DE112007000096B4

DE112007000096B4 - Herstellungsverfahren für auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht

Info

Publication number: DE112007000096B4
Application number: DE112007000096T
Authority: DE
Inventors: Masashi Kikuchi
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: DE112007000096T5; CN101375351B; JP2008140769A; TW200834609A; CN101375351A; WO2008056498A1; US20090209428A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes, wobei das Verfahren umfaßt: (a) einen Vorbehandlungsschritt zum Herstellen eines Vorläufers, welcher ein Pulver ist und welcher von einer Hauptphase, die aus einer Bi-2212-Phase besteht, und dem Rest, der aus einer Bi-2223-Phase und einer nicht supraleitenden Phase besteht, gebildet wird; (b) einen Füllschritt zum Einfüllen des Vorläufers in ein Metallrohr bei einem Gesamtdruck von höchstens 1.000 Pa; und (c) einen Abdichtungsschritt zum dichten Verschließen des Metallrohres, das bei einem Gesamtdruck von höchstens 1.000 Pa mit dem Vorläufer gefüllt wurde, wobei der Füllschritt und der Abdichtungsschritt in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Verhältnis Sauerstoffpartialdruck/Gesamtdruck von 0.8 oder höher durchgeführt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein auf Bi-2223 basierender supraleitender Draht wird als ein langer, bandförmiger Draht unter Verwendung eines Supraleiters geformt, der aus einer Bi-2223-Phase durch ein Pulver-in-Rohr-Verfahren hergestellt wird. Gemäß diesem Verfahren werden Pulver, einschließlich eines aus einer supraleitenden Phase gebildeten Pulvers, in ein Metallrohr eingefüllt, um einen Monofilamentdraht herzustellen. Anschließend werden mehrere Monofilamentdrähte gebündelt, um in ein Mantelteil eingeführt zu werden. Auf diese Weise wird eine Multifilamentstruktur erhalten. Der Basisdraht, der die Multifilamentstruktur aufweist, wird Arbeitsgängen wie Ziehen und Walzen unterzogen, um die Form eines Bandes zu erzielen. Der bandförmige Draht wird einer Wärmebehandlung unterzogen, um gesintert zu werden. Auf diese Weise kann ein auf Bi-2223 basierender supraleitender Draht hergestellt werden, welcher eine Supraleitfähigkeit aufweist.
Bei dem obigen Herstellungsverfahren werden, wenn die Pulver unter Atmosphäre in das Metallrohr eingefüllt werden, verunreinigende Gase wie etwa polare Moleküle mit einem Anteil von 1.000 ppm oder mehr adsorbiert. Durch den nachfolgenden Formgebungsprozeß wie etwa Ziehen und Walzen werden die Pulver stark verdichtet. Demzufolge erzeugen die adsorbierten verunreinigenden Gase Hohlräume zwischen Kristallen des Supraleiters oder verbinden sich mit den Pulvern, was Störungen in dem supraleitenden Filament erzeugt. Infolgedessen wird ein Problem im Zusammenhang mit der Verringerung der kritischen Stromstärke verursacht.
Außerdem verhindert, wenn die Pulver unter Atmosphäre in das Metallrohr eingefüllt werden, der Luftwiderstand die Erzielung einer Packungsdichte von mindestens 30%. In dem Bereich eines Pulvers, das eine geringe Packungsdichte aufweist, erhöht die große Anzahl von Hohlräumen die Dichteschwankungen bei dem Formgebungsprozeß wie etwa Ziehen und Walzen. Diese Erhöhung verursacht Störungen der Orientierung in den auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Kristallen. Infolgedessen wird ebenfalls ein Problem im Zusammenhang mit der Verringerung der kritischen Stromstärke verursacht.
Außerdem wird, um die adsorbierten verunreinigenden Gase zu entfernen, manchmal eine Wärmebehandlung durchgeführt. In diesem Falle ist die Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des Metallrohrs zum Zeitpunkt der Erwärmung groß. Diese große Differenz verringert die Packungsdichte des Pulvers. Die Verringerung der Packungsdichte des Pulvers verursacht ebenfalls ein Problem im Zusammenhang mit der Verringerung der kritischen Stromstärke.
In Anbetracht der obigen Umstände wurden, um die verunreinigenden Gase in dem Metallrohr zu entfernen, in den veröffentlichten japanischen Patentanmeldungen Tokukai 2004-87488 (Patentliteratur 1) und Tokukai 2001-184956 (Patentliteratur 2) Verfahren offenbart, bei welchen die Öffnung des mit dem Pulver gefüllten Metallrohres unter den Bedingungen eines verminderten Druckes dicht verschlossen wird.
Aus den veröffentlichten europäischen Patentanmeldungen EP 1 528 575 A1 (Patentliteratur 3) und EP 1 884 961 A1 (Patentliteratur 4) sind Verfahren bekannt, welche einen Vorbehandlungsschritt zum Herstellen eines Vorläufers in einer Luftatmosphäre und einen Abdichtungsschritt zum dichten Verschließen des Metallrohres im Vakuum umfassen, wobei das in der Patentliteratur 4 beschriebene Verfahren ein Verhältnis Sauerstoffpartialdruck/Gesamtdruck von 0,2 aufweist.
Patentliteratur 1: die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Tokukai 2004-87488 .
Patentliteratur 2: die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Tokukai 2001-184956 .
Patentliteratur 3: die veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP 1 528 575 A1 .
Patentliteratur 4: die veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP 1 884 961 A1 .
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Trotzdem werden selbst bei den Verfahren, die in den oben genannten Patentliteraturen 1, 2 und 3 offenbart werden, verunreinigende Gase adsorbiert, wenn das Pulver in das Metallrohr eingefüllt wird. Demzufolge verbleibt bei der Entfernung der verunreinigenden Gase Raum für die Verbesserung.
In Anbetracht der obigen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes anzubieten, wobei bei diesem Verfahren die kritische Stromstärke erhöht wird, indem das Eindringen von verunreinigenden Gasen sowohl zu der Zeit, wenn ein Vorläufer (Precursor) in das Metallrohr eingefüllt wird, als auch zu der Zeit, wenn das Metallrohr dicht verschlossen wird, verringert wird.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Die Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren gemäß Anspruch 1.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes kann die Durchführung des Füllschrittes und des Abdichtungsschrittes bei einem Druck von höchstes 1.000 Pa nicht nur die Menge der verunreinigenden Gase zu der Zeit verringern, wenn der Vorläufer in das Metallrohr eingefüllt wird, sondern auch das Metallrohr in einem Zustand dicht verschließen, in dem die Menge der verunreinigenden Gase verringert ist. Demzufolge kann bei dem Formgebungsprozeß wie etwa Ziehen und Walzen die Verursachung der Störung in der Orientierung der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Phase infolge des Vorhandenseins der verunreinigenden Gase verhindert werden. Infolgedessen kann die kritische Stromstärke erhöht werden.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der Füllschritt und der Abdichtungsschritt in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt werden.
Wenn in dem Füllschritt und dem Abdichtungsschritt Sauerstoff in dem Metallrohr enthalten ist, kann während der Wärmebehandlung, die sich an den Abdichtungsschritt anschließt, die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers zu der Bi-2223-Phase gefördert werden. Demzufolge kann ein auf Bi-2223 basierender supraleitender Draht hergestellt werden, der eine hohe kritische Stromstärke aufweist.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der Füllschritt und der Abdichtungsschritt in einer Atmosphäre durchgeführt werden, welche einen Sauerstoffpartialdruck von mindestens 1 Pa und höchstens 100 Pa aufweist.
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann bei der Wärmebehandlung, die sich an den Abdichtungsschritt anschließt, die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers zu der Bi-2223-Phase gefördert werden. Demzufolge kann ein auf Bi-2223 basierender supraleitender Draht hergestellt werden, der eine hohe kritische Stromstärke aufweist.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der Füllschritt und der Abdichtungsschritt bei einem Gesamtdruck von mindestens 1 Pa und höchstens 10 Pa durchgeführt werden.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der Füllschritt und der Abdichtungsschritt in derselben Kammer durchgeführt werden. Diese Bedingung kann die Herstellung bei dem oben beschriebenen Druck erleichtern.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß ferner ein Erwärmungsschritt zwischen dem Füllschritt und dem Abdichtungsschritt vorgesehen ist und daß der Erwärmungsschritt das Erwärmen des mit dem Vorläufer gefüllten Metallrohres bei einer Temperatur von mindestens 100°C und höchstens 800°C und bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa und einem Verhältnis Sauerstoffpartialdruck/Gesamtdruck von 0,8 oder höher beinhaltet.
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, können die verunreinigenden Gase, die an dem in das Metallrohr eingefüllten Vorläufer adsorbiert werden, in noch stärkerem Maße entfernt werden. Demzufolge kann ein auf Bi-2223 basierender supraleitender Draht hergestellt werden, der eine hohe kritische Stromstärke aufweist.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der Füllschritt, der Erwärmungsschritt und der Abdichtungsschritt in derselben Kammer durchgeführt werden. Diese Bedingung kann die Herstellung bei dem oben beschriebenen Druck erleichtern.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der in das Metallrohr eingefüllte Vorläufer nach Durchlaufen des Füllschrittes eine Packungsdichte von mindestens 30% und höchstens 50% aufweist.
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann in dem hergestellten auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht die Dichte der Filamente, welche die Bi-2223-Phase als die Hauptphase aufweisen, erhöht werden. Infolgedessen kann die kritische Stromstärke erhöht werden.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der Vorbehandlungsschritt das Herstellen des Vorläufers beinhaltet, in welchem die Bi-2212-Phase eine Supraleitungs-Übergangstemperatur von höchstens 74 K aufweist.
Wenn die Supraleitungs-Übergangstemperatur höchstens 74 K beträgt, kann die in der Bi-2223-Phase enthaltene Menge an Sauerstoff wesentlich erhöht werden. Demzufolge kann bei der Wärmebehandlung, die sich an den Abdichtungsschritt anschließt, die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers zu der Bi-2223-Phase wirksam gefördert werden. Demzufolge kann ein auf Bi-2223 basierender supraleitender Draht hergestellt werden, der eine hohe kritische Stromstärke aufweist.
In der obigen Beschreibung bezeichnet der Begriff ”Supraleitungs-Übergangstemperatur” die Temperatur, bei welcher das Material in einen supraleitenden Zustand gelangt. Die Supraleitungs-Übergangstemperatur wird durch das folgende Verfahren bestimmt. Zuerst wird durch die Messung unter Verwendung eines supraleitenden Quanteninterferometers (SQUID) eine Temperaturempfindlichkeitskurve erhalten. Danach wird unter Verwendung der Kurve die Supraleitungs-Übergangstemperatur als die Temperatur bestimmt, bei welcher die Magnetisierung 0,5% des Betrages der Magnetisierung bei 5 K beträgt.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der Vorbehandlungsschritt das Herstellen des Vorläufers mit einem Wassergehalt von höchstens 450 ppm beinhaltet.
Wenn das Wasser als eine Verunreinigung einen Anteil von höchstens 450 ppm aufweist, kann die Verursachung der Störung in der Orientierung der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Phase infolge der Durchführung des Formgebungsprozesses wirksam unterdrückt werden. Diese Unterdrückung ermöglicht die Herstellung eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes, welcher eins wesentlich erhöhte kritische Stromstärke aufweisen kann.
In der obigen Beschreibung ist der ”Wassergehalt” ein Wert, der mittels des Karl-Fischer-Verfahrens gemessen wird. Genauer gesagt wird der Wassergehalt durch das folgende Verfahren bestimmt. Der erste Schritt beinhaltet das Messen der Menge an Wasser, die aus der auf 900°C erwärmten Probe extrahiert wird. Danach wird die Menge an Wasser durch das Gewicht der Probe dividiert, um den Wassergehalt zu erhalten.
Bei dem obigen Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß in dem Vorbehandlungsschritt zum Herstellen des Vorläufers der Vorläufer in einer Atmosphäre, welche eine Sauerstoffkonzentration von mindestens 50% und höchstens 100% aufweist, wärmebehandelt wird.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes kann die kritische Stromstärke erhöht werden, da das Eindringen von verunreinigenden Gasen sowohl zu der Zeit, wenn der Vorläufer in das Metallrohr eingefüllt wird, als auch zu der Zeit, wenn das Metallrohr dicht verschlossen wird, verringert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht zeigt, der durch ein Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
2 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Prinzipskizze zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

