DE60132039T2 - Supraleiterbauelement - Google Patents

Supraleiterbauelement Download PDF

Info

Publication number
DE60132039T2
DE60132039T2 DE60132039T DE60132039T DE60132039T2 DE 60132039 T2 DE60132039 T2 DE 60132039T2 DE 60132039 T DE60132039 T DE 60132039T DE 60132039 T DE60132039 T DE 60132039T DE 60132039 T2 DE60132039 T2 DE 60132039T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
superconducting
film
weight
stainless steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60132039T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60132039D1 (de
Inventor
Dr. Alexander Usoskin
Prof. Dr. Herbert Freyhardt
Friedrich Harten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bruker HTS GmbH
Nexans Deutschland GmbH
Original Assignee
Nexans Deutschland Industries GmbH and Co KG
European High Temperature Superconductors GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nexans Deutschland Industries GmbH and Co KG, European High Temperature Superconductors GmbH and Co KG filed Critical Nexans Deutschland Industries GmbH and Co KG
Publication of DE60132039D1 publication Critical patent/DE60132039D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60132039T2 publication Critical patent/DE60132039T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
    • H10N60/0521Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by pulsed laser deposition, e.g. laser sputtering
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
    • H10N60/0576Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers characterised by the substrate
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein supraleitendes Element mit einem bei hoher Temperatur supraleitenden Film, der auf einem technischen Substrat abgeschieden ist, das aus einem rostfreien Stahl, der Ni, Cr und Fe und mögliche weitere Legierungselemente, vorzugsweise Mn und Si, enthält.
  • Die jüngere Entwicklung in der Technologie der bei hohen Temperaturen supraleitenden (HTSC) Filmen verdeutlicht die reale Möglichkeit, bei hohen Tc supraleitenden Schichten mit hohen kritischen Stromdichten (jc) von > 4 MA/cm2 auf verschiedenen einkristallinen Substraten zu erhalten. Eine Mehrzahl von Verfahren, die auf der Abscheidung mit gepulsten Lasern, per Abscheidung mit Molekularstrahlen, dem Sputtern usw. beruhen, wurden entwickelt und für diesen Zweck erfolgreich angewendet.
  • Ein entscheidender Punkt in diesen Entwicklungen besteht in der angemessenen Wahl eines Substratmaterials, das in größeren Abschnitten (von 1 bis 100 m) hergestellt werden kann und nicht so teuer wie Einkristalle ist. Aus diesem Grund ist eine Vielzahl von Versuchen unternommen worden, verschiedene „technische" Materialien wie Ni (Garcia-Moreno, Usoskin, Freyhardt et al., IOP Conf. Ser. 158 (1997) 909–912), mit Yttrium stabilisierten Zirkonkeramiken (YSZ) (Kinder et al. IEEE Trans. an Appl. Superconductivity, Vol. 5 Nr. 2 (1995) 1575–1580), Hastelloy (Quiton et al., in High Temperature Superconductivity, Research review 1998, ed. W. Y. Lang, 135–141), Inconel, usw. beruhen. Zwischen den HTSC-Filmen und dem Substrat wird eine Trennschicht angeordnet, die dazu dient, die Textur des abgeschiedenen HTSC-Film zu beeinflussen und als Diffusionsbarriere zu wirken, um eine Ionendiffusion zwischen dem Substrat und dem HTSC-Film zu verhindern. Der gebräuchlichste HTSC-Film, der für die vorliegende Erfindung bevorzugt verwendet wird, ist YBa2Cu3O7-δ. Bei der Verwendung von polykristallinen Substraten der erwähnten Art ist es für die Herstellung eines gut texturierten Wachstums der Hoch-Tc-Filme erforderlich, eine künstlich induzierte Anpassung durch eine mit Ionenstrahlen unterstützte Abscheidung (IBAD) (Iijima et al. J. Appl. Phys. 74 (1993), 1905), eine geneigte Substatabscheidung (ISD) (Hasegawa et al. The 1998 International Workshop an Superconductivity, 73–76) auf den Trennschichten oder eine durch Walzen unterstützte biaxiale Texturierung des metallischen Substrats (RABiTs) (Goyal et al., Appl. Phys. Lett. 69, 1795) durchzuführen.
  • Dennoch ist kein geeignetes Substratmaterial mit ausreichenden Eigenschaften für lange HTSC-beschichtete Bänder bekannt geworden. So bieten beispielsweise Ni-Bleche gute Eigenschaften, wenn sie für kleinere Substrate (1 × 1 cm2) benutzt werden. Für längere (> 10 cm) Substrate tritt eine Beschädigung des Hoch-Tc-Films auf, der durch eine lokale Oxidation des Substrats aufgrund einer Sauerstoffdiffusion durch schwächere Teile der Trennschicht verursacht wird. Das passiert auch bei Inconel und teilweise bei Hastelloy-Substraten. Keramische Substrate haben sich als geeignet herausgestellt, hohe kritische Ströme in supraleitenden Filmen zu ermöglichen, sie sind jedoch nicht flexibel genug, um ein Aufwickeln auf Spulen zu ermöglichen. Alle der erwähnten Substrate sind teuer. Ein Quadratmeter von ihnen kostet derzeit mehr als 1.000,00 DM.
