DE1446161A1

DE1446161A1 - Verfahren zum Herstellen eines Supraleiters mit verbesserter Supraleitfaehigkeit und unveraenderten Abmessungen

Info

Publication number: DE1446161A1
Application number: DE1961G0033798
Authority: DE
Inventors: Denny John Palmer; Hardt Richard Wilburn
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1960-12-30
Filing date: 1961-12-11
Publication date: 1968-11-07
Also published as: US3181936A; JPS4412986B1; DE1446161C3; FR1308466A; GB1008408A; DE1446161B2

Description

Die Erfindung betrifft ganz allgemein eine Abwandlung von supraleitenden Zusammensetzungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die chemische Verbindung von supraleitenden Massen mit anderen Elementen, so dass Erzeugnisse geliefert werden, die verbesserte elektrische, magnetische und physikalische Eigenschaften aufweisen. Die Erfindung betrifft in erster Linie die Herstellung von verbesserten Supraleitern.

Der Ausdruck "Supraleiter" bezeichnet in der nachstehenden Beschreibung und in den Patentansprüchen einen festen Metallkörper, der supraleitend ist und teilweise oder vollständig zu einem brauchbaren, elektrisch leitenden Gegenstand in Form einer Platte, eines Streifens oder Drahtes verarbeitet wurde.

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Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, neuartige Supra- * leiter zu liefern, die eine hohe kritische Temperatur, einen hohen kritischen Strom und ein hohes kritisches Feld besitzen. Ausserdem liefert die Erfindung ein Herstellungsverfahren für derartige Supraleiter.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, einen Supraleiter zu liefern, der eine bestimmte Zusammensetzung aus einem Supraleiter und einem anderen Element darstellt, so dass eine Verbindung hergestellt wird, die eine verbesserte Supraleitfähigkeit besitzt.

Das Verfahren nach der Erfindung umfasst die Reaktion eines Supraleiters bei erhöhten Temperaturen mit einem unähnlichen Element, so dass ein kristallines Reaktionsprodukt entsteht, welches gewöhnlich ein (?-Wolfram-G-efüge aufweist. Die bevorzugten Erzeugnisse werden auf einem Supraleiter hergestellt, der teilweise oder vollständig angefertigt sein kann, z.B. auf einem Draht oder einem Streifen. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens wird es möglich, einen bereits vorhand-enen vollständigen Supraleiter so umzuwandeln, dass das· Reaktionsprodukt mit den verbesserten leitenden Eigenschaften ,geliefert wird. Andererseits=kann erwünscht sein, dass lediglich eine oberflächliche Schicht des ursprünglichen Supraleiters verändert werden soll, damit bessere mechanische, thermische oder andere Eigenschaften in der ursprünglichen

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Zusammensetzung der inneren Schicht erzielt werden. Das Verfahren nach der Erfindung liefert Supraleiter, die sich auf andere Weise kaum herstellen lassen. Obwohl man sich die Vorgänge bei der Reaktion nicht vollständig erklären kann und also die Erfindung nicht auf irgendwelche theoretischen Überlegungen beschränken möchte, findet eine kennzeichnende Reaktion zur Verbesserung eines Supraleiters in erster linie dadurch statt, dass das Element in den Supraleiter diffundiert und das diffundierte Element mit dem metallischen Supraleiter reagiert und das verbesserte Erzeugnis bildet. Ein Anzeichen dafür, dass die Reaktionsprodukte nicht in erster Linie auf der Oberfläche des Supraleiters gebildet werden, wie in den nachstehenden Ausführungsbeispielen eingehender beschrieben werden wird, ist die verhältnismässig geringfügige Abwandlung der Abmessungen und des Aussehens des verbesserten Erzeugnisses.