10: Einheitsdraht
11: Vorläufer
12: Metallrohr
13: Abdichtungselement
20: Kammer
21: Hauptraum
22: Evakuierungsvorrichtung
23: Nebenraum
24: Heizelement
25: Materialzuführer
26: Materialeinfüller
100: Supraleitender Draht
110: Mantelteil
111: Filament

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung, die für die untenstehende Erläuterung verwendet wird, wurden gleiche oder äquivalente Elemente mit demselben Bezugszeichen bezeichnet, um eine Wiederholung von Erläuterungen zu vermeiden.
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht zeigt, der durch ein Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Erläuterung zu dem auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. Wie in 1 dargestellt, weist ein auf Bi-2223 basierender supraleitender Draht 100 bei dieser Ausführungsform Filamente 111 auf, welche eine Vielzahl von sich in der Richtung der Länge erstreckenden Supraleitern darstellen, und einen Mantelteil 110, welcher die Filamente 111 bedeckt. Das Material jedes der mehreren Filamente 111 wird gebildet von einer Hauptphase, die aus einer Bi-2223-Phase besteht, in welcher die Atomverhältnisse (Wismut und Blei):Strontium:Calcium:Kupfer näherungsweise als 2:2:2:3 ausgedrückt sind, und dem Rest, der aus einer Bi-2212-Phase und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Das Material des Mantelteils 110 besteht aus Metall wie etwa Silber oder Silberlegierung. In der obigen Beschreibung wird der Begriff ”Hauptphase” verwendet, um auszudrücken, daß die Bi-2223-Phase mindestens 60% des Filaments 111 darstellt.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 das Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 2 ist ein Flußdiagramm, welches das Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 ist eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Verfahrens zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei dem Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes bei dieser Ausführungsform werden ein Füllschritt (S20), ein Erwärmungsschritt (S30) und ein Abdichtungsschritt (S40), die alle in 2 dargestellt sind, in derselben Kammer durchgeführt, welche eine Kammer 20 ist. Die Kammer 20 weist einen Hauptraum 21, eine Evakuierungsvorrichtung 22 und einen Nebenraum 23 auf. Die Evakuierungsvorrichtung 22 kann das Innere des Hauptraums 21 und des Nebenraums 23 auf einen Druck von 1.000 Pa oder darunter einstellen. Der Hauptraum 21 ist mit dem Nebenraum 23 verbunden. Im Hauptraum 21 ist ein Heizelement 24 zum Erwärmen eines Metallrohres 12 untergebracht, welches mit einem Vorläufer 11 gefüllt ist. Im Nebenraum 23 ist ein Materialzuführer 25 zum Zuführen des Vorläufers 11 zu dem Metallrohr 12 untergebracht.
Wie in 2 und 3 dargestellt, wird zuerst ein Vorbehandlungsschritt (S10) durchgeführt. Dieser Schritt beinhaltet das Herstellen des Vorläufers 11, welcher ein Pulver ist und welcher von einer Hauptphase, die aus einer Bi-2212-Phase ((BiPb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O₈ oder Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O₈) besteht, und dem Rest, der aus einer Bi-2223-Phase (einer (BiPb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀ Phase) und einer nicht supraleitenden Phase besteht, gebildet wird. Der Vorläufer 11, der im Vorbehandlungsschritt (S10) hergestellt wird, ist das Material des Bi-2223 Supraleiters, das in den Filamenten 111 des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100 enthalten ist. In der obigen Beschreibung wird der Begriff ”Hauptphase” verwendet, um auszudrücken, daß die Bi-2212-Phase mindestens 60% des Vorläufers 11 darstellt.
In dem Vorbehandlungsschritt (S10) werden Bi, Pb, Sr, Ca und Cu für Materialpulver verwendet. Die Materialpulver werden gemischt, um ein Zusammensetzungsverhältnis von zum Beispiel Bi:Pb:Sr:Ca:Cu 1,7:0,4:1,9:2,0:3,0 zu erhalten. Das gemischte Materialpulver wird mehreren Wärmebehandlungen bei 700°C bis 860°C o. ä. unterzogen. Der obige Prozeß beendet die Herstellung des Vorläufers 11, welcher ein Pulver ist und welcher aus einem großen Anteil von Pulver, das von einer Bi-2212-Phase gebildet wird, einem kleinen Anteil von Pulver, das von einer Bi-2223-Phase gebildet wird, und einem kleinen Anteil von Pulver, das von einer nicht supraleitenden Phase gebildet wird, besteht.
In dem Vorbehandlungsschritt (S10) ist es wünschenswert, den Vorläufer 11 vor der Durchführung des Füllschrittes (S20) je nach Erfordernis einer Wärmebehandlung zum Beispiel bei 400°C oder mehr und 800°C oder weniger zu unterziehen, um die Gase und das Wasser, die in dem Vorläufer 11 enthalten sind, zu entfernen. Zum Beispiel ist es wünschenswert, das Spraypyrolyse-Verfahren anzuwenden. Bei diesem Verfahren werden zuerst gesprühte Tröpfchen in einen Wärmofen eingeleitet, um das Lösungsmittel zu verdampfen und chemische Reaktionen zu verursachen, so daß durch die Bildung und das Wachstum der Kerne Partikel gebildet werden. Danach sintern die Partikel, um die Struktur und Größe als ein Pulver zu erlangen.
In dem Vorbehandlungsschritt (S10) ist es wünschenswert, daß die oben beschriebene Wärmebehandlung in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt wird, um einen Vorläufer herzustellen, in welchem die Bi-2212-Phase eine Supraleitungs-Übergangstemperatur (Tc) von höchstens 74 K aufweist. In diesem Falle ist es wünschenswert, daß die Supraleitungs-Übergangstemperatur (Tc) höchstens 74 K, noch besser mindestens 55 K und am besten 69 K beträgt. Wenn die Übergangstemperatur bei 74 K oder darunter liegt, enthält die Bi-2212-Phase eine große Menge an Sauerstoff. Demzufolge kann bei der unten beschriebenen Wärmebehandlung, die sich an den Füllschritt (S40) anschließt, die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers zu der Bi-2223-Phase wirksam gefördert werden. Wenn die Übergangstemperatur bei 69 K oder darunter liegt, kann die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers zu der Bi-2223-Phase noch weiter gefördert werden. Der untere Grenzwert der Supraleitungs-Übergangstemperatur beträgt zum Beispiel mindestens 55 K in Anbetracht der Verkürzung der Zeit, die für die Herstellung erforderlich ist. Wenn die Wärmebehandlung in dem oben beschriebenen Temperaturbereich in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die zum Beispiel mindestens 50% Sauerstoff enthält, ist es möglich, die Bi-2212-Phase mit einer Supraleitungs-Übergangstemperatur (Tc) in dem oben beschriebenen Bereich zu erhalten.
Bei dem Vorbehandlungsschritt (S10) ist es wünschenswert, einen Vorläufer herzustellen, der einen Wassergehalt von höchstens 450 ppm aufweist. Es ist wünschenswert, daß der Wassergehalt höchstens 450 ppm, besser wenigstens 40 ppm und höchstens 400 ppm beträgt. Wenn der Wassergehalt höchstens 450 ppm beträgt, kann das Wassers als eine Verunreinigung verringert werden. Demzufolge kann bei dem unten beschriebenen Formgebungsprozeß wie etwa Ziehen und Walzen die Verursachung der Störung in der Orientierung der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Phase wirksam unterdrückt werden. Diese Unterdrückung ermöglicht die Herstellung eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes, welcher eine wesentlich erhöhte kritische Stromstärke aufweist. Wenn der Wassergehalt höchstens 400 ppm beträgt, kann das Wassers als eine Verunreinigung noch weiter verringert werden. Demzufolge kann bei dem unten beschriebenen Formgebungsprozeß wie etwa Ziehen und Walzen das Verursachen von Störungen in der Orientierung der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Phase noch wirksamer unterdrückt werden. Der untere Grenzwert des Wassergehaltes beträgt zum Beispiel mindestens 40 ppm in Anbetracht der Verkürzung der Zeit, die für die Herstellung erforderlich ist. Zum Beispiel ist es mittels Durchführung der Erwärmung bei 800°C unter Verwendung eines Trockenofens möglich, einen Vorläufer 11 mit einem Wassergehalt in dem oben beschriebenen Bereich zu erhalten.
Bei dem Vorbehandlungsschritt (S10) ist es wünschenswert, einen Vorläufer 11 herzustellen, der eine Bi-2212-Phase in einem überdotierten Zustand enthält. Der Begriff ”überdotierter Zustand” wird verwendet, um einen Zustand zu bezeichnen, in welchem Sauerstoff im Überschuß enthalten ist, gegenüber einem Zustand, in welchem Sauerstoff optimal enthalten ist, um zu ermöglichen, daß die Bi-2212-Phase die maximale Supraleitungs-Übergangstemperatur aufweist. Wenn sich die Bi-2212-Phase, die in dem hergestellten Vorläufer 11 enthalten ist, in einem überdotierten Zustand befindet, kann die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers zu der Bi-2223-Phase wirksam gefördert werden.