  • Die erwähnten Nachteile verhindern den Gebrauch von HTSC-Filmen in zahlreichen neuen industriellen Anwendungsgebieten der Elektronik, der Hochfrequenztechnik und der Stromversorgung wo HTSC-Filme auf einem einkristallinen Substrat wegen der eng begrenzten Abmessungen und der fehlenden mechanischen Flexibilität unbrauchbar sind.
  • EP 0 312 015 A2 offenbart ein Substrat für einen geformten Körper eines Oxid-Supraleiters, der aus einer Fe-Ni-Cr Stahllegierung gebildet ist, beispielsweise SUS-310 oder SUS-410. Für diese Substrate ist eine Trennsicht aus einem Edelmetall zwischen dem Substrat und dem Supraleiter oder auf der Oberfläche des Supraleiters angeordnet. Daher sind die Kosten eines solchen supraleitenden Bauteils hoch.
  • EP 0 447 198 A2 offenbart ein oxidisches supraleitendes Material, das auf der Basis eines Edelmetalls gebildet ist. Die Edelmetallplatten überlappen einander und werden von einem Basismaterial aus einem rostfreien Stahl getragen. Substrat- Silberplatten können eine Dicke von 0,3 mm aufweisen und einander um 30 mm an ihren Enden überlappen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein supraleitendes Element der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, das eine hohe kritische Stromdichte und eine hohe Übergangstemperatur sowie eine Reduktion der Herstellungskosten ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem supraleitenden Bauteil gelöst, das einen bei hoher Temperatur supraleitenden Film aufweist, der auf einem technischen Substrat abgeschieden ist, das aus einem rostfreien Stahl besteht, der zusammengesetzt ist aus
    C 0 bis 0,20%
    Si 1,6 bis 2,5%
    Mn 0 bis 2,00%
    P 0 bis 0,045%
    S 0 bis 0,030%
    Cr 18,0 bis 28,0%
    Ni 16,0 bis 25,0%
    N 0 bis 0,11%,
  • Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
  • Vorzugsweise liegt der Siliziumgehalt zwischen 1,7 und 2,5%.
  • Das erfindungsgemäße supraleitende Bauteil bringt eine unerwartete Steigerung der kritischen Stromdichten und Übergangstemperaturen des supraleitenden Hochtemperaturfilms mit sich und reduziert drastisch den Substratpreis um wenigstens einen Faktor 100. Ein Grund für die verbesserten Eigenschaften des Films kann in der optimalen Kombination der Eigenschaften des ausgewählten Substratmaterials, nämlich austhenitischen Mikrostruktur, der großen thermischen Ausdehnung, der Besonderheiten der Oberflächenstruktur, des Temperaturwiderstands gegen Oxidation usw. liegen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Stahl eine Wärmeausdehnung von 15 bis 18, vorzugsweise 17 × 10–6/K zwischen 20° und 400°C, von 16 bis 19, vorzugsweise 18 × 10–6/K zwischen 20° und 800°C, von 17 bis 20, vorzugsweise 19 × 10–6/K, zwischen 20° und 1000°C und von 18 bis 20,5, vorzugsweise 19,5 × 10–6/K zwischen 20° und 1200°C auf.
  • Ein bevorzugter erfindungsgemäßer Stahl ist unter der EURO-Norm Bezeichnung X15CrNiSi25-21 oder als X15CrNiSi25-20 nach der DIN E EN 10095 (12/95) bekannt und hat einen Cr-Anteil von 24,0 bis 26,0% und einen Ni-Anteil von 19,0 bis 22,0%. Derartige Stähle werden normalerweise als Teil von Öfen verwendet und sind gegen Wärme widerstandsfähig und haben eine große mechanische Festigkeit. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht in einem supraleitend beschichteten Band des beschriebenen rostfreien Stahls.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch eine Ansicht eines Geräts zur Herstellung des HTSC-Films auf bandartigen Substraten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • In dem in 1 dargestellten Gerät ist ein Filmsubstrat 1 aus rostfreiem Stahl spiralförmig auf einem zylindrischen rohrförmigen Halter 2 mit einem Außendurchmesser von 68 mm befestigt und zusammen mit dem Halter in einer Führung montiert, die Drehlager 3 und lineare Zugeinrichtungen 4 in einer Vakuumkammer 5 aufweist. Die Drehlager wie auch die Zugvorrichtungen 4 sind mit Motorantrieben 6 bzw. 7 verbunden. In dem Abscheidebereich für den Film kann das Substrat 1 mit dem Halter 2 durch ein rohrförmiges Quasi-Gleichgewichtsheizelement aufgeheizt werden, das aus einem Heizelement 8 und einem rotierenden Chopper 9 besteht. Das Heizelement 8 ist mit einem Abscheidefenster 10 und der Chopper 9 mit drei ähnlichen Fenstern versehen. Alle erwähnten Teile sind koaxial zu einer Drehachse 11 des rohrförmigen Halters 2 angeordnet. Dem Abscheidefenster 10 gegenüber liegt ein keramisches Target 12 in der Vakuumkammer 5. Das Target basiert auf einer YBa2Cu3O7-δ Zusammensetzung. Das Target kann linear in einer Richtung oszillieren, die senkrecht zur Zeichenebene der 1 steht und kann ferner periodische Drehungen um eine Achse 13 durchführen, um den Azimuthwinkel des ankommenden Laserstrahls relativ zum Target zu variieren. Dies erlaubt eine Stabilisierung der Laserwolke während eines lang andauernden Abscheideprozesses. die Bewegungen des Targets 12 werden durch einen zweidimensionalen Antrieb 14 verursacht. Um eine Abscheidung mit einem gepulsten Laser auf einer großen Fläche zu ermöglichen, kann das Target 12 mit einem gepulsten Laserstrahl 15 abgetragen werden, der nach einer Reflektion an einem oszillierenden Spiegel 16 die Targetoberfläche mit einem abgelenkten Strahl 17 abtasten kann, der in die Vakuumkammer 5 durch ein Fenster 18 eintritt. Ein Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 308 nm, einer Pulsenergie von 0, 5 J und einer Pulswiederholungsrate von 300 Hz wurde als Laserstrahlquelle verwendet.