Die erfindungsgemässe Reaktion, welche durch eine Diffusion eingeleitet wird und einen verbesserten Supraleiter liefert, kann von den herkömmlichen Verfahren für den metallischen Hied erschlag als tiberzug auf einem metallischen Gegenstand, bei dem eine gewisse Diffusion zwischen den Metallen stattfindet, in einigen entscheidenden Punkten unterschieden werden. Beispielsweise ist es zur Erzielung der verbesserten Ergebnisse nicht erforderlich, dass die Supraleiter eine äussere Überzugsschicht aus dem diffundierenden Element selbst besitzen, wie bei den bekannten Verfahren üblich ist. Damit soll aber

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nicht gesagt werden, dass man keine verbesserten Ergebnisse an einem Supraleiter mit einem derartigen Überzug erhalten kann. Der Überzug muss allerdings supraleitend sein. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass die Supraleiter mit Elementen zur Reaktion gebracht werden können, die nicht supraleitend sind, aber dennoch einen verbesserten Supraleiter ergeben. Während man einen supraleitenden Überzug eines Supraleiters, als nicht nachteilig für einen Supraleiter ansieht, führt ein nicht supraleitender Überzug zu unerwünschten Wirkungen» ν ' Beispielsweise würde ein nicht supraleitender Überzug wenigstens einen Teil des Magnetstromfeldes absorbieren,- das als Mittel zum "Einschalten'!, des Stromkreises im beschriebenen, kältetechnischen, elektronischen Gerät benutzt wird, wodurch der Uormalbetrieb des Gerätes beeinträchtigt würde. Es soll ausserdem betont werden, dass ein abgewandelter Supraleiter, mit einem oberflächlichen Überzug aus einem metallischen Element eine bessere leistung aufweist, die vergleichbar ist mit einem abgewandelten Supraleiter ohne Überzug, der lediglich an Gleichstromfelder angeschlossen ist. . ■

Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich, ausserdem von den bekannten Verfahren noch in anderen entscheidenden Punkten. Die bisher angewendeten Verfahren für den Niederschlag eines metallischen Überzuges auf eine Metaliunterlage,

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"bei denen eine Diffusion zwischen den Metallen stattfindet, erfordern eine diffusion des Überzugselementes, die lediglich ausreicht, um eine hinreichend starke Bindung äes Überzugs an die Unterlage zu gewährleisten. Eine übermässige Diffusion des Überzugselementes verringert die Wirkung des Überzugs, da für eine gegebene Stärke des Überzuge weitere Zusätze notwendig sind, Im Gegensatz dazu ist für eine erfolgreiche Durchführung des " erfindungsgemässen Verfahrens erforderlieh, dass eine ausreichende Menge des niedergeschlagenen Elements in die metallische Unterlage diffundiert und mit dieser reagiert, damit eine fortlaufende Schicht aus einem Stoff mit unterschiedlichem chemischen G-efüge und verbesserter Supraleitfähigkeit im Vergleich entweder zur Unterlage oder zum diffundierenden Element gebildet wird. Darüber hinaus liefern die bekannten Verfahren eine intermetallische Diffusionsschicht, die bekanntlich das Phasendiagramm für die jeweils verwendeten Metalle verdoppelt. Während Mischungen des diffundierenden Elements mit der Metallunterlage in der Diffusionsschicht der erfindungsgemässen Supraleiter vorhanden sein können, besteht die Diffusionsschicht überwiegend aus einer einzigen kristallinen Phase, die ein ander.es Gefüge als die reagierenden Metalle besitzt. Bei det Beschreibung der Erfindung schliessen die Ausdrücke "Metall" und "metallisch" stets Elemente und Legierungen ein, die gewöhnlich nicht mit der klassischen Erläuterung eines Metalls übereinstimmen, d.h. ein Stoff, der den Säurewasserstoff ersetzt und mit Hydxoxylresten Laugen bildet. Die hier verwendeten Ausdrücke

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sind weiter gefasst und "bezeichnen elektropositive Elemente oder deren Zusammensetzungen, die erfindungsgemäss reagieren und das kennzeichnende p-Wolfram-Kristallgefüge "bilden.

Nachdem die Grundzüge der Erfindung dargelegt wurden,sollen die nachstehenden Ausführungsbeispiele die Durchführung der Erfindung eingehender beschreiben, sie aber in keiner Weise abgrenzen. ·

Beispiel 1.

