DE3413167A1

DE3413167A1 - Verfahren zur herstellung eines supraleitenden kontaktes

Info

Publication number: DE3413167A1
Application number: DE19843413167
Authority: DE
Inventors: Karl-Jürgen Dr. Best; Reiner 6450 Hanau Rehbein
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1984-04-07
Filing date: 1984-04-07
Publication date: 1985-10-17

Description

Verfahren zur Herstellung eines su#raleitenden Kontaktes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Kontaktes zwischen Leiterenden von Verbindungssupraleitern, bei denen das supraleitende Material sich durch Diffusion während einer Wärmebehandlung aus zwei Elementen bildet, durch Einbetten und Pressen der von Substratmaterial befreiten Leiterenden in ein Pulvergemisch, das beide für die Bildung des supraleitenden Materials erforderlichen Elemente enthält.
Verbindungssupraleiter sind beispielsweise Nb3Sn, V3Ga und V3Si. Diese Verbindungen besitzen auch bei hohen Feldern noch supraleitende Eigenschaften, haben aber den Nachteil, daß sie sehr spröde sind und deshalb keine nennenswerte Verformung des Supraleiters mehr zulassen. Aus diesem Grunde wird der Supraleiter aus Materialien aufgebaut, die beide Komponenten der Verbindung, z.B. Niob und Zinn, enthalten. Die eigentliche supraleitende Schicht wird erst nach endgültiger Herstellung des Leiters dadurch gebildet, daß der Leiter einer Wärmebehandlung unterzogen wird, die Zinn,Gallium oder Silizium in das Niob bzw. Vanadium hineindiffundieren läßt.
Aus der DE-OS 22 63 116 ist ein Verfahren bekannt, das es gestattet, einen supraleitenden Kontakt zwischen zwei Enden eines Supraleiters herzustellen. Hierbei werden Niob- bz;o Vanadiumleiter an den Leiterenden von einer sie bedeckenden normalleitenden Schicht (Substratmaterial) befreit, in ein Pulvergemisch eingebettet, zu einem Block verpreßt und anschließend während einer Wärmebe- handlung einer Temperatur von 900 bis 100000 ausgesetzt, so daß sich eine supraleitende Schicht, die die Leiter enden überbrückt, bilden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem ein derartiger supraleitender Kontakt auf einfache Weise hergestellt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere den Vorteil auf, daß der Leiter zusammen mit dem Kontakt in seine endgültige Form gebracht werden kann und dann eine abschließende Wärmebehandlung sowohl im Leiter als auch im Kontakt eine supraleitende Schicht erzeugt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Pulvergemisch in eine die Leiterenden umgebende Hülse eingefüllt wird, d#? die Hülse an beiden Enden druck- und tenperaturfest abgedichtet und der Leiter zusammen mit den in der Hülse befindlichen Leiterenden einer Wärmebehandlung zur Bildung des supraleitenden Materials unterzogen wird.
Als Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 1 bis 6 jeweils eine Kontaktstelle dargestellt, wie sie sich nach dem beanspruchten Verfahren bildet. Figur 7 zeigt den zu einer Spule gewickelten Leiter mit der Kontaktstelle zur Bi1-dung einer Kurzschlußwicklung.
In Figur 1 sind die Leiterenden 1 und 2 dargestellt. Diese Leiterenden enthalten beispielsweise Niobfilamente, die von einem Substratmaterial aus Bronze oder Kupfer und Zinn umgeben sind. Die Leiterenden werden so gelegt, daß sie sich überlappen. Zur Bildung des Kontaktes werden die Niobfilamente 3 durch Ätzen freigelegt, wie die Figur 2 zeigt.