Es ist wünschenswert, daß der Vorläufer 11, der in dem Vorbehandlungsschritt (S10) hergestellt wird, eine maximale Partikelgröße von höchstens 10 μm aufweist. Noch besser ist es ferner, wenn der Vorläufer 11 eine mittlere Partikelgröße von höchstens 2 μm aufweist. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, kann in dem unten beschriebenen Füllschritt (S20) der Vorläufer 11 in das Metallrohr 12 mit einer noch weiter erhöhten Dichte eingefüllt werden.
Es ist wünschenswert, daß der Vorläufer 11, der in dem Vorbehandlungsschritt (S10) hergestellt wird, in dem Materialzuführer 25 befindlich ist, der in dem Nebenraum 23 vorgesehen ist.
Als Nächstes wird, wie in 2 dargestellt, der Füllschritt (S20) durchgeführt, in welchem der Vorläufer 11 bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa in das Metallrohr 12 eingefüllt wird. In dem Füllschritt (S20) wird, wie in 3 dargestellt, der Vorläufer 11 in das Metallrohr 12 zum Beispiel durch den Materialzuführer 25 eingefüllt, um das Eigengewicht des Vorläufers 11 zu nutzen. In diesem Falle kann in dem Hauptraum 21 ein Materialeinfüller 26 vorgesehen sein, um den Vorläufer 11 in das Metallrohr 12 einzufüllen.
Das Material des Metallrohres 12 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Trotzdem ist es wünschenswert, daß das Material entweder ein Metall ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Ag (Silber), Cu (Kupfer), Fe (Eisen), Cr (Chrom), Ti (Titan), Mo (Molybdän), W (Wolfram), Pt (Platin), Pd (Palladium), Rh (Rhodium), Ir (Iridium), Ru (Ruthenium) und Os (Osmium) besteht, oder eine auf diesen Metallen basierende Legierung. Im Hinblick auf eine gute Verarbeitbarkeit, eine niedrige Reaktionsfähigkeit mit der Bi-2223-Phase und die Fähigkeit, schnell die Wärme abzuleiten, die auf eine Quetsch-Erscheinung zurückzuführen ist, ist es wünschenswert, daß das Metallrohr 12 aus einem Metall wie etwa Silber oder Silberlegierung hergestellt ist, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
In dem Füllschritt (S20) wird der Vorläufer 11 in das Metallrohr 12 bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa eingefüllt. In diesem Falle ist es wünschenswert, daß der Druck mindestens 0,001 Pa und höchstens 900 Pa beträgt, besser mindestens 1 Pa und höchstens 300 Pa. Wenn der Vorläufer 11 in das Metallrohr 12 bei einem Druck eingefüllt wird, der 1.000 übersteigt, neigt der Vorläufer 11 dazu, verunreinigende Gase wie etwa Wasserdampf, Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren. Wenn der Druck höchstens 900 Pa beträgt, kann die Adsorption von verunreinigenden Gasen an dem Vorläufer 11 stärker verhindert werden. Wenn der Druck höchstens 300 Pa beträgt, kann die Adsorption von verunreinigenden Gasen an dem Vorläufer 11 noch stärker verhindert werden. Andererseits ist es im Hinblick auf die Leistung der Anlage wünschenswert, daß der Druck mindestens 0,001 Pa beträgt. Wenn der Druck mindestens 1 Pa beträgt, kann der Druck in der Kammer 20 leichter eingestellt werden.
Es ist wünschenswert, daß der Füllschritt (S20) in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt wird. Genauer gesagt wird das Füllen bei einem Sauerstoffpartialdruck von mindestens 1 Pa und höchstens 100 Pa durchgeführt. In diesem Falle ist es wünschenswert, daß der Sauerstoffpartialdruck mindestens 8 Pa und höchstens 100 Pa beträgt. Wenn ein Sauerstoffpartialdruck mindestens 1 Pa beträgt, enthält der Innenraum des Metallrohres 12 Sauerstoff. Demzufolge kann die Durchführung der unten beschriebenen Wärmebehandlung die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers 11 zu der Bi-2223-Phase fördern. Wenn der Sauerstoffpartialdruck mindestens 8 Pa beträgt, kann die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers 11 zu der Bi-2223-Phase noch stärker gefördert werden. Andererseits verhindert der Sauerstoffpartialdruck von höchstens 100 Pa die Verringerung der Packungsdichte des Vorläufers 11, der in das Metallrohr 12 eingefüllt wird.
Es ist wünschenswert, daß der in das Metallrohr 12 eingefüllte Vorläufer 11, nachdem er den Füllschritt durchlaufen hat, eine Packungsdichte von mindestens 30% und höchstens 50%, besser von mindestens 33% und höchstens 40% aufweist. Das Einfüllen des Vorläufers 11 unter Atmosphäre mit einem Druck von höchstens 1.000 Pa kann den Luftwiderstand verringern. Demzufolge kann der Vorläufer 11 in das Metallrohr 12 mit einer Packungsdichte in dem obigen Bereich eingefüllt werden, indem nur das Eigengewicht des Vorläufers 11 genutzt wird. Wenn die Packungsdichte mindestens 30% beträgt, kann in dem unten beschriebenen Formgebungsprozeß wie etwa Ziehen und Walzen die Dichte der Filamente 111, welche die B-2223 Phase als die Hauptphase aufweisen, erhöht werden. Infolgedessen weist der auf Bi-2223 basierende supraleitende Draht eine weiter erhöhte kritische Stromstärke auf. Wenn die Packungsdichte mindestens 33% beträgt, kann die Dichte der Filamente 111 noch weiter erhöht werden. Andererseits kann, wenn die Packungsdichte höchstens 50% beträgt, das Innere des Metallrohres 12 eine gute Luftdurchlässigkeit aufweisen. Demzufolge kann in dem unten beschriebenen Erwärmungsschritt (S30) das Innere des Metallrohres 12 gleichmäßig erwärmt werden. Diese Gleichmäßigkeit ermöglicht das gleichmäßige Entfernen der verunreinigenden Gase im Inneren. Wenn die Packungsdichte höchstens 40% beträgt, kann der Erwärmungsschritt (S30) die verunreinigenden Gase noch gleichmäßiger entfernen.
In der obigen Beschreibung wird der Begriff ”Packungsdichte” verwendet, um den Wert (%) zu bezeichnen, der durch die Formel {(Gewicht des eingefüllten Vorläufers 11 ÷ Volumen des Raumes, in welchen der Vorläufer 11 eingefüllt wird) ÷ theoretische Dichte} × 100 ausgedrückt wird. Die theoretische Dichte ist eine Dichte in einem Zustand, in welchem der Vorläufer 11 ohne Lücken wie in einem einzigen Kristall gepackt ist.
Wenn im Füllschritt (S20) das Einfüllen des Vorläufers 11 in das Metallrohr 12 bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa durchgeführt wird, erhält man eine Konzentration der Verunreinigungen in dem mit dem Vorläufer 11 gefüllten Metallrohr 12 von höchstens 1.000 ppm.
Als Nächstes wird, wie in 2 dargestellt, der Erwärmungsschritt (S30) durchgeführt, in welchem das mit dem Vorläufer 11 gefüllte Metallrohr 12 bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa auf eine Temperatur von mindestens 100°C und von höchstens 800°C erwärmt wird. In dem Erwärmungsschritt (S30) wird, wie zum Beispiel in 3 dargestellt, das mit dem Vorläufer 11 gefüllte Metallrohr 12 mit dem Heizelement 24 erwärmt, das in dem Hauptraum 21 angeordnet ist. Da das mit dem Vorläufer 11 gefüllte Metallrohr 12 so angeordnet ist, daß es zusammen mit dem Heizelement 24 eingeschlossen ist, wird das Metallrohr 12 zum Beispiel unter Verwendung eines Roboterarmes (nicht dargestellt) bewegt. In Abhängigkeit von den Umständen kann auf den Erwärmungsschritt (S30) verzichtet werden.
In dem Erwärmungsschritt (S30) wird das mit dem Vorläufer 11 gefüllte Metallrohr 12 bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa erwärmt. In diesem Falle ist es wünschenswert, daß der Druck mindestens 0,001 Pa und höchstens 900 Pa beträgt, besser mindestens 1 Pa und höchstens 300 Pa. Wenn der Druck höchstens 1.000 Pa beträgt, ist es einfach, die verunreinigenden Gase zu entfernen, die durch den Vorläufer 11 adsorbiert wurden. Wenn der Druck höchstens 900 Pa beträgt, ist es einfacher, die verunreinigenden Gase zu entfernen, die durch den Vorläufer 11 adsorbiert wurden. Wenn der Druck höchstens 300 Pa beträgt, können die verunreinigenden Gase, die durch den Vorläufer 11 adsorbiert wurden, noch besser entfernt werden. Andererseits ist es im Hinblick auf die Leistung der Anlage wünschenswert, daß der Druck mindestens 0,001 Pa beträgt. Wenn der Druck mindestens 1 Pa beträgt, kann der Druck in der Kammer 20 leichter eingestellt werden.
In dem Erwärmungsschritt (S30) wird das mit dem Vorläufer 11 gefüllte Metallrohr 12 auf eine Temperatur von mindestens 100°C und höchstens 800°C erwärmt. In diesem Falle ist es wünschenswert, daß die Erwärmungstemperatur mindestens 500°C und höchstens 800°C beträgt. Wenn die Temperatur mindestens 100°C beträgt, ist es einfach, die verunreinigenden Gase zu entfernen, die im Füllschritt (S20) durch den in das Metallrohr 12 eingefüllten Vorläufer 11 adsorbiert wurden. Wenn die Temperatur mindestens 500°C beträgt, ist es noch einfacher, die verunreinigenden Gase zu entfernen, die durch den Vorläufer 11 adsorbiert wurden.