Ein verbesserter Supraleiter wurde aus einem Niobiumdraht von 0.25 mm Stärke durch Diffundieren von dampfförmigem, elementarem Zinn in Niobiummetall bei erhöhten Temperaturen hergestellt. Zu diesem Zweck wurden in die Reaktionskammer, welche aus einem Heizkörper mit einer Quelle für die Evakuierung bestand, sowohl pulverisiertes Zinn als auch der zu behandelnde Niobiumdraht eingebracht. Die Reaktionskammer wurde zunächst auf einen Druck von annähernd 10-6 mm Quecksilbersäule evakuiert, dann auf etwa 120O⁰C geheizt, wodurch ein erheblicher Anteil des Zinns'.verdampft wurde, so dass der erwärmte Niobiumdraht von Zinndampf eingehüllt wurde. Die erhöhte Temperatur, und das Vakuum wurde etwa 48 Stunden beibehalten, und in dieser Zeit diffundierte ein grosser Anteil des Zinndampfes in das Niobiummetall und reagierte mit diesem, obwohl kein sichtbarer Zinnüberzug auf dein Draht gebildet wurde und der Durchmesser verhältnismässig unverändert blieb. Nach Beendigung der Reaktionsdauer wurde das Heizen abgestellt, undman liess den behandelten-

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Draht unter Vacuum sich mit der Heizkammer abkühlen.

Eine Photomikrographie des Durchmessers des behandelten Drahtes zeigt eine dünne Schicht aus dem Reaktionsprodukt des 'Zinns mit dem Miobiummetall der "Unterlage, die sich vom Umfang des Drahtes in einer Stärke von etwa 0.025 mm nach innen erstreckt. Eine Röntgenstrahlenbeugungsanalyse des Reaktionsproduktes ergab, dass die Verbindung überwiegend aus Ub,Sn besteht. Andere Prüfungen zeigen an, dass der Draht bei etwa 17.8 K supraleitend ist, während der unbehandelte Mobiumdraht eine kritische Temperatur von annähernd 8 K besitzt. Ausserdem bleibt der behandelte Draht supraleitend bei 15⁰K, wenn er einen Stromstoss von 80 A führt.

Während das kritische leid für das beschriebene Beispiel nicht unmittelbar gemessen wurde, kann dessen Wert aus der folgenden bekannten Gleichung errechnet werden:

H _ -g——

in der H = magnetisches PeId bei einer bestimmten Temperatur

(in Oersted)
I == Stromstoss (in A)
d = 'Durchmesser- des Supraleiters (in cm)

Setzt man die oben angeführten, experimentell bestimmten Werte für die Leitfähigkeit in die Gleichung ein, dann erhält man ihre Auflösung. Der behandelte Uiobiumdraht hat also ein¹ kritisches leid von mehr als 1260 oersted bei 15⁰K. Bei einer tatsächlichdurchgeführten Empfindlichkeitsmessung an einer Ulobiumschiebe,

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die in gleicher Weise behandelt wöiden war, über stieg das kritische Feldl2ÖÖO Oersted bei ₄. ^ ** Ä*eh^ ein Wert von annähernd 25ÖÖ Oersted für den "handelsüblichen,- ünbehandelten iiiobiumäraht ermittelt wurde* ■

die iTerbesseriing in der Supraleitfähigkeit an einem ITioMiim-Sü-präleiter dar zustellen^ der mit einem änderen supraleitenden Element abgewandelt wurde, wurde eine Hiobiumdrahtprobe nach dem Verfahren iron Beispiel 1 mit Aluminium behandelt. Pulverisiertes* Aluminium und feine JÖrahtpröbe mit einem Durchmesser Ton Ö*7'5 Ä würden gemäss Beispiel 1 erwärmt * mit dem Ontersohied, dass die Eeaktionsteilnehmer 48 Stunden lang-auf etwa 135O⁰G naöh einer Evakuierung auf einen Druck von annähernd ICf" mm Qu e ßks über säule erwärmt würden* Die kritische, feldstärke für Mesen abgewandelten iTiöbiumdräht betrug etwa 12000 Oersted bei 4*2 K, während Niöbiüm selbst einen Wert von etwa 25OÖ Oersted bei 4*2⁰K aufweist. Die Verbindung der Oberflächenshhicht besteht aus einem kristallinen Äluminium-Biöbium-Reäktiönsproiukt-mit einem p-Wblfräm-G-efüge, von dem man annimmt-j dass es Ub^Il ist» · -

