DE2308747C3

DE2308747C3 - Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Supraleiters

Info

Publication number: DE2308747C3
Application number: DE2308747A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. 3000 Hannover Ziemek
Original assignee: Individual
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1973-02-22
Filing date: 1973-02-22
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2308747B2; US3866315A; JPS5025192A; FR2219548A1; FR2219548B1; DE2308747A1; JPS5827603B2; GB1391171A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Supraleiters, bei dem zunächst in die Oberfläche mindestens einer Seite eines Bandes aus Niob oder einer Nioblegierung ein Metall eingebaut wird und bei dem anschließend auf dieser Seite Kupfer auf elektrolytischem Wege abgeschieden wird.

Mit der fortschreitenden Entwicklung der Supraleitertechnik besteht wachsendes Interesse, einen sogenannten stabilisierten Supraleiter zu schaffen, d. h. einen Leiter, der in seinem Querschnitt einen relativ geringen Anteil eines supraleitenden Materials und einen relativ großen Anteil eines elektrisch gut leitenden Materials aufweist. Als Material mit supraleitenden Eigenschaften wird meistens Niob, als Material mit gut leitenden Eigenschaften meist Kupfer verwendet. Die Kupferschichten bewirken eine Verminderung der sogenannten magnetischen Flußsprünge und können auch als elektrisch normalleitende Parallelleiter dienen, welche den im Supraleiter fließenden elektrischen Strom ganz oder teilweise übernehmen, wenn der Supraleiter vom supraleitenden in den elektrisch normalleitenden Zustand übergeht. Wesentlich für einen stabilisierten Supraleiter ist, daß die Kupfer- und Niobschichten fest und dauerhaft miteinander verbunden sind.

Es ist bereits ein Verfahren zum Verkupfern von Niob angegeben worden,, mit dem festhaftende Kupferüberzüge auf Nioboberflächen erzeugt werden können. Bei diesem Verfahren wird auf die zu verkupfernde Nioboberfläche Zinn in geringer Menge aufgebracht, das Zinn durch Erhitzen an der Nioboberfläche in das Niobgitter eingebaut, die Oberfläche mit einer Fluß- und Salpetersäure enthaltenden Beize gebeizt und anschließend in einem Verkupferungsbad elektrolytisch verkupfert Bei diesem bekannten Verfahren ist das Aufbringen der leitfähigen Schicht auf die Nioboberfläche recht aufwendig. Weiterhin wirkt sich nachteilig aus, daß sich

ίο beim Erwärmen eines nach diesem Verfahren hergestellten Supraleiters zwischen der Niobschicht und der Kupferschicht NBSSN-Schichtbereiche bilden, die recht spröde sind und bei mechanischer Verformung, beispielsweise beim Biegen, einen festen Verbund zwischen dem Niob und dem Kupfer nicht mehr gewährleisten (DE-OS 15 21 010).

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verkupfern von Niob anzugeben, mit dem festhaftende, dauerhafte Kupferüberzüge auf Nioboberflächen erzeugt werden können, die auch einer mechanischen Beanspruchung standhalten.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung vor dem elektrolytischen Beschichten ein Metall in feinverteilter Form in die Oberfläche des Niobbandes eingebürstet wird. Auf diese Weise läßt sich eine hauchdünne, aber gut verbundene Metallschicht auf dem Niobblech erzeugen, die ausreicht, um in einer Elektrolyse Kupfer auf dem Niob abzuscheiden. Mit besonderem Vorteil wird Kupfer in die Oberfläche eingebürstet Um zu vermeiden, daß zuviel Oxyde in die Oberfläche eingebürstet werden, wird dieser Vorgang vorzugsweise in reduzierender Atmosphäre oder unter Schutzgas oder unter einem Vakuum durchgeführt.

In Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Niobband kontinuierlich an einem Kupferblech und nahezu parallel zu diesem vorbeigeführt und Kupferteilchen aus dem Kantenbereich des Kupferbleches werden in das Niobband eingebürstet. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbundblech weist in seinem Querschnitt einen großen Anteil ar. Kupfer und einen relativ geringen Anteil an Niob auf. Das auf diese Weise hergestellte Verbundmaterial wird zweckmäßigerweise, beispielsweise durch Walzen, Strecken etc., plastisch verformt. Der Verformungsgrad sollte hierbei mindestens 50% betragen, um zu gewährleisten, daß die metallische Verbindung zwischen dem Niob und dem Kupfer noch verbessert wird. Ist der Verformungsgrad weniger als 50%, wird man die plastische Verformung in der Wärme durchführen müssen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das beschichtete Band kontinuierlich zu einem Schlitzrohr zu formen und an seinen Bandkanten mittels elektrischer Lichtbogenschweißung zu verschweißen. Auf diese Weise ist es möglich, einen rohrförmigen Supraleiter herzustellen. Dabei sollte darauf geachtet werden, daß die Kantenbereiche des Bandes bei der elektrolytischen Beschichtung mit Kupfer nicht mit beschichtet werden, um eine gegenseitige Beeinflussung des Kupfers und Nirb miteinander beim Schweißvorgang zu verhindern.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, das so gebildete Rohr nach dem Schweißen zu wellen. Auf diese Weise erhält man einer, rohrförmigen, flexiblen Supraleiter.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Einbürsten der Partikel in die Oberfläche des Niobbandes,

