DE2146953A1

DE2146953A1 - Verfahren zum herstellen von rohrfoermigen leitern, insbesondere fuer supraleitende kabel

Info

Publication number: DE2146953A1
Application number: DE2146953A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Diepers; Horst Muesebeck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-08-19
Filing date: 1971-09-20
Publication date: 1973-03-22

Description

Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen Leitern, insbesondere für supraleitende Kabel.
Zusatz zum Patent P 21416364 (Patentanmeldung . . . . . . .; VPA 71/7568) Gegenstand des Hauptpatentes (Patentanmeldung . . . . . . . ) ist ein Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen, aus einer Niobschicht und einer Schicht aus elektrisch normalleitendem Metall, vorzugsweise Kupfer, bestehenden rohrförmigen Leitern, insbesondere für supraleitende Kabel. Nach diesem Verfahren wird zunächst ein aus den beiden Schichten bestehendes, an den Bandkanten mit Niobstegen versehenes Band hergestellt und dieses Band derart zu einem Rohr gebogen, daß die an den beiden Bandkanten befindlichen Niobstege mit ihren freien Seitenflächen aneinander stoßen. - Anschließend werden die aneinanderliegenden Oberflächen der Niobstege miteinander vereinigt, vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden. Ein besonderes Verfahrensmerkmal besteht darin, daß zur Herstellung des Bimetallbandes zunächst auf die beiden Ränder einer bandförmigen Niobfolie jeweils ein Niobsteg mittels Elektronenstrahlschweißen derart aufgeschweißt wird, das ein U-förmiger Niobquerschnitt entsteht. Der freie Raum des U-förmigen Querschnitts wird dann wenigstens zum Teil mit dem normalleitenden Metall gefüllt. Anschließend wird das Metall mit dem Niobband und den seitlichen Stegen unter Einwirkung von Wärme verbunden.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß dieses Herstellungsverfahren weiter vereinfacht werden kann, und sie besteht darin, daß ein Niobband zu einem U-Profil gebogen und der vom Profil eingeschlossene Raum wenigstens annähernd mit dem normalleitenden-Eetall gefüllt wird und beide miteinander verbunden werden. Die Niob stege an den Seitenkanten des so hergestellten Bimetallbandes entstehen somit allein durch Verformung des Niobbandes. Das entstehende U-Profil dient dann als Schmelzform für das normalleitende Metall, das vorzugsweise Kupfer sein kann.
Da sich die Oberflächenbeschaffenheit der beiden Materialien auf den Verbindungsprozeß der aneinanderliegenden Oberflächen auswirkt, so können die bereits vorbereiteten bandförmigen Materialien vor ihrer Vereinigung durch Wärmebehandlung zweckmäßig einer Oberflächenreinigung unterzogen werden.
Da die mechanische Stabilität der Niobfolie mit einer Dicke, wie sie beim fertigen Leiter benötigt wird, gering ist, kann nach einer besonders vorteilhaften weiteren Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung zunächst eine Niobfolie mit besonders starkem Querschnitt zu einem U-Profil gebogen werden, in das dementsprechend auch ein etwas dickeres etallband eingelegt wird. Nach der Verbindung dieser beiden Materialien zu einem Bimetallband kann dieses Band anschließend auf eine geringere Dicke verformt werden, wie sie für den rohrförmigen Leiter benötigt wird. Diese Verformung erhält man in einfacher Weise durch Kaltwalzen des vorgefertigten Bimetallbandes.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. In den E?ig.1 und 2 sind die Verfahrensschritte nach der Erfindung naher erläutert. Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung des fertigen Leiters.
