DE3915403A1

DE3915403A1 - High-temperature superconductor in wire or strip form, based on a superconducting ceramic of the class (La, Ba, Sr)2CuO4 or of the class (Y, RE)Ba2Cu3O6.5+y, with RE = rare earth and 0 < y < 1, and a mechanical support and a normal conductor

Info

Publication number: DE3915403A1
Application number: DE3915403A
Authority: DE
Inventors: Jean-Daniel Dipl Ing Dr Fridez; Gabriele Dipl Ing Gerharz
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG; ABB AB
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1989-11-23

Abstract

High-temperature superconductor in wire or strip form, based on a superconducting ceramic (3) of the class (La, Ba, Sr)2CuO4 or of the class (Y, RE)Ba2Cu3O6.5+y, with RE = rare earth and 0 < y < 1, consisting of a flexible support (1) made of metal or ceramic which is arranged inside or on one side of the superconducting ceramic (3), a barrier layer (2) which at least partially encloses the support, the superconducting ceramic (3) itself, which is fixed on the barrier layer and carries an intermediate layer (4) as a diffusion barrier or protective layer, and a coat (5) consisting of insulating material and providing an all-round seal. <IMAGE>

Description

Hochtemperatur-Supraleiter in Draht- oder Bandform, auf der Basis einer supraleitenden Keramik der Klasse (La, Ba, Sr)₂CuO₄ oder der Klasse (Y, SE)Ba₂Cu₃O_6,5+y, mit SE=Seltende Erde und O<y<1 sowie eines mechanischen Trägers und eines Normal leiters.High-temperature superconductor in wire or ribbon form, based on a superconducting ceramic of the class (La, Ba, Sr) ₂ CuO ₄ or the class (Y, SE) Ba ₂ Cu ₃ O _{6,5+ y} , with SE = end of the range Earth and O < y <1 and a mechanical support and a normal conductor.

Technical area

Technologie der elektrischen Supraleiter. In neuester Zeit nimmt die Bedeutung von Werkstoffen, welche supraleitende Eigenschaften haben, mehr und mehr zu. Die Entdeckung von neuen supraleitenden Werkstoffen, insbesondere des Typs Seltene Erden/Ba/Cu/O, führte zu einer beträchtlichen Erwei terung der Anwendungsmöglichkeiten für Supraleiter, da diese Stoffe bereits bei Temperaturen oberhalb 50 K supraleitend werden.Technology of electrical superconductors. Most recently takes the importance of materials which superconducting Have properties more and more. The discovery of new superconducting materials, in particular of the type Rare earths / Ba / Cu / O, led to a considerable increase application of superconductors, since these Substances already superconducting at temperatures above 50 K. become.

Die Erfindung bezieht sich auf die Weiterentwicklung und Verbesserung von Bauteilen aus einem keramischen Hochtempera tur-Supraleiter in Drahtform, wobei den Bedürfnissen der industriellen Großproduktion Rechnung getragen werden soll. The invention relates to the further development and Improvement of components from a ceramic high temperature wire superconductor superconductor, meeting the needs of large-scale industrial production.

Insbesondere betrifft sie einen Hochtemperatur-Supraleiter in Draht- oder Bandform, auf der Basis einer supraleitenden Keramik der Klasse (La, Ba, Sr)₂CuO₄ oder der Klasse (Y, SE) Ba₂Cu₃O_6,5+y, mit SE=Seltende Erde und O<y<1 sowie eines mechanischen Trägers und eines elektrisch parallel geschal teten Normalleiters.More particularly, it relates to a high temperature superconductor in wire or tape form, based on a superconducting ceramic of the class (La, Ba, Sr) ₂ CuO ₄ or the class (Y, SE) Ba ₂ Cu ₃ O _{6,5+ y} , with SE = Seltende earth and O < y <1 and a mechanical support and an electrically parallel geschal ended normal conductor.

State of the art

Zum Stand der Technik wird unter anderem folgende Literatur zitiert:The prior art will include the following literature quotes:

- RW McCallum, JD Verhoeven, MA Noack, ED Gibson, Laabs FC and DK Finnemore, "Problems in the Production of YBa 2 Cu 3 O x Superconducting Wire", Ames Laboratory, USDOE and the Department of Meterials Science and Engineering and Department of Physics, Iowa State University, Ames, La 50 011, AR Moodenbaugh, Brookhaven National Laboratory, USDOE, Dept. Appl. Science, Upton, NY 11 973, Advanced Ceramic Materials, Vol. 3B, Special Issue, 1987
- CK Chiang, LP Cook, SS Chang, JE Blendell and RS Roth, "Low Temperature Thermal Processing of Ba 2 YCu 3 O 7- x Superconducting Ceramics", Ceramics Division, National Bureau of Standards, Gaithersburg, MD 20 899, Advanced Ceramic Materials, Vol. 2, no. 3B, Special Issue, 1987
Robert F. Cook, Thomas M. Shaw, Peter R. Duncombe, "Fracure Properties of Polycrystalline YBa 2 Cu 3 O x , IBM Thomas J. Watson Research Center, Yorktown Heights, NY 10,598, Advanced Ceramic Materials, Vol. 2, No. 3B, Special Issue, 1987
E.C. Behrman et al, "Synthesis, Characterization, and Fabrication of High Temperature Superconducting Oxides ", Institute for Ceramic Physics, New York State College of Ceramics at Alfred University, Alfred, New York 14 802, Advanced Ceramic Materials, Vol. 2, No. 3B, Special Issue, 1987
T. Kawai and M. Kanai, "Preparation of high-Te Y-Va-Cu-O Superconductor ", Jap. Jour of Applied Physics, Vol. No. 5, May 1987, pp. 2736-2737
- Y. Yamada, N. Fukushima, S. Nakayama and S. Murase, "Criti cal current density of wire type Y-Ba-Cu-oxides supercon ductor ", Jap. Jour of Applied Physics, Vol. 26, No. 5, May 1987, pp. 2865-2866
H. Yoshino, N. Fukushima, M. Niu, S. Nakayama, Y. Aamada and S. Murase, "Superconducting wire and coil with zero resistance state at 90 K and current density of 510 A / cm 2 at 77 K" , Toshiba Corporation, R. + D. Center, Saiwai-ku, Kawasaki City 210, Japan.