Fig.2 einen Schnitt durch einen stabilisierten Supraleiter,

F i g. 3 das anschließende Streckwalzen des Verbundmaterials,

Fig.4 das Herstellen eines Rohres aus dem Verbundmateria!,

F i g. 5 ein Supraleiterkabel mit einem Inr.enleiter, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist ι ο

Von einer Vorratsspule 1 wird ein Niobband 2 von beispielsweise 0,1 bis 1 mm Dicke kontinuierlich abgezogen, über eine Unterlage 3 geführt und auf eine Spule 4 wieder aufgewickelt Im Bereich der Unterlage 3 ist eine rotierende Bürste 5 angeordnet die kontinuierlieh die Kante 6 eines Kupferbandes 7 abträgt und dabei kontinuierlich die abgetragenen Kupferpartikel in die Oberfläche des Niobbandes 2 einbürstet. Das Kupferband 7 wird von einer Vorratsspule 8 irit wesentlich geringerer Geschwindigkeit als das Niobband 2 abgezogen. Die Rolle 9 preßt das Kupferband 7 eng an das Niobband 2. Als besonders günstig hat sich eine Bürste 5 erwiesen, die mit einer Vielzahl von feinen Stahldrähten besetzt ist. Die Abzugskraft für das Kupferband 7 wird in an sich bekannter Weise mittels eines nicht dargestellten Rollenpaares aufgebracht Es versteht sich von selbst, daß das Kupferband 7 auch in Gegenrichtung zum Niobband zugeführt werden kann.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich auf Niobband eine hauchdünne Kupferschicht erzeugen, deren Dicke von der Geschwindigkeit des Niobbandes 2, von dem Anpreßdruck sowie der Umdrehungszahl der Bürste 5 abhängig ist

Nachdem die Oberfläche des Niobbandes 2 auf diese Weise leitend gemacht ist, wird das Niobband 2 in an sich bekannter Weise in einem oder mehreren Elektrolysebädern kontinuierlich mit einer dicken Kupferschicht versehen. Das so entstandene Gebilde ist im Schnitt in der F i g. 2 dargestellt Die zwischen dem Niobband 2 und der Kupferschicht 10 befindliche Schicht aus eingebürsteten Kupferpartikelchen ist hier mit 11 bezeichnet

Um ein Bandmaterial mit möglichst gleichmäßiger Wandstärke zu bekommen, wird der stabilisierte Supraleiter 12 mittels der Walzvorrichtung 13 in seinem Querschnitt verringert Dabei wird die metallische Verbindung zwischen der Kupferschicht 10 und dem Niobband 2 noch verbessert insbesondere, wenn man den Walzvorgang in der Wärme vornimmt oder den Verformungsgrad über 50% wählt Anschließend an diesen Walzvorgang kann der stabilisierte Supraleiter 12 noch in eine Glühvorrichtung 14 eingebracht werden, in der das durch die Verformung erhärtete Material weichgeglüht wird. Nach dem Glühen wird der stabilisierte Supraleiter 12 auf eine Spule 15 aufgewikkelt

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es gelungen, einen stabilisierten Supraleiter von nahezu unbegrenzter Länge herzustellen. Ein Ablängen des verschweißten Rohres ist nicht notwendig, da durch die Wellung des Rohres dieses so flexibel ist, daß es ohne Schwierigkeiten auf übliche Kabeltrommeln aufgewikkelt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Supraleiters, bei dem zunächst in die Oberfläche mindestens einer Seite eines Bandes aus Niob oder einer Nioblegierung ein Metall eingebaut wird und bei dem anschließend auf dieser Seite Kupfer auf elektrolytischem Wege abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem elektrolytischen Beschichten ein Metall in fein verteilter Form in die Oberfläche des Bandes eingebürstet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kupfer oder eine Kupferlegierung in die Oberfläche des Bandes eingebürstet wird

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Niobband kontinuierlich an einem Kupferblech und nahezu parallel zu diesem vorbeigeführt wird und Kupferteilchen aus dem Kantenbereich des Kupferbleches in das Niobband eingebürstet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Band beispielsweise durch Walzen, Strecken etc. plastisch verformt wird.

5 Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsgrad mindestens 50% beträgt

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Band kontinuierlich zu einem Schlitzrohr geformt und an seinen Bandkanten mittels elektrischer Lichtbogenschweißung verschweißt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das so gebildete Rohr nach dem Schweißen gewellt wird.