Die bisher beschriebenen erfindungsgemässen Erzeugnisse wurden durch Reaktion eines metallischen Elements, das eelbB supraleitend iet, mit dem Metall.def Unterlage hergestellt.«

Ähnliche Erzeugnisse können indessen auch, durch Reaktion von nicht-supraleitenden, metallischen Elementen mit dem Metall der Unterlage "bei erhöhten Temperaturen hergestellt werden, wodurch ein Reaktionsprodukt mit dem kennzeichnenden kristallinen P-Wolfram-G-efüge gebildet wird. Beispielsweise wird ein dünner, flacher Vanadiumstrelfen auf annähernd 1500 C nach dem Verfahren

der vorangegangenen Beispiele in Berührung mit Siliciumdampf erwärmt. Die Erwärmung wird etwa 40 Stunden "beibehalten, um eine ausreichende Diffusion und Reaktion des Siliciumdampfes herbeizuführen, und das behandelte Vanadium wird nachfolgend in der beschriebenen Weise abgekühlt. Der behandelte Streifen umfasst eine innere Schicht aus unverändertem Vanadium, die von einer kristallinen Oberflächenschicht mit dem />-Wolfram-Gefüge umgeben ist und der Annahme nach aus SiV-, besteht. Das Aussehen und die Abmessungen des behandelten Streifens werden während der Behandlung nicht wesentlich verändert. Die kritische !Temperatur für den auf diese Weise modifizierten Supraleiter beträgt annähernd 17.1⁰K, während die kritische Temperatur des unbehandelten Vanadiums etwa 5.1°K beträgt.

Beispiel 4.

Das Verfahren zur Abwandlung in der Zusammensetzung eines Supraleiters soll nicht auf die Reaktion eines dampfförmigen, metallischen Elements mit dem Supraleiter beschränkt werden. Beispielsweise kann man ein verbessertes Erzeugnis erhalten, wenn man einen Niobiumdraht in eine,r neutralen Atmosphäre oder unter Vakuum

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mit geschmolzenem Zinn so lange in Berührung bringt, dass die gewünschte Diffusion und Reaktion des Zinns mit dem Niobiumdraht bewirkt wird. . .

Man tauchte also ein kurzes Stück Niobiumdraht mit einem Durchmesser von 0.25 mm in ein Bad aus geschmolzenem Zinn, das in einer neutralen Atmosphäre gehalten wurde und wobei ein Argonstrom mit geringer Geschwindigkeit über das Bad geleitet wurde. Es wurde so stark aufgeheizt, dass das Bad eine Temperatur von etwa 400⁰C besass. Man benutzte zu diesem Zweck einen elektrischen Heizkörper, der den Zinnbehälter umgab. Der Draht wurde mehrere Male in das geschmolzene Zinn getaucht, wobei die Berührungsdauer zwischen 1 und 10 Minuten betrug, so dass sich ein Überzug von insgesamt mehr als 0.025 mm ergab. Der überzogene Draht wurde nachfolgend allmählich auf 1200 C in einer Argonatmosphäre erwärmt, damit die Diffusionsreaktion vervollständigt wurde und abschliessend in der üblichen Weise abgekühlt." Die Ergebnisse einer derartigen Behandlung sind überwiegend vergleichbar mit den Ergebnissen des Beispiels 1, mit dem Unterschied, dass der behandelte Draht einen sehr dünnen Oberflächenüberzug besitzt, der sichtbar Zinn ähnelt.

