DE112007003312B4 - Verfahren zur Verbindung oxidischer supraleitender Rohre mit einer supraleitenden Verbindungsstelle - Google Patents

Verfahren zur Verbindung oxidischer supraleitender Rohre mit einer supraleitenden Verbindungsstelle Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Verbinden oxidischer supraleitender Rohre mit einer supraleitenden Verbindungsstelle, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:i) getrenntes Herstellen wasserbasierter Lösungen von Nitraten von Bi, Pb, Sr, Ca und Cu und Mischen der genannten Lösungen zusammen mit Ag, um eine einzelne Lösung zu erhalten;ii) Sprühtrocknen der erhaltenen Nitratlösungsmischung, die im Schritt (i) erhalten wird, um ein sprühgetrocknetes Pulver zu erhalten;iii) Kalzinieren des im Schritt (ii) erhaltenen sprühgetrockneten Pulvers, gefolgt von Vermahlen und Vermischen, um ein homogenes kalziniertes Pulver zu erhalten;iv) kaltes Isopressen des in Schritt (iii) erhaltenen kalzinierten Pulvers zu einer großformatigen Röhre mit einer Länge von bis zu etwa 500 mm, einem äußeren Durchmesser bis zu etwa 150 mm und einer Wandstärke im Bereich von 2 bis 100 mm;v) Sintern der im Schritt (iv) erhaltenen kalt isostatisch verpressten Rohre und Vermahlen der genannten gesinterten oxidischen Supraleiterrohre zu einem Pulver, gefolgt von Mischen, um das homogene partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulver zu erhalten;vi) kaltes Isopressen des partiell vorgeformten supraleitenden Oxidpulvers aus Schritt (v) zu Rohren verschiedener Größe;vii) Einkerben der beiden Endteile der Rohre aus Schritt (vi) und Abscheiden einer metallischen Silberschicht auf den genannten Einkerbungen, gefolgt von Läppen einer der Endflächen eines Paars der genannten Rohre und deren Anordnung in unmittelbarem Kontakt zueinander durch Einsetzen einer Silberhülse in die kontaktierenden Endteile des Rohrpaars, und ferner Aufbringen einer Paste von einzumischendem Material auf die genannten geläppten Endflächen;viii) physikalisches Kontaktieren der genannten beschichteten Endflächen und Umwickeln des genannten physikalisch verbundenen Teils mit einer perforierten Silberfolie und ferner Abscheiden einer Silberschicht mittels einer Metallsprühpistole, undix) Erhitzen der oben genannten Kombination des genannten Verbindungsteils und des Rohrpaars bei einer Temperatur im Bereich von 830°-850°C in Luft, für einen Zeitraum von 100-150 Stunden, um die supraleitende Verbindungsstelle zwischen einem Paar von Rohren zu erhalten.

Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden supraleitender Oxidrohre mit einer supraleitenden Verbindungsstelle. Insbesondere betrifft die Erfindung das Verbinden von supraleitenden (Bi, Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x-Oxidrohren mit einer supraleitenden Verbindungsstelle, die Transportstrom stabil mit minimalem Verlust überträgt. Unter Verwendung dieses Verfahrens können lange Leiter mit fester supraleitender Verbindung entwickelt werden, insbesondere für Anwendungen wie supraleitende Übertragungskabel, Stromzuleitungen, medizinische MRI-Systeme, supraleitende Stromrückhaltesysteme, etc.
  • Erfindungshintergrund
  • Eines der Hauptprobleme, welches die verbreitete Anwendung von oxidischen Supraleitern hemmt, insbesondere bei entweder großformatigen oder komplizierten Systemen, beispielsweise für supraleitende Übertragungskabel, Stromschienen, magnetische Kernresonanzsysteme (NMR), medizinische diagnostische Werkzeuge (zum Beispiel Magnetresonanzbildgebung (MRI)), supraleitende magnetische Energiespeichersysteme (SMES), supraleitende Generatoren, Einkristall-Ziehsysteme in einem magnetischen Feld, Gefriergeräte zum Kühlen supraleitender Magnete, Kernspaltungsreaktormagnete, Beschleuniger, magnetische Trennvorrichtungen, großskalige Vorrichtungen, Stromzuleitungen und dergleichen, wo es notwendig ist, nicht nur Transportstrom mit bis zu 103 A oder mehr durchzuleiten, ist es im Wesentlichen auch, einen langen Leiter mit stabiler Supraleitfähigkeit entlang seiner gesamten Länge zu haben. Oft ist es unmöglich, das gesamte System in einem einzelnen Stück herzustellen. Dementsprechend ist es häufig notwendig, Supraleiter miteinander (Ende an Ende) zu verbinden, um einen verbundenen Supraleiter ausreichender Länge zu erzeugen, der stabilisiert ist und in einem Zustand vorliegt, welcher in der Lage ist, hohe Stromstärken sicherzustellen. Deshalb ist es sehr wesentlich, dass diese Verbindungsstellen zwischen derartigen Supraleitern die gleichen supraleitenden Eigenschaften aufweisen wie das ursprüngliche kürzere Stück selbst, um in einer gegebenen Anwendung verwendbar zu sein.
  • Ferner ist es auch notwendig, dass eine Technik verfügbar ist um einen Abschnitt des supraleitenden Materials zu entfernen und zu ersetzen, wenn dieses im Betrieb durch thermische/mechanische Schockbelastungen beschädigt wird. Der Kontakt zwischen dem ersetzten neuen Stück und den unbeschädigten Abschnitten des Originalteils muss supraleitend sein und sollte auch die gleiche Strombelastbarkeit aufweisen wie das Original und die ersetzten Stücke ihrerseits.
  • Bisher verfügbare Techniken zur Herstellung supraleitender Verbindungen für metallische Supraleiter wie etwa NbTi und Nb3Sn liegen in Drahtform vor. Im Gegensatz zu diesen metallischen Supraleitern ist die Situation für oxidische Supraleiter besonders problematisch aufgrund ihrer spröden Natur, geringen Biegsamkeit und dem niedrigen Bruchwiderstand, etc.
  • Um Verbindungen zwischen oxidischen Supraleitern herzustellen, werden ähnliche Verfahren wie überlappendes Verschmelzen, Laserschweißen, Punktschweißen, Löten, Hartlöten, Läppverbindung, Stoßverbindung, Ultraschallverbindung, Kaschierverbindung etc., wie für Metallsupraleiter verwendet. Diese sind jedoch verbunden mit Ag-kaschierten Drähten/Bändern von sowohl Mono- als von Multi-Filamenten [Japan. J. Appl. Physics, Band 34, Seite 4770 (1995); US-Patent 6,133,814 ; US-Patent 6,159,905 , US-Patent 6,753,748 , Appl. Supercond, Band 3, Seite 207 (1995); Supercond. Sci. Technol. Band 13, Seite 237 (2000); US-Patent 6,194,2226 ]. Andererseits wurden nur sehr wenige Verfahren zum Verbinden von Supraleitern aus oxidischen Stoffen in Massenform wie Barren, Scheiben, Stangen etc. bisher vorgeschlagen. Diese fangen jedoch jetzt an, mehr Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen.
  • Es kann Bezug genommen werden auf zwei japanische Offenlegungsschriften Nr. Hei 1 (1989)-24379 ; und japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 1 (1989)-17384 , worin die Verbindungsteile mittels Festkörperreaktion hergestellt werden. Beide diese Verfahren führen zu zufällig orientierten und gering dichten verbundenen Teilen, wobei eine ausreichende kritische Stromdichte (Jc) schwer zu erzielen ist.
  • In einer anderen Quelle, Journal of the Electrochemical Society, Band 136, Nr. 2, Seiten 582-583 (Februar 1989), offenbart Y. Tzeng ein verbessertes Verfahren, wobei die Verbindungsstelle hergestellt wird durch Schmelzen unter Verwendung einer autogenen Schweißtechnik, bei der die Endflächen von zwei Barrenstücken aus vorgeformtem supraleitenden YBa2Cu3O7-x Massenmaterial in Überlappung gebracht werden, zum Schmelzen erhitzt und miteinander verschmolzen werden, mit einer nachfolgenden Erholungserhitzung der Verbindungsstelle. Es wird gelehrt, dass nach diesem Verfahren eine Verbindung hergestellt werden kann, welche ein Jc aufweist, das ungefähr das gleiche ist wie das der ursprünglichen Barrenbestandteile.
  • Im US-Patent 5,244,876 wird eine ähnliche autogene Schweißtechnik zum Verbinden vorgeformter Silber-ummantelter Bi2Sr2Ca1Cu2O8+x supraleitender Stangen/Scheiben verwendet, jedoch mit einer Veränderung. Anstelle eines Überlappens platziert diese Offenbarung die Endflächen der beiden Supraleiter nahe zusammen mit einer Lücke und füllt diese Lücke mit einem geschmolzenem Material der gleichen supraleitenden Stange gefolgt von einer Erholungserhitzung des verbundenen Teils.
  • Die oben genannten zwei bekannten Verbindungsverfahren haben die folgenden Probleme. Die Verbindung ist generell ohmsch, da ihre verbundenen Teile durch Schmelzen der vorgeformten supraleitenden Phase erzeugt werden, so dass eine vollständige Wiederherstellung der beschädigten supraleitenden Phase schwer zu erzielen ist.
  • Li et al. beschreiben in J. Less-Common Met., Band 164/165, Seite 660 (1990), ein Schweißverfahren zum Verbinden vorgeformter Bi-basierter supraleitender Barren unter Verwendung einer LPG-O2-Flamme. Es wird gelehrt, dass während des Schweißens die Oberseiten der Proben schnell schmolzen und eine Lücke auftritt, und winzige Teilchen aus der gleichen Schmelze zugesetzt werden, um die Lücke zu füllen. Dann wird über die Ausbildung einer supraleitenden Verbindung nach einer Wärmebehandlung berichtet. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass die Verbindungsstelle größer ist, was die Verbindung mechanisch schlecht macht.
