DE1621334C

DE1621334C - Verfahren zur Herstellung von Schicht ten aus der intermetallischen supralei tenden Verbindung Niob Zinn (Nb tief 3 Sn) auf einem Trager

Info

Publication number: DE1621334C
Application number: DE19671621334
Authority: DE
Inventors: Kyong min Dr Darthmouth N S Kim (Kanada)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-03-16
Filing date: 1967-03-16
Publication date: 1973-03-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel· lung von Schichten aus der intermetallischen supraleitenden Verbindung Niob—Zinn (Nb₃Sn) auf einem Träger aus einem hochwarmfesten Metall oder einer hochwarmfesten Metallegierung durch Reduzieren von Halogeniden von Niob und Zinn mittels Wasserstoff am erhitzten Träger.

Verfahren zur Herstellung von Schichten aus Niob—Zinn (Nb₃Sn) auf einem Träger durch Reduzieren der Chloride von Niob und Zinn mittels Wasserstoff am erhitzten Träger sind bekannt (Aufsätze von Hanak et al. in »RCA Review«, 25 [1964], S. 342 bis 365, und von S c h i η d 1 e r et al. in »RCA Review«, 25 [1964], S. 570 bis 581). Sie eignen sich insbesondere zur Herstellung von supraleitenden Drähten und Bändern, die beispielsweise für Supraleitungsmagnetspulen zur Erzeugung vor Magnetfeldern verwendet werden können. Als Träger, die insbesondere kontinuierlich im Durchlauf durch eine Beschichtungskammer beschichtet werden können, werden dabei unter anderem Bänder aus hochwarmfesten Legierungen verwendet, beispielsweise Bänder aus einer Legierung auf Nickelbasis, die etwa 62°/o Nickel, 26 bis 30% Molybdän und zum restlichen Teil kleinere Mengen anderer Elemente enthält.

Wie genauere Untersuchungen gezeigt haben, bildet sich bei der Abscheidung der Niob-Zinn-Schicht zwischen dem Träger und der Niob-Zinn-Schicht häufig eine Reaktionszone aus intermetallischen Verbindungen von beispielsweise etwa 1 bis 4 μ Dicke, die bei einem Träger aus der Legierung auf Nickelbasis aus Nickel und Niob besteht. Durch eine derartige Reaktionszone wird der Querschnitt der supraleitenden Niob-Zinn-Schicht in nicht vorhersehbarer Weise verringert. Ferner wirkt sich eine solche Reaktionszone unter Umständen ungünstig auf das Haftvermögen der Niob-Zinn-Schicht und auf die elektrische Stabilisierungswirkung des Trägers für die supraleitende Schicht aus. Die kritische Stromdichte des supraleitenden Drahtes oder Bandes, bezogen auf den Gesamtquerschnitt des Drahtes oder Bandes, wird durch die Reaktionszone auf jeden Fall herabgesetzt. Nun sind aber gerade hohe kritische Stromdichten bei supraleitenden Drähten und Bändern und auch bei anderen supraleitenden Bauelementen sehr erwünscht.

Unter kritischer Stromdichte ist dabei die Stromdichte zu verstehen, bei der in einem vorgesehenen Magnetfeld der Supraleiter vom supraleitenden in den elektrisch normalleitenden Zustand übergeht. Ferner besteht bei den bekannten Verfahren die Gefahr, daß beim Abscheidungsprozeß Nickel oder andere Komponenten des metallischen Trägers in die NbjSn-Schicht eindiffundieren und die Supraleitungseigenschaften dieser Schicht zusätzlich verschlechtern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Schichten aus der intermetallischen supraleitenden Verbindung Niob— Zinn (Nb₃Sn) auf einem Träger aus einem hochwarmfesten Metall oder einer hochwarmfesten Metallegierung durch Reduzieren von Halogeniden von Niob und Zinn mittels Wasserstoff am erhitzten Träger so zu gestalten, daß die geschilderten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Bildung der erwähnten Reaktionszone und das Eindiffundieren von Bestandteilen des Trägers in die Niob-Zinn-Schicht verhindert werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß vor der Abscheidung der Niob-Zinn-Schicht ein gasförmiges Niobchlorid oder -bromid und Wasserstoff mit dem erhitzten Träger in Berührung gebracht und auf diesem durch Reduktion eine Niob-Schicht abgeschieden wird.