Mit 'Hilfe des beschriebenen Verfahrens ist es möglich,■ein stärkeres Eindringen des diffundierenden Elements in die Unterlage des Supraleiters zu erzielen als mit Hilfe der Verfahren von Beispiel 1 - 3, d.h. mit Hilfe der Diffusion einer dampf-" förmigen Phase, erreicht werden kann. Insbesondere wenn die Menge

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des geschmolzenen Elements, das mit α er Oberfläche' See festen Supraleiters in Berührung gelangt, verhältnismässig stark irerdünnt ist j wird eine stärkere Durchdringung der Unterlage aus dem Supraleiter durch das vorhandene, geschmolzene !Element gefördert* Beispielsweise -werden durch ein Bad aus geschmolzenem Zinn, das höchstens 10 Gewichtsprozent Zinn, in einem neutralen Element gelöst, enthält, d.h. in einem Element, das weder mit Zinn noch mit dem Supraleiter reagiert, Oberflächensehiehten auf einem Biobium-Supraleiter von grosser er Stärke als sie "bei den oben erwähnten Verfahren erhalten werden können, geliefert« Befriedigende, neutrale Verdünnungsmittel für das Bad aus geschmolzenem Zinn- zur Abwandlung eines MoMum-Supraleiters sind z.B. Kupfer und Silber.

Me erfindungsgemäss bevorzugten Erzeugnisse sind abgewandelte Supraleiter mit einem Reaktionsprodukt des Metalls der "Unterlage mit unterschiedlichen metallischen Elementen, die durch eine verbesserte Supraleitfähigkeit gekennzeichnet sindi Andere bevorzugte Erzeugnisse mit verbesserter Supraleitfähigkeit lassen sieh herstellen» indem man sie mit einem metallischen Element überzieht, das über dem abgewandelten Supraleiter aufgetragen wird■» Die bevorzugten Irzeugnisse können näher besehrieben werden als die Ver* bindung eines Supraleiters und eines Eeaktionsproiäüktes des Supraleiters mit einem anderen Element, das auS einer ersten Schich-t aus. einem supraleitenden Metall und einer zweiten Schiöht aus ü&m Reaktionsprodukt besteht* Da die vorangegangenen Ausfuhruägöbeispiele" zeigten* dass öin Supraleiter* z*B* ein Brantf

behandelt -werden kann, dass seine Supraleitfähigkeit verlies sert /wird, ohne dass seine physikalischen Abmessungen wesentlich verändert -werden, leuchtet ein, dass derartige Erzeugnisse auch durch andere besondere Kennzeichen des jeweiligen abgewandelten Supraleiters erläutert werden können* Beispielsweise sind die behandelten supraleitenden Drähte der beschriebenen Ausführungsbeispiele beständige Supraleiter, die aus einer Zusammensetzung bestehen, aber eine fortlaufend glatte Aussenfläche besitzen. Darüber hinaus sind die bevorzugten Erzeugnisse bei erhöhten Temperaturen nicht abgeblättert," wodurch ein ausgezeichnetes Haften der Oberflächensehicht an der Unterlage angezeigtwird."Besonders bevorzugte Erzeugnisse der Erfindung sind die zinnüberzogenen--oder mit Zinn abgewandelten Hiobium-Supraleiter des Beispiefe 1,.da sie,^verglichen mit anderen abgewandelten Supraleitern, ausgezeichnete; Eigen^- schaften besitzen.