  • J. Cai et al. beschrieben in Supercond. Sci. Technol. Band 5, Seite 599 (1992) eine Mikrowellentechnik zum Verbinden von (Bi, Pb)-2223 vorgeformten supraleitenden Barren Ende an Ende unter einer axialen Druckbelastung und berichteten dann von einer mechanisch starken Verbindung. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist es jedoch, dass die Offenbarungen nichts über die supraleitenden Eigenschaften der Verbindung aussagen.
  • In den US-Patenten Nr. 5,116,810 und 5,321,003 , beide von Joshi et al., wird auch eine ähnliche Methode verwendet, jedoch im Gegensatz zur Verbindungsbildung zwischen vorgeformten supraleitenden Bestandteilen wird die Verbindung gemäß diesem Patent gebildet zwischen Formteilen aus metallischen Seltenerdelementvorstufen, und die verbundene Stelle wird mit einer nachfolgenden Erhitzung punktgeschweißt, um eine supraleitende Phase zu erzeugen. Obwohl die vor der Herstellung der supraleitenden Phase gebildeten Verbindungen im Wesentlichen nicht ohmscher Natur sind, ist es häufig jedoch unbequem, derartige Verbindungsvorgänge mit elementaren Vorstufen anstelle von Komponenten im supraleitenden Zustand durchzuführen.
  • Mutoh et al. beschreiben in Japanese J. Apply. Phys. Band 29 Nr. 8 Seite L1432 (Aug. 1990) ein Verfahren unter Verwendung von (Bi, Pb)-2223 Tafeln aufgepumpt aus Schmelzen. Die Verbindung wird hergestellt zwischen einem Paar derartiger Tafeln: Nicht geglüht, geglüht und geglüht mit einer nicht geglühten Einsatzplatte. Zwei Tafeln angeordnet aufeinander und bei verschiedenen Temperaturen und Drücken miteinander heiß verpresst. Dann wird geschildert, dass eine gute supraleitende Verbindung nur erhalten werden kann, wenn eine geglühte Ausgangsschmelze (das heißt der zweite Fall) verwendet wurde. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in der Gegenwart von nicht vermeidbaren Spuren von Verunreinigungsphasen sowohl in dem Massenanteil wie auch in dem verbundenen Teil, was zu einem Endprodukt schlechter Qualität führt.
  • Eine andere Quelle, Jap. J. Appl. Phys. Band 29, Seite L875 (1990) zum Verbinden von dicken Filmen, obwohl die Offenbarung das gleiche Heißpressverfahren verwendet wie in der oben angegebenen Quelle, schlussfolgert jedoch unterschiedlich. Das heißt, gemäß dieser Studie sind akzeptable Verbindungen nur möglich mit vollständig ausreagiertem Material anstelle von Vorstufenmaterial für den Heißpressvorgang. Der Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass nur schwache supraleitende Verbindungen gebildet werden.
  • In den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 5 Hei 3 (1991)-242384; Hei 3 (1991)-254473 beschriebenen Verfahren wird eine partielle Schmelzenverfestigung (das heißt eine Kristallisierung aus dem geschmolzenen Zustand) der vorgeformten supraleitenden Körper aus Bi-2212 verwendet, die miteinander verbunden werden sollen, um eine dichte und orientierte Matrix in der Verbindungsstelle zu erzeugen, um so zu einer supraleitenden Verbindung zu führen. Für dieses Kristallisationsverfahren aus dem geschmolzenen Zustand wird von einem Verfahren zum Einsetzen einer sich einmischenden Substanz mit einem geringeren Schmelzpunkt als der der zu verbindenden Körper gemacht. Gemäß dem Verfahren in dem erstgenannten Patent ist eine sich einmischende Substanz entweder ein Precursor oder ein kalzinierter Körper in Pulverform, der in den Verbindungsteil eingefüllt wird, gefolgt von thermischer Behandlung zur Kristallisation aus dem geschmolzenen Zustand. Demgegenüber wird in diesem Verfahren das Verbindungsteil größtenteils orientiert und dicht sein im Vergleich zu den obigen Verfahren. Dieses Verfahren wiederum hat einen Nachteil aufgrund des Unterschieds bei den thermischen Behandlungen (um etwa 10°C) der zu verbindenden Körper und der einzumischenden Substanz aufgrund ihrer unterschiedlichen Schmelztemperaturen, so dass eine gute Verbindung nur unter großen Schwierigkeiten erhalten werden kann. Ferner wird der in der flüssigen Phase wachsende Kristall nur schwerlich mit den zu verbindenden Körpern verbunden, wenn die einzumischende Substanz einzeln geschmolzen wird.
  • Im Verfahren wie in dem letztgenannten Patent beschrieben, ist die einzumischende Substanz ein Bi-2212-Phase enthaltendes kalziniertes Pulver. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in der Verringerung der Kristallorientierung an der Verbindungsstelle im Vergleich zur Orientierung innerhalb der zu verbindenden Bestandteile aufgrund einer Variation der Schmelztemperatur als Ergebnis eines sich ändernden Verhältnis des kalzinierten Pulvers vermischt mit der Bi-2212-Phase bei fortschreitendem Erhitzen. Dementsprechend führt dies zu einer Verringerung des Ic in der Verbindungsstelle.
  • Eine Verbesserung des obigen Verfahrens ist im US-Patent 6,258,754 beschrieben, worin ein Gesamtaufbau von verbindendem YbBa2Cu3O7-Y Pulver, schichtweise angeordnet zwischen zwei unabhängigen vorgeformten supraleitenden einzelnen YBa2Cu3O7-X Domänen, und der Verbindungsstelle wärmebehandelt wird, so dass ein Schmelzen nur in der Grenzfläche auftritt und das verbindende Material epitaxial wächst. Fest verbundene Barren werden beschrieben. Ringe (rechtwinklige oder quadratische) können auch miteinander verbunden werden durch deren Übereinanderstapelung. Dieses Verfahren hat jedoch einen Nachteil, wenn ein Pulver als verbindendes Material verwendet wird, da die Luft zwischen den Teilchen nicht entweichen kann, sogar während des Schmelzvorgangs und der Verfestigung des verbindenden Materials, so dass hieraus nicht nur Poren, sondern auch die Segregation von Verunreinigungen in der Verbindungsstelle resultieren.
  • Um das Problem, das aufgrund von eingeschlossener Luft bei Verwendung des YbBa2Cu3O7-Y Pulvers als Verbindungsmaterial in den obigen Patenten auftritt, zu überwinden, verwenden Lida et al. im US-Patent 7,001,870 ein gesintertes dichtes Material aus YbBa2Cu3O7-Y, das zwischen zwei gesinterte YbBa2Cu3O7-Y Blöcke angeordnet wird, und dieses gesinterte Verbindungsmaterial wird geschmolzen und anschließend unter Ausbildung einer Verbindungsschicht verfestigt, wodurch die rechtwinkligen YbBa2Cu3O7-X Blöcke miteinander verbunden werden. Obwohl dieses gesinterte Material eine relativ bessere Verbindung ergab, ist jedoch ein Nachteil dieses Verfahrens, dass schon ein geringfügiger Unterschied bei den Rekristallisierungspunkten, in den Kristallstrukturen etc. des Verbindunsmaterials zu dem der YbBa2Cu3O7-X Blöcke dazu führt, dass keine starke supraleitende Verbindung hergestellt werden kann.
  • All die oben genannten Verfahren haben ihre eigenen Vorzüge und Beschränkungen und sind mit dem Verbinden von Massenkörpern in fester Form verbunden, wie Drähten/Bändern, Silber-ummantelte Stangen, Schleifen, Platten, Barren, Blöcke, und in Hohlform, wie Ringe mit rechtwinkliger oder quadratischem Querschnitt und keinen kreisförmigen Querschnitt aufweisend, um den Grenzflächenwinkel unterhalb von 10 Grad für einfache Verbindung zu halten und auch damit Proben kleiner Größe im Millimeterbereich gestapelt werden können. Dementsprechend wurde einem Verfahren zum Verbinden von Hohlkörpern größerer Dimension und mit kreisförmigen Querschnitten keine Beachtung geschenkt, wie etwa Rohrleitern, die nun aufgrund ihrer Ic-Werte in rascher technischer Entwicklung sind, da deren Ic-Werte nicht stark durch das eigenmagnetische Feld beschränkt sind im Vergleich zu denjenigen aus festen Stangenleitern.
  • Aufgaben der Erfindung
  • Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden von supraleitenden Oxidmassen in hohlen röhrenförmigen Formen (Rohren) mit einer supraleitenden Verbindungsstelle bereitzustellen.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine supraleitende Verbindungsstelle zum Verbinden von oxidischen supraleitenden Rohren aus (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+X, abgekürzt als (Bi,Pb)-2223-Material, bereitzustellen, welches besonders bevorzugt ist aufgrund seiner hohen kritischen Temperatur (Tc), einer hohen kritischen Stromdichte (Jc), einer geringen Toxizität und der Vermeidung von Seltenerdelementen.
  • Eine wiederum andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden (Bi,Pb)-2223 Körpern unter Verwendung eines partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers bereitzustellen.
  • Wiederum eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des kalzinierten supraleitenden Materials durch Erhitzen eines sprühgetrockneten Pulvers.
  • Wiederum eine andere Aufgabe ist es, die Verwendung eines sprühgetrockneten Pulvers erhalten durch Sprühtrocknung einer Lösung der die Bestandteile bildenden Rohmaterialien durch Verwendung eines Sprühtrocknungsverfahrens bereitzustellen. Wiederum eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Anordnen der Enden des Rohrmaterials in Kontakt miteinander bereitzustellen.
  • Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine supraleitende Verbindungsstelle mit Verlusten beim kritischen Strom (Ic) von nicht mehr als 10% bereitzustellen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von oxidischen Supraleiterrohren mit einer supraleitenden Verbindungsstelle bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    1. i) getrenntes Herstellen wasserbasierter Lösungen von Nitraten von Bi, Pb, Sr, Ca und Cu und Mischen der genannten Lösungen zusammen mit Ag, um eine einzelne Lösung zu erhalten;
    2. ii) Sprühtrocknen der erhaltenen Nitratlösungsmischung, die im Schritt (i) erhalten wurde, um ein sprühgetrocknetes Pulver zu erhalten;
    3. iii) Kalzinieren des im Schritt (ii) erhaltenen sprühgetrockneten Pulvers, gefolgt von Vermahlen und Vermischen, um ein homogenes kalziniertes Pulver zu erhalten;
    4. iv) kaltes Isopressen des in Schritt (iii) erhaltenen kalzinierten Pulvers zu einer großformatigen Röhre mit einer Länge von bis zu etwa 500 mm, einem äußeren Durchmesser bis zu etwa 150 mm und einer Wandstärke im Bereich von 2 bis 100 mm;
    5. v) Sintern der im Schritt (iv) erhaltenen kalt isostatisch verpressten Rohre und Vermahlen der genannten gesinterten oxidischen Supraleiterrohre zu einem Pulver, gefolgt von Mischen, um ein homogenes, partiell vorgeformtes, supraleitende Phase enthaltendes Pulver zu erhalten;
    6. vi) kaltes Isopressen des partiell vorgeformten supraleitenden Oxidpulvers aus Schritt (v) zu Rohren verschiedener Größe;
    7. vii) Einkerben der beiden Endteile der Rohre aus Schritt (vi) und Abscheiden einer metallischen Silberschicht auf den genannten Einkerbungen, gefolgt von Läppen einer der Endflächen eines Paars der genannten Rohre und deren Anordnung in unmittelbarem Kontakt zueinander durch Einsetzen einer Silberhülse in die kontaktierenden Endteile des Rohrpaars, und ferner Aufbringen einer Paste von einzumischendem Material auf die genannten geläppten Endflächen;
    8. viii) physikalisches Kontaktieren der genannten beschichteten Endflächen und Umwickeln des genannten physikalisch verbundenen Teils mit einer perforierten Silberfolie und ferner Abscheiden einer Silberschicht mittels einer Metallsprühpistole, und
    9. ix) Erhitzen der oben genannten Kombination des genannten Verbindungsteils und des Rohrpaars bei einer Temperatur im Bereich von 830°-850°C in Luft, für einen Zeitraum von 100-150 Stunden, um die supraleitende Verbindungsstelle zwischen einem Paar von Rohren zu erhalten.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die verwendeten oxidischen supraleitenden Rohre ein Paar von hohlen zylindrischen Rohren einer Länge im Bereich von 122-320 mm.
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform ist die Wandstärke der verwendeten oxidischen supraleitenden Rohre im Bereich von 1-3 mm.
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform ist der äußere Durchmesser der verwendeten oxidischen supraleitenden Rohre im Bereich von 10-32 mm.
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform ist das Molverhältnis von Bi, Pb, Sr, Ca, Cu zusammen mit verwendetem Silber bei 1,84:0,35:1,9:2,05:3,05:1,2.
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform ist das verwendete oxidische supraleitende Material (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+X mit Silberzusatz.
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform hat die supraleitende Verbindung einen kritischen Strom von 70-90% geringer als der kritische Strom einheitlicher oxidischer supraleitender Rohre.
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform umfasst die supraleitende Verbindung das gleiche Material wie das der oxidischen supraleitenden Rohre.
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform ist das in den zu verbindenden oxidischen supraleitenden Rohren verwendete Pulvermaterial ein partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver.
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform ist das verwendete einzumischende/verbindende Material eine Paste aus partiell vorgeformtem supraleitenden Pulver in Isoamylacetat und Fischöl.
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform ist das verwendete Verbindungsmaterial eine Paste aus partiell vorgeformtem supraleitenden Pulver in organischer Formulierung unter Verwendung von Polyvinylbutyral (Bindemittel), Cyclohexanon (Lösungsmittel) und Fischöl (Dispergiermittel).
  • In wiederum einer anderen Ausführungsform ist das verwendete Verbindungsmaterial eine Paste aus partiell vorgeformtem supraleitenden Pulver in lufttrocknender Silberfarbe.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Röntgen-Pulverdiffraktogramm von partiell vorgeformtem supraleitenden Material, welches die Anwesenheit der erwünschten supraleitenden Phasen zeigt: (Bi,Pb)2 Sr2Ca2Cu3O10+X[(Bi,Pb)-2223] und anderer Phasen: Bi2Sr2CaCu2O8+X[Bi-2212] Ca2PbO4 und CuO als Sekundärphasen.
    • 2 zeigt die Verbindungstelle gemäß derErfindung zwischen einem Paar Rohren verschiedener Dimensionen: Bezugsziffer (1) zeigt ein oxidisches supraleitendes Rohr; Bezugsziffer (2) ist eine Einkerbung; Bezugsziffer (3) ist eine Silberschicht, Bezugsziffer (4) zeigt eine geläppte Endfläche; Bezugsziffer (5) zeigt eine Silberhülse; Bezugsziffer (6) zeigt eine Paste in der einzumischenden Substanz; Bezugsziffer (7) ist eine perforierte Silberfolie und Bezugsziffer (8) ist eine Silberschicht.
    • 3 zeigt das Röntgen-Diffraktogramm der Rohrkomponenten von 2 mit Anwesenheit der erwünschten supraleitenden Phase: (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+X[(Bi,Pb)-2223].
    • 4 zeigt graphisch die Beziehung zwischen Spannung und Strom durch einen einheitlichen Supraleiter einerseits und einen Supraleiter verbunden gemäß dem Verfahrens der vorliegenden Erfindung andererseits.
    • 5 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus zum Messen der Spannung und des Stroms, wie in 4 dargestellt, zum Auffinden des kritischen Stroms (Ic).
    • 6 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus zum Messen des Kontaktwiderstands des einheitlichen Supraleiters einerseits und eines Supraleiters verbunden gemäß dem Verfahren der Erfindung andererseits.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • In der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden eines Rohrpaars aus oxidischem Supraleiter, insbesondere von (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+X[(Bi,Pb)-2223] beschrieben. Darin ist das genannte verbundene Paar eine Stromleitung in Rohrform mit metallischen Silberkontakten an beiden Enden. Um eine solche verbundene Leitung mit größerer Länge zu erzeugen, umfasst das Verfahren einen Schritt des Herstellens eines Ausgangspulvers eines Hochtemperatur-Supraleiters aus (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+X durch Zusatz von Ag aus einem Sprühtrocknungsverfahren mit einer sofortigen Kalzinierung. Kaltes Isopressen des kalzinierten Pulvers zu einer Röhre mit nachfolgendem Sintern gefolgt von Vermahlen und Mischen, um ein homogenes partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver zu erhalten. Anschließend wird das partiell vorgeformte supraleitende Pulvermaterial in eine Rohrform kalt isoverpresst. Dann wird eine der Endflächen eines solchen Rohrpaares geläppt. Das Zusammenstecken des genannten Rohrpaares in Längsrichtung Ende an Ende auf einer Silberhülse, so dass die geläppten Endflächen in Kontakt miteinander stehen, folgt. Es sind diese Endstellen, an welchen die Verbindung gebildet wird. Aufbringen einer Paste des gleichen vorgenannten partiell vorgeformten supraleitenden Pulvermaterials auf die geläppten Flächen folgt. Diese beschichteten Endflächen werden in berührenden Kontakt miteinander gebracht, nachfolgend mit einer perforierten Silberfolie umwickelt und mit einer abgeschiedenen Metallsilberschicht mittels Sprühpistole versehen. Dann folgt ein letzter Schritt des Zusammensinterns des gesamten Aufbaus dieses Kontaktteils und des Rohrpaares an Luft. Die Verbindung wurde mit Rohren verschiedener Dimensionen gemacht. Die so hergestellte Verbindung hat einen kritischen Strom (Ic) von nicht weniger als mindestens 90% des geringeren der kritischen Ströme der einzelnen Rohre. Ferner ist die Verbindung in der Lage, einen kontinuierlichen Strom von mehr als 500 Amp. bei 77 K im Eigenfeld zu tragen. Der Kontaktwiderstand der Verbindung beträgt nicht weniger als 10-6-10-7 Mikroohm bei 77 K.
  • Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung werden die Kalzinierungen des sprühgetrockneten Ausgangsmaterials bei einer Temperatur in der Größenordnung von 800° ± 10°C an Luft für einen Zeitraum in der Größenordnung von einer Stunde bewirkt, um ein Precursor-Pulver zum Sintern zu erhalten.
  • Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird das kalte Isopressen des kalzinierten Pulvers in eine großformatige Röhre bei einem Druck von 300 MPa bewirkt.
  • In wiederum einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung beträgt die Größe des Rohrs erhalten aus kalt isostatisch verpresstem kalzinierten Pulver in der Länge eine Größenordnung von 430 mm, einen äußeren Durchmesser in der Größenordnung von 50 mm mit einer Wanddicke im Bereich von 2 bis 3 mm.
  • Gemäß wiederum eines anderen Merkmals der vorliegenden Erfindung wird das Vermahlen des ersten gesinterten oxidischen Supraleiterrohrs zu Pulver und Vermischen dessen durch bekannte Verfahren bewirkt.
  • Gemäß einer wieder anderen Ausprägung wird das kalte Isopressen des ersten gesinterten Rohrpulvers (im Folgenden als partiell vorgeformtes supraleitendes Pulvermaterial bezeichnet) zu Rohren bei einem Druck von 400 MPa bewirkt.
  • Gemäß einer anderen Ausprägung der vorliegenden Erfindung besteht die organische Formulierung aus Polyvinylbutyral (Bindemittel), Cyclohexan (Lösungsmittel), und Fischöl (Dispergiermittel).
  • In wiederum einem anderen Merkmal der Erfindung variiert das Gewicht des partiell vorgeformten supraleitenden Pulvermaterials in der Paste von 4 g bis 8 g.
