DE112009001911T5

DE112009001911T5 - Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahts und Verfahren zur Herstellung desselben sowie unter Verwendung des Vorläuferdrahts hergestellter supraleitender Oxiddraht

Info

Publication number: DE112009001911T5
Application number: DE112009001911T
Authority: DE
Inventors: Naoki Osaka Ayai
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2011-06-22
Also published as: US8238991B2; WO2010016302A1; JPWO2010016302A1; US20110136673A1; CN102113064A

Abstract

Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes, wobei der Vorläuferdraht umfaßt:
(a) eine erste Hülle aus Silber oder Silberlegierung,
(b) einen mittigen Abschnitt auf der Innenseite der ersten Hülle und
(c) mehrere nahe beieinanderliegende periphere Segmente, die auf der Innenseite der ersten Hülle so angeordnet sind, daß sie den mittigen Abschnitt umgeben,
wobei jedes der mehreren peripheren Segmente als ein Monofilamentsegment ausgebildet ist, das einen bogenförmigen Querschnitt hat und das ein bandförmige Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters umfaßt und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist,
wobei die mehreren peripheren Segmente in einer mehrlagigen Anordnung in der Form konzentrischer Kreise dergestalt angeordnet sind, daß Flächen mit großer Breite der peripheren Segmente den mittigen Abschnitt umgeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes, wobei der Vorläuferdraht um seinen mittigen Abschnitt mehrere periphere Segmente aufweist, die jeweils einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen, ein Herstellungsverfahren für den Vorläuferdraht sowie einen supraleitenden Oxiddraht, der unter Verwendung des Vorläuferdrahtes hergestellt ist.
STAND DER TECHNIK
In der Regel wird ein supraleitender Oxiddraht mittels des Powder-in-Tube (PIT) Verfahrens hergestellt. Genauer gesagt wird ein aus mehreren Filamenten bestehender supraleitender Oxiddraht, der auf seiner Innenseite mehrere Filamente aus einem supraleitenden Oxidmaterial aufweist, nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Zuerst wird ein Pulver, das überwiegend aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters besteht, wärmebehandelt. Das Pulver wird in eine zweite Hülle aus Metall gefüllt. Nun wird ein Ziehvorgang ausgeführt, um einen Monofilamentdraht zu erhalten. Mehrere Monofilamentdrähte werden dann in eine erste Hülle aus Metall eingeführt. Nun wird wieder ein Ziehvorgang ausgeführt, um einen aus mehreren Filamenten bestehenden Draht zu erhalten, der anschließend gewalzt wird. Zum Schluß wird der gewalzte Draht wärmebehandelt, womit die Produktion beendet ist.
Im Allgemeinen wurde die Produktion eines supraleitenden Oxiddrahtes mittels des PIT-Verfahrens bisher in der unten beschriebenen Weise ausgeführt. Wie in 5 gezeigt, wird ein runder Monofilamentdraht 14 hergestellt, indem ein Filament 2, das einen kreisrunden Querschnitt aufweist, mit einer zweiten Hülle 3, welche die Form einer kreisrunden Röhre hat, bedeckt wird. Alternativ wird, wie in 6 gezeigt, ein sechseckiger Monofilamentdraht 15 hergestellt, indem ein Filament 2', das einen sechseckigen Querschnitt aufweist, mit einer zweiten Hülle 3, welche die Form einer sechseckigen Röhre hat, bedeckt wird. Mehrere runde Monofilamentdrähte 14 oder sechseckige Monofilamentdrähte 15 werden in eine erste Hülle 6 eingeschoben (zum Beispiel werden in dem Fall des Filaments, das einen kreisrunden Querschnitt aufweist, 50 bis 200 Drähte eingeschoben) (in 5 wurde die Anzahl der Drähte verringert, um die Darstellung übersichtlich zu halten). Die erste Hülle wird zu einem Vorläuferdraht 5 gezogen. Der Vorläuferdraht 5 wird gewalzt und dann wärmebehandelt, womit die Produktion des supraleitenden Oxiddrahtes abgeschlossen ist. 7 ist ein Schaubild, das einen Schritt des Einführens der zuvor festgelegten Anzahl runder Monofilamentdrähte 14 in die erste Hülle 6 in dem Produktionsprozeß des Vorläuferdrahtes 5, der in der oben beschriebenen 5 gezeigt ist, darstellt.
In dem supraleitenden Oxiddraht, der unter Verwendung des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes, wie in 5 oder 6 gezeigt, hergestellt wird, ist jedoch – weil die Querschnittsform des Filaments isotrop, wie zum Beispiel kreisrund oder sechseckig, ist – das Filament dick, so daß die Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls des Oxid-Supraleiters nicht gesteigert werden kann. Infolge dessen war es immer schwierig, einen supraleitenden Oxiddraht anzubieten, der eine hohe kritische Stromdichte aufweist.
Als Verfahren zum Steigern der kritischen Stromdichte eines supraleitenden Oxiddrahtes sind beispielsweise die folgenden Verfahren probiert worden. Ein erstes Verfahren stellt ein Kernmaterial auf der Innenseite des Supraleiters her (Patentliteratur 1). Ein zweites Verfahren stellt ein Kernmaterial, das einen kreisrunden Querschnitt aufweist, in dem mittigen Abschnitt her, erzeugt einen bandförmigen Monofilamentdraht und befestigt den Draht in Längsrichtung dergestalt an dem Kernmaterial, daß die gesamte Oberfläche des Drahtes in einen unmittelbaren Kontakt mit dem Kernmaterial gebracht wird (Patentliteratur 3). Ein drittes Verfahren legt mehrere bandförmige Filamente in eine stabilisierte Matrix, die den Querschnitt eines Kreises oder eines rotationssymmetrischen Vielecks hat und einen mittigen Abschnitt aufweist, der mit einem steifen Material gebildet ist (Patentliteratur 2).
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: veröffentlichtes japanisches Patent 2844632
Patentliteratur 2: veröffentlichtes japanisches Patent 3657397
Patentliteratur 3: veröffentlichtes japanisches Patent 3724128