Es ist bekannt, Supraleiter des Typs SEBa₂Cu₃O_6,5-7 durch Bereitstellen und Mischen von Pulvern der Ausgangsmaterialien und anschließender Wärmebehandlung herzustellen. Als Aus gangsmaterialien werden in der Regel Y₂O₃/CuO und BaO oder BaCO₃ verwendet. Im Falle von BaCO₃ muß das CO₂ durch einen zusätzlichen Kalzinierungsprozeß ausgetrieben werden. Dabei wird in sauerstoffhaltiger Atmosphäre (Luft) gesintert, also unter einem gewissen O₂-Partialdruck. Dadurch steuert die umgebende Sinteratmosphäre ihren Beitrag zur Erreichung eines leicht überstöchiometrischen Sauerstoffgehalts der Verbindung bei. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Sinterprozeß in einem Silberröhrchen durchzuführen. Silber ist für elementaren Sauerstoff durchlässig, so daß letzterer durch Diffusion in das Kernmaterial hineingelangt.It is known to prepare superconductors of the type SEBa ₂ Cu ₃ O _6.5-7 by providing and mixing powders of the starting materials and subsequent heat treatment. As starting materials Y ₂ O ₃ / CuO and BaO or BaCO ₃ are usually used. In the case of BaCO ₃ , the CO ₂ must be expelled by an additional calcination process. It is sintered in an oxygen-containing atmosphere (air), ie under a certain O ₂ partial pressure. As a result, the surrounding sintering atmosphere contributes to the achievement of a slightly more than stoichiometric oxygen content of the compound. It has also been proposed to carry out the sintering process in a silver tube. Silver is permeable to elemental oxygen, so that the latter gets into the core material by diffusion.

Die keramischen Hochtemperatur-Supraleiterwerkstoffe zeichnen sich durch eine hohe Sprödigkeit aus. Ihre Verarbeitung zu Drähten und Bändern wird umso mehr erschwert, als es schwierig ist, wirklich dichte Körper herzustellen. Diese Körper weisen im allgemeinen eine niedrige mechanische Festig keit auf und sind zudem empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Reduktionsmittel. Als solches kann sogar Kupfer wirken, indem es ins Kristallgitter einwandert und die erforderliche stöchiometrische Zusammensetzung des Supraleiterkörpers stört (nach niedrigeren Sauerstoffgehalten verschiebt), wodurch die Supraleitung verloren geht. The ceramic high-temperature superconducting materials draw characterized by a high brittleness. Your workmanship to wires and tapes is made all the more difficult than it difficult to make really dense bodies. These In general, bodies have a low mechanical strength and are also sensitive to moisture and reducing agents. As such, even copper can act, by moving into the crystal lattice and the required stoichiometric composition of the superconductor body disturbs (shifts to lower oxygen levels), whereby the superconductivity is lost.

Es besteht daher ein großes Bedürfnis, durch geeignete Werkstoffkombinationen und Anordnung die Technologie weiter zu entwickeln, um den Anwendungsbereich des keramischen Supraleitermaterials zu erweitern und insbesondere die Her stellung von flexiblen Drähten und Bändern zu ermöglichen, die die vorgenannten Nachteile nicht besitzen.There is therefore a great need, by suitable Material combinations and arrangement the technology further to develop the scope of the ceramic Superconducting material to expand and in particular the Her to enable the positioning of flexible wires and tapes, which do not have the aforementioned disadvantages.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochtempera tur-Supraleiter in Draht- oder Bandform, auf der Basis eines keramischen Stoffes der Klasse (La, Ba, Sr)₂CuO₄ oder der Klasse (Y, SE)Ba₂Cu₃O_6,5+y, mit SE=seltende Erde und O<y<1 sowie eines mechanischen Trägers und eines elektrisch parallel geschalteten Normalleiters anzugeben, der möglichst unempfind lich gegen Feuchtigkeit und Reduktionsmittel ist und bei einer genügenden Festigkeit des Verbunds eine möglichst hohe Flexibilität besitzt, um die wirtschaftliche Herstellung von Bauteilen elektrischer Apparate wie Spulen, Wicklungen etc. zu ermöglichen.The invention is based on the object, a high tempera ture superconductor in wire or tape form, based on a ceramic material of the class (La, Ba, Sr) ₂ CuO ₄ or the class (Y, SE) Ba ₂ Cu ₃ O _{6 , 5 + y} , with SE = seltende earth and O < y <1 and a mechanical support and a parallel electrically connected normal conductor to specify the least insensitive to moisture and reducing agent and has a high strength of the composite has the highest possible flexibility, to enable the economic production of components of electrical apparatus such as coils, windings, etc.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim eingangs erwähn ten Hochtemperatur-Supraleiter der Träger aus einem elastisch flexiblen, im Innern oder auf einer Seite der supraleitenden Keramik angeordneten keramischen oder metallischen Werkstoff besteht, der wenigstens auf der den Träger berührenden Seite mit einer Sperrschicht aus Metall oder Keramik umkleidet ist, und daß die supraleitende Keramik gegen außen durch eine allseitige metallische Zwischenschicht, welche als Diffusionssperre und/oder Schutzschicht wirkt, abgeschirmt ist, und daß ferner das Ganze in einen aus einem Isolierma terial bestehenden allseitig abschließenden Mantel einge bettet ist.This object is achieved in that the above-mentioned The high-temperature superconductor supports the carrier from an elastic flexible, inside or on one side of the superconducting Ceramic arranged ceramic or metallic material at least on the side in contact with the wearer covered with a barrier layer of metal or ceramic is, and that the superconducting ceramic to the outside by an all-round metallic intermediate layer, which as Diffusion barrier and / or protective layer acts, shielded is, and that further, the whole in one of a Isolierma terial existing on all sides final coat is bedding.