Wenn die Temperatur höchstens 800°C beträgt, wird ein Schmelzen des Vorläufers 11 verhindert.
Wie im Füllschritt (S20) ist es wünschenswert, daß der Erwärmungsschritt (S30) in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt wird. Genauer gesagt ist es wünschenswert, daß die Erwärmung bei einem Sauerstoffpartialdruck von mindestens 1 Pa und höchstens 100 Pa durchgeführt wird.
Die Packungsdichte des in das Metallrohr 12 eingefüllten Vorläufers 11 nach dem Erwärmungsschritt (S30) ist dieselbe wie diejenige des in das Metallrohr 12 eingefüllten Vorläufers 11 nach dem Füllschritt (S20). Anders ausgedrückt, es ist wünschenswert, daß die Packungsdichte mindestens 30% und höchstens 50% beträgt.
In dem Erwärmungsschritt (S30) erhält man, wenn das mit dem Vorläufer 11 gefüllte Metallrohr 12 auf eine Temperatur von mindestens 100°C und höchstens 800°C erwärmt und bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa erwärmt wird, eine Konzentration der Verunreinigungen in dem mit dem Vorläufer 11 gefüllten Metallrohr 12 von höchstens 10 ppm.
Als Nächstes wird der Abdichtungsschritt (S40) durchgeführt, in welchem das bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa mit dem Vorläufer 11 gefüllte Metallrohr 12 dicht verschlossen wird. In dem Abdichtungsschritt (S40) wird, wie zum Beispiel in 3 dargestellt, die Öffnung am Ende des Metallrohres 12 mit einem Abdichtungselement 13 dicht verschlossen.
In dem Abdichtungsschritt (S40) wird das mit dem Vorläufer 11 gefüllte Metallrohr 12 bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa dicht verschlossen. In diesem Falle ist es wünschenswert, daß der Druck mindestens 0,001 Pa und höchstens 900 Pa beträgt, besser mindestens 1 Pa und höchstens 300 Pa. Wenn der Druck 1.000 Pa übersteigt, weisen verunreinigende Gase die Tendenz auf, während des dichten Verschließen in das Metallrohr 12 einzudringen. Wenn der Druck höchstens 900 Pa betragt, können verunreinigende Gase stärker am Eindringen in das Metallrohr 12 gehindert werden. Wenn der Druck höchstens 300 Pa beträgt, können verunreinigende Gase noch stärker am Eindringen in das Metallrohr 12 gehindert werden. Andererseits ist es im Hinblick auf die Leistung der Anlage wünschenswert, daß der Druck mindestens 0,001 Pa beträgt. Wenn der Druck mindestens 1 Pa beträgt, kann der Druck in der Kammer 20 leichter eingestellt werden.
Wie im Füllschritt (S20) ist es wünschenswert, daß der Abdichtungsschritt (S40) in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt wird. Genauer gesagt ist es wünschenswert, daß die Abdichtung bei einem Sauerstoffpartialdruck von mindestens 1 Pa und höchstens 100 Pa durchgeführt wird.
In dem Abdichtungsschritt (S40) ist es wünschenswert, daß das mit dem Vorläufer 11 gefüllte Metallrohr 12 bei einer Temperatur von mindestens 100°C und höchstens 800°C dicht verschlossen wird. Wenn die Temperatur mindestens 100°C beträgt, kann die Adsorption von verunreinigenden Gasen durch den Vorläufer 11 während des dichten Verschließens noch besser verhindert werden. Wenn die Temperatur höchstens 800°C beträgt, wird ein Schmelzen des Vorläufers 11 verhindert.
Die Packungsdichte des in das Metallrohr 12 eingefüllten Vorläufers 11 nach dem Abdichtungsschritt (S40) ist dieselbe wie diejenige des in das Metallrohr 12 eingefüllten Vorläufers 11 nach dem Füllschritt (S20). Anders ausgedrückt, es ist wünschenswert, daß die Packungsdichte mindestens 30% und höchstens 50% beträgt.
In dem Abdichtungsschritt (S40) unterliegt das Verfahren des Abdichtens des mit dem Vorläufer 11 gefüllten Metallrohres 12 keinen besonderen Einschränkungen. Im Hinblick auf die Durchführung des Prozesses des Ziehens in einem Zustand, in dem das Metallrohr 12 dicht verschlossen ist, ist es wünschenswert, daß als das Abdichtungsverfahren ein Verbindungsverfahren angewendet wird, welches nicht nur eine Dichtung ausbildet, die in der Lage ist, dem Ziehvorgang standzuhalten, sondern auch für das Vakuumabdichten anwendbar ist. Genauer gesagt ist es wünschenswert, ein Abdichtungsverfahren anzuwenden, das aus dem Induktionserwärmen, dem Elektronenstrahlschweißen, dem Hartlöten und dem Druckschweißen einer Evakuierungsdüse, die an das Metallrohr 12 geschweißt wird, gewählt ist.
Das Abdichtungselement 13 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Trotzdem ist es wünschenswert, ein Abdichtungselement zu verwenden, welches aus demselben Material hergestellt wie das Metallrohr 12 und welches eine Form aufweist, die das Anpassen an die Öffnung des Metallrohres 12 ermöglicht.
Mittels Durchführung der oben beschriebenen Schritte (S10 bis S40) kann ein Einheitsdraht 10 hergestellt werden, welcher mit dem Vorläufer 11, dem mit dem Vorläufer 11 gefüllten Metallrohr 12 und dem Abdichtungselement 13 zum Verhindern des Eindringen von Luft und anderen Fremdstoffen in das Metallrohr 12 ausgestattet ist. Als Nächstes wird eine Erläuterung zu einem Formgebungsprozeß zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes unter Verwendung des Einheitsdrahtes 10 gegeben.
Der Einheitsdraht 10 wird durch Ziehen bearbeitet, um einen Monofilamentdraht herzustellen, der den Vorläufer 11 als das Kernelement aufweist, das mit einem Metall wie etwa Silber bedeckt ist. Eine Vielzahl von oben beschriebenen Monofilamentdrähten wird zu einem Bündel vereinigt, um in ein Metallrohr eingeführt zu werden, das aus einem Metall wie etwa Silber hergestellt ist (Multifilament-Einführung). Durch diesen Arbeitsgang wird ein Draht mit einer Multifilamentstruktur hergestellt, welcher eine große Anzahl von Kernelementen aufweist, die von den Vorläufern 11 gebildet werden.
In der obigen Beschreibung wird eine Erläuterung zu dem Verfahren zum Herstellen eines Multifilamentdrahtes gegeben. Im Falle der Herstellung eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes mit einer Monofilamentstruktur, die aus einem Einheitsdraht 10 besteht, entfällt jedoch der Vorgang der Multifilament-Einführung.
Der Draht mit der Monofilamentstruktur wird durch Ziehen bearbeitet, bis der Draht einen beabsichtigten Durchmesser hat. Durch diesen Ziehvorgang wird ein Multifilamentdraht hergestellt, in welchem die Vorläufer 11 in dem Mantelteil 110 eingebettet sind, der zum Beispiel aus Silber hergestellt ist. Auf diese Weise wird ein langer Multifilamentdraht erhalten, welcher die Konfiguration des supraleitenden Drahtes 100 aufweist, in welchem die Vorläufer 11 mit einem Metall bedeckt sind.
Anschließend wird der Multifilamentdraht gewalzt, um einen bandförmigen Draht zu erhalten. Dieser Walzvorgang erhöht die Dichte der Vorläufer 11 noch weiter.
Die Verwendung des Einheitsdrahtes 10, welcher nicht nur eine hohe Packungsdichte aufweist, sondern auch eine verringerte Konzentration von verunreinigenden Gasen, verhindert die Erzeugung von Dichteschwankungen in dem oben beschriebenen Formgebungsprozeß wie etwa Ziehen und Walzen. Infolgedessen wird die Erzeugung der Störung der Orientierung des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Kristalls nicht verursacht.
Der bandförmige Draht wird wärmebehandelt, zum Beispiel bei einer Temperatur von 400°C bis 900°C und bei atmosphärischem Druck. Diese Wärmebehandlung verursacht das Kristallwachstum in der Bi-2212-Phase in dem Vorläufer 11. Auf diese Weise wird das Filament 111 gebildet, welches als die Hauptphase den supraleitenden Kristall aufweist, der von der Bi-2223-Phase gebildet wird. Die Wärmebehandlung wandelt nicht die gesamte Bi-2212-Phase des Vorläufers 11 in die Bi-2223-Phase um. Demzufolge enthält das Filament 111 manchmal ein von der Bi-2212-Phase gebildetes supraleitendes Kristall, in welchem die Atomverhältnisse (Wismut und Blei):Strontium:Calcium:Kupfer näherungsweise als 2:2:1:2 ausgedrückt sind. Der bandförmige Draht kann der Wärmebehandlung und dem Walzen mehrere Male unterzogen werden.
Mittels Durchführung der oben beschriebenen Fertigungsschritte kann der auf Bi-2223 basierende supraleitende Draht 100 hergestellt werden, der in 1 dargestellt ist. Der auf Bi-2223 basierende supraleitende Draht 100 wird unter Verwendung der Einheitsdrähte hergestellt, welche die Konzentration der verunreinigenden Gase verringern können, die in das Metallrohr 12 eingedrungen sind. Dieses Merkmal verbessert den Orientierungsgrad der Kristalle des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100, wodurch die Erhöhung der kritischen Stromstärke ermöglicht wird.
Wie oben erläutert, weist das Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100 bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte auf:

(a) den Vorbehandlungsschritt (S10) zum Herstellen eines Vorläufers 11, welcher ein Pulver ist und welcher von einer Hauptphase, die aus der Bi-2212-Phase besteht, und dem Rest, der aus der Bi-2223-Phase und der nicht supraleitenden Phase besteht, gebildet wird,
(b) den Füllschritt (S20) zum Einfüllen des Vorläufers 11 in das Metallrohr 12 bei einem Druck von höchstes 1.000 Pa, und
(c) den Abdichtungsschritt (S40) zum dichten Verschließen des Metallrohres 12, das bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa mit dem Vorläufer 11 gefüllt wurde.

Die Durchführung des Füllschrittes (S20) und des Abdichtungsschrittes (S40) bei einem Druck von höchstes 1.000 Pa kann nicht nur die Menge der verunreinigenden Gase verringern, die zu der Zeit, wenn der Vorläufer 11 in das Metallrohr 12 eingefüllt wird, in das Metallrohr 12 eindringen, sondern auch das Metallrohr 12 in einem Zustand dicht verschließen, in dem die Menge der verunreinigenden Gase verringert ist. Demzufolge kann bei dem Formgebungsprozeß wie etwa Ziehen und Walzen die Verursachung der Störung in der Orientierung der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Phase infolge des Vorhandenseins der verunreinigenden Gase verhindert werden. Dieses Merkmal ermöglicht die Herstellung des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100, der eine hohe kritische Stromstärke aufweist.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100 ist es wünschenswert, daß der Füllschritt (S20) und der Abdichtungsschritt (S40) in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt werden. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, während der Füllschritt (S20) und der Abdichtungsschritt (S40) durchgeführt werden, kann der Innenraum des Metallrohres 12 Sauerstoff enthalten. Demzufolge kann bei der Wärmebehandlung, die sich an den Abdichtungsschritt (S40) anschließt, die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers 11 zur Bi-2223-Phase gefördert werden.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100 ist es wünschenswert, daß der Füllschritt (S20) und der Abdichtungsschritt (S40) bei einem Sauerstoffpartialdruck von mindestens 1 Pa und höchstens 100 Pa durchgeführt werden. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann bei der Wärmebehandlung, die sich an den Abdichtungsschritt (S40) anschließt, die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers 11 zur Bi-2223-Phase gefördert werden.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100 ist es wünschenswert, daß der Füllschritt (S20) und der Abdichtungsschritt (S40) in derselben Kammer 20 durchgeführt werden. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann die Herstellung leicht bei dem obigen Druck durchgeführt werden. Außerdem können der Füllschritt (S20) und der Abdichtungsschritt (S40) mit einem hohen Grad an Effizienz durchgeführt werden.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100 ist es wünschenswert, daß ferner der Erwärmungsschritt (S30) zwischen dem Füllschritt (S20) und dem Abdichtungsschritt (S40) vorgesehen ist und daß der Erwärmungsschritt (S30) das Erwärmen des mit dem Vorläufer 11 gefüllten Metallrohres 12 bei einer Temperatur von mindestens 100°C und höchstens 800°C und bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa beinhaltet. Durch diese zusätzliche Vorkehrung kann eine erhöhte Menge an verunreinigenden Gasen, die während des Füllschrittes (S20) durch den Vorläufer 11 adsorbiert wurde, beseitigt werden.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100 ist es wünschenswert, daß der Füllschritt (S20), der Erwärmungsschritt (S30) und der Abdichtungsschritt (S40) in derselben Kammer 20 durchgeführt werden. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann die Herstellung leicht bei dem obigen Druck durchgeführt werden. Außerdem können der Füllschritt (S20), der Erwärmungsschritt (S30) und der Abdichtungsschritt (S40) mit einem hohen Grad an Effizienz durchgeführt werden.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes 100 ist es wünschenswert, daß der in das Metallrohr 12 eingefüllte Vorläufer 11 nach Durchführung des Füllschrittes eine Packungsdichte von mindestens 30% und höchstens 50% aufweist. Diese Bedingung bewirkt eine Erhöhung der Dichte der Bi-2223-Phase in den Filamenten 111 des hergestellten, auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes. Infolgedessen kann die kritische Stromstärke erhöht werden.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der Vorbehandlungsschritt (S10) das Herstellen des Vorläufers 11 beinhaltet, in welchem die Bi-2212-Phase eine Supraleitungs-Übergangstemperatur von höchstens 74 K aufweist. Wenn die Supraleitungs-Übergangstemperatur höchstens 74 K beträgt, kann die in der Bi-2212-Phase enthaltene Menge an Sauerstoff wesentlich erhöht werden. Demzufolge kann bei der Wärmebehandlung nach dem Abdichtungsschritt (S40) die Reaktion von der Bi-2212-Phase des Vorläufers 11 zu der Bi-2223-Phase wirksam gefördert werden. Infolgedessen kann ein Filament 111 gebildet werden, das eine noch höhere Menge an Bi-2223-Phase enthält. Auf diese Weise kann ein auf Bi-2223 basierender supraleitender Draht hergestellt werden, der eine hohe kritische Stromstärke aufweist.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes ist es wünschenswert, daß der Vorbehandlungsschritt (S10) das Herstellen des Vorläufers 11 mit einem Wassergehalt von höchstens 450 ppm beinhaltet. Wenn das als eine Verunreinigung enthaltene Wasser einen Anteil von höchstens 450 ppm aufweist, kann die Verursachung der Störung in der Orientierung der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Phase infolge der Durchführung des Formgebungsprozesses wirksam unterdrückt werden. Diese Unterdrückung ermöglicht die Herstellung eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes, welcher eine wesentlich erhöhte kritische Stromstärke aufweist.
Implementierungsbeispiel 1
Dieses Implementierungsbeispiel beinhaltete eine Untersuchung zur Auswirkung der Durchführung des Prozesses bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa im Füllschritt und im Abdichtungsschritt. Genauer gesagt wurden in den Beispielen 1 bis 15 und im Vergleichsbeispiel 1 auf Bi-2223 basierende supraleitende Drähte hergestellt, um den Winkel der Orientierungsabweichung und die kritische Stromstärke der einzelnen auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte zu messen.
BEISPIELE 1 BIS 15
Die auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte der Beispiele 1 bis 15 wurden gemäß einem Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes hergestellt, wobei das Verfahren umfaßt:

(a) einen Vorbehandlungsschritt zum Herstellen eines Vorläufers, welcher ein Pulver ist und welcher von einer Hauptphase, die aus einer Bi-2212-Phase besteht, und dem Rest, der aus einer Bi-2223-Phase und einer nicht supraleitenden Phase besteht, gebildet wird,
(b) einen Füllschritt zum Einfüllen des Vorläufers in ein Metallrohr bei einem Gesamtdruck von höchstens 1.000 Pa und
(c) einen Abdichtungsschritt zum dichten Verschließen des Metallrohres, das bei einem Gesamtdruck von höchstens 1.000 Pa mit dem Vorläufer gefüllt wurde.

Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 12 und 13 wurden der Füllschritt und der Abdichtungsschritt in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Verhältnis Sauerstoffpartialdruck/Gesamtdruck von 0,8 oder höher durchgeführt.
In den Beispielen 1 bis 15 wurden, wenn der Füllschritt (S20) und der Erwärmungsschritt (S30) durchgeführt wurden, der Erwärmungsschritt (S30) und der Abdichtungsschritt (S40) in derselben Kammer durchgeführt, die in 3 dargestellt ist. Dementsprechend bezeichnet in der untenstehenden Tabelle I der ”Gesamtdruck” den Druck (den Gesamtdruck in Pa), während der Erwärmungsschritt (S30) und der Abdichtungsschritt (S40) durchgeführt wurden, in dem Falle, wenn der Füllschritt (S20) und der Erwärmungsschritt (S30) durchgeführt wurden. In Tabelle I bezeichnet der ”Sauerstoffdruck” den Sauerstoffpartialdruck, während der Erwärmungsschritt (S30) und der Abdichtungsschritt (S40) durchgeführt wurden, in dem Falle, wenn der Füllschritt (S20) und der Erwärmungsschritt (S30) durchgeführt wurden. Der Sauerstoffdruck (Pa) wurde durch das folgende Verfahren bestimmt. Zuerst wurde die Sauerstoffkonzentration in der Kammer unter Verwendung eines Konzentrationsmessers gemessen. Danach wurde der Sauerstoffdruck durch Multiplizieren des Gesamtdruckes mit der Konzentration berechnet.
Genauer, im Vorbehandlungsschritt (S10) wurden Vorläufer hergestellt, von denen jeder von einer Bi-2212-Phase, Ca₂PbO₄, Ca₂CuO₃ und (Ca, Sr)₁₄Cu₂₄O₄₁ gebildet wurde. Die Supraleitungs-Übergangstemperatur (Tc) und der Wassergehalt der hergestellten Vorläufer sind unten in Tabelle I angegeben. Die Supraleitungs-Übergangstemperatur (Tc) wurde durch das folgende Verfahren bestimmt. Zuerst wurde durch die Messung unter Verwendung eines hochempfindlichen Magnetfeldsensors (Supraleitende Quanteninterferenzeinheit, Superconducting Quantum Interference Device, SQUID) eine Empfindlichkeitskurve erhalten. Danach wurde unter Verwendung der Kurve die Temperatur (Tc) als eine Temperatur bestimmt, bei welcher die Magnetisierung 0,5% der Magnetisierung bei 5 K betrug. Der Wassergehalt wurde durch das folgende Verfahren bestimmt. Zuerst wurde eine Messung durchgeführt, um unter Anwendung des Karl-Fischer-Verfahrens die Menge an Wasser zu bestimmen, die aus der auf 900°C erwärmten Probe extrahiert wird. Danach wurde die Menge an Wasser durch das Gewicht der Probe dividiert, um den Wassergehalt zu erhalten.
Im Füllschritt (S20) wurde ein aus Silber hergestelltes Metallrohr bei dem in Tabelle I angegebenen Druck mit einem Vorläufer gefüllt, der von einer Bi-2212-Phase, Ca₂PbO₄, Ca₂CuO₃ und (Ca, Sr)₁₄Cu₂₄O₄₁ gebildet wurde.
Falls der Erwärmungsschritt (S30) durchgeführt wurde, wurde das Metallrohr von außen mit einem Heizelement bei einer Temperatur und einem Druck erwärmt, die beide in Tabelle I angegeben sind.
Im Abdichtungsschritt (S40) wurde das mit dem Vorläufer gefüllte Metallrohr unter Verwendung eines aus Silber hergestellten Abdichtungselements mittels des Verfahrens der Induktionserwärmung bei einem Druck, der in Tabelle I angegeben ist, dicht verschlossen.
Das mit dem Vorläufer gefüllte Metallrohr wurde durch Ziehen bearbeitet, um einen Monofilamentdraht herzustellen. Eine Vielzahl von oben beschriebenen Monofilamentdrähten wurde zu einem Bündel vereinigt, um in ein aus Silber hergestelltes Metallrohr eingeführt zu werden, um einen Draht mit einer Multifilamentstruktur zu erhalten. Der Draht mit der Monofilamentstruktur wurde durch Ziehen und Walzen bearbeitet, um einen bandförmigen Draht herzustellen. Der Draht wurde 50 Stunden einer Wärmebehandlung bei 840°C und einer Sauerstoffkonzentration von 8% unterzogen.
Mittels Durchführung der oben beschriebenen Schritte wurde jeder der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen 1 bis 15 hergestellt.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Das Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes im Vergleichsbeispiel 1 war im wesentlichen dasselbe wie in den Beispielen 1 bis 15. Der einzige Unterschied bestand darin, daß der Füllschritt und der Abdichtungsschritt bei einem 1.000 Pa übersteigenden Druck durchgeführt wurde, welcher 1.050 Pa betrug.
AUSWERTUNGSVERFAHREN
Die auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte, die gemäß dem Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes in den Beispielen 1 bis 15 und dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurden, wurden Messungen der Packungsdichte, des Winkels der Orientierungsabweichung und der kritischen Stromstärke unter Anwendung der nachfolgend beschriebenen Verfahren unterzogen. Die gemessenen Ergebnisse sind in Tabelle I angegeben.
Die Packungsdichte wurde durch das folgende Verfahren bestimmt. Zuerst wurde nach dem Füllschritt ein Laserstrahl von oben auf die Öffnung des Metallrohres gerichtet. Der Laserstrahl wurde von einem Spiegel reflektiert, um die Höhe zu messen, bis zu welcher der Vorläufer in das Metallrohr eingefüllt wurde. Das Volumen des Raumes, welcher mit dem Vorläufer gefüllt war, wurde unter Verwendung der gemessenen Höhe und der Grundfläche des Metallrohres gemessen. Das Gewicht des in das Metallrohr eingefüllten Vorläufers wurde ebenfalls gemessen. Ausgehend von der gemessenen Höhe, dem Gewicht des Vorläufers und der Tatsache, daß die theoretische Dichte des Materials des Vorläufers 6,3 g/cm³ betrug, wurde die Packungsdichte unter Verwendung der Formel {(Gewicht des eingefüllten Vorläufers ÷ Volumen des Raumes, in welchen der Vorläufer eingefüllt ist) ÷ theoretische Dichte} × 100 berechnet.