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Trotz der obigen Beschreibung kann man nicht sagen, daß die in der oben beschriebenen Patentliteratur 1 bis 3 dargelegten Verfahren der in den letzten Jahren entstandenen Anforderung einer höheren kritischen Stromdichte zufriedenstellend gerecht geworden wären.
Angesichts der oben beschriebenen Umstände besteht die Herausforderung für die vorliegende Erfindung darin, einen Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes mit einer höheren kritischen Stromdichte und in Fortsetzung dessen einen supraleitenden Oxiddraht bereitzustellen.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Der hier benannte Erfinder hat wie nachfolgend beschrieben das Verfahren zum Steigern der kritischen Stromdichte untersucht und dabei die vorliegende Erfindung gemacht.
Zunächst kann als Verfahren zum Verbessern der Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls ein Verfahren des Verwendens eines dünnen Filaments konzipiert werden. Genauer gesagt, kann für einen supraleitenden Oxiddraht mit einem bestimmten Durchmesser ein Verfahren konzipiert werden, in dem, wie zum Beispiel in 8 gezeigt, ein Monofilamentdraht 16, dessen Filament 2 einen rechteckigen Querschnitt hat (im Weiteren auch als ein rechteckiger Monofilamentdraht bezeichnet), gebildet wird und dann mehrere rechteckige Monofilamentdrähte 16 schichtweise übereinander gelegt werden. Als Verfahren zum weiteren Steigern des Effekts kann ein Verfahren konzipiert werden, bei dem, wie in 9 gezeigt, die Anzahl der rechteckigen Monofilamentdrähte 16 erhöht wird, um die Dicke der einzelnen Drähte zu verringern, und dann die Drähte in mehrlagiger Anordnung angeordnet werden.
Dennoch wurde festgestellt, daß die in den 8 und 9 gezeigten Strukturen ein neues Problem hervorrufen können, indem in den Schritten des Ziehens, der Durchmesserreduzierung und des anschließenden Walzens zum Herstellen des supraleitenden Oxiddrahtes eine unregelmäßige Form entsteht und diese Unregelmäßigkeit die kritische Stromdichte verringert, die nach der abschließenden Wärmebehandlung erhalten wird.
Unten ist ein Beispiel gezeigt, in dem die kritische Stromdichte durch den Schritt des Ziehens verringert wurde. Das in 13 gezeigte Beispiel ist ein Beispiel, in dem regelmäßige sechseckige Monofilamentdrähte verwendet wurden und die Anzahl der Monofilamentdrähte 211 betrug, was größer als die im Allgemeinen verwendete Anzahl ist. Bei diesem Beispiel wurde erkannt, daß während des Schrittes des Ziehens, wie in 13 gezeigt, die Wände der zweiten Hüllen 3 brachen und dadurch eine Unregelmäßigkeit in der Konfiguration der Filamente 2 entstand. Es ist wahrscheinlich, daß die Entstehung der Unregelmäßigkeit die Reduzierung der kritischen Stromdichte verursachte. Der Grund, warum die Unregelmäßigkeit entstand, ist wahrscheinlich folgender.
Wenn die Anzahl der Filamente 2 erhöht wird, während das Volumenverhältnis des Supraleiters auf einem bestimmten Wert gehalten wird, so wird die Wand der zweiten Hülle 3 unvermeidlich dünner. Folglich brechen die Wände der Hüllen während des Durchmesserreduzierungsprozesses, wodurch die Unregelmäßigkeit in der Konfiguration der Filamente entsteht.
Selbst in dem Fall, wo die rechteckigen Monofilamentdrähte einfach in Lagen übereinandergelegt werden, wie in den 8 und 9 gezeigt, werden Lücken zwischen den Monofilamentdrähten und zwischen dem Monofilamentdraht und der ersten Hülle gebildet. Infolge dessen ist es wahrscheinlich, daß – wie in dem oben beschriebenen Fall – die Wände der Hüllen brechen und folglich die Konfiguration der Filamente mit hoher Wahrscheinlichkeit unregelmäßig wird. Wenn hingegen eine Anordnung verwendet wird, in der die Hülle eine ausreichend dicke Wand hat, so kann die Entstehung der oben beschriebenen Defekte verhindert werden. Wenn jedoch die Anzahl der Monofilamentdrähte erhöht wird, während die Wand der Hülle dick bleibt, so wird das Volumenverhältnis der in der Hülle befindlichen Oxid-Supraleiter verkleinert, so daß der kritische Strom verringert wird.
Bei dem Ziehvorgang wirkt durch die Düse eine Druckbelastung von der Umfangsfläche des supraleitenden Oxiddrahtes in Richtung der Mitte des Querschnitts des supraleitenden Oxiddrahtes. In der tatsächlichen Konfiguration der einzelnen Bestandteile wirkt die Druckbelastung nicht unbedingt gleichmäßig auf die einzelnen Filamente und zweiten Hüllen. Infolge dessen neigen an dem Abschnitt, wo sich die Druckbelastung konzentriert, die Wände der Hüllen zum Brechen, und folglich ist es wahrscheinlich, daß die Konfiguration unregelmäßig wird.
Darüber hinaus ist es schwierig, das Zurückbleiben von nicht-supraleitenden Phasen wie zum Beispiel Erdalkali-Kupferoxiden (Ca-Sr-Cu-O) mit einem Durchmesser von wenigen Mikrometern in den Filamenten nach der abschließenden Wärmebehandlung zu vermeiden. Um die Verringerung des kritischen Stromes zu verhindern, ist es notwendig, Wege zum Umgehen dieser nicht-supraleitenden Phasen bereitzustellen. Wenn jedoch die Anzahl der Filamente in der herkömmlichen Struktur oder dem herkömmlichen Produktionsverfahren erhöht wird, um die die Dicke der einzelnen Filamente zu verringern, so wird die Breite ebenfalls verringert. Infolge dessen wird die Anzahl der Umgehungswege begrenzt, so daß der kritische Strom verringert wird.
Der hier benannte Erfinder hat den Sachverhalt intensiv untersucht, hat die Struktur des Vorläufers eines supraleitenden Oxiddrahtes und das Produktionsverfahren erdacht und eine aggregierte Form (einen Vorläuferdraht) gefunden, die eine hohe kritische Stromdichte hat und selbst dann keine Verringerung der kritischen Stromdichte verursacht, wenn der Durchmesser durch den Ziehvorgang verringert wird. Auf diese Weise entstand die vorliegende Erfindung.
Der erste erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist ein Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes. Der Vorläuferdraht enthält:

(a) eine erste Hülle aus Silber oder Silberlegierung,
(b) einen mittigen Abschnitt auf der Innenseite der ersten Hülle, und
(c) mehrere nahe beieinanderliegende periphere Segmente, die auf der Innenseite der ersten Hülle so angeordnet sind, daß sie den mittigen Abschnitt umgeben.