Way to carry out the invention

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigtThe invention will be described with reference to the following figures described embodiments described in more detail. It shows

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Grundauf bau eines Supraleiters in Drahtform, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through the ground up construction of a superconductor in a wire form,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen Supra leiter in Drahtform mit Träger aus Keramik, Fig. 2 shows a schematic longitudinal section through a Supra conductors in wire form with carrier made of ceramic,

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Supraleiter in Bandform mit Träger aus Keramik, Fig. 3 shows a schematic cross section through a superconductor in strip form with a carrier made of ceramic,

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch einen Supra leiter in Drahtform mit Träger aus Metall, Fig. 4 is a schematic longitudinal section through a Supra conductors in wire form with carriers made of metal,

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch einen Supraleiter in Bandform mit Träger aus Metall, Fig. 5 is a schematic cross section through a superconductor in strip form with a carrier made of metal,

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch einen Supra leiter in Drahtform mit Träger aus Metall in gebogenem Zustand (Krümmungsverhältnisse). Fig. 6 shows a schematic longitudinal section through a superconductor in wire form with metal support in the bent state (curvature ratios).

In Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch den Grund aufbau eines Supraleiter-Verbund-Körpers in Drahtform dar gestellt. 1 ist ein Träger (in der Regel von kreisförmi gem Querschnitt) bestehend aus Metall (z.B. korrosionsbestän diger Stahl) oder Keramik (z.B. SiO₂ oder Al₂O₃). 2 ist eine Sperrschicht (meist in Form eines Hohlzylinders) aus Metall (z.B. Ag oder Ni) oder Keramik (z.B. Al₂O₃ oder ZrO₂). 3 ist die supraleitende Keramik (in der Regel YBa₂Cu₃O_6,5+y)′ in der Regel in Hohlzylinderform, welche mit einer Zwischen schicht 4 bedeckt ist. Letztere ist in der Regel metallisch (z.B. Ag oder Ni). 5 ist ein Mantel (Hülle) aus Kunststoff.In Fig. 1 is a schematic longitudinal section through the base construction of a superconductor composite body in wire form is set. 1 is a carrier (usually of kreisförmi gem cross-section) consisting of metal (eg, corrosion-resistant steel) or ceramic (eg, SiO ₂ or Al ₂ O ₃ ). 2 is a barrier layer (usually in the form of a hollow cylinder) made of metal (eg Ag or Ni) or ceramic (eg Al ₂ O ₃ or ZrO ₂ ). 3 is the superconducting ceramic (usually YBa ₂ Cu ₃ O _{6,5 + y} ) 'usually in a hollow _{cylindrical shape} , which is covered with an intermediate layer 4 . The latter is usually metallic (eg Ag or Ni). 5 is a jacket (shell) made of plastic.

Fig. 2 stellt einen schematischen Längsschnitt durch einen Supraleiter-Verbundkörper in Drahtform mit Träger aus Keramik dar. Der Träger 1 besteht beispielsweise aus einer SiO₂-Faser. Fig. 2 shows a schematic longitudinal section through a superconductor composite body in wire form with ceramic carrier. The carrier 1 consists for example of a SiO ₂ fiber.

2 ist eine Sperrschicht aus Ag, 3 der supraleitende Körper aus beispielsweise YBa₂Cu₃O₇. 4 ist eine Zwischenschicht aus Ag, welche im vorliegenden Fall ebenfalls Sperrfunktion hat (Verhinderung der Abnahme des Sauerstoffgehaltes des Supraleiters 3). In die Matrix des Mantels 5 aus Kunststoff ist eine Armierung 6 in der Art eines wendelförmigen Cu- Leiters eingebettet, der gleichzeitig als Notstromleiter dient. Die Armierung 6 bewirkt durch ihre Kontraktion, daß die supraleitende Keramik 3 unter Druckvorspannung steht. Das wirkt sich vorteilhaft auf die Flexibilität des Verbund körpers aus, da die in der äußersten Faser auftretenden Zugspannungen teilweise kompensiert werden und dadurch der mögliche minimale Biegeradius (R in Fig. 6) verringert werden kann. 2 is a barrier layer of Ag, 3 is the superconducting body of, for example, YBa ₂ Cu ₃ O ₇ . 4 is an intermediate layer of Ag, which in the present case also has a blocking function (prevention of the decrease in the oxygen content of the superconductor 3 ). In the matrix of the shell 5 made of plastic, a reinforcement 6 is embedded in the manner of a helical Cu-conductor, which also serves as an emergency power conductor. The reinforcement 6 causes by their contraction that the superconducting ceramic 3 is under compressive prestress. This has an advantageous effect on the flexibility of the composite body, since the tensile stresses occurring in the outermost fiber are partially compensated and thereby the possible minimum bending radius ( R in Fig. 6) can be reduced.