  • In wiederum einer anderen Ausprägung der vorliegenden Erfindung variiert die Menge des Polyvinylbutyrals in der Paste von 0,4 g bis 1,2 g.
  • In wiederum einer anderen Ausprägung der vorliegenden Erfindung variiert die Menge des Cyclohexanons in der Paste von 2 cm3 bis 5 cm3 (C.C).
  • In wiederum einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Paste aus partiell vorgeformtem supraleitenden Pulvermaterial in einer Silberpaste im Gewichtsverhältnis von 10:1 hergestellt werden.
  • In wiederum einer anderen Ausprägung der vorliegenden Erfindung kann die organische Formulierung Isoamylacetat umfassen, dessen Menge von 3 cm3bis 7 cm3 für 5 g bis 7 g des partiell vorgeformten Pulvermaterials variiert.
  • Diese Erfindung betrifft eine Technik, die verwendet werden kann, um fest verbundene Rohre verschiedener Größen mit großer Strom leitender Kapazität für verschiedene Anwendungen zu entwickeln, wie zum Beispiel magnetische Schilde, Fehlstrombegrenzer, Stromzuleitungen und dergleichen. Die Verbindungsstelle kann kontinuierlichen Transportstrom mit mehr als 500 A bei 77 K im Eigenfeld tragen. Dies ist ein neues Verfahren zum Verbinden von oxidischen Supraleiter-Komponenten, da die vorliegende Erfindung Verbindungen zwischen Körpern bereitstellt, die hohl sind und deren Supraleitfähigkeit begründen können.
  • Die Neuheit der vorliegenden Erfindung liegt in einem Verfahren zum Herstellen einer supraleitenden Verbindungsstelle zwischen hohlen oxidischen Supraleitern, die mit einer zulässigen Stromstärke von mehr als 500 A supraleitend ist. Der nicht naheliegende erfinderische Schritt ist die Verwendung von partiell vorgeformten supraleitenden Körpern und Aufbringen einer Paste des gleichen Materials mit einer organischen Formulierung auf die Endflächen dieser Körper durch einfache Schritte wie hierin oben beschrieben.
  • Diese Verbindungstechnik kann weit angewendet werden bei supraleitenden Anwendungen für beispielsweise supraleitende Übertragungskabel, Stromschienen, lange Leiter, permanente Stromschaltvorrichtungen, Kernmagnetresonanzsysteme, medizinische MRI-Systeme, supraleitende Strom rückhaltende Systeme, magnetische Trenneinrichtungen, Einkristall-Herausziehsysteme in magnetischen Feldern, Kühlgeräte zum Kühlen von supraleitenden Magnetsystemen und dergleichen und auch für die Anwendung in Hochfeld-Magnetsystemen, wo Stromzuleitungen großer Länge benötigt werden, um beispielsweise eine Stromquelle oder andere herkömmliche Ausstattungen wie Beschleuniger, etc. mit den supraleitenden Bestandteilen zu verbinden.
  • Die 1 zeigt ein Röntgen-Diffraktogramm des partiell vorgeformten Pulvermaterials, das zur Herstellung der Rohre als zu verbindende Körper verwendet wurde und das auch als Verbindungsmaterial verwendet wurde, und zeigt die Gegenwart der erwünschten supraleitenden (Bi,Pb)-2223 Phase zusammen mit Sekundärphasen: Bi-2212, Ca2PbO4 und CuO.
  • Das Verfahren zur Herstellung der Verbindung zwischen einem Paar von Rohren gemäß der vorliegenden Erfindung wird in 2 der Zeichnungen, die dieser Beschreibung beiliegen, veranschaulicht, wobei das Bezugszeichen 1 ein (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+X Rohr ist; Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Einkerbung; Bezugszeichen 3 ist eine Silberschicht; Bezugszeichen 4 zeigt eine geläppte Fläche; Bezugszeichen 5 ist eine Silberhülse; Bezugszeichen 6 ist eine Paste; Bezugszeichen 7 ist eine perforierte Silberfolie; und Bezugszeichen 8 zeigt eine Silberschicht.
  • 3 veranschaulicht das Röntgen-Diffraktogramm des einheitlichen Rohrleiters der 2 hergestellt gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung und die erwünschte (Bi,Pb)-2223 Phase zeigend.
  • Zur Phasenidentifikation sowohl des partiell vorgeformten Pulvermaterials als auch der einheitlichen Röhre der 2, hergestellt gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, wurde ein Bruker D-8 Röntgenpulver-Diffraktometer mit CuKα Strahlung verwendet.
  • Die 4(a) & (b) der Zeichnungen zeigen das Verhältnis zwischen Spannung und Strom durch (a) einen einheitlichen Supraleiter einerseits und (b) einen Supraleiter verbunden gemäß des Verfahrens der Erfindung andererseits. Der kritische Strom (Ic) wurde bestimmt unter Verwendung des 1 Mikrovolt/cm Kriteriums.
  • Der kritische Strom (Ic) und die Spannung des einheitlichen Rohrsupraleiters (a) und des verbundenen Rohrpaares (b) hergestellt nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wie hierin beschrieben wurden gemessen mit dem vier-Anschluß Verfahren wie in 5 der Zeichnungen, die dieser Beschreibung beigefügt sind, dargestellt. Der Kontaktwiderstand des einheitlichen Rohrsupraleiters (a) und des verbundenen Teils (c) wurde auch mittels vier-Anschluß Verfahren wie in 6 der dieser Beschreibung beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, gemessen. Hierfür wurden acht Anschlüsse bezeichnet mit dem Bezugszeichen (2) auf dem Supraleiterteil bezeichnet mit Bezugszeichen (1) vorgesehen. Alle diese Anschlüsse waren aus Silber. Zwei äußere und zwei mittlere Anschlüsse (Elektrodenteil) waren Stromanschlüsse, und die inneren zwei Anschlüsse auf jeder Seite der mittleren Stromanschlüsse waren Spannungsanschlüsse. In der Vier-Messkopfmethode, zur Spannungsabnahme, wurde Luft trocknende Silberpaste verwendet und verbindende Kupferleitungen wurden direkt auf den Supraleiter nahe am Stromkontakt aufgelötet. Die Genauigkeit der Messung betrug etwa ± 10%. Die Messungen erfolgten bei einer Probentemperatur von 77 K und in Nullmagnetfeldern (OT).
  • Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung angegeben und sollten daher nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränkend ausgelegt werden.
  • BEISPIEL 1
  • Sprühgetrocknetes Ausgangspulver mit Zusatz von Silber wurde hergestellt durch Abwiegen jedes der Rohnitratpulver der konstituierenden Bestandteile Bi,Pb,Sr,Ca und Cu im Molverhältnis von 1,84:0,35:1,91:2,05:3,05 und Silber im Molverhältnis 1,2. Diese wurden in doppelt destilliertem Wasser aufgelöst. Diese Nitratlösung wurde sprühgetrocknet, um ein homogenes Ausgangspulver mit gleichmäßigem Zusatz von Silber zu erhalten. Dieses sprühgetrocknete Pulver wurde anschließend sofort an Luft 1 Stunde lang in einem elektrischen Ofen, der bereits auf 800° C vorgeheizt war, kalziniert. Dieses kalzinierte Material wurde gemahlen und in einem Mörser vermischt, gefolgt von einem Kaltisopressen bei einem Druck von 300 MPa in eine Rohrform, die 430 mm lang mit einem äußeren Durchmesser von 50 mm und einem inneren Durchmesser von 47 mm war. Anschließend wurde dieses Rohr bei 830° C an Luft 80 Stunden lang gesintert, gefolgt von Zerstoßen und Vermischen, um partiell vorgeformtes supraleitendes Pulvermaterial zu erhalten. Dieses Pulver bestand im Wesentlichen aus supraleitenden Bi-2212/Bi-2223 Phasen und nicht-supraleitenden Ca2PbO4, CuO Phasen (das heißt partiell vorgeformt zur erwünschten Bi-2223 supraleitenden Phase, wie durch das Röntgen-Diffraktogramm wie in 1 gezeigt, erwiesen) und wurde zu Rohren der Länge = 122 mm, äußerer Durchmesser = 12,4 mm und Wandstärke = 1,2 mm (1) wie in 2 gezeigt, isostatisch kalt verpresst.
  • Eine 15 mm lange Einkerbung (2) wurde an beiden Enden dieser partiell vorgeformten supraleitenden Rohre (1) gemacht, gefolgt von der Abscheidung einer Schicht aus Silbermetall (3). Eine Endseite dieses partiell vorgeformten supraleitenden Rohres (1) wurde geläppt, um eine frische Oberfläche (4), wie in 2 gezeigt, zu exponieren. Ein Paar dieser Rohre wurde so zusammengesteckt mittels Einsetzen einer Silberhülse (5) der Größe L = 15 mm, äußerer Durchmesser = 9,9 mm und innerer Durchmesser = 7,9 mm innerhalb der Endteile der geläppten Endflächen (4) der Supraleiter (1), wie in 2 gezeigt, so dass diese in nahem Kontakt mit einer Lücke waren. Eine Paste (6) bestehend aus 5 g des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers mit 0,6 g Polyvinylbutyral (Bindemittel), 3 cm3 Cyclohexan (Lösungsmittel) und 1 Tropfen Fischöl (Dispergiermittel) wurde auf die genannten geläppten Endflächen aufgebracht. Ein Paar dieser Rohre wurde genommen und miteinander in Kontakt gebracht, so dass deren beschichtete Endflächen einander berühren.
  • Diese physikalisch verbundene Stelle wurde anschließend mit einer perforierten Silberfolie (7) umwickelt, gefolgt von einer mittels Sprühen abgeschiedenen metallischen Silberschicht (8), wie in 2 gezeigt.
  • Schließlich wurde der Aufbau eines Paars von partiell vorgeformten supraleitenden Rohren und der verbundenen Stelle in einem elektrischen Muffelofen bei 835°C 100 Stunden in Luft gesintert, um das verbundene Paar mit der erwünschten Bi-2223 Phase zu erhalten. Die Bildung der Bi-2223 Phase wurde durch Röntgendiffraktogramm wie in 3 gezeigt bestätigt. Bei flüssiger Stickstofftemperatur (77 K) unter Nullmagnetfeld (OT) zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaars einen Kontaktwiderstand (ρc) von 0,42 µ Ohm-cm2, was mehr als eine Größenordnung höher ist als die des einheitlichen Rohres (0,035 µ Ohm-cm2) bei 77 K, OT. Zu dieser Zeit zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaares einen kritischen Strom von 215 A, was etwas geringer ist als der des Hauptrohres (300 A) bei 77 K, OT, und die prozentuale kritische Stromretention des verbundenen Rohrpaares betrug 71%. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 2
  • Das partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulvermaterial wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Dieses Pulver bestand im Wesentlichen aus supraleitenden Bi-2212/Bi-2223 Phasen und nicht-supraleitenden Ca2PbO4, CuO Phasen (das heißt partiell vorgeformt zur erwünschten Bi-2223 supraleitenden Phase, wie durch das Röntgen-Diffraktogramm wie in 1 gezeigt, erwiesen) und wurde zu vier Rohren der Länge = 122 mm, äußerer Durchmesser = 12,4 mm und Wandstärke = 1,2 mm (1) wie in 2 gezeigt, bei 400 MPa isostatisch kalt verpresst.
  • Eine 15 mm lange Einkerbung (2) wurde an beiden Enden dieser partiell vorgeformten supraleitenden Rohre (1) gemacht, gefolgt von der Abscheidung einer Schicht aus Silber (3). Eine Endseite dieses partiell vorgeformten supraleitenden Rohres (1) wurde geläppt, um eine frische Oberfläche (4), wie in 2 gezeigt, zu exponieren. Ein Paar dieser Rohre wurde so zusammengesteckt mittels Einsetzen einer Silberhülse (5) der Größe L = 15 mm, äußerer Durchmesser = 9,9 mm und innerer Durchmesser = 7,9 mm innerhalb der Endteile der geläppten Endflächen der Supraleiter (1), wie in 2 gezeigt, so dass diese in nahem Kontakt mit einer Lücke waren. Eine Paste (6) bestehend aus 5 g des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers mit 0,8 g Polyvinylbutyral (Bindemittel), 4 cm3 Cyclohexanon (Lösungsmittel) und 2 Tropfen Fischöl (Dispergiermittel) wurde auf die genannten geläppten Endflächen aufgebracht, die dann miteinander in physikalischen Kontakt gebracht wurden, d.h. eine beschichtete Endfläche berührt die beschichtete Endfläche des anderen Rohrs.
  • Diese physikalisch verbundene Stelle wurde anschließend mit einer perforierten Silberfolie (7) umwickelt, gefolgt von einer mittels Sprühen abgeschiedenen metallischen Silberschicht (8), wie in 2 gezeigt.
  • Schließlich wurde der Aufbau einer Paars von partiell vorgeformten supraleitenden Rohren und der verbundenen Stelle in einem elektrischen Muffelofen bei 835°C 100 Stunden in Luft gesintert, um das verbundene Paar mit der erwünschten Bi-2223 Phase zu erhalten. Die Bildung der Bi-2223 Phase wurde durch Röntgendiffraktogramm wie in 3 gezeigt bestätigt. Bei 77 K, unter OT, zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaars einen Kontaktwiderstand (ρc) von 0,31 µ Ohm-cm2, was mehr als eine Größenordnung höher ist als die des Komponentenrohres (0,035 µ Ohm-cm2) bei 77 K, OT. Zu dieser Zeit zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaares einen Transportstrom von 237 A, was geringer ist als der des Komponentenrohres (300 A) bei 77 K, OT, und die prozentuale kritische Stromretention des verbundenen Rohrpaares betrug 79%. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 3
  • Das partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulvermaterial wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Dieses Pulver bestand im Wesentlichen aus supraleitenden Bi-2212/Bi-2223 Phasen und nicht-supraleitenden Ca2PbO4, CuO Phasen (das heißt partiell vorgeformt zur erwünschten Bi-2223 supraleitenden Phase, wie durch das Röntgen-Diffraktogramm wie in 1 gezeigt, erwiesen) und wurde zu vier Rohren der Länge = 122 mm, äußerer Durchmesser = 12,4 mm und Wandstärke = 1,3 mm (1) wie in 2 gezeigt, bei 400 MPa isostatisch kalt verpresst.
  • Eine 15 mm lange Einkerbung (2) wurde an beiden Enden dieser partiell vorgeformten supraleitenden Rohre (1) gemacht, gefolgt von der Abscheidung einer Schicht aus Silber (3). Eine Endseite dieses partiell vorgeformten supraleitenden Rohres (1) wurde geläppt, um eine frische Oberfläche (4), wie in 2 gezeigt, zu exponieren. Ein Paar dieser Rohre wurde so zusammengesteckt mittels Einsetzen einer Silberhülse (5) der Größe L = 15 mm, äußerer Durchmesser = 9,9 mm und innerer Durchmesser = 7,9 mm innerhalb der Endteile (4) der geläppten Endflächen der Supraleiter (1), wie in 2 gezeigt, so dass diese in nahem Kontakt mit einer Lücke waren. Eine Paste (6) bestehend aus 5 g des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers mit 1,0 g Polyvinylbutyral (Bindemittel), 5 cm3 Cyclohexanon (Lösungsmittel) und 3 Tropfen Fischöl (Dispergiermittel) wurde auf die genannten geläppten Endflächen aufgebracht, die dann miteinander in physikalischen Kontakt gebracht wurden, d.h. eine beschichtete Endfläche berührt die beschichtete Endfläche des anderen Rohrs.
  • Diese physikalisch verbundene Stelle wurde anschließend mit einer perforierten Silberfolie (7) umwickelt, gefolgt von einer mittels Sprühen abgeschiedenen metallischen Silberschicht (8), wie in 2 gezeigt.
  • Schließlich wurde der Aufbau eines Paars von partiell vorgeformten supraleitenden Rohren und der verbundenen Stelle in einem elektrischen Muffelofen bei 835°C 100 Stunden in Luft gesintert, um das verbundene Paar mit der erwünschten Bi-2223 Phase zu erhalten. Die Bildung der Bi-2223 Phase wurde durch Röntgendiffraktogramm wie in 3 gezeigt bestätigt. Bei 77 K, unter OT, zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaars einen Kontaktwiderstand von 0,32 µ Ohm-cm2, was mehr als eine Größenordnung höher ist als die des Komponentenrohres (0,035 µ Ohm-cm2) bei 77 K, OT. Zu dieser Zeit zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaares einen Transportstrom von 227 A, was etwas geringer ist als der des Komponentenrohres (300 A), und die prozentuale kritische Stromretention des verbundenen Rohrpaares betrug 75%, bei 77 K, OT. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 4
  • Das partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulvermaterial wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Dieses Pulver bestand im Wesentlichen aus supraleitenden Bi-2212/Bi-2223 Phasen und nicht-supraleitenden Ca2PbO4, CuO Phasen (das heißt partiell vorgeformt zur erwünschten Bi-2223 supraleitenden Phase, wie durch das Röntgen-Diffraktogramm wie in 1 gezeigt, erwiesen) und wurde zu vier Rohren der Länge = 122 mm, äußerer Durchmesser = 12,4 mm und Wandstärke = 1,2 mm (1) wie in 2 gezeigt, bei 400 MPa isostatisch kalt verpresst.
  • Eine 15 mm lange Einkerbung (2) wurde an beiden Enden dieser partiell vorgeformten supraleitenden Rohre (1) gemacht, gefolgt von der Abscheidung einer Schicht aus Silber (3). Eine Endseite dieses partiell vorgeformten supraleitenden Rohres (1) wurde geläppt, um eine frische Oberfläche (4), wie in 2 gezeigt, zu exponieren. Ein Paar dieser Rohre wurde so zusammengesteckt mittels Einsetzen einer Silberhülse (5) der Größe L = 15 mm, äußerer Durchmesser = 9,9 mm und innerer Durchmesser = 7,9 mm innerhalb der Endteile (4) der geläppten Endflächen der Supraleiter (1), wie in 2 gezeigt, so dass diese in nahem Kontakt mit einer Lücke waren. Eine Paste (6) bestehend aus 5 g des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers in 4 cm3 Isoamylacetat wurde auf die genannten geläppten Endflächen aufgebracht, die dann miteinander in physikalischen Kontakt gebracht wurden, d.h. eine beschichtete Endfläche berührt die beschichtete Endfläche des anderen Rohrs.
  • Diese physikalisch verbundene Stelle wurde anschließend mit einer perforierten Silberfolie (7) umwickelt, gefolgt von einer mittels Sprühen abgeschiedenen metallischen Silberschicht (8), wie in 2 gezeigt.
  • Schließlich wurde der Aufbau eines Paars von partiell vorgeformten supraleitenden Rohren und der verbundenen Stelle in einem elektrischen Muffelofen bei 835°C 100 Stunden in Luft gesintert, um das verbundene Paar mit der erwünschten Bi-2223 Phase zu erhalten. Die Bildung der Bi-2223 Phase wurde durch Röntgendiffraktogramm wie in 3 gezeigt bestätigt. Bei 77 K, unter OT, zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaars einen Kontaktwiderstand von 0,30 µ Ohm-cm2, was mehr als eine Größenordnung höher ist als die des Komponentenrohres (0,035 µ Ohm-cm2) bei 77 K, OT. Zu dieser Zeit zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaares einen Transportstrom von 258 A, was etwas geringer ist als der des Komponentenrohres (300 A), bei 77 K, OT, und die prozentuale kritische Stromretention des verbundenen Rohrpaares betrug 86%. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 5
  • Das partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulvermaterial wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Dieses Pulver bestand im Wesentlichen aus supraleitenden Bi-2212/Bi-2223 Phasen und nicht-supraleitenden Ca2PbO4, CuO Phasen (das heißt partiell vorgeformt zur erwünschten Bi-2223 supraleitenden Phase, wie durch das Röntgen-Diffraktogramm wie in 1 gezeigt, erwiesen) und wurde zu vier Rohren der Länge = 122 mm, äußerer Durchmesser = 12,4 mm und Wandstärke = 1,2 mm (1) wie in 2 gezeigt, bei 400 MPa isostatisch kalt verpresst.
  • Eine 15 mm lange Einkerbung (2) wurde an beiden Enden dieser partiell vorgeformten supraleitenden Rohre (1) gemacht, gefolgt von der Abscheidung einer Schicht aus Silber (3). Eine Endseite dieses partiell vorgeformten supraleitenden Rohres (1) wurde geläppt, um eine frische Oberfläche (4), wie in 2 gezeigt, zu exponieren. Ein Paar dieser Rohre wurde so zusammengesteckt mittels Einsetzen einer Silberhülse (5) der Größe L = 15 mm, äußerer Durchmesser = 9,9 mm und innerer Durchmesser = 7,9 mm innerhalb der Endteile (4) der geläppten Endflächen der Supraleiter (1), wie in 2 gezeigt, so dass diese in nahem Kontakt mit einer Lücke waren. Eine Paste (6) bestehend aus 5 g des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers in 5 cm3 Isoamylacetat wurde auf die genannten geläppten Endflächen aufgebracht, die dann miteinander in physikalischen Kontakt gebracht wurden, d.h. eine beschichtete Endfläche berührt die beschichtete Endfläche des anderen Rohrs.
  • Diese physikalisch verbundene Stelle wurde anschließend mit einer perforierten Silberfolie (7) umwickelt, gefolgt von einer mittels Sprühen abgeschiedenen metallischen Silberschicht (8), wie in 2 gezeigt.
  • Schließlich wurde der Aufbau eines Paars von partiell vorgeformten supraleitenden Rohren und der verbundenen Stelle in einem elektrischen Muffelofen bei 835°C 100 Stunden in Luft gesintert, um das verbundene Paar mit der erwünschten Bi-2223 Phase zu erhalten. Die Bildung der Bi-2223 Phase wurde durch Röntgendiffraktogramm wie in 3 gezeigt bestätigt. Bei 77 K, unter OT, zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaars einen Kontaktwiderstand von 0,26 µ Ohm-cm2, was mehr als eine Größenordnung höher ist als die des Komponentenrohres (0,035 µ Ohm-cm2) bei 77 K, OT. Zu dieser Zeit zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaares einen Transportstrom von 276 A, was etwas geringer ist als der des Komponentenrohres (300 A), bei 77 K, OT, und die prozentuale kritische Stromretention des verbundenen Rohrpaares betrug 90%. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 6
  • Das partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulvermaterial wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Dieses Pulver bestand im Wesentlichen aus supraleitenden Bi-2212/Bi-2223 Phasen und nicht-supraleitenden Ca2PbO4, CuO Phasen (das heißt partiell vorgeformt zur erwünschten Bi-2223 supraleitenden Phase, wie durch das Röntgen-Diffraktogramm wie in 1 gezeigt, erwiesen) und wurde zu vier Rohren der Länge = 122 mm, äußerer Durchmesser = 12,4 mm und Wandstärke = 1,2 mm (1) wie in 2 gezeigt, bei 400 MPa isostatisch kalt verpresst.
  • Eine 15 mm lange Einkerbung (2) wurde an beiden Enden dieser partiell vorgeformten supraleitenden Rohre (1) gemacht, gefolgt von der Abscheidung einer Schicht aus Silber (3). Eine Endseite dieses partiell vorgeformten Rohres (1) wurde geläppt, um eine frische Oberfläche (4), wie in 2 gezeigt, zu exponieren. Ein Paar dieser Rohre wurde so zusammengesteckt mittels Einsetzen einer Silberhülse (5) der Größe L = 15 mm, äußerer Durchmesser = 9,5 mm und innerer Durchmesser = 7,5 mm innerhalb der Endteile der geläppten Endflächen der Supraleiter (1), wie in 2 gezeigt, so dass diese in nahem Kontakt mit einer Lücke waren. Eine Paste (6) bestehend aus 5 g des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers in 6 cm3 Isoamylacetat wurde auf die genannten geläppten Endflächen aufgebracht, die dann miteinander in physikalischen Kontakt gebracht wurden, d.h. eine beschichtete Endfläche berührt die beschichtete Endfläche des anderen Rohrs.
  • Diese physikalisch verbundene Stelle wurde anschließend mit einer perforierten Silberfolie (7) umwickelt, gefolgt von einer mittels Sprühen abgeschiedenen metallischen Silberschicht (8), wie in 2 gezeigt.
  • Schließlich wurde der Aufbau eines Paars von partiell vorgeformten supraleitenden Rohren und der verbundenen Stelle in einem elektrischen Muffelofen bei 835°C 100 Stunden in Luft gesintert, um das verbundene Paar mit der erwünschten Bi-2223 Phase zu erhalten. Die Bildung der Bi-2223 Phase wurde durch Röntgendiffraktogramm wie in 3 gezeigt bestätigt. Bei 77 K, unter OT, zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaars einen Kontaktwiderstand von 0,27 µ Ohm-cm2, was mehr als eine Größenordnung höher ist als die des Komponentenrohres (0,035 µ Ohm-cm2) bei 77 K, OT. Zu dieser Zeit zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaares einen Transportstrom von 261 A, was etwas geringer ist als der des Komponentenrohres (300 A), bei 77 K, OT, und die prozentuale kritische Stromretention des verbundenen Rohrpaares betrug 87%. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 7
  • Das partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulvermaterial wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Dieses Pulver bestand im Wesentlichen aus supraleitenden Bi-2212/Bi-2223 Phasen und nicht-supraleitenden Ca2PbO4, CuO Phasen (das heißt partiell vorgeformt zur erwünschten Bi-2223 supraleitenden Phase, wie durch das Röntgen-Diffraktogramm wie in 1 gezeigt, erwiesen) und wurde zu vier Rohren der Länge = 122 mm, äußerer Durchmesser = 12,4 mm und Wandstärke = 1,2 mm (1) wie in 2 gezeigt, bei 400 MPa isostatisch kalt verpresst.
  • Eine 15 mm lange Einkerbung (2) wurde an beiden Enden dieser partiell vorgeformten supraleitenden Rohre (1) gemacht, gefolgt von der Abscheidung einer Schicht aus Silber (3). Eine Endseite dieses partiell vorgeformten Rohres (1) wurde geläppt, um eine frische Oberfläche (4), wie in 2 gezeigt, zu exponieren. Ein Paar dieser Rohre wurde so zusammengesteckt mittels Einsetzen einer Silberhülse (5) der Größe L = 15 mm, äußerer Durchmesser = 9,5 mm und innerer Durchmesser = 7,5 mm innerhalb der Endteile der geläppten Endflächen der Supraleiter (1), wie in 2 gezeigt, so dass diese in nahem Kontakt mit einer Lücke waren. Eine Paste (6) bestehend aus 5 g des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers in lufttrocknender Silberpaste wurde auf die genannten geläppten Endflächen aufgebracht, die dann miteinander in physikalischen Kontakt gebracht wurden, d.h. eine beschichtete Endfläche berührt die beschichtete Endfläche des anderen Rohrs.
  • Diese physikalisch verbundene Stelle wurde anschließend mit einer perforierten Silberfolie (7) umwickelt, gefolgt von einer mittels Sprühen abgeschiedenen metallischen Silberschicht (8), wie in 2 gezeigt.
  • Schließlich wurde der Aufbau eines Paars von partiell vorgeformten supraleitenden Rohren und der verbundenen Stelle in einem elektrischen Muffelofen bei 835°C 100 Stunden in Luft gesintert, um das verbundene Paar mit der erwünschten Bi-2223 Phase zu erhalten. Die Bildung der Bi-2223 Phase wurde durch Röntgendiffraktogramm wie in 3 gezeigt bestätigt. Bei 77 K, unter OT, zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaars einen Kontaktwiderstand (ρc) von 0,33 µ Ohm-cm2, was mehr als eine Größenordnung höher ist als die des Komponentenrohres (0,035 µ Ohm-cm2) bei 77 K, OT. Zu dieser Zeit zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaares einen Transportstrom von 240 A, was geringer ist als der des Komponentenrohres (300 A), bei 77 K, OT, und die prozentuale kritische Stromretention des verbundenen Rohrpaares betrug 80%. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 8
  • Das partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulvermaterial wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Dieses Pulver bestand im Wesentlichen aus supraleitenden Bi-2212/Bi-2223 Phasen und nicht-supraleitenden Ca2PbO4, CuO Phasen (das heißt partiell vorgeformt zur erwünschten Bi-2223 supraleitenden Phase, wie durch das Röntgen-Diffraktogramm wie in 1 gezeigt, erwiesen) und wurde zu Rohren der Länge = 320 mm, äußerer Durchmesser = 12,4 mm und Wandstärke = 1,2 mm (1) wie in 2 gezeigt, bei 400 MPa isostatisch kalt verpresst.
  • Eine 20 mm lange Einkerbung (2) wurde an beiden Enden dieser partiell vorgeformten supraleitenden Rohre (1) gemacht, gefolgt von der Abscheidung einer Schicht aus Silber (3). Eine Endseite dieses partiell vorgeformten supraleitenden Rohres (1) wurde geläppt, um eine frische Oberfläche (4), wie in 2 gezeigt, zu exponieren. Ein Paar dieser Rohre wurde so zusammengesteckt mittels Einsetzen einer Silberhülse (5) der Größe L = 20 mm, äußerer Durchmesser = 9,9 mm und innerer Durchmesser = 7,9 mm innerhalb der Endteile der geläppten Endflächen der Supraleiter (1), wie in 2 gezeigt, so dass diese in nahem Kontakt mit einer Lücke waren. Eine Paste (6) bestehend aus 5 g des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers in 5 cm3 Isoamylacetat wurde auf die genannten geläppten Endflächen aufgebracht, die dann miteinander in physikalischen Kontakt gebracht wurden, d.h. eine beschichtete Endfläche berührt die beschichtete Endfläche des anderen Rohrs.