Jedes der mehreren peripheren Segmente ist als ein Monofilamentsegment ausgebildet, das einen bogenförmigen Querschnitt hat und das ein bandförmiges Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters enthält und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist. Die mehreren peripheren Segmente in mehrlagiger Anordnung werden in der Form konzentrischer Kreise dergestalt angeordnet, daß Flächen mit großer Breite der peripheren Segmente den mittigen Abschnitt umgeben.
In dem ersten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung werden die peripheren Segmente jeweils hergestellt, indem ein bandförmiges Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters mit einer Hülle aus Silber oder dergleichen bedeckt wird, werden jeweils so bearbeitet, daß sie einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen, und werden in der Form konzentrischer Kreise angeordnet. Folglich wird zum Zeitpunkt des Bearbeitens zur Durchmesserreduzierung die Durchmesserreduzierung ausgeführt, während die Querschnittsgeometrie der konzentrischen Kreise präzise und ohne Formverlust beibehalten bleibt. Infolge dessen wirkt eine gleichmäßige Belastung auf die Flächen mit großer Breite der oben beschriebenen Filamente, die um den mittigen Abschnitt herum angeordnet sind. Diese gleichmäßige Belastung verbessert die Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls des Oxid-Supraleiters. Somit kann die vorliegende Erfindung einen Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes mit hoher kritischer Stromdichte bereitstellen.
Da während der Durchmesserreduzierung eine gleichmäßige Belastung auf die Flächen mit großer Breite der Filamente wirkt, bricht die Wand (die Silberwand) der zweiten Hülle zwischen den Filamenten nicht. Aus dieser Sicht kann auch die Querschnittsgeometrie beibehalten werden, ohne daß Unregelmäßigkeiten in der Konfiguration der Filamente entstehen.
Weil im Gegensatz zu dem Fall, wo ein Monofilamentsegment mit einem rechteckigen Querschnitt verwendet wird, ein Monofilamentsegment mit einem bogenförmigen Querschnitt verwendet wird, kann zu dem Zeitpunkt, da die mehreren Monofilamentsegmente in mehrlagiger Anordnung in der Form konzentrischer Kreise angeordnet werden, die Lücke zwischen den Monofilamentsegmenten verkleinert werden, so daß die Packungsdichte der Monofilamentsegmente in der ersten Hülle erhöht werden kann.
Weil ein dünnes bandförmiges Filament vor der Durchmesserreduzierung als das Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters verwendet wird, kann ein Oxid-Supraleiter mit einer höheren Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls hergestellt werden.
Weil ein Monofilamentsegment mit einem bogenförmigen Querschnitt, der besonders dünn und besonders breit ist, als das periphere Segment verwendet wird, kann die Breite des Filaments (die Länge der langen Achse in dem Querschnitt) selbst nach den Zieh- und Walzprozessen ausreichend groß sein, während die geringe Dicke des Filaments (die Länge der kurzen Achse in dem Querschnitt), die zum Ausrichten des Kristalls notwendig ist, beibehalten bleibt. Infolge dessen können Wege für den elektrischen Strom zum Umgehen der lokalen Defekte, wie zum Beispiel Erdalkalioxide, die in den einzelnen Filamenten zurückbleiben, bereitgestellt werden. Somit kann eine hohe kritische Stromdichte erhalten werden.
Auf herkömmliche Weise ist die Kristallausrichtung unbefriedigend, und ein hoher kritischer Strom kann nur erreicht werden, wenn nach der Herstellung einer aus mehreren Filamenten bestehenden Struktur ein Walzvorgang ausgeführt wird. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann selbst ein runder Draht einen vergleichsweise hohen kritischen Strom haben, weil durch das Walzen eines Monofilamentdrahtes zum Herstellen eines Monofilamentsegments mit einem bogenförmigen Querschnitt der Kristall des Vorläufers zu einem gewissen Grad ausgerichtet wird und die Anordnung in der Form konzentrischer Kreise die Ausrichtung beibehält. Insbesondere wird, wenn der Draht für Wechselstrom verwendet werden soll, der runde Draht in seiner endgültigen Größe verdrillt. In diesem Fall kann, wenn der Draht in der Form eines runden Drahtes verwendet werden kann, auf das Walzen, das herkömmlicherweise nach dem Verdrillen ausgeführt wurde, verzichtet werden. Wenn das Walzen entfällt, so wird die Verdrillsteigung nicht gelängt. Folglich wird eine Verdrillung mit kurzer Steigung beibehalten, wodurch der Effekt des Verringerns eines Wechselstromverlusts verstärkt wird.
Selbst bei einem Draht, der einen runden Querschnitt hat, bevor er zur Form eines Bandes verarbeitet wird, kann der oben beschriebene erste erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung zu einer verarbeiteten Struktur führen, in der die ab-Ebenen von zum Beispiel Bi2212 und Bi2201, die beide Vorläufer von Bi2223 sind, entlang der Fläche mit großer Breite des Filaments ausgerichtet sind. Mittels Wärmebehandlung des runden Drahtes kann eine Struktur erhalten werden, in der die ab-Ebene von Bi2223 entlang der Fläche mit großer Breite des Filaments ausgerichtet ist, so daß ein guter Stromumgehungsweg gebildet wird.
In dem oben angesprochenen mittigen Abschnitt kann ein Segment mit einem Einzelfilament oder einen stabförmigen Segment ohne Monofilamentdraht angeordnet werden. Außerdem können in dem mittigen Abschnitt ein oder mehrere Segmente, die jeweils den Querschnitt eines Kreises oder eine andere Form und eine andere Größe haben, angeordnet werden.
In der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe ”konzentrischer Kreis”, ”Kreis”, ”regelmäßiges Sechseck” und so weiter nicht unbedingt auf geometrisch perfekte Formen beschränkt. Eine Form, die in einem gewissen Umfang innerhalb eines Bereichs modifiziert ist, der nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht, ist in den ersten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.
Der zweite erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist der Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes im Sinne des ersten erfindungsgemäßen Aspekts der vorliegenden Anmeldung, der des Weiteren das nachstehend beschriebene Merkmal aufweist. In dem Vorläuferdraht wird in dem mittigen Abschnitt ein Monofilamentsegment angeordnet, das einen kreisrunden oder regelmäßigen sechseckigen Querschnitt hat und das ein Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters enthält und mit der zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist.
In dem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird in dem mittigen Abschnitt ein Monofilamentsegment angeordnet, wobei das Monofilamentsegment einen kreisrunden oder regelmäßigen sechseckigen Querschnitt aufweist und ein Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters enthält. Folglich kann die vorliegende Erfindung einen Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes mit einer höheren kritischen Stromdichte bereitstellen. Außerdem können die peripheren Segmente auf einfache Weise in der Form konzentrischer Kreise angeordnet werden, und es ist weniger wahrscheinlich, daß zum Zeitpunkt der Durchmesserreduzierung während des Fügeschrittes Positionsabweichungen der peripheren Segmente entstehen.
Der dritte erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist der Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes im Sinne des zweiten erfindungsgemäßen Aspekts der vorliegenden Anmeldung, der des Weiteren das nachstehend beschriebene Merkmal aufweist. In dem Vorläuferdraht sind in dem mittigen Abschnitt sieben Monofilamentsegmente angeordnet, von denen jedes einen kreisrunden oder regelmäßigen sechseckigen Querschnitt hat und von denen jedes ein Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters enthält und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist, wobei die sieben Monofilamentsegmente dergestalt konfiguriert sind, daß sechs Monofilamentsegmente nahe beieinander um ein Monofilamentsegment angeordnet sind.
Im dritten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung sind in dem mittigen Abschnitt sieben Monofilamentsegmente angeordnet, von denen jedes einen kreisrunden oder regelmäßigen sechseckigen Querschnitt hat, und wobei die sieben Monofilamentsegmente dergestalt konfiguriert sind, daß sechs Monofilamentsegmente nahe beieinander um ein Monofilamentsegment angeordnet sind. Folglich erfahren die Filamente in dem mittigen Abschnitt ebenfalls durch den Walzvorgang eine solche Dickenreduzierung, daß die Ausrichtung verbessert wird und der kritische Strom höher wird als der, den man erhält, wenn Segmente mit großem Durchmesser, die Filamente mit großem Durchmesser enthalten, verwendet werden. Des Weiteren kann der Effekt des zweiten erfindungsgemäßen Aspekts der vorliegenden Anmeldung erreicht werden, indem Monofilamentsegmente mit kleinem Durchmesser verwendet werden, die einfach herzustellen und zu verarbeiten sind.
Der vierte erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist der Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes im Sinne eines der ersten bis dritten erfindungsgemäßen Aspekte der vorliegenden Anmeldung, der des Weiteren das nachstehend beschriebene Merkmal aufweist. In dem Vorläuferdraht beträgt die Anzahl der Lagen aller Segmente acht oder mehr, wobei alle Segmente aus dem Segment oder den Segmenten, die in dem mittigen Abschnitt angeordnet sind, und den peripheren Segmenten, die in einer mehrlagigen Anordnung in der Form konzentrischer Kreise angeordnet sind, bestehen.
In dem vierten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann, weil die Anzahl der Lagen aller Segmente acht oder mehr beträgt, die Dicke der Filamente in den peripheren Segmenten hinreichend verringert werden, um die Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls in den Filamenten zu verbessern. Des Weiteren kann, weil die peripheren Segmente unter Verwendung von Monofilamentsegmenten gebildet werden, die jeweils einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen, die Breite der peripheren Segmente in den einzelnen Lagen ohne Einschränkung festgelegt werden. Folglich kann, wie oben beschrieben, während die peripheren Segmente hinreichend dünn werden, die Breite der Segmente, das heißt, die Breite der Filamente, so vergrößert werden, daß ein Weg für den Strom zum Umgehen eines lokalen Defekts vorhanden ist. Infolge dessen kann die vorliegende Erfindung einen Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes bereitstellen, der aus einer kleinen Anzahl von Segmenten besteht, der einfach herzustellen ist, bei dem es weniger wahrscheinlich ist, daß die Konfiguration der Filamente beeinträchtigt wird, und der eine hohe kritische Stromdichte besitzt.
In dem vierten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird, wenn ein einzelnes Monofilamentsegment in dem mittigen Abschnitt angeordnet wird, wie im zweiten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung, die Anzahl der Lagen des Monofilamentsegments als Eins angesehen. Gleichermaßen wird, wenn in der mittigen Abschnitt sechs Monofilamentsegmente um ein Monofilamentsegment herum angeordnet sind, wie im dritten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung, die Anzahl der Lagen der Segmente in dem mittigen Abschnitt als Zwei angesehen. Die Erhöhung der Anzahl der Lagen aller Segmente, die die Summe der Anzahl der Lagen des Monofilamentsegments oder der Monofilamentsegmente, die in dem mittigen Abschnitt angeordnet sind, und der Anzahl der Lagen der peripheren Segmente ist, kann die Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls in allen Segmente nach dem Walzprozeß verbessern. Somit kann die vorliegende Erfindung einen supraleitenden Oxiddraht mit einer höheren kritischen Stromdichte bereitstellen.
Der fünfte erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist der Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes im Sinne eines der ersten bis vierten erfindungsgemäßen Aspekte der vorliegenden Anmeldung, der des Weiteren das nachstehend beschriebene Merkmal aufweist. In dem Vorläuferdraht beträgt die Gesamtzahl der Segmente 100 oder mehr.
Im fünften erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung werden, weil die Gesamtzahl der Segmente, die die Summe der Anzahl der Segmente, die in dem mittigen Abschnitt angeordnet sind, und der Anzahl der peripheren Segmente ist, 100 oder mehr beträgt, die Filamente sowohl der Segmente, die in dem mittigen Abschnitt angeordnet sind, als auch die peripheren Segmente hinreichend dünn. Folglich kann die Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls in den Filamenten hinreichend verbessert werden. Des Weiteren ist die zweite Hülle zwischen den Filamenten dank der oben beschriebenen Struktur frei von Brüchen. Infolge dessen kann die vorliegende Erfindung einen Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes mit einer höheren kritischen Stromdichte bereitstellen.
Das Verhältnis zwischen der Anzahl der Segmente, die in dem mittigen Abschnitt angeordnet sind, und der Anzahl der peripheren Segmente wird zweckentsprechend unter Berücksichtigung der geforderten Eigenschaften des supraleitenden Oxiddrahtes festgelegt.
Der sechste erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren zum Herstellen des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes im Sinne eines der ersten bis fünften erfindungsgemäßen Aspekte der vorliegenden Anmeldung. Das Verfahren enthält:

(a) einen Peripheriesegment-Herstellungsschritt zum Herstellen eines peripheren Segments das als ein Monofilamentsegment ausgebildet ist, das einen bogenförmigen Querschnitt hat und das ein bandförmiges Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters enthält und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist,
(b) einen Peripheriesegment-Anordnungsschritt zum Anordnen, in einer ersten Hülle aus Silber oder Silberlegierung, mehrerer oben beschriebener peripherer Segmente um den mittigen Abschnitt in einer mehrlagigen Anordnung in der Form konzentrischer Kreise dergestalt, daß die Flächen mit großer Breite den mittigen Abschnitt umgeben, und
(c) einen Peripheriesegment-Fügeschritt zum dichten Fügen der mehreren peripheren Segmente durch Ziehen der ersten Hülle.

Der sechste erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung macht es möglich, auf effektive Weise mit wenigen Schritten sowohl die Vorläuferdrähte von supraleitenden Oxiddrähten mit hoher kritischer Stromdichte, wobei die Vorläuferdrähte durch den ersten bis fünften erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung definiert sind, als auch – in der Fortführung – die supraleitenden Oxiddrähte herzustellen.
Der siebente erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist das Verfahren zum Herstellen des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes im Sinne des sechsten erfindungsgemäßen Aspekts der vorliegenden Anmeldung, der des Weiteren das nachstehend beschriebene Merkmal aufweist. In dem Verfahren enthält der Peripheriesegment-Herstellungsschritt:

(a) einen Kreisrund-Monofilamentsegment-Herstellungsschritt zum Herstellen eines kreisrunden Monofilamentsegments, das einen kreisrunden Querschnitt hat und das ein Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters enthält und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist,
(b) einen Walzschritt zum Walzen des kreisrunden Monofilamentsegments, das in dem Kreisrund-Monofilamentsegment-Herstellungsschritt hergestellt wurde, und
(c) einen Ziehschritt zum Ziehen des kreisrunden Monofilamentsegments, das in dem Walzschritt gewalzt wurde, unter Verwendung einer speziell geformten Düse mit einer bestimmten Form, um einen bogenförmigen Querschnitt zu erhalten.