Fig. 3 bezieht sich auf einen schematischen Querschnitt durch einen Supraleiter-Verbundkörper in Bandform mit Träger aus Keramik. Der Träger 1 besteht beispielsweise aus SiO₂ oder Al₂O₃. 2 ist eine Sperrschicht aus Ag, 3 die supra leitende Keramik aus YBa₂Cu₃O₇. Die ebenfalls als Diffusions sperre wirkende Zwischenschicht 4 besteht vorzugsweise auch aus Ag. Sie umschließt gemeinsam sowohl den Träger 1 wie die supraleitende Keramik 3 allseitig. In den Mantel 5 ist auf der Seite der supraleitenden Keramik 3 eine Armierung 6 in Form eines Bandes aus Cu eingebettet. Die Armierung 6 dient zur mechanischen Verstärkung des Verbundkörpers und als Notstromleiter. Fig. 3 relates to a schematic cross section through a superconductor composite body in tape form with ceramic support. The carrier 1 consists for example of SiO ₂ or Al ₂ O ₃ . 2 is a barrier layer of Ag, 3 is the superconducting ceramic of YBa ₂ Cu ₃ O ₇ . The also acting as a diffusion barrier layer 4 is preferably also made of Ag. It encloses together both the carrier 1 as the superconducting ceramic 3 on all sides. In the shell 5 , a reinforcement 6 in the form of a band of Cu is embedded on the side of the superconducting ceramic 3 . The reinforcement 6 serves for mechanical reinforcement of the composite body and as an emergency power conductor.

In Fig. 4 ist ein schematischer Längsschnitt durch einen Supraleiter-Verbundkörper in Drahtform mit Träger aus Metall dargestellt. Die Schichtfolge entspricht praktisch dem Grund aufbau des Körpers, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. 1 ist ein Träger aus Metall (in der Regel korrosionsbeständiger 18 Cr/8 Ni-Stahl oder eine ähnliche Legierung oder eine Nickelbasis-Superlegierung). Die Sperrschicht 2 besteht vorzugsweise aus Ag, Ni (metallisch) oder aus Al₂O₃, ZrO₂ (keramisch). Dann folgt die hohlzylindrische supraleitende Keramik 3 (beispielsweise aus YBa₂Cu₃O₇), welche ihrerseits von einer Zwischenschicht (Schutzschicht) 4 aus Ag oder Ni allseitig umhüllt ist. Den Abschluß bildet der Mantel 5 aus Kunststoff.In Fig. 4 is a schematic longitudinal section through a superconductor composite body in wire form is shown with metal carrier. The layer sequence corresponds practically to the basic structure of the body, as shown in Fig. 1. 1 is a metal (usually corrosion resistant 18 Cr / 8 Ni steel or similar alloy or nickel base superalloy) metal. The barrier layer 2 is preferably made of Ag, Ni (metallic) or Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ (ceramic). Then follows the hollow cylindrical superconducting ceramic 3 (for example, YBa ₂ Cu ₃ O ₇ ), which in turn is coated on all sides by an intermediate layer (protective layer) 4 of Ag or Ni. The conclusion forms the jacket 5 made of plastic.

Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Supraleiter-Verbundkörper in Bandform mit Träger aus Metall. Der Träger 1 besteht vorzugsweise aus einem korrosionsbestän digen Stahl oder einer Superlegierung. Die Sperrschicht 2 ist entweder metallisch (Ag, Ni) oder keramisch (Al₂O₃, ZrO₂). Die supraleitende Keramik 3 weist hier die gleiche Breite wie der Träger 1 auf, was die Herstellung vereinfacht. Die Zwischenschicht 4 besteht aus Ag oder Ni. Ein das Ganze allseitig umhüllender Mantel 5 bildet den Abschluß. Fig. 5 shows a schematic cross section through a superconductor composite body in band form with metal support. The carrier 1 is preferably made of a corrosion-resistant steel or a superalloy. The barrier layer 2 is either metallic (Ag, Ni) or ceramic (Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ ). The superconducting ceramic 3 here has the same width as the carrier 1 , which simplifies the production. The intermediate layer 4 is made of Ag or Ni. One the whole thing all sides enveloping jacket 5 is the conclusion.

Fig. 6 stellt einen schematischen Längsschnitt durch einen Supraleiter-Verbundkörper in Drahtform mit Träger aus Metall im gebogenen Zustand dar. Aus dieser Figur sind die Krümmungs verhältnisse ersichtlich. Die Bezugszeichen 1 bis 5 ent sprechen genau denjenigen der Fig. 4. r ist der Radius des Trägers 1 (Draht) mit kreisförmigem Querschnitt (Durch messer = 2r), s ₁ ist die Schichtdicke der Sperrschicht 2, s ₂ diejenige der Zwischenschicht 4. Die hohlzylindrische supraleitende Keramik 3 hat einen Innendurchmesser von 2(r+s ₁), einen Außendurchmesser von 2(r+s ₁+d) und eine Wandstärke von d. a ist die Dicke (Wandstärke) des ebenfalls hohlzylindrischen Mantels 5. R ist der Biegeradius (mittlerer Krümmungsradius) des Verbundkörpers. Fig. 6 shows a schematic longitudinal section through a superconductor composite body in wire form with metal support in the bent state. From this figure, the curvature ratios can be seen. The reference numerals 1 to 5 correspond exactly to those of Fig. 4. r is the radius of the carrier 1 (wire) with a circular cross-section (diameter = 2 r) , s ₁ , the layer thickness of the barrier layer 2 , s ₂ that of the intermediate layer 4th , The hollow cylindrical superconducting ceramic 3 has an inner diameter of 2 (r + s ₁ ), an outer diameter of 2 (r + s ₁ + d) and a wall thickness of d . a is the thickness (wall thickness) of the likewise hollow cylindrical jacket 5 . R is the bending radius (mean radius of curvature) of the composite.

Embodiment 1 See Fig. 2

Als Träger 1 diente eine flexible SiO₂-Faser kreisförmigen Querschnitts mit einem Durchmesser von 160 µm. Nach dem chemischen Niederschlagsverfahren aus der Gasphase (CVD) wurde auf den Träger 1 eine Sperrschicht 2 aus Ag von 10 µm Dicke aufgebracht und durch Sintern fest eingebrannt. As carrier 1 was a flexible SiO ₂ fiber circular cross-section with a diameter of 160 microns. After the chemical vapor deposition method (CVD), a barrier layer 2 of Ag of 10 μm thickness was applied to the substrate 1 and baked firmly by sintering.

Die supraleitende Keramik hatte die der FormelThe superconducting ceramic had the formula

YBa₂Cu₃O₇ YBa ₂ Cu ₃ O ₇

entsprechende Zusammensetzung.corresponding composition.

Aus dem supraleitenden Material in Pulverform (mittlerer Partikeldurchmesser 0,5 µm) wurde ein Schlicker der nachfolgen den Zusammensetzung hergestellt:From the superconducting material in powder form (middle Particle diameter 0.5 μm) was followed by a slip of the made of the composition:

YBa₂Cu₃O₇YBa₂Cu₃O₇ 100 Gew.-Teile100 parts by weight Organ. KlebemittelOrgan. adhesive 3 Gew.-Teile3 parts by weight Organ. DispersionsmittelOrgan. dispersant 0,5 Gew.-Teile0.5 parts by weight

Diese Feststoffe wurden in Hexan gegeben und dispergiert, wobei das Verhältnis Feststoffe : Hexan = 2 : 1 war. Nun wurde der mit 2 beschichtete Träger 1 durch den Schlicker gezogen und auf diese Weise mit einer Schicht von ca. 100 µm über zogen. Dann durchlief der Draht einen Trocknungs- und an schließend einen Sinterofen (Sintertemperatur ca. 900°C, Ofenatmosphäre: O₂ mit Druck von 1-2 bar). Daraufhin wurde der Draht nochmals bei 450°C geglüht. Die supraleitende Keramik 3 wies nun eine Wandstärke von 80 µm auf. Nun wurde eine Zwischenschicht 4 von 10 µm Dicke nach dem CVD-Verfahren aufgebracht. Die Zwischenschicht 4 diente als O₂-Sperre nach außen und bestand aus Ag. Auf den Körper wurde ein Cu-Draht von 60 µm Durchmesser als Armierung 6 unter Vor spannung aufgewickelt und das Ganze in die Matrix eines Mantels 5 aus Kunststoff eingebettet. Letzterer hatte eine Dicke von 60 µm. Der fertige Supraleiter-Verbundkörper hatte einen Außendurchmesser von 530 µm.These solids were added to hexane and dispersed, the ratio solids: hexane = 2: 1. Now, the coated 2 substrate 1 was pulled through the slurry and subjected in this manner with a layer of about 100 microns across. Then the wire went through a drying and closing a sintering furnace (sintering temperature about 900 ° C, furnace atmosphere: O ₂ with pressure of 1-2 bar). Then the wire was annealed again at 450 ° C. The superconducting ceramic 3 now had a wall thickness of 80 microns. Now an intermediate layer 4 of 10 microns thickness was applied by the CVD method. The intermediate layer 4 served as O ₂ barrier to the outside and consisted of Ag. On the body, a Cu wire of 60 microns in diameter as a reinforcement 6 was wound under tension and the whole is embedded in the matrix of a jacket 5 made of plastic. The latter had a thickness of 60 microns. The finished superconductor composite body had an outer diameter of 530 microns.

Embodiment 2 See Fig. 3

Als Träger 1 diente ein flexibles Al₂O₃-Band rechteckförmigen Querschnitts von 300 µm Breite und 70 µm Dicke. Auf den Träger 1 wurde nach dem chemischen Niederschlagsverfahren aus der Gasphase (CVD) auf einer Breitseite eine Sperrschicht 2 aus Ag von 12 µm Dicke aufgebracht.As carrier 1 was a flexible Al ₂ O ₃ band rectangular cross-section of 300 microns width and 70 microns thick. On the support 1 , a barrier layer 2 of Ag of 12 microns thickness was applied to the chemical vapor deposition method from the gas phase (CVD) on a broad side.

Die supraleitende Keramik 3 entsprach der FormelThe superconducting ceramic 3 corresponded to the formula

(La, Ba, Sr)₂CuO₄ (La, Ba, Sr) ₂ CuO ₄

Aus dem supraleitenden Material in Pulverform mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,8 µm wurde ein Schlicker der nachfolgenden Zusammensetzung hergestellt:From the superconducting material in powder form with a average particle diameter of 0.8 microns was a slip of the following composition:

(La,Ba,Sr)₂CuO₄(La, Ba, Sr) ₂CuO₄ 100 Gew.-Teile100 parts by weight Organ. KlebemittelOrgan. adhesive 3,5 Gew.-Teile3.5 parts by weight Organ. DispersionsmittelOrgan. dispersant 0,7 Gew.-Teile0.7 parts by weight

Die Feststoffe wurden in Hexan dispergiert (Verhältnis Fest stoffe : Hexan = 2,2 : 1). Der mit 2 beschichtete Träger wurde derart durch den Schlicker gezogen, daß auf der beschich teten Seite ein Belag rechteckförmigen Querschnitts von 250 µm Breite und 60 µm Dicke aufgetragen wurde. Das Band wurde getrocknet und bei einer Temperatur von 880°C in O₂-Atmosphäre gesintert. Nachher wurde es einer Wärmebehand lung bei einer Temperatur von 500°C unterzogen. Die supra leitende Keramik 3 hatte nun eine Breite von 240 µm und eine Dicke von 50 µm. Nun wurde eine Zwischenschicht 4 nach dem elektrolytischen Verfahren aufgebracht. Diese allseitige Schutzschicht hatte eine Dicke von 10 µm und bestand aus Ni. Nach einem speziellen Verfahren wurde auf der beschich teten Breitseite der Keramik 3 ein Cu-Band rechteckförmigen Querschnitts von 80 µm Breite und 30 µm Dicke als Armierung 6 aufgelötet. Das Ganze wurde hierauf in einen allseitig umschließenden Mantel 5 aus Kunststoff von rechteckförmigem Querschnitt und 30 µm durchschnittlicher Dicke eingebettet. Der fertige Supraleiter-Verbundkörper hatte einen rechteck förmigen Querschnitt von 380 µm Breite und 212 µm Dicke. The solids were dispersed in hexane (ratio solids: hexane = 2.2: 1). The coated with 2 carrier was pulled through the slurry so that on the beschich ended side a coating rectangular cross-section of 250 microns width and 60 microns thickness was applied. The tape was dried and sintered at a temperature of 880 ° C in O ₂ atmosphere. Subsequently, it was subjected to a heat treatment at a temperature of 500 ° C. The superconducting ceramic 3 now had a width of 240 microns and a thickness of 50 microns. Now an intermediate layer 4 was applied by the electrolytic process. This all-round protective layer had a thickness of 10 μm and consisted of Ni. After a special process was on the beschich ended broad side of the ceramic 3, a Cu-band rectangular cross-section of 80 microns width and 30 microns thickness soldered as a reinforcement 6 . The whole was then embedded in an all-round enclosing jacket 5 made of plastic of rectangular cross-section and 30 microns average thickness. The finished superconductor composite had a rectangular cross section of 380 microns wide and 212 microns thick.

Embodiment 3 See Figs. 4 and 6

Als Träger 1 wurde ein Draht kreisförmigen Querschnitts mit einem Durchmesser von 200 µm verwendet. Der Draht bestand aus korrosionsbeständigem Stahl mit 18% Cr- und 8% Ni-Gehalt. Nach dem chemischen Niederschlagsverfahren aus der Gasphase (CVD) wurde auf den Träger 1 eine Sperrschicht 2 aus Al₂O₃ von 15 µm Dicke aufgetragen und festgesintert.As the support 1 , a wire of circular cross section having a diameter of 200 μm was used. The wire was made of corrosion resistant steel with 18% Cr and 8% Ni content. After the chemical deposition process from the gas phase (CVD) a barrier layer 2 made of Al ₂ O was applied of 15 microns thickness ₃ on the support 1 and festgesintert.

Die supraleitende Keramik 3 hatte die FormelThe superconducting ceramic 3 had the formula

YBa₂Cu₃O₇ YBa ₂ Cu ₃ O ₇

und wurde in Form eines Schlickers gemäß Beispiel 1 auf den beschichteten Träger 1 aufgebracht. Nach dem Sintern bei einer Temperatur von 850°C in O₂-Atmosphäre und einer zusätzlichen Wärmebehandlung bei 400°C hatte die supraleitende Keramik eine Dicke von 85 µm. Nach dem CVD-Verfahren wurde nun eine Zwischenschicht 4 aus Ni von 10 µm Dicke als O₂- Diffusionssperre aufgebracht. Das Ganze wurde noch mit einem Drahtlack von 40 µm Dicke abgedeckt (Mantel 5 aus Kunststoff). Der Drahtlack hatte die Eigenschaft, daß er sich stark zusammenzog, so daß der Mantel 5 auf die supraleitende Keramik 3 eine Druckvorspannung ausübte. Der fertige Supra leiter-Verbundkörper hatte einen Außendurchmesser von 500 µm.and was applied to the coated support 1 in the form of a slip according to Example 1. After sintering at a temperature of 850 ° C in O ₂ atmosphere and an additional heat treatment at 400 ° C, the superconducting ceramic had a thickness of 85 microns. By the CVD method, an intermediate layer 4 of Ni of 10 microns thickness than O ₂ was now - a diffusion barrier applied. The whole thing was covered with a wire enamel of 40 microns thickness (jacket 5 made of plastic). The wire enamel had the property that it strongly contracted so that the sheath 5 exerted a compressive bias on the superconducting ceramic 3 . The finished Supra ladder composite had an outer diameter of 500 microns.

