DE1908133A1 - Supraleitende elektrische Leiter und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Supraleitende elektrische Leiter und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Dipl.-Ing. Egon Prinz -
Dr. Gertrud Häuser eooo München 6o. 18.?ebruar 1969
Gottfried Leiser Ern.bergers.rosse 19
Patentanwälte
Telefon, 83 15 10 190RI??
THE PLESSEY COMPANY LIMITED
56 Vicarage Lane
Unser Zeichen: P 2012
Supraleitende elektrische Leiter und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft supraleitende elektrische ueiter.
Insbesondere betrifft sie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Drahts oder Bands, welches zum Beispiel
zur Herstellung eines supraleitenden Elektromagnets Verwendung
finden soll und aus einer Zinnlegierung auf ITiobbasis
besteht, die einen kleinen Prozentgehalt ( z.B. bis zu 5 Gewichtsprozent) Zirkon enthält.
Zur Herstellung des Niob-Zinnlegierungsleiters, wie sie
für gewöhnlich erfolgt, muss das Niob oder die Nioblegierung in Form eines Drahts oder Bands durch ein Bad aus
geschmolzenem Zinn in einem Ofen hindurchgeführt werden, was kontinuierlich erfolgen kann, um lange Bandstücke
behandeln zu können. Das Band nimmt während seines Durchlaufs durch das Bad einen dünnen Zinnüberzug auf und
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wird anschliessend in einem Reaktionsofen unter Bildung
. der Niob-Zinnlegierung ITb-Sn auf der Bandoberfläche erhitzt.
Um in dem fertigen Band eine Sprödigkeit und andere unerwünschte Erscheinungen zu vermeiden, muss in der Regel:
freier Sauerstoff an einem Kontakt mit dem Band in dem Ofen gehindert werden. Vorsichtsmaßnahmen, wie zum Bei-,
spiel die Verwendung inerter Atmosphären, v/erden getroffen, um mit Sicherheit dieses Gas im wesentlichen auszuschalten.
Die Bildung der Fiob-Zinnlegierung erfordert eine ziemlich
lange Zeit selbst bei der erhöhten Temperatur des Reaktionsofens. Es wurde nun gefunden, dass die Geschwindigkeit
dieser Reaktion und somit die Tiefe der innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit erzeugbaren Schicht erhöht werden
kann. Andererseits kann die Verweilzeit des Bandes in diesem Ofen herabgesetzt werden, so dass die Reaktionsstufe sehr einfach in einem kurzen Ofen durchgeführt werden
kann, der mit dem für die Verzinnung verwendeten Ofen in Reihe geschaltet ist.
Gemäss einem Merkmal der Erfindung wird bei einem Verfahren
zur Herstellung eines supraleitenden Bands oder Drahts aus Zirkon enthaltender Fiob-Zinnlegierung mindestens
einer Oberfläche des Bands vor der Verzinnung ein Sauerstoffgehalt im Bereich von 500 "bis 5000 Teilen pro Millionen
gegeben. Vorzugsweise wird der Sauerstoffgehalt auf etwa 2000 oder 3000 Teile pro Millionen eingerichtet.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Sauerstoffgehalt des Bands in einer Vorerhitzungsstufe
eingestellt, bevor das Band in einen Ofen zur Verzinnung
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eingeführt wird. Die Erhitzung kann so lange erfolgen, bis der Sauerstoff durch die ganze Dicke des Bandes
diffundiert ist. In einem geeigneten Ofen kann das Band in Anwesenheit von Sauerstoff in einer Gasatmosphäre
so erhitzt werden, dass die erforderliche Sauerstoffkonzentration von dem Band aufgenommen wird. Die Sauerstoffkonzentration
in dem Vorerhitzungsofen kann somit unter diejenige der Umgebungsatmosphäre zum Beispiel
durch Verdünnung von Sauerstoff mit einem inerten Gas oder Arbeiten bei verminderter Temperatur oder Druck
herabgesetzt werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die
Sauerstoffzugabe zu dem Band mittels einer Oberflächenoxidation, zum Beispiel mittels eines elektrolytischen
Oxidationsverfahrens. Bei diesem Verfahren kann das Band als Anode in einem geeigneten Elektrolytbad geschaltet
werden. Die elektrotytische Oxidation bewirkt die Bildung eines Oxidfilms auf der Bandoberfläche. Das
diesen EiIm tragende Band kann dann erhitzt werden, wobei der Sauerstoff hineindiffundiert, so dass die erforderliche
Sauerstoffkonzentration für die Verzinnungsstufe erzielt wird. ■ :
Die Erfindung umfasst ferner einen Niob-Zinnlegierungsleiter,
wie er nach den vorstehenden Methoden erhalten wird sowie einen einen solchen Legierungsleiter enthaltenden
Elektromagne t.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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-A-
Eig. 1 eine Apparatur zur Herstellung eines
supraleitenden Bands aus Nioblegierung,
Pig. 2 eine Apparatur zur Oxidation des Bands nach einem elektrolytischen Verfahren ,
Fig. 3 eine stark vergrößerte Querschnittsansicht
eines erfindungsgemässen Legierungsbands und
Fig. 4 einen das erfindungsgemäss Legierungsband enthaltenden supraleitenden Elektromagnet.