Der Winkel der Orientierungsabweichung des Filaments der hergestellten auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen 1 bis 15 und im Vergleichsbeispiel 1 wurde durch das folgende Verfahren bestimmt. Zuerst wurde eine Röntgenbeugung (X-Ray Diffraction, XRD) an dem von der Bi-2223-Phase gebildeten supraleitenden Kristall durchgeführt, um die Rocking-Kurve des (0, 0, 24) Peaks zu bestimmen. Die Halbwertsbreite (Full Width at Half Maximum, FWHM) der erhaltenen Rocking-Kurve ist der Winkel der Orientierungsabweichung. Die FWHM ist ein Wert, welcher dem Neigungswinkel der Richtung der a-b-Ebene des von der Bi-2223-Phase gebildeten supraleitenden Kristalls bezüglich der Erstreckungsrichtung des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes entspricht (die Erstreckungsrichtung fällt mit der Richtung zusammen, in welcher der elektrische Strom in dem auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht fließt). Daher wird die FWHM als ein Index zum Anzeigen des Orientierungsgrades eines supraleitenden Kristalls verwendet. Ein kleiner Wert der FWHM zeigt, daß die a-b-Ebene des einzelnen supraleitenden Kristalls eine gute Orientierung aufweist.
Die kritische Stromstärke wurde bei einer Temperatur von 77 K und in dem Eigenmagnetfeld an jedem der hergestellten auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen 1 bis 15 und im Vergleichsbeispiel 1 gemessen. Die kritische Stromstärke ist als eine Stärke des Stroms definiert, der zugeführt werden muß, um ein elektrisches Feld von 10^–6 V/cm zu erzeugen.
AUSWERTUNGSERGEBNIS
Wie in Tabelle I angegeben, konnte, während der auf Bi-2223 basierende supraleitende Draht im Vergleichsbeispiel 1 eine Packungsdichte von nur 15% aufwies, bei den auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähten in den Beispielen 1 bis 15 eine Packungsdichte von mindestens 30% und höchstens 50% erreicht werden, da sie durch Einfüllen des Vorläufers in das Metallrohr bei einem Druck von höchstens 1,000 Pa im Füllschritt (S20) hergestellt wurden. Infolgedessen war der Winkel der Orientierungsabweichung des Bi-2223-Kristalls der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen 1 bis 15 kleiner als derjenige des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes im Vergleichsbeispiel 1. Die kritische Strömstärke der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen 1 bis 15 war höher als diejenige des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes im Vergleichsbeispiel 1.
Insbesondere war es mit dem auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht im erfindungsgemäßen Beispiel 12, welcher mittels Durchführung des Füllschrittes, Erwärmungsschrittes und Abdichtungsschrittes bei einem Sauerstoffpartialdruck im Bereich von mindestens 1 Pa und höchstens 100 Pa hergestellt wurde, möglich, den Winkel der Orientierungsabweichung und die kritische Stromstärke wesentlich zu verbessern.
Implementierungsbeispiel 2
Dieses Implementierungsbeispiel beinhaltete eine Untersuchung zur Auswirkung der Bedingung, daß die Bi-2212-Phase, die in dem im Vorbehandlungsschritt hergestellten Vorläufer enthalten ist, eine Supraleitungs-Übergangstemperatur von höchstens 74 K aufweist. Genauer gesagt wurden in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 16 bis 21 auf Bi-2223 basierende supraleitende Drähte hergestellt, um die kritische Stromstärke der einzelnen auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte zu messen.
BEISPIELE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG 16 BIS 21
In den Beispielen der vorliegenden Erfindung 16 bis 21 wurde im wesentlichen dasselbe Herstellungsverfahren angewendet wie dasjenige, das im Beispiel der vorliegenden Erfindung 12 angewendet wurde, außer was den Vorbehandlungsschritt (S10) anbelangt.
Genauer, es wurden Pulver hergestellt, die von einer Bi-2212-Phase, Ca₂PbO₄, Ca₂CuO₃ und (Ca, Sr)₁₄Cu₂₄O₄₁ gebildet wurden. Die Pulver wurden einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 650°C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Konzentration, die unten in Tabelle II angegeben ist, unterzogen. Auf diese Weise wurden Vorläufer hergestellt. Die Vorläufer, die im Vorbehandlungsschritt (S10) der Beispiele der vorliegenden Erfindung 16 bis 21 hergestellt wurden, wiesen Supraleitungs-Übergangstemperaturen (Tc) auf, die unten in Tabelle II angegeben sind. Die Supraleitungs-Übergangstemperatur (Tc) wurde unter Anwendung desselben Verfahrens gemessen, das im Implementierungsbeispiel 1 angewendet wurde. Die Vorläufer hatten einen Wassergehalt von 400 ppm. Anschließend wurden, wie im Beispiel der vorliegenden Erfindung 12, der Füllschritt (S20), der Erwärmungsschritt (S30) und der Abdichtungsschritt (S40) durchgeführt.
AUSWERTUNGSVERFAHREN

Die erhaltenen auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 16 bis 21 wurden der Messung der kritischen Stromstärke wie im Implementierungsbeispiel 1 unterzogen. Die gemessenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II angegeben. Tabelle II

	Sauerstoffkonzentration (%)	Übergangstemperatur (K)	Kritische Stromstärke (A)
Beispiel der vorliegenden Erfindung 16	0,1	82	151
Beispiel der vorliegenden Erfindung 17	1	80	145
Beispiel der vorliegenden Erfindung 18	10	77	160
Beispiel der vorliegenden Erfindung 19	50	72	198
Beispiel der vorliegenden Erfindung 20	80	74	203
Beispiel der vorliegenden Erfindung 21	100	69	201