Die Elemente, die mit einem Supraleiter zur Erzeugung der erfindungsgemässen Produkte verbunden werden können, lasseh sich am besten als metallische Elemente mit einer unterschiedlichen Anzahl von Wertigkeitselektronen gegenüber dem Metall der Unterlage beschreiben und als solche, die gewöhnlich mit dem Metall der Unterlage in der Weise reagieren, dass eine kristalline Verbindung mit einem P-WoIfram-&efüge gebildet wird. Es ist nicht erforderlich,: dass das diffundierende Metall im festen Zustand selbst supraleitend ist, da gewisse ,nicht-supraleitende, metallische Elemente ebenfalls die verbesserte ■'

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kristalline Struktur mit dem Metall der Unterlage bilden. Obwohl der genaue Reaktionsvorgang gegenwärtig nicht bekannt ist, der zur Bildung der bevorzugten Erzeugnisse führt, nimmt man an, dass die Supraleitfähigkeit des Metalls cer Unterlage verbessert wird, wenn die gebildete Verbindung mit dem p-Wolfram-Gefüge durchschnittlich Wertigkeitselektronen zwischen 4.5 und 4.75 je Atom besitzt. Es wird also erklärlich, dass die Zusammensetzung des metallischen Elements, das für die Herstellung des gewünschten Reaktionsproduktes mit dem Metall der Unterlage ausgewählt wird, teilweise durch die Zusammensetzung des Metalls der Unterlage bestimmt wird. Da supraleitende Elemente, die als Metall für die Unterlage* benutzt werden können, aus den Gruppen UB, HIA, HIB, IVA, IVB, VB,.VIIB, VIII des periodischen Systems der Elemente ausgewählt werden können, ist die Gruppe von metallischen Elementen, die mit dem jeweilig gewählten Metall der Unterlage zur Reaktion gebracht werden kann, so dass eine kristalline P-Wolfram-Struktur geliefert wird, verhältnismässig gross. Ausserdem kann mehr als ein Element mit dem Metall der Unterlage zur Reaktion gebracht werden, so dass eine verbesserte Supraleitfähigkeit geliefert wird, wie durch die Reaktion mit Zinn, Gallium oder Aluminium mit der Niobium-Unterlage erwiesen ist, die die gewünschten Erzeugnisse nach der Erfindung lieferte. Zufriedenstellende metallische Elemente mit den erwähnten Kennzeichen bestehen aus der Gruppe von Stoffen mit durchschnittlich zwei bis acht Wertigkeitselektronen je Atom.

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Ändere von dem metaiiisehen Element geforderte Eigen- '. schaften hängen von dem jeweilig-zur Darstellung des Reaktionsprodukts verwendeten Verfahren ab. Insbesondere ist notwendig, dass das metallische Element 'einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Metall der Unterlage besitzt, wenn die Reaktion durch Berührung mit dem Dampf oder der Schmelze des metallischen Elements mit der Unterlage herbeigeführt wird. Andererseits kann die Diffusionsreaktion auch durch Zersetzung von bestimmten flüchtigen Verbindungen des metallischen Elements in Berührung mit dem Supraleiter durchgeführt werden, und wenn man dieses Verfahren anwendet, dann ist nicht erforderlich, dass das· metallische Element einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Metall der Unterlage besitzt. Zufriedenstellende, zersetzbare Verbindungen des metallischen Elements, die bei diesem Verfahren benutzt werden können, sind beispielsweise Carbonyle oder Halogenide des Elements.

Das für die Diffusiönsreaktion bevorzugte Verfahren ist das der Beispiele 1 bis 3» bei dem ein fester Supraleiter mit dem Dampf eines metallischen Elements in Berührung gebracht" . wird, das einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzt. Eine genaue Regelung dieses Verfahrens verhindert die Bildung irgendeines äusseren Überzugs auf dem behandelten Supraleiter einschliesslich eines fortlaufenden Films aus dem metallischen Element.