  • Diese physikalisch verbundene Stelle wurde anschließend mit einer perforierten Silberfolie (7) umwickelt, gefolgt von einer mittels Sprühen abgeschiedenen metallischen Silberschicht (8), wie in 2 gezeigt.
  • Schließlich wurde der Aufbau eines Paars von partiell vorgeformten supraleitenden Rohren und der verbundenen Stelle in einem elektrischen Muffelofen bei 835°C 100 Stunden in Luft gesintert, um das verbundene Paar mit der erwünschten Bi-2223 Phase zu erhalten. Die Bildung der Bi-2223 Phase wurde durch Röntgendiffraktogramm wie in 3 gezeigt bestätigt. Bei 77 K, unter OT, zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaars einen Kontaktwiderstand (ρc) von 0,26 µ Ohm-cm2, was mehr als eine Größenordnung höher ist als die des Komponentenrohres (0,035 µ Ohm-cm2) bei 77 K, OT. Zu dieser Zeit zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaares einen Transportstrom von 272 A, was nicht viel geringer ist als der des Komponentenrohres (300 A), bei 77 K, OT, und die prozentuale kritische Stromretention des verbundenen Rohrpaares betrug 90%. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 9
  • Das partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulvermaterial wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Dieses Pulver bestand im Wesentlichen aus supraleitenden Bi-2212/Bi-2223 Phasen und nicht-supraleitenden Ca2PbO4, CuO Phasen (das heißt partiell vorgeformt zur erwünschten Bi-2223 supraleitenden Phase, wie durch das Röntgen-Diffraktogramm wie in 1 gezeigt, erwiesen) und wurde zu vier Rohren der Länge = 220 mm, äußerer Durchmesser = 31,2 mm und Wandstärke = 1,3 mm (1) wie in 2 gezeigt, bei 400 MPa isostatisch kalt verpresst.
  • Eine 20 mm lange Einkerbung (2) wurde an beiden Enden dieser partiell vorgeformten supraleitenden Rohre (1) gemacht, gefolgt von der Abscheidung einer Schicht aus Silber (3). Eine Endseite dieses partiell vorgeformten supraleitenden Rohres (1) wurde geläppt, um eine frische Oberfläche (4), wie in 2 gezeigt, zu exponieren. Ein Paar dieser Rohre wurde so zusammengesteckt mittels Einsetzen einer Silberhülse (5) der Größe L = 30 mm, äußerer Durchmesser = 28,55 mm und innerer Durchmesser = 22,55 mm innerhalb der Endteile der geläppten Endflächen der Supraleiter (1), wie in 2 gezeigt, so dass diese in nahem Kontakt mit einer Lücke waren. Eine Paste (6) bestehend aus 5 g des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Pulvers in 5 cm3 Isoamylacetat wurde auf die genannten geläppten Endflächen aufgebracht, die dann miteinander in physikalischen Kontakt gebracht wurden, d.h. eine beschichtete Endfläche berührt die beschichtete Endfläche des anderen Rohrs.
  • Diese physikalisch verbundene Stelle wurde anschließend mit einer perforierten Silberfolie (7) umwickelt, gefolgt von einer mittels Sprühen abgeschiedenen metallischen Silberschicht (8), wie in 2 gezeigt.
  • Schließlich wurde der Aufbau eines Paars von partiell vorgeformten supraleitenden Rohren und der verbundenen Stelle in einem elektrischen Muffelofen bei 835°C 100 Stunden in Luft gesintert, um das verbundene Paar mit der erwünschten Bi-2223 Phase zu erhalten. Die Bildung der Bi-2223 Phase wurde durch Röntgendiffraktogramm wie in 3 gezeigt bestätigt. Bei 77 K, unter OT, zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaars einen Kontaktwiderstand (ρc) von 0,02 µ Ohm-cm2, was mehr als eine Größenordnung höher ist als die des Komponentenrohres (0,001 µ Ohm-cm2) bei 77 K, OT. Zu dieser Zeit zeigte die Verbindungsstelle dieses Rohrpaares einen kritischen Strom von 595 A, was nicht viel geringer ist als der des Komponentenrohres (650 A), bei 77 K, OT, und die prozentuale kritische Stromretention des verbundenen Rohrpaares betrug 91%. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • In Tabelle 1 unten sind die zusammengestellten Daten der oben genannten Beispiele angegeben. Die Vergleichsdaten zeigen den kritischen Strom des Komponentenrohrs, den kritischen Strom des verbundenen Paars von Rohren und die prozentuale Retention bei 77 K in Eigenfeld von verschiedenen (Bi,Pb)-2223 Rohren und hebt auch deutlich die resultierende Neuheit der supraleitenden Verbindunsstelle zwischen partiell vorgeformten Hohlrohren aufgrund der nicht naheliegenden erfinderischen Schritte durch Verwendung einer Silberhülse, um die Enden der Rohre in nahen Kontakt miteinander zu bringen, und das Herstellen der Verbindung mit einer Paste aus dem partiell vorgeformten Pulver in einem organischen Lösungsmittel hervor. Tabelle 1
    Proben-Nr. Dimensionen des zu verbindenden Rohrpaares. Äußerer Durchmesser x innerer Durchmesser x Länge (mm) Verbindungsmaterial Kontaktwiderstand (ρc) 77 K, OT (µ Ohm-cm2) Kritischer Strom (Ic) 77 K, OT (A) % Retention von (Ic)
    Rohrbestandteil Verbindungsstelle Rohrbestandteil Verbindungspaar
    1 12,4 × 10,1 × 122 5 g partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver + 0,6 g 0,035 0,42 300 215 71
    Polyvinylbutyral + 3 cm3
    Cyclohexan + 1 Tropfen Fischöl
    2 12,4 × 10,1 × 122 5 g partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver + 0,8 g 0,035 0,31 300 237 79
    Polyvinylbutyral + 4 cm3
    Cyclohexan + 2 Tropfen Fischöl
    3 12,4 × 10,1 × 122 5 g partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver + 1,0 g 0,035 0,32 300 227 75
    Polyvinylbutyral + 5 cm3
    Cyclohexan + 3 Tropfen Fischöl
    4 12,4 × 10,1 × 122 5 g partiell vorgeformtes supraleitendes 0,035 0,30 300 258 86
    Pulver + 4 cm3
    Isomylacetat + 2 Tropfen Fischöl
    5 12,4 × 10,1 × 122 5 g partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver + 5 cm3 0,035 0,26 300 276 90
    Isomylacetat + 2 Tropfen Fischöl
    6 12,4 × 10,1 × 122 5 g partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver + 6 cm3 0,035 0,27 300 261 87
    Isomylacetat + 2 Tropfen Fischöl
    7 12,4 × 10,1 × 122 5 g partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver + 0,5 g 0,035 0,33 300 240 80
    Luft trocknende Silberpaste
    8 12,4 × 10,1 × 320 5 g partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver + 5 cm3 0,035 0,26 300 276 90
    Isomylacetat + 2 Tropfen Fischöl
    9 31,2 × 28,6 × 220 5 g partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver + 5 cm3 0,001 0,02 650 595 91
    Isomylacetat + 2 Tropfen Fischöl
  • Die wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung sind:
    1. 1. Verbundene oxidische Hohlrohr-Supraleiter mit einer supraleitenden Verbindungsstelle können erhalten werden.
    2. 2. Die Verwendung von partiell vorgeformtem supraleitendem Material führt zur Ausbildung der erwünschten supraleitenden Phase (Bi-2223) in reiner Form während des letzten Wärmebehandlungsschrittes.
    3. 3. Die Verwendung des gleichen partiell vorgeformten supraleitenden Materials sowohl für die Körper, die zu verbinden sind, als auch für das verbindende Material verhindert, dass die Verbindung und die Bestandteile verschiedene supraleitende Eigenschaften aufweisen, aufgrund identischer Wärmebehandlungstemperaturen. Dies führt zur Ausbildung einer supraleitenden Verbindungsstelle mit ausreichendem Ic.
    4. 4. Die Verwendung eines verbindenden Materials in Pastenform hergestellt aus Pulver des partiell vorgeformten supraleitenden Materials vermischt in einer organischen Formulierung gewährleistet eine homogene und dichte Packung der supraleitenden Partikel auf den Endflächen der zu verbindenden Supraleiter und erleichtert das Verbinden mittels Diffusionsverklebung.