AUSWERTUNGSERGEBNIS
Wie aus den Tabellen I und II ersichtlich ist, wiesen die auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 16 bis 21 eine kritische Stromstärke auf, die höher ist als diejenige des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes im Vergleichsbeispiel 1. Außerdem wiesen die auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 19 bis 21, welche unter Verwendung von Vorläufern hergestellt wurden, in welchen die Bi-2212-Phase eine Supraleitungs-Übergangstemperatur von 74 K oder darunter hatte, eine wesentlich erhöhte kritische Stromstärke auf, verglichen mit derjenigen der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 16 bis 18, welche unter Verwendung von Vorläufern hergestellt wurden, in welchen die Supraleitungs-Übergangstemperatur 74 K überstieg.
Wie oben beschrieben, bestätigte das Implementierungsbeispiel 2, daß, um die kritische Stromstärke wirksam zu erhöhen, es effizient ist, dafür zu sorgen, daß die in dem hergestellten Vorläufer enthaltene Bi-2212-Phase eine Supraleitungs-Übergangstemperatur (Tc) von höchstens 74 K aufweist.
Implementierungsbeispiel 3
Dieses Implementierungsbeispiel beinhaltete eine Untersuchung zur Auswirkung der Bedingung, daß der in dem Vorbehandlungsschritt hergestellte Vorläufer einen Wassergehalt von höchstens 450 ppm aufweist. Genauer gesagt wurden in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 22 bis 29 auf Bi-2223 basierende supraleitende Drähte hergestellt, um die kritische Stromstärke der einzelnen auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte zu messen.
BEISPIELE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG 22 BIS 29
In den Beispielen der vorliegenden Erfindung 22 bis 29 wurde im wesentlichen dasselbe Herstellungsverfahren angewendet wie dasjenige, das im Beispiel der vorliegenden Erfindung 12 angewendet wurde, außer was den Vorbehandlungsschritt (S10) anbelangt.
Genauer, es wurden Pulver, die von einer Bi-2212-Phase, Ca₂PbO₄, Ca₂CuO₃ und (Ca, Sr)₃₄Cu₂₄O₄₁ gebildet wurden, vorbehandelt, indem sie 8 Stunden bei einer Temperatur von 780°C erwärmt wurden. In den Beispielen der vorliegenden Erfindung 22, 23 und 29 wurden die Vorläufer hergestellt, indem die Pulver für die in der untenstehenden Tabelle III angegebene Zeitdauer der Atmosphäre ausgesetzt wurden, um Wasser aus der Atmosphäre zu absorbieren. In den Beispielen der vorliegenden Erfindung 24 bis 28 wurden die Vorläufer hergestellt, indem die Pulver unmittelbar nach ihrer Entnahme aus dem Trockenofen verwendet wurden. Die Vorläufer der Beispiele der vorliegenden Erfindung 22 bis 29, die im Vorbehandlungsschritt (S10) hergestellt wurden, wiesen die in der untenstehenden Tabelle III angegebenen Wassergehalte auf. Der Wassergehalt wurde unter Anwendung desselben Verfahrens gemessen wie im Implementierungsbeispiel 1. Die in den Vorläufern enthaltene Bi-2212-Phase wies eine Supraleitungs-Übergangstemperatur (Tc) von 61 K auf. Anschließend wurden in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 22 bis 29, wie im Beispiel der vorliegenden Erfindung 12, der Füllschritt (S20), der Erwärmungsschritt (S30) und der Abdichtungsschritt (S40) durchgeführt.
AUSWERTUNGSVERFAHREN

Die erhaltenen auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 22 bis 29 wurden der Messung der kritischen Stromstärke wie im Implementierungsbeispiel 1 unterzogen. Die gemessenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III angegeben. Tabelle III

	Expositionsdauer in der Atmosphäre (Stunden)	Wassergehalt (ppm)	Kritische Stromstärke (A)
Beispiel der vorliegenden Erfindung 22	100	950	155
Beispiel der vorliegenden Erfindung 23	24	800	165
Beispiel der vorliegenden Erfindung 24	0	250	198
Beispiel der vorliegenden Erfindung 25	0	400	203
Beispiel der vorliegenden Erfindung 26	0	450	192
Beispiel der vorliegenden Erfindung 27	0	410	199
Beispiel der vorliegenden Erfindung 28	0	380	201
Beispiel der vorliegenden Erfindung 29	50	600	157

AUSWERTUNGSERGEBNIS
Wie aus den Tabellen I und III ersichtlich ist, wiesen die auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 22 bis 29 eine kritische Stromstärke auf, die höher ist als diejenige des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes im Vergleichsbeispiel 1. Außerdem wiesen, wie in Tabelle III angegeben, die Beispiele der vorliegenden Erfindung 24 bis 28, in welchen die Herstellung unter Verwendung von Vorläufern mit einem Wassergehalt von 450 ppm oder weniger im Vorbehandlungsschritt (S10) erfolgte, eine wesentlich erhöhte kritische Stromstärke auf, verglichen mit derjenigen in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 22, 23 und 29, in welchen die Herstellung unter Verwendung von Vorläufern mit einem Wassergehalt von mehr als 450 ppm erfolgte.
Wie oben beschrieben, bestätigte das Implementierungsbeispiel 3, daß, um die kritische Stromstärke wirksam zu erhöhen, es effizient ist, dafür zu sorgen, daß der hergestellte Vorläufer einen Wassergehalt von höchstens 450 ppm aufweist.
Es ist zu beachten, daß die oben offenbarten Ausführungsformen und Beispiele in jeder Hinsicht der Veranschaulichung dienen und keine Einschränkung darstellen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch den Umfang der beigefügten Ansprüche angegeben, nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele. Dementsprechend ist beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung alle Überarbeitungen und Modifikationen innerhalb des Sinngehaltes und Umfangs einschließt, der zum Umfang der Ansprüche äquivalent ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Der auf Bi-2223 basierende supraleitende Draht, der mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes hergestellt wird, kann eine erhöhte kritische Stromstärke aufweisen, da das Verfahren das Eindringen verunreinigender Gase sowohl während des Füllens des Metallrohres mit dem Vorläufer als auch während des dichten Verschließens des Metallrohres verringern kann. Demzufolge kann der auf Bi-2223 basierende supraleitende Draht, der mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes hergestellt wird, zum Beispiel für ein supraleitendes Kabel, einen supraleitenden Transformator, einen supraleitenden Fehlerstombegrenzer, eine supraleitende Energiespeichervorrichtung und andere supraleitende Vorrichtungen verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes, wobei das Verfahren umfaßt: (a) einen Vorbehandlungsschritt zum Herstellen eines Vorläufers, welcher ein Pulver ist und welcher von einer Hauptphase, die aus einer Bi-2212-Phase besteht, und dem Rest, der aus einer Bi-2223-Phase und einer nicht supraleitenden Phase besteht, gebildet wird; (b) einen Füllschritt zum Einfüllen des Vorläufers in ein Metallrohr bei einem Gesamtdruck von höchstens 1.000 Pa; und (c) einen Abdichtungsschritt zum dichten Verschließen des Metallrohres, das bei einem Gesamtdruck von höchstens 1.000 Pa mit dem Vorläufer gefüllt wurde, wobei der Füllschritt und der Abdichtungsschritt in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Verhältnis Sauerstoffpartialdruck/Gesamtdruck von 0.8 oder höher durchgeführt werden.
Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes nach Anspruch 1, wobei der Füllschritt und der Abdichtungsschritt in einer Atmosphäre durchgeführt werden, welche einen Sauerstoffpartialdruck von mindestens 1 Pa und höchstens 100 Pa aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes nach Anspruch 1, wobei der Füllschritt und der Abdichtungsschritt bei einem Gesamtdruck von mindestens 1 Pa und höchstens 10 Pa durchgeführt werden.
Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Füllschritt und der Abdichtungsschritt in derselben Kammer durchgeführt werden.
Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren ferner einen Erwärmungsschritt zwischen dem Füllschritt und dem Abdichtungsschritt umfaßt; wobei der Erwärmungsschritt das Erwärmen des mit dem Vorläufer gefüllten Metallrohres bei einer Temperatur von mindestens 100°C und höchstens 800°C und bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa und einem Verhältnis Sauerstoffpartialdruck/Gesamtdruck von 0.8 oder höher beinhaltet.
Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes nach Anspruch 5, wobei der Füllschritt, der Erwärmungsschritt und der Abdichtungsschritt in derselben Kammer durchgeführt werden.
Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der in das Metallrohr eingefüllte Vorläufer nach Durchlaufen des Füllschrittes eine Packungsdichte von mindestens 30% und höchstens 50% aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Vorbehandlungsschritt das Herstellen des Vorläufers beinhaltet, in welchem die Bi-2212-Phase eine Supraleitungs-Übergangstemperatur von höchstens 74 K aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Vorbehandlungsschritt das Herstellen des Vorläufers mit einem Wassergehalt von höchstens 450 ppm beinhaltet.
Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in dem Vorbehandlungsschritt zum Herstellen des Vorläufers der Vorläufer in einer Atmosphäre, welche eine Sauerstoffkonzentration von mindestens 50% und höchstens 100% aufweist, wärmebehandelt wird.