111)-완충층(113)-초전도층(115)으로 이루어진 판상의 초전도박막(100)의 표면에 길이방향을 따라 틈(130)을 두고 이격되도록 복수의 마스킹 테이프(masking tape, 200)를 부착한다. 마스킹 테이프(200)는 후에 에칭할 때 마스킹 테이프(200)가 부착된 영역은 에칭되지 않도록 초전도박막(100)을 보호하는 역할을 한다. 즉 마스킹 테이프(200)가 부착된 영역은 에칭되지 않으며, 마스킹 테이프(200)가 부착되지 않은 틈(130) 영역은 에칭되어 초전도박막(100)이 초전도선재(110) 형상으로 절단된다.As shown in FIG. 3, a plurality of
이와 같은 마스킹 테이프(200)의 폭은 일반적으로 사용되는 초전도박막(100)의 폭과 같은 4mm 또는 이 이외에도 다양한 폭으로 될 수 있다. 마스킹 테이프(200)가 부착된 영역에는 에칭이 이루어지지 않기 때문에 마스킹 테이프(200)의 폭은 초전도선재(110)의 폭이 된다. 초전도박막(100)의 높이는 일반적으로 0.1mm 내외가 되며, 초전도선재(110)는 종횡비에 맞춰 1 내지 5mm가 되는 것이 바람직하다.The width of the
마스킹 테이프(200)가 이격 배치되는 틈(130) 사이로 에칭이 이루어지는데, 이를 위해 마스킹 테이프(200)의 배치 간격은 마스킹 테이프(200)의 폭에 대해 1/10 내지 1/50배의 폭 만큼 이격 배치되는 것이 바람직하다. 마스킹 테이프(200)의 폭에 대해 틈이 1/10를 초과할 경우 틈(130) 간격이 너무 넓어 에칭으로 인해 손실되는 초전도박막(100)의 폭이 넓어져 생산 효율이 떨어지게 된다. 또한 1/50배 미만일 경우 에칭 간격이 너무 좁아 주위의 초전도박막(100)까지 함께 에칭될 수 있으며, 이로 인해 균일한 폭을 가지는 초전도선재(110)의 대량 생산이 용이하지 못하다.The spacing of the
이와 같은 마스킹 테이프(200)는 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리비닐클로라이드(PVC, polyvinylchloride), (PET, polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(PE,polyethylene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리올레핀(polyolfin) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.The
초전도박막(100)의 틈(130)에 에칭용매(400)를 함침시켜 초전도박막(100)을 절단한다(S3).The
도 4에 도시된 바와 같이 마스킹 테이프(200)가 배치되지 않은 초전도박막(100)의 틈에 에칭용매(400)를 함침시켜 초전도박막(100)을 절단한다. 초전도박막(100)의 틈에 에칭용매(400)를 함침시키는 방법으로는 다양한 방법을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 용매조(300)에 초전도박막(100)을 침지시키는 방법을 통해 초전도박막(100)을 절단한다.The superconducting
에칭용매(400)는 용매조(300)에 배치되며, 도 5에 도시된 바와 같이 롤투롤 설비를 통해 용매조(300) 내로 초전도박막(100)을 침지시켜 초전도박막(100)의 틈이 에칭되도록 할 수 있다. 즉 용매조(300)의 양측에 복수의 롤(500)을 배치하고, 일측 롤(510)에 감긴 초전도박막(100)이 롤(510)에서 풀리면서 용매조(300)에 침지되고, 용매조(300) 내에서 에칭용매(400)에 의해 초전도박막(100)의 틈이 에칭된다. 에칭된 초전도박막(100)은 타측에 배치된 롤(530)에 감기게 되는데, 이때 초전도박막(100)이 절단된 복수의 초전도선재(110) 형상으로 롤(530)에 감기게 된다. 여기서 사용되는 에칭용매(300)는 금속층(111) 및 초전도층(115)이 모두 에칭될 수 있도록 금속 및 세라믹을 에칭하는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 에칭 시간은 금속 및 세라믹이 에칭되도록 1 내지 30분 동안 용매조(300)에 담궈 에칭하는 것이 바람직하다. 에칭시간이 1분 미만일 경우 세라믹으로 이루어진 초전도층(115)이 완전히 에칭되지 않으며, 30분을 초과할 경우 에칭용매(400)가 스며들어가 에칭을 원하는 틈(130) 뿐만 아니라 주위의 영역까지 에칭될 우려가 있다.The