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Mit Hilfe der in den genannten Beispielen "beschriebenen Reaktionsbedingungen erweist sich als möglicli, die Supraleitfähigkeit von Hiobium-Supraleitern in fertigem Zustand zu ,verbessern, ohne dass ihre physikalischen Abmessungen oder ihr Aussehen wesentlich geändert werden. Ausserdem entstehen keine Nebenprodukte bei Anwendung des bevorzugten Verfahrens wie vergleichsweise bei der Reaktion durch Zersetzen einer flüchtigen Verbindung des metallischen Elements. Derartige !Nebenprodukte führen häufig zu unerwünschten Eigenschaften in dem behandelten Supraleiter durch eine Verbindung mit diesem.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass ein Verfahren zur Verbesserung der Supraleitfähigkeit von Supraleitern angegeben wird. Obwohl bestimmte Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemässe Verfahren angeführt wurden, ist selbstverständlich, ' dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern dass viele Abwandlungen des beschriebenen Verfahrens im Rahmen der Erfindung möglich sind. Beispielsweise lassen sich. Supraleiter herstellen unter Anwendung des allgemeinen Verfahrens nach der Erfindung, indem man einen festen Metallkörper benutzt, der vor der Behandlung nicht supraleitend ist. Insbesondere lassen sich Metalle wie Molybdän erfindungsgemäss mit einem metallischen Element behandeln, das in festem Zustand supraleitend ist, so dass Supraleiter mit einer besseren Supraleitfähigkeit

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als das metallische Element gebildet werden. I)ie Behandlung •vonMolybdändraht mit dem Dampf eines Rutheniumhalogenids' bei erhöhten Temperaturen liefert ein Reactionsprodukt aus .Ruthenium mit -diffundiertem Molybdän mit einer höheren kritischen Temperatur als Ruthenium. In ähnlicher Weise ergibt die Reaktion von anderen nicht supraleitenden metallischen Unterlagen, z.B. Wolfram, mit supraleitenden metallischen Elementen Supraleiter mit den beschriebenen verbesserten Eigenschaften. Ausserdem besitzen einige der kristallinen Reaktionsprodukte einer nicht supraleitenden,-metallischen Unterlage mit einem supraleitenden, metallischen Element mit den .verbesserten Eigenschaften nicht ein p-Wolfram-Gefüge.Daher ist die Erfindung in erster Linie gekennzeichnet ' durch die. Darstellung eines Supraleiters mit Hilfe einer Reaktion eines supraleitenden Elements mit einem nicht supraleitenden Element, bei der ein fester Metallkörρep mit einem metallischen Element in Berührung gebracht wird und wenigstens ein Teil des Metallkörpers in ein Erzeugnis mit verbesserten Eigenschaften umgewandelt wird.

^:Ee ist ebenfalls einleuchtend, dass neuartige supraleitende Bauteile durch das Terfahren nach der"Erfindung geli^fert werfen. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf bestimmte, in den AusführungsbeiBpielen beschriebene Teile zit^beschränken, da es für die Fachleute selbÄtveriständlich dass verschiedene Formen oder Gefüge sich mit Hilfe de&

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erfindungsgemässen Verfahrens behandeln lassen. Weitere Beispiele» welche insbesondere geeignete Verwendungszwecke für das Verfahren nach der Erfindung beschreiben, sind aus "Applications of Superconductivity" ("Anwendungsmöglichkeiten der Supraleitfähigkeit") von Theodore A. Buchhold, Scientific American, März I960, S. 2-10 ersichtlich. Eine entscheidende. Überlegung bei der Auswahl von Supraleitern für die dort beschriebenen elektromechanischen Geräte, die bei besonders tiefen Temperaturen arbeiten, ist die lineare Beziehung zwischen mechanischer Kraft und dem Quadrat der elektrischen Felder. Es liegt auf der Hand, dass Supraleiter mit hohen kritischen Feldern für solche Geräte von grösstem Vorteil sind. Ausserdem wird erwähnt, dass in diesen Geräten die Oberfläche der supraleitenden Teile physikalisch glatt und einheitlich sein muss, damit die Ablenkung des angelegten Magnetfeldes nach Möglichkeit verringert wird, die unter Umständen dazu führt, dass das abgelenkte Feld die kritische Feldstärke des Supraleiters bei der Betriebstemperatur überschreitet. Es soll betont werden, dass es unvorteilhaft wäre, die erfindungsgemässen Supraleiter, die eine neuartige Verbindung darstellen, mit SiIfe der herkömmlichen Verfahren herzustellen, da die physikalischen Eigenschaften derartiger Erzeugnisse unerwünscht sind, z.B. grosse Härte, Sprödigkeit, mangelhafte Dehnbarkeit und Anfälligkeit beim Nuten. Nach Erörterung dieser Tatsachen wird den Fachleuten einleuchten, dass also beispielsweise

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verbesserte supraleitende, mechanisehe Lager erfindungsgemäss hergestellt werden können,, und zwar aus einem spannungsfreien ÜTiobiumlager mit polierten Flächen, die nach der Behandlung nur sehr geringfügig wegen der geforderten Abmessungen nachpoliert werden müssen.