Die in Fig. 1 dargestellte Apparatur besteht aus einer
Zuführungsspule 1, von welcher eine Länge des 1$ Zirkon
enthaltenden Nioblegierungsbands 2 durch einen Vorerhitzungsofen
3> einen Verzinnungsofen 4» einen Reaktionsofen 5 und auf eine Aufnahmespule 6 geführt wird.
Der Vorerhitzungsofen besteht aus einem 1,35 m langen
Röhrenofen 7 aus geschmolzenem Quarzglas,der mit einer elektrischen
Heizwicklung 8 umwickelt ist. Die Heizwicklung ermöglicht es, dass eine 90 cm lange Zone des Rohrs
auf einer Temperatur von etwa 1000° C gehalten wird. Das den Ofen durchwandernde Niobband kann somit vor der Verzinnung
in einer Gasatmosphäre vorerhitzt werden, die man durch Einleiten eines geeigneten Gases durch ein
Einlaßrohr 9 erhält.
Nach dem Vorerhitzungsofen 3 gelangt das Band in einen Verzinnungsofen 4, in welchem ein Bad 10 aus geschmolzenem
Zinn sich in einem Graphittiegel 11 befindet. Nach Verlassen
des Graphittiegels 11 läuft das Band über eine
schräge Rampe und über Abstreifstangen 12, welche über-
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schüssiges Zinn von der Bandoberfläche entfernen. Der Verzinnungsofen 4 und das Zinnbad 10 werden mittels
Hochspannungs-Heizwicklungen 13 auf einer geeignet hohen
Temperatur gehalten. Ein zu diesem Ofen führendes Gaseinleitungsrohr 14 ermöglicht die Schaffung einer zur
Durchführung der Verzinnung geeigneten Gasatmosphäre.
Nach dem Verzinnungsofen 4 gelangt das Band 2 in einen Reaktionsofen 5, dessen Konstruktion im wesentlichen gleich
derjenigen des Vorerhitzungsofens 3 ist. Ein Gaseinlaßrohr 15 in den Reaktionsofen ergibt eine für die Reaktion
zwischem dem Zinn und der Nioblegierung geeignete Atmosphäre und das reagierte Band lässt man dann abkühlen, so
dass es auf die Aufnahmespule 6 gewickelt werden kann.
Das folgende Beispiel erläutert eine Benutzungsart der Apparatur zur Herstellung von supraleitendem Band:
300 m eines 1 % Zirkon enthaltenden Moblegierungsbands mit Abmessungen von 6',3 χ 0,013 mm ( 0,25 x 0,005 Zoll)
und einem Sauerstoffgehalt von 250 Teilen pro Millionen wurde durch zweiminutiges Eintauchen in ein Propanol-2
> enthaltendes Ultraschallbad gereinigt. Dann wurde das Band kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 60 cm/Min,
durch den Röhrenofen 7 des Vorerhitzungsofens 3.geführt,
dessen heiße Zone auf 930 bis 1000° C eingestellt war. Ein 2000 Volumenteile pro Million Sauerstoff enthaltender
Argongasstrom wurde durch das Gaseinlaßrohr 9 in den Röhrenofen 7 geleitet. Diese Sauerstoffkonzentration
erhielt man durch Vermischen von Gas aus einem Argon mit 1 Vol.% Sauerstoff enthaltendem Zylinder mit Gas aus
einem reines Argon enthaltendem Zylinder, nachdem Verunreinigungen wie Stickstoff und Viasserdampf aus den
Gasen entfernt worden waren. Die Anwesenheit von Argon
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war erforderlich, um einen Kontakt des heißen Bandes
mit Luft zu vermeiden und der anwesende Sauerstoff diente der Einführung von Sauerstoff in das Sand.