용매조(300)에 초전도박막(100)을 침지시켜 에칭하는 방법은 상기와 같이 하나의 에칭용매(400)를 이용할 수도 있지만 다음과 같이 복수의 에칭용매(410, 430)를 이용하여 공정이 이루어질 수도 있다. 복수의 롤(500) 사이에 1차용매조(310) 및 2차용매조(330)를 배치하고, 각각의 용매조(310, 330)에 서로 상이한 종류의 1차에칭용매(410) 및 2차에칭용매(430)를 저장한다. 1차용매조(310) 측에 배치되며 초전도박막(100)이 감긴 롤(510)이 풀리면서 1차용매조(310)에 침지되고, 1차용매조(310)에 저장된 1차에칭용매(410)에 의해 금속층(111) 또는 초전도층(115) 중 어느 하나가 에칭된다. The method of immersing and etching the superconducting
경우에 따라서 금속층(111) 및 초전도층(115)이 모두 에칭될 수도 있지만 에칭 속도를 증가시키기 위해 금속층(111) 또는 초전도층(115) 중 하나를 빠른 속도로 에칭하는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 1차에칭용매(410)를 통해 일부 에칭된 초전도박막(100)을 1차용매조(310)에서 꺼내고, 1차에칭용매(410)를 초전도박막(100)으로부터 세척한다. 그 후 초전도박막(100)을 2차용매조(330)에 침지시키고 2차에칭용매(430)를 통해 금속층(111) 또는 초전도층(115) 중 1차에칭용매(410)를 통해 에칭되지 않은 층을 에칭한다. 즉 복수의 용매조(300)를 사용할 경우 에칭용매(400)를 금속층(111) 및 초전도층(115) 모두를 에칭하는 용매를 사용하는 것보다는, 금속층(111) 또는 초전도층(115) 중 어느 하나를 빠른 시간 내에 에칭할 수 있는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 세라믹으로 이루어진 초전도층(115)과 금속으로 이루어진 금속층(111)을 개별적으로 에칭할 경우 에칭시간이 단축되어 공정의 효율이 증가하게 된다. 여기서 1차용매조(310) 및 2차용매조(330)에서 초전도박막(100)이 에칭되는 시간은 각각 1 내지 60초인 것이 바람직하다. 에칭 시간이 1초 미만일 경우 에칭이 완벽히 이루어지지 않으며, 60초를 초과할 경우 틈 영역 주위의 다른 영역에도 에칭이 이루어져 균일한 폭의 초전도선재(110)를 얻기 어렵다.Although the
여기서 에칭용매(400)는 묽은 질산(nitric acid), 묽은 황산(sulfuric acid), 묽은 염산(hydrochloric acid), 묽은 인산(phosphoric acid), 과산화수소(hydrogen peroxide), 암모니아(ammonia) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 특히 묽은 질산, 묽은 황산, 묽은 염산은 세라믹인 초전도층(115)과 금속층(111) 모두를 에칭가능하며, 과산화수소 및 암모니아는 은(Ag)으로 이루어진 보호층(113)을 에칭하기 용이하다. 따라서 하나의 용매조(300)를 이용하여 에칭을 수행할 때에는 묽은 질산, 묽은 황산, 묽은 염산을 사용하는 것이 바람직하며, 초전도층(115)과 금속층(111)을 각각 에칭할 때에는 초전도층(115)은 과산화수소, 암모니아를 사용하는 것이 더 효율적이다. 하지만 이와 같은 에칭용매(400)의 사용은 바람직한 실시예일 뿐이며 이를 한정하지는 않는다.Wherein the
1차용매조(310)에서 에칭된 초전도박막(100)은 2차용매조(330) 내로 들어가기 전에 표면에 묻은 1차에칭용매(410)를 제거하기 위해 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 1차에칭용매(410)를 세척하는 과정은, 1차용매조(310)에서 2차용매조(330)로 초전도박막(100)이 이동하는 시스템 사이에 세척 설비(600)를 설치하여 세척 설비(600)를 통해 이루어질 수 있다. 세척 설비(600)는 세척액이 담긴 세척조를 배치하여 세척조에 초전도박막(100)이 침지되는 방법 또는 분무와 같은 방식을 통해 초전도박막(100) 표면에 세척액을 분무하여 1차에칭용매(410)를 세척할 수 있다. 이 이외에도 다양한 세척 방법을 적용 가능하다.The superconducting
상기와 같이 S1 내지 S3 단계를 통해 초전도박막(100)을 절단한 후 표면에 부착된 마스킹 테이프(200)를 제거함으로써 본 발명의 초전도선재(110)를 얻게 된다.After the superconducting
초전도선재를 대량생산하기 위해 판상의 초전도박막을 절단하는 방법이 가장 간단한 방법 중 하나인데, 종래에는 초전도박막을 절단하는 방법으로 슬리팅 또는 레이저 가공 방법을 많이 이용하였다. 하지만 이와 같은 방법은 기계적인 힘을 가해 초전도박막을 절단하기 때문에 힘에 의해 세라믹으로 이루어진 초전도층에 크랙이 발생하였고, 이는 초전도선재의 특성을 저하시켰다. 크랙뿐만 아니라 물리적인 힘에 의해 초전도선재의 단부에 버(burr)가 생기게 되는데, 버로 전압이 집중되는 단점이 존재하였다. 따라서 이를 해결하기 위해 본 발명에서는 틈(130)이 형성되도록 마스킹 테이프(200)를 초전도박막(100)에 부착하고, 틈(130)을 화학적 에칭하여 초전도박막(100)을 절단하는 방법을 이용한다. 