DD289370A5

DD289370A5 - Verfahren zur herstellung supraleitender draehte

Info

Publication number: DD289370A5
Application number: DD89335096A
Authority: DD
Inventors: Peter Lein; Uwe Neumann
Original assignee: Kombinat Kabelwerk Oberspree (Kwo) "Wilhelm Pieck",De
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1991-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung supraleitender Draehte, insbesondere glasfaserbeschichtete Draehte mit oxidkeramischem, supraleitendem Material, die in Erzeugnissen des Geraetebaues und in der Elektrotechnik einsetzbar sind. Erfindungsgemaesz wird auf eine kontinuierlich laufende Glasfaser mittels einer Beschichtungseinrichtung eine Schicht definierter Dicke aus extrem feinkoernigem, oxidkeramischem, supraleitendem Material in geloester oder dispergierter Form aufgetragen, wobei das Loesungsmittel anschlieszend in einer Heizstrecke ganz oder teilweise verdampft wird und nachfolgend wahlweise eine Waermebehandlung der aufgetragenen Schicht durchgefuehrt wird und nach der Waermebehandlung eine gesteuerte Abkuehlung der beschichteten Glasfaser erfolgt. Fig. 1{Verfahren; Herstellung; supraleitende Draehte; glasfaserbeschichtete Draehte; oxidkeramisches Material; Loesungsmittel; Heizstrecke; Waermebehandlung; Abkuehlung; Glasfaser}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung supraleitender Drähte, insbesondere glasfaserbeschichtete Drähte mit oxidkeramischem supraleitendem Material, die in Kabelerzeugnissen und in der Elektroindustrie einsetzbar sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß oxidkeramische Supraleiter hergestellt werden, indem die Ausgangskomponenten z. 8. Y₂O₃, CuO und BaCO₃ in Puderform im stöchiometrischen Verhältnis miteinander vermischt werden. Die Mischung wird zu Pellets gepreßt und anschließend bei Temperaturen zwischen 900⁰C und 1 200⁰C über einen längeren Zeitraum gesintert. Anschließend werden die Pellets wieder fein zermahlen und erneut zu Scheiben gepreßt und gesintert. Dieser Zyklus wird mehrfach wiederholt und stabilisiert die supraleitenden Eigenschaften.

Zur Herstellung von wickelbaren Bändern bzw. Drähten sind folgende Verfahren bekannt:

Das supraleitende Ausgangsmaterial wird auf der Innenwand eines metallischen Trägers abgeschieden und dort durch Temperatureinwirkung in einem Sauerstoffstrom oxidiert. Anschließend wird auf der oxidkeramischen Schicht eine normalleitende Metallschicht abgeschieden. Dieser Vorgang wird mehrfach wiederholt, so daß ein Körper gebildet wird, der abwechselnd aus oxidkeramischen supraleitenden Schichten und normalleitenden Metallschichten besteht. Dieser Körper wird anschließend durch Kaltumformen weiterverarbeitet.

Das supraleitende Pulver wird mit einem Bindemittel versehen und in einen metallischen Hohlkörper gefüllt. Durch thermische Behandlung wird das Bindemittel entfernt und die so erhaltene Preform anschließend gesintert und durch Kaltumformung zu Drähten ausgezogen (EP 0292385).

Das zermahlene supraleitende Pulver wird in ein Glasrohr gefüllt. Diese gefüllte Preform wird durch Erhitzen und Spinnen zu Fäden verarbeitet, die aus einem supraleitenden Kern und außen aus einer Glasschicht bestehen (EP 0292684).

Das zermahlene supraleitende Pulver wird einem Mischpolymerisat aus Ethylen und Vinylacetat zugesetzt und dann zu Folien und Bändern durch Auswalzen verarbeitet. Dieser Mischung werden noch metallische Pulver zur Stabilisierung zugesetzt oder in die Folien werden Drahtnetze aus normalleitendem Metall eingearbeitet (DE-OS 37 28767).

Weiterhin ist bekannt, daß auf einen Träger eine Vielzahl einander abwechselnder Schichten aus supraleitendem oxidkeramischem Material und normalleitenden Schichten aufgebracht wird, die in gewissen Abständen dicke normalleitende Schichten aus Cu oder Aj enthalten (DE-OS 3729125).

Bekannt ist außerdem, z. B. BaCO₃ und Y₂O₃ in Äthylalkohol zu lösen und diese Emulsion durch sprayen oder tauchen auf Cu-Bänder aufzutragen. Diese Bänder werden wärmebehandelt und langsam abgekühlt (Advances in Cryogenic Engeneering Materials [1988] S. 617-623).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung Ist es, eil einfaches kostengünstiges Verfahren zu schaffen, mit dem ohne großen technischen sowie technologischen Aufwand supraleitende Drähte hergestellt werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem supraleitende Drähte, insbesondere glasfaserbeschichtete Drähte mit hoher kryogener Stabilität, guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften sowie hoher Floxibiiität hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf eine kontinuierlich laufende Glasfaser mittels einer Beschickungseinrichtung eine Schicht definierter Dicke aus extrem feinkörnigem, oxidkeramischem, supraleitendem Material in gelöster oder dispergierter Form aufgetragen, das Lösungsmittel anschließend in einer Heizstrecke ganz odor teilweise verdampft wird und nachfolgend wahlweise eine Wärmebehandlung der aufgetragenen Schicht durchgeführt wird und nach der Wärmebehandlung eine gesteuerte Abkühlung der beschichteten Glasfaser erfolgt. Nach einem weiteren Merkmal wird vor bzw. nach dem Beschichten mit dem oxidkeramischen supraleitenden Material in einer Einrichtung auf die Glasfaser eine Metallschicht aus Kupfer oder einer Kupfer-Nickel-Legierung aufgebracht.