In dem siebenten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird zuerst ein kreisrundes Monofilamentsegment, das einen kreisrunden Querschnitt aufweist, hergestellt (das Segment ist einfach herzustellen). Nach dem Walzen wird das Segment einem Ziehvorgang mittels einer speziell geformten Düse unterzogen. Somit wird ein Monofilamentsegment mit einem bogenförmigen Querschnitt hergestellt. Folglich kann das periphere Segment auf einfache Weise hergestellt werden.
Der achte erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist ein supraleitender Oxiddraht, der durch Ziehen des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes im Sinne eines der ersten bis fünften erfindungsgemäßen Aspekte der vorliegenden Anmeldung und durch anschließende Wärmebehandlung des gezogenen Vorläuferdrahtes hergestellt wird.
Der achte erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung macht es möglich, einen supraleitenden Oxiddraht bereitzustellen, der vor allem den Effekt der vorliegenden Erfindung aufweist, daß die Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls des Oxid-Supraleiters verbessert wird und daß der Umgehungsweg für den elektrischen Strom nicht beschränkt wird. Somit kann die Erfindung einen supraleitenden Oxiddraht mit hoher kritischer Stromdichte bereitstellen.
Der neunte erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist der supraleitende Oxiddraht im Sinne des achten erfindungsgemäßen Aspekts der vorliegenden Anmeldung, der des Weiteren das nachstehend beschriebene Merkmal aufweist. Der Draht wird in der Weise hergestellt, daß der Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes dergestalt gezogen wird, daß der Vorläuferdraht einen Querschnitt einer isotropen Form annimmt, und der gezogene Vorläuferdraht dann einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
In dem neunten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird ein Vorläuferdraht, in dem bandförmige Filamente in der Form konzentrischer Kreise angeordnet sind, die den mittigen Abschnitt umgeben, so gezogen, daß er eine isotrope Form annimmt. Folglich wird, zum Beispiel in dem Fall von Bi-2223, eine Struktur erhalten, in der die ab-Ebene entlang der Fläche mit großer Breite des Filaments ausgerichtet ist. Somit kann ein guter Stromweg ausgebildet werden. Außerdem kann die Erfindung einen supraleitenden Oxiddraht bereitstellen, der keine Anisotropie in der kritischen Stromdichte mit Bezug auf ein externes Magnetfeld aufweist. Des Weiteren entfällt in dem Fall eines supraleitenden Oxiddrahtes, der verdrillt wird, ein Walzvorgang nach dem Verdrillen. Dementsprechend kann im Vergleich zu dem Draht, der einem Walzvorgang unterzogen wird, wie zum Beispiel einem bandförmigen supraleitenden Oxiddraht, die Verdrillsteigung verkleinert werden, so daß der Wechselstromverlust weiter verringert werden kann.
In der obigen Beschreibung meint der Begriff „isotroper Querschnitt” einen Querschnitt mit der Form eines Kreises, eines regelmäßigen Vielecks, wie zum Beispiel eines regelmäßigen Sechsecks, oder eines regelmäßigen Achtecks oder dergleichen.
In dem Fall, wo der Draht als ein runder Draht ausgebildet ist, ist es, um die Dicke des Filaments zu verringern, zweckmäßig, die Anzahl der Filamente im Vergleich zu dem Fall eines bandförmigen Drahtes zu erhöhen, oder den Draht zu bearbeiten, bis er als fertiger Draht eine geringere Größe hat.
Der zehnte erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist der supraleitende Oxiddraht im Sinne des achten erfindungsgemäßen Aspekts der vorliegenden Anmeldung, der des Weiteren das nachstehend beschriebene Merkmal aufweist. Der Draht wird folgendermaßen hergestellt: Ziehen des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes; Walzen des gezogenen Vorläuferdrahtes dergestalt, daß er die Form eines Bandes annimmt; und Wärmebehandlung des gewalzten Vorläuferdrahtes.
In dem zehnten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung werden, weil der Draht vor der Wärmebehandlung zur Form eines Bandes gewalzt wird, Filamente mit jeweils einem hohen Seitenverhältnis mit hoher Dichte gepackt. Somit kann die Erfindung einen supraleitenden Oxiddraht mit hoher kritischer Stromdichte bereitstellen.
Wenn zum Beispiel ein Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes mit einem Querschnitt mit einem Durchmesser von 1,5 mm zu einem bandförmigen Draht mit einer Dicke von etwa 0,2 mm und einer Breite von etwa 4 mm verarbeitet wird, so können gleichmäßige Filamente mit jeweils einer Dicke von etwa 5 μm und einer Breite von 200 bis 300 μm erhalten werden.
Der elfte erfindungsgemäße Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist der supraleitende Oxiddraht im Sinne eines der achten bis zehnten erfindungsgemäßen Aspekte der vorliegenden Anmeldung, der des Weiteren das nachstehend beschriebene Merkmal aufweist. Der Draht ist ein supraleitender Oxiddraht auf Bi-Basis.
In dem elften erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Anmeldung besteht das Filament hauptsächlich aus einem Oxid-Supraleiter auf Bi-Basis, in dem die ab-Ebene eine hohe Ausrichtungsfähigkeit besitzt. Somit kann die Erfindung einen supraleitenden Oxiddraht mit einer besonders hohen kritischen Stromdichte bereitstellen.
Genauer gesagt, hat unter den Oxid-Supraleitern ein Oxid-Supraleiter auf Bi-Basis mit einer Struktur, in der die ab-Ebene ausgerichtet ist, eine besonders hohe kritische Stromdichte. Im Fall des supraleitenden Oxiddrahtes auf Bi-Basis, der die Erfindung beinhaltet, kann selbst ein runder Draht, bevor er zur Form eines Bandes verarbeitet wird, die unten beschriebene bearbeitete Struktur erhalten, weil die Filamente in der Form konzentrischer Kreise, wie oben beschrieben, angeordnet sind. Das heißt, die ab-Ebenen zum Beispiel von Bi-2212 (auf Wismut basierende 2212-Phasen, wie zum Beispiel Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-δ und (Bi, Pb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-δ) und Bi-2201, die beide Vorläufer von Bi-2223 sind, sind entlang der Fläche mit großer Breite des Filaments ausgerichtet, wie oben beschrieben. Die Wärmebehandlung dieses runden Drahtes kann eine Struktur erbringen, in der die ab-Ebene von Bi-2223 entlang der Fläche mit großer Breite des Filaments ausgerichtet ist. Folglich kann die Erfindung einen supraleitenden Oxiddraht mit einer besonders hohen kritischen Stromdichte bereitstellen.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung kann in stabiler Weise sowohl einen Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes mit hoher kritischer Stromdichte als auch in der Fortführung einen supraleitenden Oxiddraht bereitstellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht Querschnittsansichten, die jeweils ein Beispiel der Struktur eines Monofilamentsegments zeigen, das in dem mittigen Abschnitt eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzuordnen ist.
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Struktur eines peripheren Segments zeigt, das in einem Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Anordnung von Filamenten in einem Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Beispiel der Struktur eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes im Stand der Technik zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Beispiel der Struktur eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes im Stand der Technik zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schritt des Einführens der Segmente in eine Hülle während des Produktionsprozesses eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes im Stand der Technik zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Beispiel der Struktur eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes im Stand der Technik zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht, die ein viertes Beispiel der Struktur eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes im Stand der Technik zeigt.
10 ist ein Schaubild, das die Konfiguration in einem Querschnitt des supraleitenden Oxiddrahtes in Beispiel 1 nach dem Ziehen des Drahtes zeigt.
11 ist eine Mikroskopaufnahme eines Querschnitts des Vorläuferdrahtes in Beispiel 1.
12 ist ein Schaubild, das die Konfiguration in einem Querschnitt des Drahtes in Vergleichsbeispiel 3 nach dem Ziehen des Drahtes zeigt.
13 ist ein Schaubild, das die Konfiguration in einem Querschnitt des Drahtes in Vergleichsbeispiel 4 nach dem Ziehen des Drahtes zeigt.
14 ist eine Mikroskopaufnahme eines Querschnitts des Vorläuferdrahtes in Vergleichsbeispiel 3.
15 ist ein Diagramm, das die Meßergebnisse der kritischen Stromdichten (Jc) der supraleitenden Oxiddrähte im Beispiel und in Vergleichsbeispielen zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Erklärung zu den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen gegeben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die unten beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die unten beschriebenen Ausführungsformen können auf verschiedene Weise innerhalb des Schutzumfangs, der dem der vorliegenden Erfindung entspricht oder vergleichbar ist, modifiziert werden. In der folgenden Erklärung wird – aus Gründen der Einfachheit – ein Monofilamentsegment mit einem Querschnitt eines regelmäßigen Sechsecks als ein sechseckiges Monofilamentsegment bezeichnet, und ein Monofilamentsegment mit einem Querschnitt in der Form eines Bogens wird als ein bogenförmiges Monofilamentsegment bezeichnet.