Durch die erfindungsgemäß abgeschiedene Niobschicht wird wegen der Reaktionsträgheit des Niobs die Bildung einer Reaktionszone zwischen Träger und Niob-Zinn-Schicht vermieden und insbesondere das Eindiffundieren von Bestandteilen des Trägers in die Niob-Zinn-Schicht verhindert.

Die Niob-Zinn-Schicht wächst beim erfindungsgemäßen Verfahren gleichmäßig auf der Niobschicht auf, haftet fest an der Unterlage und zeigt keinerlei Risse. Dies ist ein überraschendes und völlig unerwartetes Ergebnis. Nach dem bisher Bekannten war nämlich zu erwarten, daß die Niob-Zinn-Schicht auf Niob sehr schlecht aufwächst und starke Risse enthält. Dies ist bei einem in dem bereits genannten Aufsatz von Hanak et al. in »RCA Review«, 25 (1964), insbesondere S. 351, beschriebenen, mit Niob—-Zinn beschichteten Tantaldraht der Fall, bei dessen Beschichtung unbeabsichtigt aus einem Gemisch von Niob- und Zinnchloriden zunächst freies Niob auf dem Tantalträger abgeschieden worden war. Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorteilhaft

bei der Beschichtung von Trägern aus allen hochwarmfesten Metallegierungen bzw. Metallen Anwendung, deren Bestandteile mit der Niob-Zinn-Schicht eine Reaktionszone bilden oder in die Niob-Zinn-Schicht eindiffundieren. Insbesondere handelt es sich dabei um Legierungen, welche die Elemente Nickel, Molybdän, Chrom oder Kobalt enthalten und auch als »Sonderstähle« bezeichnet werden.

Bei der Beschichtung von draht- oder bandförmigen Trägern kann vorteilhaft derart verfahren werden, daß der Träger zunächst durch eine erste Beschichtungskammer geführt wird, in der die Abscheidung der Niobschicht erfolgt, und daß anschließend in einer zweiten Beschichtungskammer auf dieser Niobschicht die Niob-Zinn-Schicht abgeschieden wird. Diese Verfahrensweise eignet sich insbesondere zur kontinuierlichen Beschichtung von Drähten oder Bändern sehr großer Länge.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß der Träger in einer Beschichtungskammer angeordnet wird, daß in dieser Beschichtungskammer zunächst auf dem Träger die Niobschicht abgeschieden wird und daß anschließend durch zusätzliches Einleiten von gasförmigem Zinnchlorid in die Beschichtungskammer auf der Niobschicht die Niob-Zinn-Schicht abgeschieden wird. Diese Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher der gesamte Beschichtungsvorgang in einer Beschichtungskammer erfolgt, eignet sich insbesondere zur Herstellung von einzelnen supraleitenden Bauteilen, beispielsweise von Blechen mit Niob-Zinn-Schichten oder von Hohlzylindern mit Niob-Zinn-Schichten, die zur Abschirmung oder zum Einfang von Magnetfeldern verwendet werden können.

Da die Niobschicht im wesentlichen eine Schutzfunktion erfüllt, soll sie nicht zu dick sein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das erfindungsgemäße Verfahren so zu führen, daß eine Niobschicht mit einer Dicke von 1 bis 3 μ auf dem Träger abgeschieden wird.

Die Abscheidung der Niobschicht kann durch Reduzieren von Niobpentachlorid (NbCl₅) oder durch Reduzieren von Niobtetrachlorid (NbCl₄) erfolgen. Ferner kann zur Vermeidung von störenden, sich durch Disproportionierung bildenden Niobtrichlorid (NbCl₃)-Niederschlägen an den Wänden der Beschichtungskammer das gasförmige Niobtetrachlorid vor dem Einleiten in die Beschichtungskammer durch Beimengung von Chlorgas wenigstens teilweise in Niobpentachlorid übergeführt werden, wie dies in der deutschen Patentschrift 1521 505 bereits vorgeschlagen wurde. Ferner eignen sich Niobpentabromid (NbBr₅) und Niobtetrabromid (NbBr₄).

Die Temperatur des Trägers soll bei der Beschichtung zwischen etwa 800 und 1100° C, vorzugsweise zwischen 900 und 1000° C liegen: Die Wand der Beschichtungskammer, die sich auf niedrigerer Temperatur befinden soll als der Träger, kann auf etwa 600 bis 800⁰C, vorzugsweise 630 bis 750° C, erhitzt werden.

An Hand dreier Figuren und zweier Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Beschichtung von metallischen Hohlzylindern mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung;

F i g. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Beschichtung eines bandförmigen Trägers mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung;

F i g. 3 zeigt schematisch im Schnitt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtetes Band.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 dient als Beschichtungskammer ein Quarzrohr 1. Der zu beschichtende Hohlzylinder 2 ist auf eine drehbare Welle 3 aufgesteckt und in das Quarzrohr 1 eingesetzt. An dem den Hohlzylinder tragenden Ende der Welle 3 befindet sich ein elektrisch heizbarer Heizfinger 4. Das eine Ende des Rohres 1, in dem sich

ίο beim Betrieb der Vorrichtung der Zinnvorrat 5 befindet, dient als Zinnchlorinator, ein seitlicher Rohransatz 6, in dem sich beim Betrieb der Vorrichtung der Niobvorrat 7 befindet, dient als Niobchlorinator. Durch die Rohrstutzen 8 und 9 kann zur Bildung der Chloride von Niob und Zinn Chlorgas über den Zinnvorrat 5 bzw. den Niobvorrat 7 geleitet werden. . In der Umgebung des zu beschichtenden Zylinders 2 ist die Wand des Quarzrohres 1 mit Öffnungen 10 versehen, die in ein einen Teil des Quarzrohres 1 umfassendes weiteres Quarrohr 11 münden, das mit einem Rohrstutzen 12 versehen ist und zur Zuführung des Wasserstoffes dient. Ferner besitzt das Quarzrohr 1 einen als Abgasauslaß dienenden Rohrstutzen 13 und einer weiteren zur Zuleitung von Schutzgas dienenden Rohrstutzen 14. Durch das in den Rohrstutzen 14 eingeleitete Schutzgas und das im Quarzrohr 1 angebrachte Dichtungselement 15 kann ein Austreten der reagierenden Gase aus der unmittelbaren Beschichtungskammer verhindert werden.

Ferner ist im Quarzrohr 1 ein düsenförmiges Quarzteil 16 vorgesehen, durch das die gasförmigen Chloride des Niobs und des Zinns auf den Träger 2 konzentriert werden. Das Quarzrohr I sowie die beiden Chlorinatoren sind von vorzugsweise aufklappbaren Rohröfen 17 umgeben.