Die Verhältnisse beim Biegen des Verbundkörpers können an Hand der Fig. 6 überblickt werden: r ist der Radius des Trägers 1, im vorliegenden Fall eines Drahtes aus korro sionsbeständigem Stahl mit einem Durchmesser von 200 µm (r=100 µm). s ₁ ist die Schichtdicke der Sperrschicht 2, welche 15 µm mißt. d ist die Dicke (Wandstärke) der supra leitenden Keramik, welche 85 µm beträgt. R ist der minimal mögliche Biegeradius (Krümmungsradius) für den Supraleiter- Verbundkörper. Es besteht folgende Beziehung:The conditions when bending the composite body can be surveyed with reference to FIG. 6: r is the radius of the carrier 1 , in the present case a wire made of corrosion-resistant steel with a diameter of 200 microns (r = 100 microns). s ₁ is the layer thickness of the barrier layer 2 , which measures 15 μm. d is the thickness (wall thickness) of the superconducting ceramic which is 85 μm. R is the minimum possible bending radius (radius of curvature) for the superconductor composite body. There is the following relationship:

wobei ε=zulässige elastische Dehnung der surpaleitenden Keramik bis kurz vor dem Bruch.where ε = allowable elastic elongation of the surpassing ceramic until just before breakage.

Da im vorliegenden Fall ε ca. 0,5 · 10^-3 (0,5‰ Dehnung) beträgt, läßt sich R berechnen:Since in the present case ε is approx. 0.5 · 10 ^-3 (0.5 ‰ strain), R can be calculated:

Dank der Vorspannung durch den sich zusammenziehenden Mantel 5 werden die Zugspannungen in der äußersten Faser der Kera mik teilweise abgebaut.Thanks to the bias of the contracting shell 5 , the tensile stresses in the outermost fiber of Kera mik are partially degraded.

Embodiment 4 See Fig. 5

Als Träger 1 diente ein flexibles Band aus einer Nickelbasis- Superlegierung. Der Querschnitt war rechteckförmig, von 400 µm Breite und 60 µm Dicke. Auf den Träger 1 wurde nach dem chemischen Niederschlagsverfahren aus der Gasphase (CVD) auf einer Breitseite eine Sperrschicht 2 aus ZrO₂ von 10 µm Dicke aufgebracht.As carrier 1 was a flexible band of a nickel-base superalloy. The cross section was rectangular, of 400 μm width and 60 μm thickness. On the support 1 , a barrier layer 2 of ZrO ₂ of 10 microns thickness was applied to the chemical vapor deposition process from the gas phase (CVD) on one broad side.

Die supraleitende Keramik 3 hatte eine Zusammensetzung gemäß FormelThe superconducting ceramic 3 had a composition according to the formula

YBa₂Cu₃O_6,9 YBa ₂ Cu ₃ O _6.9

Das supraleitende Material in Pulverform hatte einen mitt leren Partikeldurchmesser von 0,5 µm. Es wurde gemäß Ver fahren in Beispiel 1 ein Schlicker hergestellt und auf die mit ZrO₂ beschichtete Seite des Trägers in einer Dicke von 55 µm aufgetragen. Hierauf wurde das Band getrocknet und gemäß Beispiel 1 gesintert und wärmebehandelt. Die fertige supraleitende Keramik 3 hatte eine Breite von 400 µm und eine Dicke von 50 µm. Nun wurde eine Zwischenschicht 4 aus Ag nach dem CVD-Verfahren allseitig aufgebracht. Sie hatte eine Dicke von 10 µm. Das Ganze wurde nun mit einem Mantel 5 in Form einer Kunststoff-Lackschicht von 35 µm Dicke ver sehen. Der fertige Supraleiter-Verbundkörper hatte einen rechteckigen Querschnitt von 400 µm Breite und 210 µm Dicke.The superconducting material in powder form had an average particle diameter of 0.5 μm. It was in accordance with Ver drive in Example 1 prepared a slip and applied to the coated with ZrO ₂ side of the carrier in a thickness of 55 microns. Thereafter, the tape was dried and sintered and heat-treated according to Example 1. The finished superconducting ceramic 3 had a width of 400 μm and a thickness of 50 μm. Now, an intermediate layer 4 made of Ag was applied on all sides by the CVD method. It had a thickness of 10 microns. The whole thing was now seen with a jacket 5 in the form of a plastic paint layer of 35 microns thickness ver. The finished superconductor composite had a rectangular cross section of 400 μm width and 210 μm thickness.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele be schränkt. Ganz allgemein besteht der Hochtemperatur-Supra leiter aus einem Verbundkörper in Draht- oder Bandform, dessen Querschnitt von innen nach außen (Draht) bzw. von einer zur gegenüberliegenden Breitseite (Band) wie folgt aufgebaut ist:The invention is not on the embodiments be limits. In general, there is the high-temperature supra conductor of a composite body in wire or tape form, whose cross-section from inside to outside (wire) or from one to the opposite broad side (band) as follows is constructed:

- Beam 1 made of elastic-flexible material (metal or ceramic)
- Barrier layer 2 of metal or ceramic, arranged at least on the carrier 1 contacting side
- Superconducting ceramics 3 of the class (La, Ba, Sr) 2 CuO 4 or of the class (Y, SE) Ba 2 Cu 3 O 6,5+ y with SE = rare earth and O < y <1
- Interlayer 4 as a diffusion barrier and / or protective layer, enveloping on all sides
- Sheath of insulating material (plastic, glass), in the the whole thing is embedded.

Der Träger 1 besteht aus SiO₂ oder Al₂O₃ im Falle Keramik oder aus korrosionsbeständigem Stahl oder einer Superlegie rung im Falle Metall. Die die supraleitende Keramik 3 um kleidende Sperrschicht 2 besteht aus Ag oder Ni im Falle Metall oder aus Al₂O₃ oder ZrO₂ im Falle Keramik. Die Zwischen schicht 4 besteht aus Ag oder Ni. Im Falle eines Trägers 1 aus Metall dient dieser gleichzeitig als Normalleiter (Notstromleiter). Der Mantel 5 besteht aus einem Kunststoff oder aus einem Kunststoff-Drahtlack, beides auf der Basis von Araldit, Polyvinylazetat, Polyester, Polyuräthan oder Polyimid. In der Drahtform wird der Normalleiter in vor teilhafter Weise als Armierung 6 in Form eines Cu-Drahtwendels in den Mantel 5 eingebettet. In der Bandform wird der Normal leiter vorzugsweise als Armierung 6 in Form eines zur supra leitenden Keramik 3 parallel geführten, einseitig angeordneten Cu-Bandes in den Mantel 5 eingebettet. Die supraleitende Keramik 3 befindet sich vorteilhafterweise unter einer Druck- Vorspannung, welche von der Armierung 6 und/oder vom Mantel 5 auf das Innere ausgeübt wird. In einer speziellen Ausführung ist der Mantel 5 auf die Zwischenschicht 4 aufgeschrumpft.The carrier 1 is made of SiO ₂ or Al ₂ O ₃ in the case of ceramic or stainless steel or superalloy tion in the case of metal. The superconducting ceramic 3 around the covering barrier layer 2 is made of Ag or Ni in the case of metal or Al ₂ O ₃ or ZrO ₂ in the case of ceramics. The intermediate layer 4 is made of Ag or Ni. In the case of a carrier 1 made of metal this serves at the same time as a normal conductor (emergency power conductor). The jacket 5 is made of a plastic or a plastic wire enamel, both based on araldite, polyvinyl acetate, polyester, Polyuräthan or polyimide. In the wire form of the normal conductor is embedded in front of advantageous manner as a reinforcement 6 in the form of a Cu wire coil in the jacket 5 . In the band shape of the normal conductor is preferably embedded as a reinforcement 6 in the form of a superconducting ceramic 3 in parallel, arranged on one side Cu-band in the jacket 5 . The superconductive ceramic 3 is advantageously under a pressure bias, which is exerted by the reinforcement 6 and / or the jacket 5 on the inside. In a special embodiment, the jacket 5 is shrunk onto the intermediate layer 4 .

Claims

1. High-temperature superconductor in wire or ribbon form, based on a superconducting ceramic ( 3 ) of the class (La, Ba, Sr) ₂ CuO ₄ or the class (Y, SE) Ba ₂ Cu ₃ O _{6,5+ y} , with SE = seltende earth and O < y <1 and a mechanical support ( 1 ) and an electrically parallel connected normal conductor, characterized in that the carrier ( 1 ) of an elastically flexible, inside or on one side of the superconducting ceramic ( 3 ) arranged ceramic or metallic material which is at least on the carrier ( 1 ) contacting side with a barrier layer ( 2 ) of metal or ceramic clad, and that the superconducting ceramic ( 3 ) against the outside by an all-round metallic intermediate layer ( 4 ), and that the superconducting ceramic ( 3 ) is shielded from the outside by an all-round metallic intermediate layer ( 4 ), which acts as a diffusion barrier and / or protective layer, and further that the whole in one of a Isoliermat Erial existing all-round final coat ( 5 ) is embedded.

2. High-temperature superconductor according to claim 1, characterized in that the carrier ( 1 ) consists of SiO ₂ or Al ₂ O ₃ or of corrosion-resistant steel or a superalloy.

3. High-temperature superconductor according to claim 1, characterized in that the superconducting ceramic ( 3 ) umkleiden de barrier layer ( 2 ) made of Ag or Ni or Al ₂ O ₃ or ZrO ₂ consists.

4. High-temperature superconductor according to claim 1, characterized in that the intermediate layer ( 4 ) consists of Ag or Ni.

5. high-temperature superconductor according to claim 1, characterized in that serves as a normal conductor of the metal carrier ( 1 ).

6. high-temperature superconductor according to claim 1, characterized in that the jacket ( 5 ) consists of a plastic or a plastic wire enamel based on araldite, polyvinyl acetate, polyester, polyuretane or polyimide.

7. high-temperature superconductor according to claim 1, characterized in that it has a wire shape and that the normal conductor than in the shell ( 5 ) embedded reinforcement ( 6 ) is in the form of a Cu wire coil.

8. High-temperature superconductor according to claim 1, characterized in that it has a band shape and that the normal conductor as one-sided, partially in the shell ( 5 ) embedded reinforcement ( 6 ) in the form of a superconducting ceramic ( 3 ) guided in parallel Cu band is present.

9. high-temperature superconductor according to claim 1, characterized in that the superconducting ceramic ( 3 ) is under a pressure bias, which is exerted by the reinforcement ( 6 ) and / or the jacket ( 5 ) on the inside.

10. High-temperature superconductor according to claim 9, characterized in that the jacket ( 5 ) is shrunk onto the intermediate layer ( 4 ).