(1) Struktur des mittigen Abschnitts
Zuerst wird eine Erklärung zur Struktur des mittigen Abschnitts gegeben. Segmente mit verschiedenen Formen und Strukturen können in dem mittigen Abschnitt angeordnet werden. Als Segment empfiehlt sich die Verwendung eines Monofilamentsegments mit einem Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters, weil eine größere Anzahl von Filamenten angeordnet werden kann, um eine höhere kritische Stromdichte zu erreichen. Zweckmäßige Beispiele sind unten gezeigt.
(1-1) Struktur, in der ein einzelnes Monofilamentsegment angeordnet ist
Teil (a) und Teil (b) von 1 sind Querschnittsansichten, die ein kreisrundes Monofilamentsegment 21 bzw. ein sechseckiges Monofilamentsegment 22 zeigen, von denen jedes in dem mittigen Abschnitt eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzuordnen ist. Das kreisrunde Monofilamentsegment 21 und das sechseckige Monofilamentsegment 22 haben ein Filament 26a mit einem kreisrunden Querschnitt bzw. ein Filament 26b mit einem sechseckigen Querschnitt. Jedes der Filamente besteht hauptsächlich aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters und ist mit einer zweiten Hülle 27 aus Silber oder Silberlegierung bedeckt.
(1-2) Struktur, in dem sechs Monofilamentsegmente nahe beieinander um ein Monofilamentsegment angeordnet sind
Ein kreisrundes Monofilamentsegment 21, das in Teil (a) von 1 gezeigt ist, oder ein sechseckiges Monofilamentsegment 22, das in Teil (b) von 1 gezeigt ist, ist in der Mitte angeordnet, und sechs Monofilamentsegmente, die mit dem in der Mitte angeordneten Monofilamentsegment identisch sind, sind nahe beieinander um das Monofilamentsegment in der Mitte angeordnet, um den mittigen Abschnitt zu bilden.
(2) Struktur eines peripheren Segments
Bogenförmige Monofilamentsegmente sind nahe beieinander in der Form konzentrischer Kreise an dem peripheren Abschnitt, der den mittigen Abschnitt umgibt, angeordnet. 2 ist eine Querschnittsansicht eines peripheren Segments in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das periphere Segment wird gebildet, indem ein Filament 26c, das hauptsächlich aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters besteht und durch Walzen zu einem Band geformt ist, mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt wird. Das periphere Segment ist als ein bogenförmiges Monofilamentsegment 23 ausgebildet, in dem zwei Flächen mit großer Breite 24, die jeweils die Form eines Bogens haben, einander zugewandt angeordnet sind, und Seitenflächen 25, die jeweils die Form einer geraden Linie haben, sind neben den Flächen mit großer Breite 24 angeordnet.
In dem bogenförmigen Monofilamentsegment werden die Krümmung der Fläche mit großer Breite sowie die Breite der Fläche mit großer Breite und der Seitenfläche nach Bedarf unter Berücksichtigung des Durchmessers des mittigen Abschnitts, des Durchmessers des Vorläuferdrahtes, der Anzahl der anzuordnenden peripheren Segmente und so weiter auf einen zweckmäßigen Wert festgelegt. Es ist zweckmäßig, die Krümmung der Fläche mit großer Breite und den Winkel der geraden Linie der Seitenfläche, der mit der Fläche mit großer Breite gebildet wird, für einzelne Positionen, an denen das Segment angeordnet wird, unter Berücksichtigung der Größenordnung des Radius' des Kreises zum Zeitpunkt der Anordnung des Segments in dem konzentrischen Kreis und dergleichen zu bestimmen, weil diese Vorgehensweise die Lücke zwischen den peripheren Segmenten weiter verringern kann.
(3) Anzahl der Lagen von Segmenten und die Anzahl der Segmente
Es ist zweckmäßig, daß die Gesamtzahl der Lagen von Segmenten, die die Summe der Anzahl der Lagen von Segmenten, die in dem mittigen Abschnitt angeordnet sind, und der Anzahl der Lagen von peripheren Segmenten ist, acht oder mehr beträgt, um die Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls in dem Filament zu verbessern und die kritische Stromdichte weiter zu erhöhen. Es ist zweckmäßig, daß die Gesamtzahl der Segmente 100 oder mehr beträgt.
(4) Struktur eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes
Als nächstes wird die Struktur eines Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Vorläuferdrahtes 28 eines typischen supraleitenden Oxiddrahtes in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(4-1) Mittiger Abschnitt
Wie in 3 gezeigt, sind in dem mittigen Abschnitt sechs kreisrunde Monofilamentsegmente 21 dergestalt angeordnet, daß sie ein einzelnes kreisrundes Monofilamentsegment in der Mitte umgeben. Der mittige Abschnitt hat einen Querschnitt mit einer Form, die im Wesentlichen ein regelmäßiges Sechseck darstellt.
(4-2) Peripherer Abschnitt
In dem peripheren Abschnitt sind mehrere periphere Segmente, von denen jedes ein bogenförmiges Monofilamentsegment 23 ist, in mehrlagiger Anordnung in der Form konzentrischer Kreise dergestalt angeordnet, daß Seitenflächen 25 von benachbarten bogenförmigen Monofilamentsegmenten 23 miteinander in Kontakt gebracht werden und Flächen mit großer Breite 24 den mittigen Abschnitt umgeben. In 3 wurde auf die Darstellung des Filaments verzichtet, um das Schaubild zu vereinfachen.
(4-3) Anordnung von Filamenten
4 ist eine Querschnittsansicht, die die Anordnung von Filamenten, die aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters hergestellt sind, in einem Querschnitt des in 3 gezeigten Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes zeigt. Wie in 4 gezeigt, sind mehrere bandförmige Filamente 26c, von denen jedes bogenförmige Flächen mit großer Breite hat, in der Form konzentrischer Kreise dergestalt angeordnet, daß die Flächen mit großer Breite den mittigen Abschnitt umgeben.
(5) Produktion eines Segments, eines Vorläuferdraht und eines supraleitenden Oxiddrahtes
(5-1) Produktion eines Monofilamentsegments, das in dem mittigen Abschnitt anzuordnen ist
(a) Kreisrundes Monofilamentsegment
Das kreisrunde Monofilamentsegment kann mittels des unten beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Die zweite Hülle 27 aus Silber oder Silberlegierung mit der Form einer kreisrunden Röhre wird in einer bestimmten Größe hergestellt. Ein Pulver, das hauptsächlich aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters zusammengesetzt ist, wird zubereitet. Genauer gesagt, werden zum Beispiel Br₂O₃, PbO, SrCO₃, CaCO₃ und CuO in einem Verhältnis von Bi:Pb:Sr:Ca:Cu = 1,7:0,3:1,9:2:3 vermischt. Das Gemisch wird wiederholt wärmebehandelt und pulverisiert, um das Pulver zu erhalten. Das Pulver wird in die zweite Hülle 27 eingefüllt, um das Filament 26a zu bilden. Das Filament 26a wird bis auf einen bestimmten Durchmesser gezogen. Auf diese Weise wird das kreisrunde Monofilamentsegment 21 hergestellt.
(b) Sechseckiges Monofilamentsegment
Als das Monofilamentsegment, das in dem mittigen Abschnitt anzuordnen ist, kann neben dem oben beschriebenen kreisrunden Monofilamentsegment auch ein sechseckiges Monofilamentsegment verwendet werden. Das sechseckige Monofilamentsegment 22 wird durch Ziehen, zum Beispiel des oben beschriebenen kreisrunden Monofilamentsegments 21, unter Verwendung einer regelmäßigsechseckigen Düse mit bestimmten Abmessungen hergestellt.
(5-2) Produktion eines peripheren Segments
Ein peripheres Segment kann auf einfache Weise hergestellt werden, indem ein kreisrundes Monofilamentsegment so bearbeitet wird, daß es einen bogenförmigen Querschnitt annimmt. Genauer gesagt, nachdem das oben beschriebene kreisrunde Monofilamentsegment 21 auf eine bestimmte Dicke gewalzt wurde, wird das gewalzte Segment unter Verwendung einer speziell geformten Düse mit der Form eines Bogens und mit bestimmten Abmessungen gezogen, um die Produktion abzuschließen.
(5-3) Produktion eines Vorläuferdrahtes
Ein Vorläuferdraht wird folgendermaßen hergestellt. Zuerst werden auf der Innenseite der ersten Hülle mit der Form einer kreisrunden Röhre mehrere periphere Segmente um den mittigen Abschnitt in der Form konzentrischer Kreise dergestalt angeordnet, daß Flächen mit großer Breite der peripheren Segmente den mittigen Abschnitt umgeben. Dann wird die erste Hülle gezogen, bis sie sich eng an die peripheren Segmente fügt.
Genauer gesagt, und wie in 3 gezeigt, sind in der ersten Hülle 29, die die Form einer kreisrunden Röhre hat und aus Silber oder Silberlegierung besteht und bestimmte Außen- und Innendurchmesser aufweist, sieben kreisrunde Monofilamentsegmente 21 dergestalt angeordnet, daß sechs Segmente ein einzelnes Segment in der Mitte umgeben, um den mittigen Abschnitt mit einem Querschnitt im Wesentlichen gleich einem regelmäßigen Sechseck zu bilden. Als nächstes werden auf der Außenseite des oben angesprochenen mittigen Abschnitts periphere Segmente dergestalt angeordnet, daß die Flächen mit großer Breite 24 von bogenförmigen Monofilamentsegmenten 23, welche die peripheren Segmente bilden, den mittigen Abschnitt umgeben. Anders ausgedrückt: die bogenförmigen Monofilamentsegmente 23 werden in Kontakt miteinander gebracht, um einen Kreis zu bilden, der den mittigen Abschnitt umgibt. Anschließend werden an der Außenseite des oben angesprochenen Kreises weitere periphere Segmente dergestalt angeordnet, daß ein Kreis entsteht, der konzentrisch zu dem oben angesprochenen Kreis angeordnet ist. Diese Vorgehensweise wird wiederholt, um mehrere periphere Segmente anzuordnen, indem sie in Lagen in der Form konzentrischer Kreise übereinander gelegt werden. Dann wird ein Ziehvorgang ausgeführt, um die mehreren Segmente in der ersten Hülle 29 eng aneinander zu fügen. So wird der Vorläuferdraht 28 hergestellt.