  • Im Betrieb wird die Kammer bis auf einen Druck < 10–3 mbar ausgepumpt und das Substrat 1 mit dem Halter 2 werden auf eine Temperatur von 760°C erhitzt. Während des Erhitzens und des anschließenden Abscheidens des Films rotiert der Chopper 9 mit einer Frequenz von 23 Hz und der Halter 2 rotiert mit einer Frequenz von 4 Hz. Dann wird ein Sauerstoffdruck von 0,4 mbar in die Kammer eingelassen. Die Oszillationsbewegungen des Targets 12 und des Spiegels 16 und das axiale Ziehen des Halters 2 werden initiiert. Der Laser wird angeschaltet und die Laserimpulse mit den Phasen der Bewegungen des Choppers 9 und des Spiegels 16 synchronisiert, sodass jeder Abtragimpuls nur in dem Moment auftritt, wenn eines der Abscheidefenster in dem rotierenden Chopper mit dem Abscheidefenster 10 in dem Heizelement 8 fluchtet, d. h. das Substrat 1 der Plasmawolke 19 ausgesetzt ist. Aufgrund der Rotation des Halters 2 und des Abtastens der Targetoberfläche mit dem Laserstrahl findet eine homogene Filmabscheidung über die Substratoberfläche statt. Nach der Filmabscheidung wird der Sauerstoffdruck in der Kammer auf bis zu 200 mbar innerhalb von 10 Minuten erhöht. Gleichzeitig wird die Substrattemperatur auf 500°C während dieser 10 Minuten abgesenkt und anschließend auf 150°C während der nächsten 60 Minuten.
  • Die Beispiele 2, 5, 7 bis 13 stellen keine Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung dar.
  • Beispiel 1
  • 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit einer Zusammensetzung von Ni 19%, Cr 24%, Si 2%, Mn 1%, Rest Eisen oder als Substrat 1 verwendet. Die Substratoberfläche wurde galvanisch poliert in einer wässrigen Lösung von H3PO4 (30%), CrO3 (15%) und H2SO4 (7%) bei der Verwendung einer Stromdichte von 0,5 A/cm2. Die Polierzeit betrug 10 s. Nachdem Polieren wurde das Substrat 1 in deionisiertem Wasser in einem Ultraschallbad gründlich gereinigt. Dann wurde das Substrat mit einer 1 μm-dicken Yttrium stabilsierten Zirkon-Trennschicht durch IBAD beschichtet.
  • Unter Verwendung des in 1 dargestellten und beschriebenen Geräts wurde der YBa2CU3O7-δ-Film abgeschieden, der eine kritische Stromdichte in dem supraleitenden Film von 2 MA/cm2, gemessen bei einer Temperatur von 77 K aufwies. Die Übergangstemperatur war 90 K. Keine Substratoxidation war nach einem 120 Minuten dauernden Filmabscheideprozess zu beobachten.
  • Der Preis des Substrats beträgt 20,00 DM/m2.
  • Beispiel 2
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit der Zusammensetzung Ni 25%, Cr 24%, Si 1,5%, Mn 2%, Rest Eisen, wurde als Substrat 1 benutzt. Die Trennschicht und der supraleitende Film wurden wie im Beispiel 1 aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film betrug 1,8 MA/cm2. Die Übergangstemperatur war 90 K. Keine Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 25,00 DM/m2.
  • Beispiel 3
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit der Zusammensetzung Ni 16%, Cr 24%, Si 2%, Mn 1%, Rest Eisen, wurde als Substrat 1 verwendet. Die Trennschicht und der supraleitende Film wurden wie in Beispiel 1 beschrieben aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film war 1,5 MA/cm2. Die Übergangstemperatur betrug 89 K. Keine Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 20,00 DM/m2.
  • