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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für
einen auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
- Patentliteratur
1: die veröffentlichte japanische
Patentanmeldung Tokukai 2004-87488 .
- Patentliteratur 2: die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Tokukai 2001-184956 .
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES
PROBLEM
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Trotzdem
werden selbst bei den Verfahren, die in den oben genannten Patentliteraturen
1 und 2 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.
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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.
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MITTEL ZUM LÖSEN
DES PROBLEMS
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines auf Bi-2223
basierenden supraleitenden Drahtes verfügt über
einen Vorbehandlungsschritt, einen Füllschritt und einen
Abdichtungsschritt. Der Vorbehandlungsschritt beinhaltet das 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. Der Füllschritt beinhaltet das
Einfüllen des Vorläufers in ein Metallrohr bei
einem Druck von höchstens 1.000 Pa. Der Abdichtungsschritt
beinhaltet das dichte Verschließen des Metallrohres, das
bei einem Druck von höchstens 1.000 Pa mit dem Vorläufer
gefüllt wurde.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 beinhaltet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 eine wesentlich erhöhte kritische Stromstärke
aufweisen kann.
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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.
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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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.
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2 ist
ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines
auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist
eine Prinzipskizze zur Erläuterung eines Verfahrens zum
Herstellen eines auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes
bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)2Sr2Ca1Cu2OZ oder
Bi2Sr2Ca1Cu2OZ)
besteht, und dem Rest, der aus einer Bi-2223-Phase (einer (BiPb)2Sr2Ca2Cu3OZ 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Verschließens
in das Metallrohr 12 einzudringen. Wenn der Druck höchstens
900 Pa beträgt, 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.
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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 Eindringens 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.
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Anschließend
wird der Multifilamentdraht gewalzt, um einen bandförmigen
Draht zu erhalten. Dieser Walzvorgang erhöht die Dichte
der Vorläufer 11 noch weiter.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Implementierungsbeispiel 1
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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 der vorliegenden Erfindung 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.
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BEISPIELE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG 1
BIS 15
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Die
auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte der Beispiele
der vorliegenden Erfindung 1 bis 15 wurden gemäß dem
Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden
Drahtes in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
hergestellt.
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In
den Beispielen der vorliegenden Erfindung 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Mittels
Durchführung der oben beschriebenen Schritte wurde jeder
der auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den
Beispielen der vorliegenden Erfindung 1 bis 15 hergestellt.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Das
Verfahren zum Herstellen des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden
Drahtes im Vergleichsbeispiel 1 war im wesentlichen dasselbe wie
in den Beispielen der vorliegenden Erfindung 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.
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AUSWERTUNGSVERFAHREN
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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 1 angegeben.
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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.
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Der
Winkel der Orientierungsabweichung des Filaments der hergestellten
auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drähte in den Beispielen
der vorliegenden Erfindung 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.
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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 der
vorliegenden Erfindung 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.
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AUSWERTUNGSERGEBNIS
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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 der vorliegenden Erfindung 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 der vorliegenden Erfindung 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 der vorliegenden Erfindung 1 bis 15 war höher
als diejenige des auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Drahtes
im Vergleichsbeispiel 1.
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Insbesondere
war es mit dem auf Bi-2223 basierenden supraleitenden Draht im Beispiel
der vorliegenden Erfindung 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.
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Implementierungsbeispiel 2
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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 |
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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.
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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)14Cu24O41 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.
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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 |
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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.
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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.
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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.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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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 Fehlerstrombegrenzer, eine supraleitende
Energiespeichervorrichtung und andere supraleitende Vorrichtungen
verwendet werden.
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Zusammenfassung
-
Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines auf Bi-2223
basierenden supraleitenden Drahtes bereit. Das Verfahren weist einen
Vorbehandlungsschritt zum Herstellen eines Vorläufers 11 auf,
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, einen
Füllschritt zum Einfüllen des Vorläufers
in ein Metallrohr bei einem Druck von höchstes 1.000 Pa
und einen Abdichtungsschritt zum dichten Verschließen des
Metallrohres, das bei einem Druck von höchstes 1.000 Pa
mit dem Vorläufer gefüllt wurde. Das Verfahren
verringert das Eindringen von verunreinigenden Gasen und erhöht
dadurch die kritische Stromstärke.
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- 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
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-87488 [0006, 0006]
- - JP 2001-184956 [0006, 0006]