(5-4) Produktion eines supraleitenden Oxiddrahtes
Der Vorläuferdraht 28 eines supraleitenden Oxiddrahtes, der in der beschriebenen Weise hergestellt wurde, wird einem weiteren Ziehvorgang unterzogen und dann unter bestimmten Bedingungen wärmebehandelt, um einen supraleitenden Oxiddraht herzustellen. In dem wie oben beschrieben hergestellten Vorläuferdraht, wie in 3 gezeigt, werden mehrere periphere Segmente in mehrlagiger Anordnung in der Form konzentrischer Kreise dicht nebeneinander angeordnet. Oder anders ausgedrückt, und wie in 4 gezeigt, werden die bandförmigen Filamente 26c in der Form konzentrischer Kreise dergestalt angeordnet, daß die Flächen mit großer Breite den mittigen Abschnitt umgeben. Folglich wird zu dem Zeitpunkt, da der Vorläuferdraht gezogen wird, um den Durchmesser zu verringern, die Belastung gleichmäßig auf die Flächen mit großer Breite der Filamente 26c verteilt. Auf diese Weise entsteht der supraleitende Oxiddraht, in dem nicht nur die Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls des Oxid-Supraleiter-Vorläufers, der das Filament 26c bildet, verbessert ist, sondern auch ein Brechen der zweiten Hülle 27 verhindert wird.
Es ist zweckmäßig, bei dem Ziehvorgang des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes den Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes so zu ziehen, daß ein Querschnitt von isotroper Form, wie zum Beispiel ein Kreis oder Sechseck, mit einer bestimmten Abmessung gebildet wird. Außerdem kann nach dem Ziehvorgang noch ein Walzvorgang ausgeführt werden, um einen bandförmigen Draht oder einen rechteckigen Draht zu bilden, dessen Querschnitt irgendwo zwischen einem Band und einem Kreis liegt. Dieser bandförmige Draht und rechteckige Draht haben eine größere Anisotropie in Bezug auf kritische Stromdichte und Wechselstromverlust bei Einwirkung eines externen Magnetfeldes als ein kreisrunder Draht. Unabhängig davon kann das Umformen eines runden Drahtes zu einem rechteckigen Draht durch einen Walzvorgang die Dichte des Pulvers und damit die kritischen Stromdichte erhöhen.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen ausführlicher erläutert.
Beispiel
Bei diesem Beispiel wurde ein Monofilamentsegment, das einen kreisrunden Querschnitt aufwies, in dem mittigen Abschnitt angeordnet, und dort herum wurden 112 periphere Segmente, von denen jedes einen bogenförmigen Querschnitt hatte, in Form von neun Lagen aus konzentrischen Kreisen angeordnet, das heißt insgesamt 113 Segmente in 10 Lagen.
1. Produktion eines supraleitenden Oxiddrahtes
(1) Produktion eines peripheren Segments
(1-1) Produktion eines kreisrunden Monofilamentsegments
Br₂O₃, PbO, SrCO₃, CaCO₃ und CuO wurden in einem Verhältnis von Bi:Pb:Sr:Ca:Cu = 1,7:0,3:1,9:2:3 vermischt. Das Gemisch wurde wiederholt wärmebehandelt und pulverisiert, um ein Pulver zu erhalten. Das Pulver wurde in eine zweite Hülle mit einem Außendurchmesser von 46 mm und einem Innendurchmesser von 43 mm gefüllt, um ein Filament zu bilden. Das Filament wurde auf einen Durchmesser von 3 mm gezogen. So wurde ein kreisrundes Monofilamentsegment hergestellt.
(1-2) Bearbeiten auf die Form eines Bogens
Das erhaltene kreisrunde Monofilamentsegment wurde so bearbeitet, daß vier Arten von bogenförmigen Querschnitten entstanden, deren Fläche mit großer Breite jeweils 4,1 bis 4,5 mm breit war und eine andere Krümmung aufwies. So wurden periphere Segmente mit jeweils einem bandförmigen Filament hergestellt.
(2) Produktion eines Vorläuferdrahtes
(2-1) Anordnung von Segmenten
Um ein mittiges Segment herum, das einen kreisrunden Querschnitt aufwies und einen Außendurchmesser von 3 mm hatte, wurden 112 der oben beschriebenen peripheren Segmente in der Form konzentrischer Kreise dergestalt angeordnet, daß die Anzahl der Lagen der Gesamtsegmente, einschließlich des mittigen Segments, 10 betrug. Die angeordneten Segmente wurden in eine erste Hülle aus Silber, mit einem Außendurchmesser von 36 mm und einen Innendurchmesser von 31 mm, eingeschoben.
(2-2) Ziehen
Als nächstes wurde ein Ziehvorgang dergestalt ausgeführt, daß die erste Hülle einen Durchmesser von 1,6 mm hatte. Nach dem Ziehen wurde ein Teil des Drahtes abgeschnitten, um die Konfiguration im Querschnitt zu betrachten.
(2-3) Walzen
Der gezogene Draht wurde des Weiteren einem Walzvorgang unterzogen, um einen Vorläuferdraht mit einer Breite von 4,2 mm und einer Dicke von 0,23 mm herzustellen. Ein Teil des erhaltenen Vorläuferdrahtes wurde abgeschnitten, um die Konfiguration im Querschnitt zu betrachten.
2. Resultat der Betrachtung des Querschnitts des Vorläuferdrahtes
(1) Nach dem Ziehen
10 ist ein Schaubild, das die Konfiguration im Querschnitt des Drahtes nach dem Ziehen in diesem Beispiel zeigt. Wie aus 10 zu erkennen ist, hält der Draht nach dem Ziehen die Segmente in Form. Die Segmente sind in der Form konzentrischer Kreise konfiguriert, wobei die Bogenform des Querschnitts erhalten bleibt und die zweite Hülle keinerlei Brüche aufweist.
(2) Nach dem Walzen
11 ist eine Mikroskopaufnahme des Querschnitts des Vorläuferdrahtes in diesem Beispiel. Wie aus 11 zu erkennen ist, haben die einzelnen Filamente eine gleichmäßige Dicke.
3. Produktion eines supraleitenden Oxiddrahtes und Messung von Jc
Als nächstes wurde der Vorläuferdraht 20 Stunden lang bei 830°C in einer Druckatmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck von 8 kPa wärmebehandelt. Dann wurde ein Zwischenwalzvorgang ausgeführt, und es wurde eine erneute Wärmebehandlung bei 830°C über 30 Stunden in einer Druckatmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck von 8 kPa ausgeführt. Auf diese Weise wurde ein supraleitender Oxiddraht hergestellt. Der hergestellte supraleitende Oxiddraht wurde auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff gekühlt, um seinen Jc zu messen. Das Meßergebnis ist in Tabelle I und 15 gezeigt.
Vergleichsbeispiele 1 bis 4
Für die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden periphere Segmente, jeweils mit einem regelmäßigen sechseckigen Querschnitt, in der Form einer Wabe angeordnet. Nach einem Ziehvorgang wurde ein Walzvorgang mittels des gleichen Verfahrens wie bei dem Beispiel ausgeführt, um einen Vorläuferdraht zu formen. Dann wurde eine Wärmebehandlung ausgeführt, um einen supraleitenden Oxiddraht herzustellen.
1. Produktion eines supraleitenden Oxiddrahtes
1-1. Produktion von peripheren Segmenten und eines mittigen Segments
Es wurde die gleiche Art von Segment sowohl für das periphere Segment als auch für das mittige Segment verwendet. Ein Pulver mit der gleichen Zusammensetzung wie das in dem Beispiel verwendete Pulver wurde in eine zweite Hülle mit einem bestimmten Durchmesser gefüllt, um ein Filament zu bilden. Das Filament wurde zu einem kreisrunden Monofilamentsegment gezogen. Die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden jeweils so bearbeitet, daß sie einen regelmäßigen sechseckigen Querschnitt mit einer bestimmten Größe annahmen, so daß alle in Tabelle I gezeigten Segmente untergebracht werden konnten. Somit wurden die peripheren Segmente und das mittige Segment hergestellt.
1-2. Produktion eines Vorläuferdrahtes
Als nächstes wurden die peripheren Segmente in der Form einer Wabe um ein mittiges Segment herum so angeordnet, daß die Anzahl aller Segmente mit der in Tabelle I gezeigten Anzahl übereinstimmen konnte. Die Segmente wurden in eine erste Hülle mit der gleichen Größe wie in dem Beispiel eingeschoben. Ein Ziehvorgang wurde dergestalt ausgeführt, daß die erste Hülle den gleichen Durchmesser wie in dem Beispiel hatte. Nach dem Ziehvorgang wurde ein Walzvorgang ausgeführt, um einen Vorläuferdraht zu erhalten. Der Querschnitt der Drähte wurde nach dem Ziehen bei den Vergleichsbeispielen 3 und 4 und bei dem Vorläuferdraht nach dem Walzen bei Vergleichsbeispiel 3 betrachtet.
2. Resultat der Betrachtung des Querschnitts des Vorläuferdrahtes
(1) Nach dem Ziehen
Die 12 und 13 sind Schaubilder, die die Konfiguration der Querschnitte der Drähte nach dem Ziehen in den Vergleichsbeispielen 3 bzw. 4 zeigen. Wie aus den 12 und 13 zu erkennen ist, entwickeln im Fall der Vergleichsbeispiele 3 und 4 einige der zweiten Hüllen des Drahtes nach dem Ziehen Bruchstellen, wodurch Brücken gebildet werden.
(2) Nach dem Walzen
14 ist eine Mikroskopaufnahme eines Querschnitts des Vorläuferdrahtes in Vergleichsbeispiel 3. Wie aus 14 zu erkennen ist, ist im Fall von Vergleichsbeispiel 3 die Dicke des Filaments des Vorläuferdrahtes nach dem Walzen selbst in dem mittigen Abschnitt in der Breitenrichtung nicht gleichmäßig.
3. Produktion von supraleitenden Oxiddrähten und Messung von Jc

