DD294122A5 - Verfahren zur herstellung hochtemperatur-supraleitender schichten - Google Patents

Verfahren zur herstellung hochtemperatur-supraleitender schichten Download PDF

Info

Publication number
DD294122A5
DD294122A5 DD87310068A DD31006887A DD294122A5 DD 294122 A5 DD294122 A5 DD 294122A5 DD 87310068 A DD87310068 A DD 87310068A DD 31006887 A DD31006887 A DD 31006887A DD 294122 A5 DD294122 A5 DD 294122A5
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
layers
layer
temperature superconducting
temperature
metal alloy
Prior art date
Application number
DD87310068A
Other languages
English (en)
Inventor
Klaus Fischer
Original Assignee
Zi F. Festkoerperphysik Uund Werkstofforschung Der Adw,De
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zi F. Festkoerperphysik Uund Werkstofforschung Der Adw,De filed Critical Zi F. Festkoerperphysik Uund Werkstofforschung Der Adw,De
Priority to DD87310068A priority Critical patent/DD294122A5/de
Publication of DD294122A5 publication Critical patent/DD294122A5/de

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochtemperatur-supraleitender Schichten fuer die Elektrotechnik/Elektronik. Das Verfahren ist beispielsweise bei der Herstellung von Leitbahnen, Magnetspulen oder mikroelektronischen Schichtbauelementen anwendbar. Die Schichten werden, ausgehend von pulverfoermigem Material, gebildet, wobei nach der Erfindung fuer die Schichtbildung eine Metallegierung verwendet wird, welche aus den in der fertigen hochtemperatur-supraleitenden Schicht enthaltenen Metallen besteht. Nach der Bildung wird die Schicht einer thermischen Behandlung unter Sauerstoffeinwirkung unterworfen. Das erfindungsgemaesze Verfahren ermoeglicht die Herstellung von Schichten, die eine schaerfere UEbergangskurve in den supraleitenden Zustand und hoehere Werte der kritischen Stromdichte aufweisen als die in bekannter Weise hergestellten Schichten.{Hochtemperatursupraleitung; Schicht; Elektrotechnik; Elektronik; Leitbahn; Magnetspule; Schichtbauelement; Metallpulver; Waermebehandlung; Sauerstoffeinwirkung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung hochtemperatur-supraleitender Schichten für die Elektrotechnik und Elektronik. Das Verfahren ist beispielsweise für die Herstellung von Leitbahnen zum verlustlosen Transport von Strömen, insbesondere zur effektiven Übertragung elektrischer Energie, zur Herstellung von Magnetspulen mit hohen magnetischen Feldern für die Hochenergiephysik, die Medizintechnik, den Elektromaschinenbau und andere Anwendungen sowie bei der Herstellung mikrcelektronischer Schichtbauelemente und Sensoren anwendbar.
Charakteristik des bekannten Stande· dor Technik
Es ist bereits bekannt, hochtemperatur-supraleitende Schichten herzustellen, indem eine pastenförmige Dispersion, welche ein pulverförmiges hochtemperatur-supraleitendes Material enthält, auf einem Träger verdruckt und nachfolgend in oxidierender Atmosphäre eingerannt wird. Nachteilig ist, daß diese Schichten eine breite Übergangskurve in den supraleitenden Zustand und relativ niedrige Werte der kritischen Stromdichte aufweisen. Das resultiert aus einer schlechten Versinterung der hochtemperatur-supraleitenden Pulverkörner in der Schicht, welche zu einer großen Anzahl von Poren und Rissen, insbesondere an den Grenzen der Pulverkörner, führt. Risse entstehen besonders dann, wenn der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient der Unterlage von dem der Schicht abweicht. Daraus ergibt sich eine Einschränkung bezüglich der möglchen Trägermaterialien. So lassen sich z.B. auf für normale Schaltkreise üblichen AljO3-Trägern keine hochtemperatur-supraleitenden Schichten herstellen.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen für die Herstellung hochtemperatur-supraleitender Schichten, die eine scharfe Übergangskurve in den supraleitenden Zustand und hohe Werte der kritischen Stromdichte aufweisen.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfii ,»'ing liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung hochtemperatur-supraleitender Schichten, enthaltend ternäre oder kompliziertere Oxidverbindungen, die neben Kupfer ein oder mehrere Metalle der Gruppen III A oder III B des Periodensystems oder der Lanthaniden und/oder ein Erdalkalimetall enthalten, wobei die Schichten, ausgehend von pulverförmigem Material, gebildet werden, so zu gestalten, daß eine höhere Dichte sowie große Festigkeit der Schichten erreicht werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Schichtbildung eine Metallegierung verwendet wird, welche aus den in der fertigen hochtemperatur-supraleitenden Schicht enthaltenen Metallen besteht, und daß die Schicht nach ihrer Bildung einer thermischen Behandlung unter Sauerstoffeinwirkung unterworfen wird.