Im folgenden wird als Ausführungsbeispiel die Beschichtung eines Hohlzylinders beschrieben, der aus einer unter der DIN-Bezeichnung NiMO 30 bekannten Legierung besteht. Diese Legierung enthält etwa 62% Nickel, 26 bis 30% Molybdän und zum restlichen Teil kleinere Mengen der Elemente Kobalt, Silizium, Mangan, Eisen, Kohlenstoff und Vanadium. Zunächst wird der Hohlzylinder 2 auf der Welle 3 in das Quarzrohr 1 eingesetzt; dann werden die Ausgangsmaterialien Niob 7 und Zinn 5 in den Niobchlorinator bzw. den Zinnchlorinator eingebracht. Mit Hilfe der Rohröfen 17 wird die Wand der Beschichtungskammer 1 auf etwa 630 bis 750° C, die Wand des Niobchlorinators 6 auf etwa 950° C und das als Zinnchlorinator dienende Ende des Quarzrohres 1 auf etwa 800° C erhitzt. Der Hohlzylinder 2 wird mittels des Heizfingers 4 auf eine Temperatur von etwa 950° C gebracht. Nach Verdrängung der Luft aus der Vorrichtung, beispielsweise durch Einleiten von Wasserstoff oder Inertgas, wie Argon oder Helium, wird durch den Rohrstutzen 9 Chlorgas in den Niobchlorinator 6 eingeleitet. Beim ,Überleiten des Chlorgases über das erhitzte Niob 7 wird gasförmiges Niobtetrachlorid gebildet. Dieses gasförmige Niobtetrachlorid strömt durch die Düse 16 über den Hohlzylinder 2 und wird dort durch den Wasserstoff reduziert, der durch den Rohrstutzen 12 über das Rohr 11 und die öffnungen 10 in die Beschichtungskammer eingeleitet wird. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Niobschicht wurde der Zylinder 2 mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von einer Umdrehung pro Minute nach beiden Richtungen gedreht. Bei einem Chlorgasdurchsatz von 31 pro Stunde und

einem Wasserstoffdurchsatz von 10 l/h, wobei dem Wasserstoff 2 l/h Chlorwasserstoffgas beigemengt war, wurde auf dem Zylinder 2, der eine Länge von 60 mm und einen Durchmesser von 16 mm besaß, in etwa 5 Minuten eine Niobschicht von 2 bis 3 μ Dicke abgeschieden. Die Beschichtungskammer war etwa 40 cm lang und hatte einen. Durchmesser von etwa 4 cm. Nach Abscheidung dieser Niobschicht wurde zur Bildung der Niob-Zinn-Schicht durch den Rohrstutzen 8 Chlorgas über den erhitzten Zinnvorrat 5 geleitet. Das dabei gebildete gasförmige Zinndichlorid strömt zusammen mit dem Niobtetrachlorid durch die Düse 16 in die Beschichtungskammer ein, in der nun beide Chloride reduziert werden. ·

Bei einem Chlorgasdurchsatz von 8 l/h durch den Rohrstutzen 8 wuchs in etwa 30 Minuten eine 50 μ dicke Nb^n^Schicht auf dem bereits mit Niob beschichteten Zylinder 2 auf. Die Niob-Zinn-Schicht haftet äußerst fest auf der Niobunterlage und zeigte eine völlig gleichmäßige Struktur. Ihre kritische Stromdichte betrug in einem Magnetfeld von 50 KiIooersted 5 · 10⁵ A/cm².

Durch Zuführung von Chlorgas über das Rohr 18 kann das im Niobchlorinator 6 gebildete Niobtetrachlorid ganz oder teilweise in Niobpentachlorid übergeführt werden. Die durch das Rohr 18 eingeleitete Chlorgasmenge wird dabei vorteilhaft so gewählt, daß sie etwa 10 bis 20% der durch den Rohrstutzen 9 eingeleiteten Chlorgasmenge beträgt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel soll an Hand von F i g. 2 die Herstellung einer Niob-Zinn-Schicht auf einem Band aus der bereits erwähnten, unter der DIN-Bezeichnung NiMo 30 bekannten Legierung näher beschrieben werden.