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Claims

Patentanmeldung: "Verfahren zum Hexstellen eines Supraleiters mit verbesserter Supraleitfähigkeit und unveränderten Abmessungen" PATEHTA HSP RÜG HE

1. Supraleiter, gekennzeichnet durch die Verbindung eines festen Metalls und dem kristallinen Reaktionsprodukt eines festen Metalls mit einem metallischen Element mit einer anderen Anzahl von Wertigkeitselektronen als das feste Metall, "wobei wenigstens ein Element im festen Zustand supraleitend sein muss, und dadurch, dass das kristalline Reaktionsprodukt eine bessere Supraleitfähigkeit besitzt.

2. Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kristalline Reaktionsprodukt ein P-Wolfram-G-efüge besitzt.

3. Supraleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das supraleitende Metall Hiobium und das metallische Element Zinn ist.

4. Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .

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dass er eine oberflächliche Schicht aus dem■■ metallischen Element besitzt. ' '' · ' ^; ' ' "^; * ■"'■""" ""¹^- ■ ·■ ^r·"" ■-■-■■ -~ ■"· --λ -,::. -v^ ..·:.-/■ λ .

5. Verfahren zur Hersteilung eines Suprale^eijs, zeichnet durch die Reaktion eines festen'MetäilkörpeW mit^r einem metallischen Element mit einer anderen j&nzah! von Wertiglceitselektronen als das feste Metall» wobei wenigstens ein Element im festen Zustand supraleitend ist, durch'!Diffusion" "-* = des metallischen Elements in den festen Metallkörper, "iW dass'-sich ein kristallines Reaktionsprpdükt mit einet veibesserten -" Supraleitfähigkeit bildet. . ■

6. Verfahren zur Herstellung eines Supräiei^ers näch^ lh-1 ^l spruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass der keok^ionsschTitt in ■ einer neutralen Atmosphäre bei erhöhter Temperatusr durchgeführt wird, aber unterhalb des Schmelzpunktes des festen^^ dadurch, dass die erhöhte remperatur,und' die neutt&le itmbsphäre so lange aufrechtgehalten werden, bis dasι metalii^hir ^ in den festen Metallkörper diffundiert ist. ^ '

7. Verfahren zur Herstellung eines SupnaleifIrρ ; epruch 5.1 dadurch gekennzeichnet, dass der feste Metallkörper ein fester Supraleiter ist und dass die Reaktion «enigetene · einen Teil cl.es Supraleiters in ein kristallines Realrtionepioäukt mit einem ψ^^-Wolfram-Crefüge. umwenäeli.

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8· Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch die Reaktion eines Dampfes eines metallischen Elements mit einem festen Supraleiter,

9. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch 5_f gekennzeichnet durch die Reaktion eines geschmolzenen metallischen Elements mit einem festen Supraleiter, wobei das metallische Element in festem Zustand supraleitend ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Berührung eines festen Supraleiters mit einer flüssigen Mischung in einer neutralen Atmosphäre und bei erhöhten Temperaturen, wobei die Mischung aus einem reagierenden metallischen Element, das in einem geschmolzenen, neutralen Element gelöst ist, besteht, und wobei das reagierende metallische Element in festem Zustand supraleitend ist.

11. Kältetechnisches Gerät, gekennzeichnet durch die vorangegangenen Ansprüche und die Beschreibung.

12. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters, gekennzeichnet durch die vorangegangene Besehreibung.