이와 같은 화학적 에칭을 통해 초전도박막(100)에 손상을 최소화하여 절단가능하며, 이를 통해 대형 초전도박막(100)으로부터 초전도선재(110)의 대량생산이 가능하다는 장점이 있다. 즉 교류 손실이 최소화될 수 있도록 대형 초전도박막(100)으로부터 단면적이 작은 초전도선재(110)의 대량생산이 가능한 효과를 얻을 수 있다.One of the simplest methods of cutting a superconducting thin film to produce a superconducting wire is to cut the superconducting thin film. However, since this method cuts the superconducting thin film by applying a mechanical force, cracks are generated in the superconducting layer made of ceramic by the force, which degrades the characteristics of the superconducting wire. A burr is formed at the end of the superconducting wire by not only a crack but also a physical force, but there is a disadvantage that the burr voltage is concentrated. In order to solve this problem, the present invention uses a method of attaching the
100: 초전도박막
110: 초전도선재
111: 금속층
113: 보호층
115: 초전도층
130: 틈
200: 마스킹 테이프
300: 용매조
310: 1차용매조
330: 2차용매조
400: 에칭용매
410: 1차에칭용매
430: 2차에칭용매
500, 510, 530: 롤
600: 세척 설비100: superconducting thin film 110: superconducting wire
111: metal layer 113: protective layer
115
200: masking tape 300: solvent tank
310: primary-use assembly 330: secondary-use assembly
400: Etching solvent 410: Primary etching solvent
430:
600: Cleaning equipment
Claims (9)
금속층-완충층-초전도층을 포함하는 판상의 초전도박막을 준비하는 단계와;
상기 초전도박막의 표면에 길이방향을 따라 틈을 두고 이격되도록 복수의 마스킹 테이프를 부착하는 단계와;
상기 마스킹 테이프가 배치되지 않은 상기 초전도박막의 틈에 에칭용매를 함침시켜 상기 초전도박막을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법.A method of machining a superconducting wire using chemical etching,
Preparing a plate-like superconducting thin film including a metal layer, a buffer layer and a superconducting layer;
Attaching a plurality of masking tapes to the surface of the superconducting thin film so as to be spaced apart along the longitudinal direction with a gap therebetween;
And cutting the superconducting thin film by impregnating an etching solvent into a gap of the superconducting thin film to which the masking tape is not disposed.
상기 초전도박막을 절단하는 단계에서,
상기 에칭 용매는 용매조에 배치되며, 롤투롤 설비를 통해 상기 용매조 내로 상기 초전도박막을 침지시켜 상기 초전도박막의 틈이 에칭되는 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법.The method according to claim 1,
In cutting the superconducting thin film,
Wherein the etching solvent is disposed in a solvent tank, and the superconducting thin film is immersed in the solvent tank through a roll-to-roll facility to etch the gap of the superconducting thin film.