Zur Abscheidung der Niob-Zinn-Schicht dient bei der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung ein Quarzrohr 21, das durch eine Graphitdichtungsscheibe 22 in eine erste Beschichtungskammer 23 und eine zweite Beschichtungskammer 24 unterteilt ist. Die Beschichtungskammer 23 ist durch ein Rohr 25 mit einer Kammer 26 verbunden, in die das Ausgangsmaterial 27 für das zur Abscheidung der Niobschicht dienende Niobchlorid eingebracht werden kann. Durch den Rohrstutzen 28 kann Gas in die Kammer 26 eingeleitet werden. Die zweite Beschichtungskammer 24 ist durch ein Quarzrohr 29 mit einem weiteren Quarzrohr 30 verbunden, das mittels einer Quarzwand 31 unterteilt ist. Der eine Teil 32 des Rohres 30, in dem sich während des Betriebs der Vorrichtung der Niobvorrat 33 befindet, dient als Niobchlorinator. Der andere Teil 34 des Rohres 30, in dem' sich während des Betriebs der Vorrichtung der Zinnvorrat 35 befindet, dient als Zinnchlorinator. An beiden Enden ist das Rohr 30 mit Rohrstutzen 36 und 37 versehen. Hinter dem Niobvorrat 33 ist am Teil 32 des Rohres 30 ein weiterer. Rohrstutzen 38 angebracht. Durch die Quarzwand 31 wird ein Einströmen von Gas aus dem Teil 32 des Rohres 30 in dem Teil 34 und umgekehrt verhindert. Das Quarzrohr 21 ist an beiden Enden mit Graphitkörpern 39 und 40 verschlossen, die jeweils mit einer möglichst engen Öffnung zur Durchführung des bandförmigen Trägers 41 versehen sind. Der Träger 41 wird von der Rolle 42 abgewickelt und nach der Beschichtung auf die motorisch angetriebene Rolle 43 aufgewickelt. Der Träger 41 steht mit den Graphitkörpern 39 und 40 in leitender Verbindung. Diese sind über die Zuleitungen 44 und 45 an eine eletkrische Stromquelle angeschlossen. Zur ,Einleitung des Wasserstoffs in die zweite Beschichtungskammer 24 dient der Rohrstutzen 46. Die bei der Beschichtung entstehenden Abgase werden durch die Rohrstutzen 47 und 48 aus den Beschichtungskammem 23 und 24 abgeführt..Die Quarzrohre 21, 29 und 30 sowie die Kammer 26 sind von geeignet geformten, beispielsweise aufklappbaren Rohröfen 49 umgeben, durch welche die einzelnen Teile der Vorrichtung erhitzt werden können.

ίο Zur Beschichtung des Legierungsbandes 41 wird in die Kammer 26 ein Vorrat 27 von Niobpentachlorid, in den Niobchlorinator 32 ein Niobvorrat 33 und in den Zinnchlorinator 34 ein Zinnvorrat 35 eingebracht. Ferner wird das zu beschichtende Band 41 in geeigneter Weise in das Quarzrohr 21 eingesetzt und mit konstanter Geschwindigkeit durch das Rohr gezogen. Über die Zuleitungen 44 und 45 wird durch das Band 41 elektrischer Strom geleitet, der so bemessen ist, daß das Band auf etwa 900 bis 1000? C erhitzt wird. Mit Hilfe der Rohröfen 49 werden die Wand der ersten Beschichtungskammer 23 auf etwa 650" C, die Wand der zweiten Beschichtungskammer 24 auf etwa 700" C, der Niobpentachloridvorrat 27 auf etwa 205° C, der Niobchlorinator 32 auf etwa 900° C, der Zinnchlorinator 34 auf etwa 800° C und das Rohr 29 zur Vermeidung einer Kondensation der Chloride auf etwa 650° C erhitzt. Nach Verdrängung der Luft aus der Vorrichtung, beispielsweise durch Einleiten von Inertgas, wird zur Abscheidung der Niobschicht auf dem Rand 41 durch den Rohrstutzen 28 Wasserstoffgas in die Kammer 26 eingeleitet. Das Niobpentachlorid 27 in dieser Kammer befindet sich' bei der Temperatur von 205° C kurz über dem Schmelzpunkt. Der Gleichgewichtsdampfdruck des gasförmigen Niobpentachlorids beträgt bei dieser Temperatur 0,3 Atm. Durch den einströmenden Wasserstoff wird das gasförmige Niobpentachlorid in die erste Beschichtungskammer 23 eingeführt und dort an dem erhitzten Band 41 durch den Wasserstoff reduziert. wobei sich auf dem Band 41 eine Niobschicht abscheidet. Die freie Enthalpie der entsprechenden Reaktion