Nach Verlassen des VCüsrhitzungsofens betrug der Sauerstoffgehalt
des Bands 2000 Teile pro Million.
Dann wurde das· Band in den Verzinnungsofen und durch das
in dem Tiegel 11 enthaltene Zinnbad 10 geführt. Die Hochfrequenzheizwicklnngen 13 wurden so betrieben, dass
das Zinn auf 950° C gehalten wurde und in dem Verzinnungsofen
4 wurde eine inerte Atmosphäre aus reinem Argon aufrechterhalten. Beim Verlassen des Tiegels wurde
überschüssiges Zinn von den Bandoberflächen durch, die Abstreifstäbe 12 abgestreift. Auf diese Weise erhielt das
Band eine 2 Mikron dicke Zinnschicht, die zur Erzeugung einer 5 Mikron dicken Schicht aus iTiob-Zinnlegierung
in dem fertigen Band ausreicht.
Das Band 2 gelangte dann in den Eeaktionsofen 5, in welchem
die Verweilzeit 4 Minuten bei einer Temperatur zwischen 930 und 1 000° C betrug. Das Band wurde in diesem Ofen
in einer Atmosphäre aus reinem Argon gehalten. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, den Eintritt von Sauerstoff
in diesen Ofen soweit wie möglich auszusehließen, da man zwar bei Anwesenheit-kleiner Sauerstoffaengen
ein Band mit einer höheren Stromleitfähigkeit als ohne Voroxidation erzielt, jedoch offenbar die besten Ergebnisse
erhält, wenn in der Atmosphäre dieses Ofens gar kein Sauerstoff oder Luft enthalten ist. Beim Verlassen
des Ofens ließ man das Band abkühlen und wickelte es dann auf die Aufnahmespule 6 auf.
Nach dem Aufwickeln des Bandes auf die Aufnahme spule wurden
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seine physikalischen Eigenschaften untersucht, um festzustellen,
ob die kritische Stromdichte der Mob-Zinnlegierung durch, die Anwesenheit der geregelten Sauerstoffmenge
in dem Band beeinflusst wurde. Der von dem Band nach Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens erhaltene
kritische Strom betrug 250 Ampere bei 46 kg Gauss. Hingegen erhielt man bei Verwendung der gleichen Apparatur,
der gleichen Bedingungen und des gleichen Bandes, jedoch unter Weglassung der Sauerstoffzugabe bei der Vorerhitzung,
eine Nioblegierung mit einen kritischen Strom von nur 60 Ampere von 46 kg Gauss. Die Voroxidation des Bandes
scheint somit einen sehr günstigen Einfluss auszuüben.
Diese Verbesserung scheint auf einer beträchtlichen Zunahme der Wachstumsgeschwindigkeit der ITiob-Zinnlegierung zu beruhen;
es scheint jedoch auch eine leichte Zunahme der kritischen Gesamtstromdichte des Bandes vorzuliegen.
Pig. 2 zeigt eine Apparatur für eine andere Möglichkeit, dem Band Sauerstoff zuzuführen, welche anstelle der
Sauerstoffzufuhr zu dem Band in dem Vorerhitzungsofen 3
verwendet werden kann.
Die in Eig. 2 dargestellte Apparatur dient einer elektrolytischen
Sauerstoffzuführung und besteht aus einer Zuführungsspule 16, von welcher das Band 2, wie es vom
Hersteller geliefert wird, abgezogen werden kann. Dieses Band war von gleicher Art und Abmessungen wie das vorstehend
beschriebene. Das Band 2 wurde zuerst durch ein Ultraschallreinigungsbad 17 geleitet, das mit Propanol-2
gefüllt war. Beim Verlassen des Reinigungsbads 17 lief das Band am einer Reihe von Abstreifern 18 vorbei und
trat dann in ein Anodisierungsbad 19 ein. Das Anodisierungs-
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. "bad 19 war mit einem Elektrolyt gefüllt, der aus einer
1 gewichts^igen wässrigen Lösung von Natriumsulfat "bestand.
Der Anodisierungsbadbehälter bestand aus rostfreiem Stahl und dieser war elektrisch als Kathode für "die Elektrolyse
geschaltet. Eine (nicht gezeigte) Rolle zum Halten des Bands unter der Elektrolytoberfläche tildete 'einen
weiteren elektrischen Badanschluss, so dass das Band 2 als Anode für den Elektrolyseprozess geschaltet war. Ein
elektrisches Potential von etwa 50 Volt konnte während des Betriebs des Bades zwischen Anode und Kathode angelegt
werden.
Nach dem Verlassen des Anodisierungsbads 19 lief das Band durch ein mit.destilliertem Wasser gefülltes Waschbad 20,
durch einen Trockenofen 21 und wurde dann auf einer Aufnahmespule 22 als anodisiertes Band aufgewickelt.
Bei Durchführung dieses Anodisierungsverfahrens hat es sich als möglich erwiesen, das Band durch diese Apparatur
mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,5 m/Min, zu führen
und die Interferenzfarben von auf dem Band erzeugten Oxidfilmen waren eine geeignete Anzeige für die Dicke der
anodisch aufoxidierten Schicht. Ein Potential von 50 Volt
zwischen Anode und Kathode war für einen erfolgreichen Betrieb des Bades typisch und die Interferenzfarben
wechselten wie folgt:
| 25 | Volt | - Farbe | dunkelblau |
| 37 | Il | '_ II | hellblau |
| 50 | Il | _ II | hellgelb |
| 60 | Il | _ II | gelb |
| 75 | Il | _ II | rosa |
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— ο —
Die Wahl des Elektrolyts für das Anodisierungsbad 19 hat sich als nicht besonders kritisch erwiesen und ausser dem
speziell beschriebenen Elektrolyt waren Lösungen von Schwefelsäure und Phosphorsäure mit der gleichen Konzentration
ebenfalls wirksam.
Das auf der Aufnahmespule 22 gesammelte anodisierte Band war ausreichend stabil und konnte bis zu seiner Verwendung
zur Verzinnung gelagert werden. Zur Verzinnung ließ man das Band zuerst kontinuierlich durch einen Ofen mit
einer Argonatmosphäre laufen, der für eine Bandverweilzeit
von 10 Minuten auf einer Temperatur von 1000° C gehalten wurde. Diese Erhitzung ließ den Sauerstoff in der anodisierten
Oberflächenschicht in den Körper des Niobbands eindiffundieren; .auf diese Weise erhielt man etwa 3000 ppm
Sauerstoff in dem Band. Das Band war so in einem Zustand, in welchem es durch den Verzinnungsofen 4 von Pig. 1 und
durch die weiteren, in'dieser Figur dargestellten Stationen
geführt werden konnte. Die Erhitzung wird am besten in einer Reihe mit dem Verzinnungsofen und diesen weiteren
Verfahrensstufen durchgeführt.
Die elektrolytische Methode zur Zuführung von Sauerstoff ergab ein Legierungsband, welches dem von der Absorption
von Sauerstoffgas erhaltenen äquivalent war und die elektrolytische Methode ließ sich genau steuern und
ergab ein ausreichend gleichmässiges Endprodukt.
•Eine weitere Alternativmethode zur Voroxidation des *
Nioblegierungsbands besteht in einer Oberflächenoxidation in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre* bei verhältnismässig
niedriger Temperatur. Diese Behandlung kann beispielsweise bei 500° C erfolgen und von einer Wärme -
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■behandlung( z.B. einer "bei etwa 1000° C) in einer inerten
Gasatmo sphäre zur Eindiffusion des in der Oberflächenschicht
anwesenden Sauerstoffs durch den Bandkörper gefolgt werden.
Pur die fertige Herstellung eines supraleitenden Bandes
muss dieses in der Regel mit einer oder mehreren Schichten aus anderem elektrisch leitenden Material, z.B. einem
Kupfer- oder rostfreiem Stahlband, geschichtet werden.
Ein stark vergrößerter Querschnitt durch einen völlig fertigen Teil einer Ausführungsfona eines supraleitenden
Bands ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser Eigur besitzt
die ursprüngliche, 7 Mikron dicke Nioblegierungsschicht 23 auf beiden Seiten Schichten 24 aus einer JSTiob-Zinnlegierung(
Fb,Sn). Die Schichten 24 aus ITiob-Zinnlegierung
sind beide 4 Mikron dick. Auf den Außenflächen der Niob-Zinnlegierungschiehten 24 befinden sich Überzüge
25 aus Lötmittel. Ein mit dem SFioblegierungsbänd in
Berührung gewalztes Kupferband 26 wurde auf einer Seite desselben mittels der dazwischen befindlichen Lötmittelschicht
verbunden. Das Kupferband 26 selbst trägt eine äußere Lötmittelschicht 27.