상기 초전도박막을 절단하는 단계는,
롤투롤 설비를 통해 상기 초전도박막을 상기 1차용매조에 침지하여 상기 금속층 또는 상기 초전도층 중 어느 하나를 에칭하는 단계와;
상기 금속층이 에칭된 상기 초전도박막을 상기 2차용매조에 침지하여 상기 금속층 또는 상기 초전도층 중 나머지 하나를 에칭하는 단계를 포함하며,
상기 1차용매조 및 상기 2차용매조는 서로 상이한 종류의 1차에칭용매 및 2차에칭용매가 저장되는 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법.3. The method of claim 2,
The step of cutting the superconducting thin film comprises:
Etching the metal layer or the superconducting layer by dipping the superconducting thin film in the primary use through a roll-to-roll facility;
And etching the remaining one of the metal layer and the superconducting layer by immersing the superconducting thin film in which the metal layer is etched in the secondary use fabric,
Wherein the primary etching solution and the secondary etching solution contain different types of primary etching solvent and secondary etching solvent.
상기 초전도박막을 상기 1차용매조에 침지하여 상기 금속층 또는 상기 초전도층 중 어느 하나를 에칭하는 단계 이후에,
상기 초전도박막의 표면에 존재하는 상기 1차에칭용매를 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법.The method of claim 3,
After the step of immersing the superconducting thin film in the primary use etching to etch either the metal layer or the superconducting layer,
Further comprising the step of washing the primary etching solvent existing on the surface of the superconducting thin film.
상기 1차용매조 및 상기 2차용매조에서 상기 초전도 박막은 각각 1 내지 60초 동안 에칭되는 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법.The method of claim 3,
Wherein the superconducting thin film is etched for 1 to 60 seconds in the primary use and the secondary use, respectively.
상기 에칭용매는,
묽은 질산(nitric acid), 묽은 황산(sulfuric acid), 묽은 염산(hydrochloric acid), 묽은 인산(phosphoric acid), 과산화수소(hydrogen peroxide), 암모니아(ammonia) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법.The method according to claim 1,
The etching solvent may be,
Characterized in that it is selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, diluted hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrogen peroxide, ammonia and mixtures thereof. A method of machining superconducting wire using chemical etching.
상기 마스킹 테이프의 폭은 상기 초전도박막 높이에 대해 10 내지 50배로 이루어지며, 초전도선재의 종횡비는 1 : 10 내지 50으로 가공되는 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법.The method according to claim 1,
Wherein the width of the masking tape is 10 to 50 times the height of the superconducting thin film, and the aspect ratio of the superconducting wire is 1: 10 to 50.
상기 마스킹 테이프 배치 간격은 상기 마스킹 테이프의 폭에 대해 1/10 내지 1/50배의 폭 만큼 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법.The method according to claim 1,
Wherein the spacing of the masking tapes is spaced from the width of the masking tape by 1/10 to 1/50 times the width of the masking tape.
상기 마스킹 테이프는, 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리비닐클로라이드(PVC, polyvinylchloride), (PET, polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(PE,polyethylene), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리올레핀(polyolfin) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 화학적 에칭을 이용한 초전도선재 가공방법.The method according to claim 1,
The masking tape may be made of a material selected from the group consisting of polyimide (PI), polyvinylchloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polyethylene, polycarbonate, polypropylene ), Polyolefin (polyol), and mixtures thereof. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
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| KR1020150139507A KR20170040480A (en) | 2015-10-05 | 2015-10-05 | Superconducting wire processing method using a chemical etching |
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|---|---|---|---|---|
| CN115500014A (en) * | 2022-09-02 | 2022-12-20 | 广东世运电路科技股份有限公司 | Circuit board test sample and manufacturing method thereof |
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| KR100766052B1 (en) | 2006-11-10 | 2007-10-12 | 학교법인 한국산업기술대학 | Manufacturing method of high temperature superconducting wire for filament type |
| KR20080113112A (en) | 2006-04-20 | 2008-12-26 | 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 | Line width processing method of superconducting wire |
-
2015
- 2015-10-05 KR KR1020150139507A patent/KR20170040480A/en not_active Withdrawn
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