NbCl₅+ ?-H₂=*=-

beträgt bei 650° C + 10 Kilocal./Mol und bei etwa 900°C-2,5Kilocal./Mol. Die Ausbeute der Niobabscheidung steigt mit zunehmender Temperatur an. Das frei werdende Niob wird daher praktisch nicht an der auf etwa 650° C erhitzten Wand der ersten Beschichtungskammer 23, sondern auf dem Band 41 abgeschieden. Das in der Beschichtungskammer 23 mit einer Niobschicht beschichtete Band wird in die Beschichtungskammer 24 weitertransportiert und dort mit einer Niob-Zinn-Schicht beschichtet. Dazu wird duich den Rohrstutzen 36 Chlorgas in den Niobchlorinator 32 und durch den Rohrstutzen 37 Chlorgas in den Zinnchlorinator 34 eingeleitet. Beim Überleiten des Chlorgases über das erhitzte Niob 33 wird gasförmiges Niobtetrachlorid, beim Überleiten des Chloi gases über das geschmolzene Zinn 35 gasförmiges Zinnchlorid gebildet. Hinter dem Niobvorrat 33 kann ferner durch den Rohrstutzen 38 Chlorgas in den Niobchlorinator 32 eingeleitet werden, das zur teilweisen Umwandlung des Niobtetiachlorids in Niobpentachlorid dient. Die gasförmigen Chloride des Niobs und des Zinns strömen durch das Rohr 29 in die 13eseliiiIiUingskaminer24 ein. Gleichzeitig wild

der Beschichtungskammer 24 durch den Rohrstutzen 46 Wasserstoff zugeführt, dem Chlorwasserstoff beigemengt ist. Durch den Wasserstoff werden die Chloride von Niob und Zinn am erhitzten Band 41 reduziert und dieses mit einer Nb₃Sn-Schicht beschichtet. Das beschichtete Band wird aus dem Quarzrohr 1 herausgeführt und auf die motorisch angetriebene ,Rolle 43 aufgewickelt.

Die bei diesem kontinuierlichen Verfahren pro Zeiteinheit benötigten Gasmengen hängen von den Bedingungen der Chlorierungs- und Reduktionsreaktionen, d. h. von den Temperaturen in den einzelnen Teilen der Vorrichtung und von den Abmessungen der Vorrichtung, ab und sind ferner mit der Durchlaufgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers und der gewünschten Dicke der auf dem Träger zu erzeugenden Niob-Zinn-Schicht abzustimmen. Beim vorliegenden Beispiel waren die Kammer 26 etwa 5 cm, der Niobchlorinator 32 und der Zinnchlorinator 34 je etwa 40 cm und das Rohr 29 etwa 20 cm lang. Die Länge der ersten Beschichtungskammer 23 betrug etwa 10 cm, die Länge der zweiten Beschichtungskammer 24 etwa 30 cm. Die Rohre 21, 29, 30 und die Kammer 26 hatten ferner jeweils den gleichen Durchmesser von etwa 4 cm. Der Wasserstoffdurchsatz durch die Kammer 26 betrug etwa 2 l/h, der Chlorgasdurchsatz durch den Niobchlorinator 32 etwa 4 l/h, der Chlorgasdurchsatz durch den Zinnchlörinator 34 etwa 8 l/h. Die pro Zeiteinheit durch den Rohrstutzen 38 eingeleitete Chlorgasmenge betrug etwa 0,5 l/h, also etwa 12,5% der durch den Rohrstutzen 36 eingeleiteten Chlorgasmenge. Zur Reduzierung der Chloride in der zweiten Beschichtungskammer 24 wurden etwa 10 l/h Wasserstoff verbraucht. Dieser Wasserstoffmischt. Das Band 41, das 50 μ dick und 0,2 cm breit war, wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 mm/sec durch das Rohr 21 gezogen. Die in der ersten Beschichtungskammer 23 auf dem Band abgeschiedene Niobschicht hatte eine Dicke von etwa 2 μ, die in der zweiten Beschichtungskammer 24 auf dieser Niobschicht abgeschiedene Niob-Zinn-Schicht eine Dicke von etwa 8 μ.