    5. 5. Es erfordert keine höheren Temperaturen als bei Schmelztechniken verwendet wurden, wo eine vollständige Wiederherstellung der erwünschten supraleitenden Phase schwer zu erreichen ist.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Verbinden oxidischer supraleitender Rohre mit einer supraleitenden Verbindungsstelle, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: i) getrenntes Herstellen wasserbasierter Lösungen von Nitraten von Bi, Pb, Sr, Ca und Cu und Mischen der genannten Lösungen zusammen mit Ag, um eine einzelne Lösung zu erhalten; ii) Sprühtrocknen der erhaltenen Nitratlösungsmischung, die im Schritt (i) erhalten wird, um ein sprühgetrocknetes Pulver zu erhalten; iii) Kalzinieren des im Schritt (ii) erhaltenen sprühgetrockneten Pulvers, gefolgt von Vermahlen und Vermischen, um ein homogenes kalziniertes Pulver zu erhalten; iv) kaltes Isopressen des in Schritt (iii) erhaltenen kalzinierten Pulvers zu einer großformatigen Röhre mit einer Länge von bis zu etwa 500 mm, einem äußeren Durchmesser bis zu etwa 150 mm und einer Wandstärke im Bereich von 2 bis 100 mm; v) Sintern der im Schritt (iv) erhaltenen kalt isostatisch verpressten Rohre und Vermahlen der genannten gesinterten oxidischen Supraleiterrohre zu einem Pulver, gefolgt von Mischen, um das homogene partiell vorgeformte supraleitende Phase enthaltende Pulver zu erhalten; vi) kaltes Isopressen des partiell vorgeformten supraleitenden Oxidpulvers aus Schritt (v) zu Rohren verschiedener Größe; vii) Einkerben der beiden Endteile der Rohre aus Schritt (vi) und Abscheiden einer metallischen Silberschicht auf den genannten Einkerbungen, gefolgt von Läppen einer der Endflächen eines Paars der genannten Rohre und deren Anordnung in unmittelbarem Kontakt zueinander durch Einsetzen einer Silberhülse in die kontaktierenden Endteile des Rohrpaars, und ferner Aufbringen einer Paste von einzumischendem Material auf die genannten geläppten Endflächen; viii) physikalisches Kontaktieren der genannten beschichteten Endflächen und Umwickeln des genannten physikalisch verbundenen Teils mit einer perforierten Silberfolie und ferner Abscheiden einer Silberschicht mittels einer Metallsprühpistole, und ix) Erhitzen der oben genannten Kombination des genannten Verbindungsteils und des Rohrpaars bei einer Temperatur im Bereich von 830°-850°C in Luft, für einen Zeitraum von 100-150 Stunden, um die supraleitende Verbindungsstelle zwischen einem Paar von Rohren zu erhalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die verwendeten oxidischen supraleitenden Rohre ein Paar von hohlen zylindrischen Rohren, wie in Schritt (vi) erhalten, mit einer Länge im Bereich von 122-320 mm sind.
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die Wandstärke der verwendeten oxidischen supraleitenden Rohre, wie in Schritt (vi) erhalten, im Bereich von 1-3 mm liegt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der äußere Durchmesser der verwendeten oxidischen supraleitenden Rohre, wie in Schritt (vi) erhalten, im Bereich von 10-32 mm liegt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Molverhältnis von Bi,Pb,Sr,Ca,Cu zusammen mit dem verwendeten Silber bei 1,84:0,35:1,9:2,05:3,05:1,2 liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die supraleitende Verbindungsstelle einen kritischen Strom von 70-90% geringer als der kritische Strom der einheitlichen oxidischen supraleitenden Rohre hat.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die supraleitende Verbindungsstelle das gleiche Material umfasst wie die oxidischen supraleitenden Rohre.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das verwendete Pulvermaterial in den oxidischen supraleitenden Rohren die zu verbinden sind, ein partiell vorgeformtes supraleitendes Pulver ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das einzumischende/verbindende Material, das verwendet wird, eine Paste aus partiell vorgeformtem supraleitendem Pulver in Isoamylacetat und Fischöl ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das verwendete Verbindungsmaterial eine Paste aus partiell vorgeformtem supraleitendem Pulver in organischer Formulierung unter Verwendung von Polyvinylbutyral als Bindemittel, Cyclohexanon als Lösungsmittel und Fischöl als Dispergiermittel ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das verwendete Verbindungsmaterial eine Paste aus partiell vorgeformtem supraleitendem Pulver in lufttrocknender Silberfarbe ist.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69941545D1 (de) * 1998-11-04 2009-11-26 Isis Innovation Tuberkulose diagnose test
JP5934352B2 (ja) * 2011-06-21 2016-06-15 カウンシル オブ サイエンティフィク アンド インダストリアル リサーチ 改良超伝導ペーストを用いた（ｂｉ，ｐｂ）−２２２３酸化物高温超伝導体の管の接合方法
CN109004487B (zh) * 2018-07-27 2019-08-27 重庆永富电线电缆有限公司 一种钢芯铝绞线的制造工艺
CN109066255B (zh) * 2018-07-27 2019-11-19 重庆永富电线电缆有限公司 钢芯铝绞线的压接结构
JP7256347B2 (ja) * 2018-09-28 2023-04-12 国立研究開発法人理化学研究所 高温超伝導線材の接続体および接続方法
CN112743301A (zh) * 2020-12-29 2021-05-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种Bi-2212高温超导接头制造方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6417384A (en) 1987-07-09 1989-01-20 Fujikura Ltd Connecting method for superconductive wire
JPS6424379A (en) 1987-07-21 1989-01-26 Toshiba Corp Connecting method for oxide superconductor
JPH03242384A (ja) * 1990-02-16 1991-10-29 Furukawa Electric Co Ltd:The Ｂｉ系酸化物超電導体の接続方法
JPH03254473A (ja) * 1990-03-02 1991-11-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd データトランスジューサ位置決め装置
US5116810A (en) 1989-10-16 1992-05-26 American Superconductor Corporation Process for making electrical connections to high temperature superconductors using a metallic precursor and the product made thereby
US5244876A (en) 1990-02-13 1993-09-14 Hoechst Aktiengesellschaft Method for joining parts of ceramic high-temperature superconductor material
US5480728A (en) * 1994-01-03 1996-01-02 General Electric Company Low resistance electrical contact for oxide superconductors and a method for making
US6133814A (en) 1996-08-30 2000-10-17 Hitachi, Ltd. Oxide superconductor wire material and method for jointing the same together
US6159905A (en) 1999-06-02 2000-12-12 Buzcek; David M. Methods for joining high temperature superconducting components with negligible critical current degradation and articles of manufacture in accordance therewith
US6194226B1 (en) * 1991-02-25 2001-02-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Junction between wires employing oxide superconductors and joining method therefor
US6258754B1 (en) 1998-07-16 2001-07-10 Superconductive Components, Inc. Large, strongly linked superconducting monoliths and process for making the same
US6753748B1 (en) 2002-06-10 2004-06-22 Bruker Biospin Gmbh Superconducting high-field magnet coil with superconducting joints
US7001870B2 (en) 2001-06-29 2006-02-21 International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation Method for joining oxide superconductors and joined oxide superconductor
DE112006003792T5 (de) * 2006-03-10 2009-01-02 Council Of Scientific And Industrial Research Verfahren zur Herstellung Hochtemperatur-supraleitenden Volumenstromleitern mit verbesserten Eigenschaften und daraus hergestellte supraleitende Volumenstromleiter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6308399B1 (en) * 1991-06-18 2001-10-30 Dawei Zhou High-TC superconducting ceramic oxide products and macroscopic and microscopic methods of making the same
DE4301944C2 (de) * 1993-01-25 1996-05-09 Euratom Kabelverbindung für supraleitende Kabel
DE602004014033D1 (de) * 2004-03-31 2008-07-03 Council Scient Ind Res Prozess zur herstellung eines kontakts mit niedrigem kontaktwiderstand auf einem supraleiter mit hoher übergangstemperatur
KR100805685B1 (ko) 2006-12-05 2008-02-21 한국기초과학지원연구원 랩 조인트를 이용한 초전도 버스라인 관내연선도체의 접합방법

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6417384A (en) 1987-07-09 1989-01-20 Fujikura Ltd Connecting method for superconductive wire
JPS6424379A (en) 1987-07-21 1989-01-26 Toshiba Corp Connecting method for oxide superconductor
US5321003A (en) 1989-10-16 1994-06-14 American Superconductor Corporation Connection between high temperature superconductors and superconductor precursors
US5116810A (en) 1989-10-16 1992-05-26 American Superconductor Corporation Process for making electrical connections to high temperature superconductors using a metallic precursor and the product made thereby
US5244876A (en) 1990-02-13 1993-09-14 Hoechst Aktiengesellschaft Method for joining parts of ceramic high-temperature superconductor material
JPH03242384A (ja) * 1990-02-16 1991-10-29 Furukawa Electric Co Ltd:The Ｂｉ系酸化物超電導体の接続方法
JPH03254473A (ja) * 1990-03-02 1991-11-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd データトランスジューサ位置決め装置
US6194226B1 (en) * 1991-02-25 2001-02-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Junction between wires employing oxide superconductors and joining method therefor
US5480728A (en) * 1994-01-03 1996-01-02 General Electric Company Low resistance electrical contact for oxide superconductors and a method for making
US6133814A (en) 1996-08-30 2000-10-17 Hitachi, Ltd. Oxide superconductor wire material and method for jointing the same together
US6258754B1 (en) 1998-07-16 2001-07-10 Superconductive Components, Inc. Large, strongly linked superconducting monoliths and process for making the same
US6159905A (en) 1999-06-02 2000-12-12 Buzcek; David M. Methods for joining high temperature superconducting components with negligible critical current degradation and articles of manufacture in accordance therewith
US7001870B2 (en) 2001-06-29 2006-02-21 International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation Method for joining oxide superconductors and joined oxide superconductor
US6753748B1 (en) 2002-06-10 2004-06-22 Bruker Biospin Gmbh Superconducting high-field magnet coil with superconducting joints
DE112006003792T5 (de) * 2006-03-10 2009-01-02 Council Of Scientific And Industrial Research Verfahren zur Herstellung Hochtemperatur-supraleitenden Volumenstromleitern mit verbesserten Eigenschaften und daraus hergestellte supraleitende Volumenstromleiter

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Appl. Supercond, Band 3, Seite 207 (1995)
J. Appl. Phys. Band 29, Seite L875 (1990)
J. Apply. Phys. Band 29 Nr. 8 Seite L1432 (Aug. 1990)
J. Cai et al. beschrieben in Supercond. Sci. Technol. Band 5, Seite 599 (1992)
Japan. J. Appl. Physics, Band 34, Seite 4770 (1995)
Journal of the Electrochemical Society, Band 136, Nr. 2, Seiten 582-583 (Februar 1989)
Li et al. beschreiben in J. Less-Common Met., Band 164/165, Seite 660 (1990)
Supercond. Sci. Technol. Band 13, Seite 237 (2000)

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Publication number Publication date
KR20090117766A (ko) 2009-11-12
JP4995284B2 (ja) 2012-08-08
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US20100009855A1 (en) 2010-01-14
DE112007003312T5 (de) 2010-01-28

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