Als nächstes wurden die Vorläuferdrähte der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 unter den gleichen Bedingungen wie in dem Beispiel wärmebehandelt, um supraleitende Oxiddrähte herzustellen. Dann wurde ihr Jc gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle I und 15 zusammen mit dem Meßergebnis des Beispiels gezeigt. Tabelle I

	Anzahl der Lagen	Anzahl aller Segmente	Konfiguration	Breite (mm)	Dicke (mm)	Jc (A/mm²)
Beispiel	10	113	Vergleichskreise	4,2	0,23	630
Vergleichsbeispiel 1	4	37	Wabe	4,2	0,23	379
Vergleichsbeispiel 2	5	55	Wabe	4,2	0,23	432
Vergleichsbeispiel 3	7	121	Wabe	4,2	0,23	486
Vergleichsbeispiel 4	9	211	Wabe	4,2	0,23	484

Wie aus Tabelle I zu erkennen ist, hat der supraleitende Oxiddraht des Beispiels einen höheren Jc als die supraleitenden Oxiddrähte der Vergleichsbeispiele 1 bis 4. Der Grund, warum der supraleitende Oxiddraht des Beispiels, wie oben beschrieben, einen hohen Jc hat, ist auf folgende Tatsache zurückzuführen. Weil die peripheren Segmente jeweils einen bogenförmigen Querschnitt haben und in der Form konzentrischer Kreise angeordnet sind, wird der Durchmesser, wenn die Durchmesserreduzierung ausgeführt wird, verringert, während die peripheren Segmente präzise die Konfiguration des Querschnitts aus konzentrischen Kreisen beibehalten, ohne ihre Form zu verlieren. Infolge dessen wirkt eine gleichmäßige Belastung auf die Flächen mit großer Breite der bandförmigen Filamente, die um den mittigen Abschnitt herum angeordnet sind. Diese gleichmäßige Belastung verbessert die Ausrichtungsfähigkeit des Kristalls des Oxid-Supraleiters.
Außerdem wird, wie aus 15 zu erkennen ist, im Fall der Vergleichsbeispiele, wenn die Anzahl der Lagen aller Segmente, die das mittige Segment und die peripheren Segmente enthalten, sechs überschreitet, der Jc-Wert nicht größer, selbst wenn die Anzahl der Lagen zunimmt. Der Grund dafür ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß im Fall der Vergleichsbeispiele die Anzahl der Überbrückungsstellen zwischen peripheren Segmenten zunimmt, was durch die Bearbeitung zur Durchmesserreduzierung verursacht wird. Im Gegensatz dazu wird im Fall des Beispiels der Jc deutlich größer, weil hier das Entstehen von Überbrückungen unterdrückt wird.
Wie oben erläutert, kann die vorliegende Erfindung einen exzellenten supraleitenden Oxiddraht mit hohem Jc bereitstellen.
Bezugszeichenliste

2, 2', 26a, 26b und 26c: Filament
3 und 27: zweite Hülle
5 und 28: Vorläuferdraht
6 und 29: erste Hülle
14: runder Monofilamentdraht
15: sechseckiger Monofilamentdraht
16: rechteckiger Monofilamentdraht
21: kreisrundes Monofilamentsegment
22: sechseckiges Monofilamentsegment
23: bogenförmiges Monofilamentsegment
24: Fläche mit großer Breite
25: Seitenfläche

Zusammenfassung
Ein Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes enthält eine erste Hülle aus Silber oder Silberlegierung, einen mittigen Abschnitt in der ersten Hülle und mehrere nahe beieinanderliegende periphere Segmente, die auf der Innenseite der ersten Hülle so angeordnet sind, daß sie den mittigen Abschnitt umgeben. Jedes der peripheren Segmente ist als ein Monofilamentsegment ausgebildet, das einen bogenförmigen Querschnitt hat und das ein bandförmiges Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters enthält und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist. Die mehreren peripheren Segmente werden in mehrlagiger Anordnung in der Form konzentrischer Kreise dergestalt angeordnet, daß Flächen mit großer Breite der peripheren Segmente den mittigen Abschnitt umgeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2844632 [0006]
JP 3657397 [0006]
JP 3724128 [0006]

Claims

Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes, wobei der Vorläuferdraht umfaßt: (a) eine erste Hülle aus Silber oder Silberlegierung, (b) einen mittigen Abschnitt auf der Innenseite der ersten Hülle und (c) mehrere nahe beieinanderliegende periphere Segmente, die auf der Innenseite der ersten Hülle so angeordnet sind, daß sie den mittigen Abschnitt umgeben, wobei jedes der mehreren peripheren Segmente als ein Monofilamentsegment ausgebildet ist, das einen bogenförmigen Querschnitt hat und das ein bandförmige Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters umfaßt und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist, wobei die mehreren peripheren Segmente in einer mehrlagigen Anordnung in der Form konzentrischer Kreise dergestalt angeordnet sind, daß Flächen mit großer Breite der peripheren Segmente den mittigen Abschnitt umgeben.
Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes nach Anspruch 1, wobei in dem mittigen Abschnitt ein Monofilamentsegment angeordnet ist, wobei das Monofilamentsegment einen kreisrunden oder regelmäßigen sechseckigen Querschnitt aufweist und ein Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters umfaßt und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist.
Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes nach Anspruch 2, wobei in dem mittigen Abschnitt sieben Monofilamentsegmente angeordnet sind, von denen jedes einen kreisrunden oder regelmäßigen sechseckigen Querschnitt hat und von denen jedes ein Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters umfaßt und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist, wobei die sieben Monofilamentsegmente dergestalt konfiguriert sind, daß sechs Monofilamentsegmente nahe beieinander um ein Monofilamentsegment angeordnet sind.
Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anzahl der Lagen aller Segmente acht oder mehr beträgt, wobei alle Segmente aus dem Segment oder den Segmenten, die in dem mittigen Abschnitt angeordnet sind, und den peripheren Segmenten, die in einer mehrlagigen Anordnung in der Form konzentrischer Kreise angeordnet sind, bestehen.
Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gesamtzahl der Segmente 100 oder mehr beträgt.
Verfahren zum Herstellen des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren Folgendes umfaßt: (a) einen Peripheriesegment-Herstellungsschritt zum Herstellen eines peripheren Segments, das als ein Monofilamentsegment ausgebildet ist, das einen bogenförmigen Querschnitt hat und das ein bandförmiges Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters umfaßt und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist, (b) einen Peripheriesegment-Anordnungsschritt zum Anordnen, in einer ersten Hülle aus Silber oder Silberlegierung, mehrerer oben beschriebener peripherer Segmente um den mittigen Abschnitt in einer mehrlagigen Anordnung in der Form konzentrischer Kreise, dergestalt, daß die Flächen mit großer Breite den mittigen Abschnitt umgeben, und (c) einen Peripheriesegment-Fügeschritt zum dichten Fügen der mehreren peripheren Segmente durch Ziehen der ersten Hülle.
Verfahren zum Herstellen des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes nach Anspruch 6, wobei der Peripheriesegment-Herstellungsschritt Folgendes umfaßt: (a) einen Kreisrund-Monofilamentsegment-Herstellungsschritt zum Herstellen eines kreisrunden Monofilamentsegments, das einen kreisrunden Querschnitt hat und das ein Filament aus einem Vorläufer eines Oxid-Supraleiters umfaßt und mit einer zweiten Hülle aus Silber oder Silberlegierung bedeckt ist, (b) einen Walzschritt zum Walzen des kreisrunden Monofilamentsegments, das in dem Kreisrund-Monofilamentsegment-Herstellungsschritt hergestellt wurde, und (c) einen Ziehschritt zum Ziehen des kreisrunden Monofilamentsegments, das in dem Walzschritt gewalzt wurde, unter Verwendung einer speziell geformten Düse mit einer bestimmten Form, um einen bogenförmigen Querschnitt zu erhalten.
Supraleitender Oxiddraht, der durch Ziehen des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und anschließende Wärmebehandlung des gezogenen Vorläuferdrahtes hergestellt wird.
Supraleitender Oxiddraht nach Anspruch 8, der in der Weise hergestellt wird, daß der Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahtes so gezogen wird, daß der Vorläuferdraht einen Querschnitt von isotroper Form annimmt, und der gezogene Vorläuferdraht anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
Supraleitender Oxiddraht nach Anspruch 8, der auf folgende Weise hergestellt wird: Ziehen des Vorläuferdrahtes eines supraleitenden Oxiddrahtes, Walzen des gezogenen Vorläuferdraht zu einem Band, und Wärmebehandlung des gewalzten Vorläuferdrahtes.
Supraleitender Oxiddraht nach einem der Ansprüche 8 bis 10, der ein supraleitender Oxiddraht auf Bi-Basis ist.