In ähnlicher Weise kann zur Abscheidung der Niobschicht ein Niobbromid in die Beschichtungskammer 23 eingeleitet werden. Auch bei der nachfolgenden Abscheidung der Niob-Zinn-Schicht kann von Bromiden von Niob und Zinn ausgegangen werden.

ίο Das beschichtete Band ist schematisch im Schnitt in Fig. 3 dargestellt. Der Träger ist mit51, die Niobschicht mit 52 und die Niob-Zinn-Schicht mit 53 be-• zeichnet. An der Oberfläche des Trägers 51 ist ein . dünner Diffusionssaum 54 erkennbar, der sich jedoch nicht nachteilig auswirkt. Die Haftfestigkeit der Schichten auf dem Träger ist ausgezeichnet. Die Homogenität der Schichten wurde durch Röntgenuntersuchung und Sprungtemperatur-Untersuchungen geprüft. Im Röntgenbild waren keinerlei Fremdlinien zu sehen, die auf Reaktionen zwischen dem Material , des Trägers 51 und der Niob-Zinn-Schicht 53 hingedeutet hätten. Eine Untersuchung der Sprungtemperatur, bei der die Niob-Zinn-Schicht 53 schichtweise abgetragen wurde, ergab einheitliche Sprungtemperaas turwerte über die ganze Schichtdicke. Bei einem nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Band wurde in einem Magnetfeld von 80 Kilooersted ein kritischer Strom von mehr als 250 A gemessen. Ein ohne Niobschicht, jedoch sonst unter gleichen Bedingungen hergestelltes Band hatte dagegen in einem Magnetfeld von 80 Kilooersted .nur einen kritischen Strom von etwa 210 A. Hieraus ist zu ersehen, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentliche Erhöhung der kritischen Ströme erzielt wird.

. Neben der Herstellung von Niob-Zinn-Schichten kann das erfindungsgemäße Verfahren gegebenenfalls auch bei der Herstellung von Schichten aus anderen intermetallischen supraleitenden Verbindungen durch Reduktion der Halogenide der Komponenten mittels Wasserstoff Anwendung rinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schichten aus der intermetallischen supraleitenden Verbindung Niob—Zinn (Nb₃Sn) auf einem Träger aus einem hochwarmfesten Metall oder einer hochwarmfesten Metallegierung durch Reduzieren von Halogeniden von Niob und Zinn mittels Wasserstoff am erhitzten Träger, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abscheidung der Niob-Zinn-Schicht (53) ein gasförmiges Niobchlorid oder -bromid und Wasserstoff mit dem erhitzten Träger (51) in Berührung gebracht und auf diesem durch Reduktion eine Niobschicht (52) abgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschichtung von draht- oder bandförmigen Trägern (41) der Träger zunächst durch eine erste Beschichtungskammer (23) geführt wird, in der die Abscheidung der Niobschicht erfolgt, und daß anschließend in einer zweiten Beschichtungskammer (24) auf der Niobschicht die Niob-Zinn-Schicht abgeschieden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) in einer Beschichtungskammer (1) angeordnet wird, daß in dieser Beschichtungskammer zunächst auf dem Träger die Niobschicht abgeschieden wird und daß anschließend durch zusätzliches Einleiten von gasförmigem Zinnchlorid in die Beschichtungskammer auf der Niobschicht die Niob-Zinn-Schicht abgeschieden wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren :der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Niobschicht mit einer Dicke von 1 bis 3 μ auf dem Träger abgeschieden wird.