Der Grund, weshalb das ITiob-Zinnlegierungsband mit Kupfer
geschichtet wird, besteht darin, eine zusätzliche festigkeit zu verleihen und dem Band eine gewisse kontinuierliche
elektrische Leitfähigkeit zu verleihen, im 5*all der
supraleitende Teil dieser Kombination ausfällt. Es ist nicht wesentlich, dass nur eine einzige Kupferschicht
zugegen ist und andere Arten von supraleitenden Bändern .;,
könnten zum Beispiel zwei Kupferschichten, möglicherweise
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mit ein oder zwei zusätzlichen Schichten aus rostfreiem
Stahl aufweisen.
Pig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines supraleitenden Elektromagnets, welcher aus dem erfindungsgemässen Band
hergestellt wurde. Der Elektromagnet "besitzt einen Kern 28, koaxial mit welchem zwei Scheiben 29 aus einem mit Phenolharz
imprägnierten Papier angebracht sind. Zwischen den Scheiben 29 befindet sich eine spiralförmig aufgewickelte
Länge eines supraleitenden Bands 30 mit einem elektrisch
isolierenden Band zwischen benachbarten Windungen.
Der Grund für die beschleunigte.Reaktion zur Bildung der
Niob-Zinnlegierung durch Zugabe von Sauerstoff auf die erfindungsgemässe Weise ist zur Zeit noch nicht ganz
klar, es ist jedoch wahrscheinlich, dass der Sauerstoff sich mit dem in der Legierung anwesenden Zirkon verbindet,
und i?ss dadurch die Diffusion von Zinn in die Nioblegierung
gefördert wird.
Die vorstehende Beschreibung von Ausführungsforcien der
Erfindung dient lediglich der Erläuterung und es sind viele Abänderungen möglich, ohne dass dadurch der Rahmen
der Erfindung verlassen wird. So kann zum Beispiel bei Anwendung der rait gasförmigem Sauerstoff arbeitenden
Methode anstelle von Argon als Verdünnungsmittel für Sauerstoff in dem Vorerhitzungsofen und als inerte Atmosphäre
in den anderen Öfen ein anderes Gas, zum Beispiel Helium, mit ausreichend inerten Eigenschaften verwendet
werden. Die Anwesenheit von Sauerstoff in dem Vorerhitzungsofen ist ebenfalls nicht auf sein Vorkommen
als freier Sauerstoff beschränkt und man darf annehmen,
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dass die Reaktion ebenso wirksam verläuft, wenn geeignete gasförmige Oxide, zum Beispiel Kohlendioxid, Schwefeldioxid,
Wasserdampf, Stickstoffoxide oder Ozon anwesend .sind.
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Claims (7)
- Patentansprücheί 1) !verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Drahts oder Bands aus zirkonhaltiger Niob-Zinnlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eine Oberflächenschicht des Bands mit einem Sauerstoffgehalt zwischen 500 und 5000 Teilen pro Million vor dem Verzinnen des Bandes versieht.
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt im Bereich von 2000 bis 3000 Teilen pro Million gehalten wird.
- 3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffzusatz durch Gasdiffusion erfolgt·.·
- 4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdiffusion in einer Vorerhitzungsstufe erfolgt, bevor der Draht oder das Band in einen einer Verzinnung, dienenden Ofen geführt wird.
- 5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffzusatz durch eine Oberflächenoxidation des Drahts oder Bands erfolgt.
- 6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenoxidation durch ein elektrolytisches Verfahren erfolgt.