Nach einem anderen Merkmal enthält die Beschickungseinrichtung mindestens eine zentrierende Düse und arbeitet mit Druck bzw. drucklos.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, d&ß mit dem erfind jngsgemäßen Verfahren ohne großen Aufwand supraleitende Drähte mit hoher kryogener Stabilität, guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften sowie hoher Flexibilität hergestellt werden können.

Ausfuhrungebeispiel

Die Erfindung soll an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

In Fig. 1-3 wird das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell dargestellt.

Die Fig. 1 .zeigt den Ablauf des vorgeschlagenen Verfahrens bei der Herstellung eines Einzeldrahtes. Aus einer Preform 1 wird in einem Ziehofen 2 eine Glasfaser 3 hergestellt.

Auf diese Faser wird in einer Einrichtung 4 eine normalleitende Metallschicht aufgebracht. Auf die so vorbereitete Faser wird mit einer Beschickungseinrichtung 6 der supraleitende Werkstoff mit einer definier ten Schichtdicke aufgebracht. De: supraleitende Werkstoff, der sich im Vorratsbehälter 5 befindet, besteht aus einem extrem feinkörnigen, oxidkeramischen Pulver, z. B.

YBa₂Cu₃O₇, das durch mehrfaches Mahlen, Pelletieren und Sintern hergestellt wird und in einem Lösungsmitte', z.B. Äthanol gelöst oder dispergiert wird.

Bei Vorhandensein oxidkeramischer Werkstoffe, die nach der Schichtaufbringung nicht mehr mit extremen Temperaturen wärmebehandelt werden müssen, können als Lösungsmittel auch thermisch oder UV-vernetzende Lacke oder Kautschuk eingesetzt werden. Diese Beschichtungseinrichtung sollte mindestens eine Düse mit selbstzentrierender Eigenschaft enthalten und vorzugsweise eine Druckbeschichtungseinrichtung sein. In einer Trockenstrecke 7 wird das Lösungsmittel ganz oder teilweise verdampft.

Mit einer Einrichtung 8 wird eine zweite Metallschicht auf die beschichtete Faser aufgebracht. Diese Schicht sollte vorzugsweise aus Kupfer oder Kupfer-Nickel-Legierung bestehen. Die Wärmebehandlungsstrecke 9 und die gesteuerte Abkühlungsstrecke 10 sorgen für eine Stabilisierung der supraleitenden Eigenschaften. Nach dem Abzug 11 wird mit dem Wickler 12 der fertige Draht aufgetrommelt. Je nach eingesetztem Supraleitermaterial und der damit verbundenen Notwendigkeit der Wärmebehandlung kann die Reihenfolge von Wärmebehandlung und Aufbringen der zweiten Metallschicht auch vertauscht werden.

Da die metallbeschichtete Faser zwischengelagert werden kann, zeigt die Fig. 2 die Möglichkeit, nach einer Abwickeleinrichtung 13 den gleichen Beschichtungsvorgang wie in der in Fig. 1 dargestellten Weise durchzuführen.

Die Fig. 3 zeigt die Möglichkeit einer Mehrfachstrecke, wobei die Glasfasern aus einer Düsenwanne 14 abgezogen werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung supraleitender Drähte, bei dem ein durch mehrfaches Mahlen, Pelletieren und Sintern hergestelltes oxidkeramisches, supraleitendes Pulver auf strangförmiges Gut, vorzugsweise eine Glasfaser, aufgetragen wird, gekennzeichnet dadurch, daß auf eine kontinuierlich laufende Glasfaser (3) mittels einer Beschickungseinrichtung (6) eine Schicht definierter Dicke aus extrem feinkörnigem oxidkeramischem supraleitendem Material in gelöster oder dispe.gierter Form aufgetragen und das Lösungsmittel anschließend in einer Heizstrecke (7) ganz ode. teilweise verdampft wird und nachfolgend wahlweise eine Wärmebehandlung der aufgetragenen Schicht durchgeführt wird und nach der Wärmebehandlung eine gesteuerte Abkühlung in einer Abkühlungsstrecke (10) der beschichteten Glasfaser erfolgt.

2. Verfahren zur Herstellung supraleitender Drähte nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß vor dem Beschichten mit oxidkeramischem, supraleitendem Material in einer Einrichtung (4) auf die Glasfaser oine Metallschicht aufgebracht wird.

3. Verfahren zur Herstellung supraleitender Drähte nach Patentanspruch 1-2, gekennzeichnet dadurch, daß auf die beschichtete Glasfaser in einer Einrichtung (8) eine Metallschicht aufgebracht wird.

4. Verfahren zur Herstellung supraleitender Drähte nach Patentanspruch 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß die Metallschicht aus Kupfer oder einer Kupfer-Nickel-Legierung besteht.

5. Verfahren zur Herstellung supraleitender Drähte nach Patentanspruch 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschickungseinrichtung (6) mindestens eine zentrierende Düse enthält.

6. Verfahren zur Herstellung supraleitender Drähte nach Patentanspruch 1-5, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschickungseinrichtung (6) mit Druck arbeitet.

7. Verfahren zur Herstellung supraleitender Drähte nach Patentanspruch 1-5, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschickungseinrichtung (6) drucklos arbeitet.