Anschließend wird, entsprechend Figur 3, eine Hülse 4 über die Leiterenden 1 und 2 mit den freigelegten Niobfilamenten3 geschoben. Die Enden der Hülse 4 werden, wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt, nach Einfüllen eines Pulvergemisches 5, das im Falle eines Nb3Sn Supraleiters Nb-Pulver und Pulver aus Zinn oder Kupfer-Zinn-Bronze enthält, zusammengequetscht und durch einen Keramikkleber 6 abgedichtet, so daß ein allseits geschlossenes Gebilde entsteht. Anschließend wird - wie Figur 6 zeigt -die Hülse 4 auf der ganzen Länge gepreßt, so daß sich das Pulver im Innern der Hülse verdichtet. Jetzt kann die so präparierte Verbindungsstelle in ihre endgültige Lage gebracht werden. Damit sind die miteinander verbundenen Leiter zusammen mit den nun kontaktierten Leiterenden 1 und 2 bereit zur Schlußbehandlung. Mit einer abschließenden lhårmebehandlung (Reaktionsglühung) werden die supraleitfähigen Schichten erzeugt.
In Figur 7 ist ein Leiter mit den Leiterenden 1 und 2 mit einer Glasfaserisolation 7 versehen und auf einen Spulenkörper 7 gewickelt. In Figur 7 ist angenommen, daß beide Leiterenden von der gleichen Seite in die Hülse 4 eingesteckt wurden. Die Hülse 4 ist an dem Spulenkörper befestigt. Jetzt kann die Spule als Ganzes einer Wärmebehandlung unterzogen werden (Reaktionsglühung). Bei dieser Wärmebehandlung genügt es, Temperaturen unter 8000C vorzusehen. Während dieser Wärmebehandlung versucht das in der Hülse 4 befindliche Pulvergemisch 5 sich auszudehnen, wird hieran aber durch die Hülse bzw. den Keramikkleber gehindert. Dadurch entsteht in der Hülse ein erhöhter Druck, der die Bildung der supraleitenden Verbindung, z.B. Nb3Sn, begünstigt. Damit ist es möglich, ohne gesonderte Wärmebehandlung der Kontaktstellen auszukommen und beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 600 und 750 0C die abschließende Wärmebehandlung durchzuführen.
Die Hülse 4 besteht vorteilhafterweise aus dem Substratmaterial des Supraleiters, wie z.B. Kupfer-Zinn im Falle von Nb3Sn-Leiternv Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Xontaktes zwischen Leiterenden (1,2) von Verbind.ungs-Supraleitern, bei denen das supraleitende Material sich durch Diffusion während einer Wärinebehandlung aus zwei Elementen bildet, durch Einbetten und Pressen der von Substratmaterial befreiten Leiterenden in ein Pulvergemisch (#), das beide für die Bildung des supraleitenden Naterials erforderlichen Elemente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch (#) in eine die Leiterenden (1,2) umgebende Hülse (4) eingefüllt wird, daß die Hülse (4) an beiden Enden druck- und temperaturfest abgedichtet und der Leiter zusammen mit den in der Hülse befindlichen Beiterenden einer Wärmebehandlung zur Bildung des supraleitenden Materials unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer temperatur unterhalb 0 8000C erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmebehandlung zwischen 600 und 7500C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter zusammen mit der vorbereiteten, die Hülse (4) tragenden Eontaktstelle in ihre endgültige Form gebracht und anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter und/oder die Kontaktstelle vor der Wärmebehandlung mit einer Glasfaserisolation (7) versehen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus Substratmaterial bestehende Hülse (4) verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, d#durch gekennzeichnet, daß die Enden der mit dem Pulvergemisch (5) gefüllten Hülse (4) auf das bzw. die Leiterenden (1,2) aufgequetscht werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Hülse mit Hilfe eines Keramikklebers (6) abgedichtet werden
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch (5) aus dem einen Element des Verbindungssupraleiters und einer #upfer-haltigen Bronze mit dem anderen Element des Verbindungssupraleiters besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch (5) aus den beiden Elementen des Verbindungssupraleiters besteht.