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird die Metallegierung als Bestandteil einer Dispersion verwendet, mti der die Schichten durch Verdrucken, Streichen oder Aufsprühen oder durch Tauchen der Schichtträger gebildet werden können. Die Metallegierung kann jedoch auch zweckrnäßigerweise mittels Flammspritzens oder elektromechanischer Verfahren aufgetragen werden. Vor dem erfindungsgemäß vorgesehenen thermischen Behandeln unter Sauerstoffeinwirkung kann die gebildete Schicht vorteilhaft in einer Inertatmosphäre gesintert und/oder auf ihrem Träger aufgeschmolzen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von hochtemperatur-supraleitendon Schichten, die eine schärfere Übergangskurve in den supraleitenden Zustand und höhere Werte der kritischen Stromdichte aufweisen als die nach dem Stand der Technik hergestellten Schichten. Diese Resultate sind Insofern überraschend, weil erfindungsgemäß nicht bereits supraleitende Oxidverbindungen, sondern Werkstoffe, die keine hochtemperatur-supraleitenden Eigenschaften besitzen, Verwendung finden. Besonders hervorzuheben sind auch die höhere Dichte sowie die größere Festigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Schichten. Vorteilhaft ist auch, daß die für normale Schaltkreise üblichen Träger, z. B. aus AI2O3, für die erfindungsgemäße Herstellung hochtemperatur-supraleitender Schichten geeignet sind.
Ausfuhrungsbelsplelo Die Erfindung Ist nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Beispiel 1
Die Metalle Y, Ba und Cu werden Im Verhältnis 1:2:3 Grammatome in einem ZrO2-Tiegel unter einer Atmosphäre aus Reinstargon Induktiv erhitzt, bis sich die gesamte Metellmasse im schmelzflüssigen Zustand befindet. Zur guten Durchmischung wird die Masse 5 bis 10min im schmelzflüssigen Zustand gehalten und dann durch Abgießen in eine dickwandige, flache Kokille aus Kupfer zur schnellen Erstarrung gebracht. Nach Abkühlung auf Zimmertemperatur wird der spröde Ingot zunächst in gröbere Stücke zerschlagen und diese dann in einem Hartmetallmörser unter Argon in einer Schutzgasbox in Stücke von ca. 2 mm Durchmesser zerstoßen. Zur weiteren Verarbeitung zu Pulver wird das Granulat 15 min in einem Hartmetallbehälter unter Verwendung von Zyklohexan als Mahlflüssigkeit, die das metallische Granulat vor Oxidation schützt, in einer Planetmühle gemahlen. Das entstehende Metallpulver hat eine Korngröße von <30μιτ>. Durch Abdampfen unter Vakuum wird das Zyklohexan weitgehend aus dem Metallpulver entfernt. Das Metallpulver wird sofort in einer Lösung von 3% Ethylzellulose in Terpineol zunächst durch Rühren und dann mittels eines Dreirollenwalzwerkes dispergiert. Zur Vermeidung von Oxidation darf das Metallpulver nicht ungeschützt an Luft stehen.
Mit der so hergestellten, das Legierungspulver enthaltenden Paste werden nach dem bekannten Siebdruckverfahren auf ZrO2-Substrate (60mm x 50mm x 1 mm3) Leitbahnen von 10mm Länge, 40Mm Breite und 30pm Dicke gedruckt. Die Leitbahnschichten werden in Inertatmosphäre (H2) bol 970K gesintert bzw. aufgeschmolzen, so daß dichte metallische Schichten entstehen. Anschließend werden die Substrate in einem O2-SUOm (150 l/h) bei einem Ofenquerschnitt von 0 70 mm mit 50 K/min bis auf 1200K aufgeheizt, 10min bei dieser Temperatur gehalten und anschließend mit 150K/min auf Zimmertemperatur abgekühlt. Bei dieser Wärmebehandlung wird die Metallegierung in der Leitbahn zu der Verbindung YBa2Cu3O7-O oxidiert, die eine dichte, auf der ZrO2-Unterlage festhaftende Schicht bildet. Eine Widerstandsmessung bei tiefen Temperaturen zeigt, daß diese Schicht unterhalb 9OK supraleitend ist.
Beispiel 2
Nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wird ein Pulver der Y-Ba-Cu-Legierung hergestellt, das die genannten Metalle Y, Ba und Cu (im Verhältnis 1:2:3 Grammatome) im gleichen Verhältnis wie die Verbindung YBa2Cu3O7-S enthält. Das Pulver wird unter Ar-Atmosphäre durch Plasmaspritzen in bekannter Weise auf eine ZrO2-Unterlage von einigen mm Breite in 10cm Länge aufgesprüht, so daß eine 50pm dicke Schicht der Y-Ba-Cu-Leglerung auf der Zr-Unterlage entsteht. Die ZrO2-Unterlage wird in gleicher Weise wie im Beispiel 1 im Sauerstoffstrom wärmebehandelt, wobei die Legierung zu der Verbindung YBa2Cu3O7-S oxidiert wird und auf der ZrO2-Unterlage eine dichte, festhaftende Schicht bildet. Eine Widerstandsmessung bei tiefen Temperaturen zeigt, daß diese Schicht unterhalb 90 K supraleitend ist.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von hochtemperatur-supraleitender Schichten, enthaltend ternäre oder kompliziertere Oxidverbindungen, die neben Kupfer ein oder mehrere Metalle der Gruppen III A oder III B des Periodensystems oder die Lanthaniden und/oder ein Erdalkalimetall enthalten, wobei die Schichten, ausgehend von pulverförmigem Material, gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schichtbildung eine Metallegierung verwendet wird, welche aus den in der fertigen hochtemperatur-supraleitenden Schicht enthaltenen Metallen besteht, und daß die Schicht nach ihrer Bildung einer thermischen Behandlung unter Sauerstoff einwirkung unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung als Bestandteil einer Dispersion, mit der die Schichten durch Verdrucken, Streichen oder Aufsprühen oder durch Tauchen der Schichtträger gebildet werden können, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung mittels Flammspritzen oder elektrochemischer Verfahren aufgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildete Schicht vor der thermischen Behandlung in einer Inertatmosphäre gesintert und/oder auf ihren Träger aufgeschmolzen wird.
DD87310068A 1987-12-08 1987-12-08 Verfahren zur herstellung hochtemperatur-supraleitender schichten DD294122A5 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD87310068A DD294122A5 (de) 1987-12-08 1987-12-08 Verfahren zur herstellung hochtemperatur-supraleitender schichten