Nach Fig.1 werden die Seitenkanten eines Niobbandes 2 derart hochgebogen, daß ein U-Profil mit verhältnismäßig langer Bodenfläche und demgegenüber wesentlich kürzeren Seitenflächen entsteht, die als Stege zum Verschweißen der Naht des spciter entstehenden Rohres vorgesehen sind. Dieses U-Profil dient als Schi£fchen oder auch als Behälter für eine Metallfüllung 3, die vorzugsweise aus Kupfer bestehen kann und einen wesentlich niedrigeren Schmelzpunkt wie das Niob hat. Die Dicken des Niobs 2 und des Kupfers 3 können sich beispielsweise wie etwa 1:10 verhalten; sie sind jedoch in der Figur zur Vereinfachung in einem abweichenden Größenverhältnis dargestellt. Die beiden Materialien werden zweckmäßig vor ihrer Vereinigung einer Oberflächenbearbeitung, insbesondere durch elektrolytisches'Polieren oder chemisches Ätzen, unterzogen und dann durch einen Wärmeprozeß, beispielsweise durch Induktionsheizung, miteinander verbunden. Nach der Verbindung der aneinanderliegenden Oberflächen des Niobs 2 und des Kupfers 3 können die Oberflächen des so hergestellten Bimetalls zweckmäßig nochmals bearbeitet werden, damit man glatte, einander planparallele Oberflächen der beiden Plachseiten des Bandes erhält.
Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, ein Kupferband 3 in das U-Profil 1 einzulegen, das nach oben etwas gewölbt ist, damit bei der späteren Wärmebehandlung, die zweckmäßig unter einem Vakuum von beispielsweise etwa 10 4 bis 10 5 Torr und einer Temperatur von etwa 1100 °C erfolgt, eine gute Evakuierung zwischen den aneinanderliegenden Oberflächen sichergestellt ist.
Anschließend wird das Bimetallband vorzugsweise durch Kaltverformung, insbesondere durch Walzen, auf den geringen Querschnitt gebracht, der für den späteren rohrförmigen Leiter benötigt wird. Das fertige Kupferband 3 ist dann auf einer Flachseite mit der Niobschicht versehen, die an den beiden Bandkanten des Kupfers 3 jeweils einen Steg 4 bzw.5 bildet. Die gesamte Dicke dieses fertigen Bimetallbandes i kann beispielsweise etwa 1 mm betragen.
Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, das fertige Bimetallband mehrmals zu walzen. Zwischen einzelnen Walzvorgängen kann das Band vorteilhaft einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Dadurch können mechanischeSpannungen im terial, die durch die Kaltverformung entstanden sind, wieder beseitigt werden. Man kann das Bimetallband bei spielsweise bei einer Temperatur von einigen hundert Grad, vorzugsweise wenigstens 700°C, über längere Zeit, vorzugsweise wenigstens etwa 2 Stunden, glühen.
Das Bimetallband wird dann nach Fig.3 durch Biegen derart zu einem rohrförmigen Leiter 60 verformt, daß die Außenkanten der beiden Stege 4 und 5 aneinanderliegen. Diese Vereinigung erfolgt vorzugsweise durch einen Elektronenstrahl, der in der Figur als Pfeil angedeutet und mit 8 bezeichnet ist.
9 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprüche 1.) Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen, aus einer Niobschicht und einer Schicht aus elektrisch normalleitendem Metall bestehenden rohrförmigen Leitern, insbesondere für supraleitende Kabel, bei dem zunächst ein aus den beiden Schichten bestehendes, an den Bandkanten mit Niob stegen versehenes Bimetallband hergestellt wird und dieses Bimetallband derart zu einem Rohr gebogenwird, daß die an den beiden Bandkanten befindlichen Niobstege aneinanderstoßen, und bei dem dann die Niobstege miteinander verbunden werden, nach Patent . . . . . . .

(Patentanmeldung . . . . . . . . ; VPA 71/7568), dadurch gekennzeichnet, daß ein Niobband (2) zu einem U-Profil gebogen und der vom Profil eingeschlossene Raum wenigstens ar )£hernd mit dem normalleitenden Metall (3) gefüllt wird und beide miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als normalleitendes Metall (3) Kupfer verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein normalleitendes Metall (3) in Bandform in das U-Profil eingelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Niob-Profils (2) und des Metallbandes (3) vor ihrer Verbindung gereinigt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen elektrolytisch poliert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen chemisch geätzt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem normalleitenden Metall (3) verbundene Niobprofil (2) auf eine geringere Dicke verformt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem normalleitenden Metall (3) verbundene Niobprofil (2) durch Kaltwalzen verformt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem normalleitenden Metall (3) verbundene Niobprofil (2) mehrmals gewalzt wird und zwischen einzelnen wWalzvorgängen einer Wärmebehandlung unterzogen wird.