- 7) Nach einem der Ansprüche 1 bis 6 erhaltener supraleitender Draht oder supraleitendes Band.909837/1057$) Nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Draht oder Band enthaltender Elektromagnet. -9 09837/1057
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0691691A1 (de) * | 1994-07-05 | 1996-01-10 | General Electric Company | Verfahren zum Herstellen eines Niobium-Zinn-Supraleiters |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4005990A (en) * | 1975-06-26 | 1977-02-01 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Superconductors |
| DE2532570C3 (de) * | 1975-07-21 | 1978-10-05 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen von supraleitfähigen Nb3 Sn-Schichten auf Nioboberflächen für Hochfrequenzanwendungen sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
| DE2608089C3 (de) * | 1976-02-27 | 1979-03-15 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen einer supraleitfähigen Nb3 Sn-Schicht auf einer Nioboberfläche für Hochfrequenzanwendungen |
| DE2635741C2 (de) * | 1976-08-09 | 1978-10-19 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen einer supraleitfähigen Nb3 Sn-Schicht auf einer Nioboberfläche für Hochfrequenzanwendungen |
| US4128121A (en) * | 1977-07-18 | 1978-12-05 | General Electric Company | Nb3 Ge superconductive films |
| US4129166A (en) * | 1977-07-18 | 1978-12-12 | General Electric Company | Nb3 Ge superconductive films grown with air |
| US4129167A (en) * | 1977-07-18 | 1978-12-12 | General Electric Company | Nb3 Ge superconductive films grown with nitrogen |
| JPS61138417A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-25 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | Ａ−１５型超電導化合物の製造法 |
| US4962085A (en) * | 1988-04-12 | 1990-10-09 | Inco Alloys International, Inc. | Production of oxidic superconductors by zone oxidation of a precursor alloy |
| US4962084A (en) * | 1988-04-12 | 1990-10-09 | Inco Alloys International, Inc. | Production of oxidic superconductor precursors |
| US5109593A (en) * | 1990-08-01 | 1992-05-05 | General Electric Company | Method of melt forming a superconducting joint between superconducting tapes |
| US5134040A (en) * | 1990-08-01 | 1992-07-28 | General Electric Company | Melt formed superconducting joint between superconducting tapes |
| GB2257437B (en) | 1991-06-28 | 1994-05-18 | Gen Electric | Method for forming triniobium tin semiconductor |
| US5394130A (en) * | 1993-01-07 | 1995-02-28 | General Electric Company | Persistent superconducting switch for conduction-cooled superconducting magnet |
| US5522945A (en) * | 1994-07-01 | 1996-06-04 | General Electric Company | Method for forming triniobium tin superconductor with bismuth |
| US5656380A (en) * | 1995-03-20 | 1997-08-12 | General Electric Company | Superconductive article and method of making |
| US6358331B1 (en) * | 1995-04-03 | 2002-03-19 | General Electric Company | Method for improving quality of triniobium tin superconductor in manufacturing environment by controlling iron content in molten tin bath |
| US5843584A (en) * | 1995-04-03 | 1998-12-01 | General Electric Company | Superconductive article and method of making |
| US5540787A (en) * | 1995-06-14 | 1996-07-30 | General Electric Company | Method of forming triniobium tin superconductor |
| US5670204A (en) * | 1995-06-26 | 1997-09-23 | General Electric Company | Nb--Sn precursors having controlled impurities and method of making |
| US5747181A (en) * | 1995-07-24 | 1998-05-05 | General Electric Company | Superconductive article and method of making |
| US6601289B1 (en) * | 1999-05-10 | 2003-08-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Manufacturing process of superconducting wire and retainer for heat treatment |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3352008A (en) * | 1963-05-03 | 1967-11-14 | Nat Res Corp | Process of bonding copper foil to foil containing superconductive layer such as niobium stannide |
| BE683279A (de) * | 1965-06-28 | 1966-12-01 | ||
| US3436258A (en) * | 1965-12-30 | 1969-04-01 | Gen Electric | Method of forming an insulated ground plane for a cryogenic device |
| US3486146A (en) * | 1967-09-22 | 1969-12-23 | Atomic Energy Commission | Superconductor magnet and method |
-
1968
- 1968-02-20 GB GB8319/68A patent/GB1254542A/en not_active Expired
-
1969
- 1969-02-19 DE DE19691908133 patent/DE1908133A1/de active Pending
- 1969-02-20 US US800951A patent/US3661639A/en not_active Expired - Lifetime
- 1969-02-20 JP JP44012903A patent/JPS4833915B1/ja active Pending
- 1969-02-20 FR FR6904274A patent/FR2002269A1/fr not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0691691A1 (de) * | 1994-07-05 | 1996-01-10 | General Electric Company | Verfahren zum Herstellen eines Niobium-Zinn-Supraleiters |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS4833915B1 (de) | 1973-10-17 |
| FR2002269A1 (de) | 1969-10-17 |
| GB1254542A (en) | 1971-11-24 |
| US3661639A (en) | 1972-05-09 |
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