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD87310068A DD294122A5 (de) 1987-12-08 1987-12-08 Verfahren zur herstellung hochtemperatur-supraleitender schichten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DD294122A5 true DD294122A5 (de) 1991-09-19

Family

ID=5594780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DD87310068A DD294122A5 (de) 1987-12-08 1987-12-08 Verfahren zur herstellung hochtemperatur-supraleitender schichten

Country Status (1)

Country Link
DD (1) DD294122A5 (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2601504B2 (ja) 超伝導酸化物および超伝導酸化物/金属複合材の作製
EP0387525B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer kristallorientierten Oberflächenschicht aus einem keramischen Hochtemperatur-Supraleiter
US4975411A (en) Superconductors and methods of making same
US4975416A (en) Method of producing superconducting ceramic wire
DE3921127C2 (de)
DE19835454A1 (de) Geschütztes supraleitendes Bauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
US4992415A (en) Method for fabricating ceramic superconductors
EP0285960A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines keramischen Supraleiter-Materials mit hoher Sprungtemperatur
DD294122A5 (de) Verfahren zur herstellung hochtemperatur-supraleitender schichten
JP2642641B2 (ja) 超電導体
EP0284189B1 (de) Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Keramiken
EP0382194A1 (de) Elektrophoretische Abscheidung einer supraleitfähigen Schicht unter Einfluss eines externen Magnetfeldes
DE4234310A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Formteiles eines Hochtemperatursupraleiters
JP2725721B2 (ja) 超電導導体の製造方法
WO1988010011A1 (en) Process for manufacturing conductive regions from an oxide-ceramic superconducting material having a high conductivity-change temperature
JP2694921B2 (ja) 酸化物超電導線材およびその製造方法
DE2253439B2 (de) Ternäre Legierung für supraleitende Magneten
DE4119707A1 (de) Verfahren zum herstellen eines hochtemperatur-supraleitenden bauteiles und hochtemperatur-supraleitendes bauteil
JP3182798B2 (ja) 酸化物超電導体の製造方法
DE19803447A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Precursormaterial für die Produktion von Hochtemperatursupraleiter-Drähten
DE1521566B1 (de) Verfahren zur Herstellung supraleitfaehiger Gegenstaende
DD267127A1 (de) Verfahren zur herstellung hochtemperatur-supraleitender schichten
JP2555089B2 (ja) 超電導導体の製造方法
JPH03265523A (ja) ビスマス系酸化物超電導体およびその製造方法
JPH05330900A (ja) セラミックス系超電導体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A5 Published as prov. exclusive patent
ENJ Ceased due to non-payment of renewal fee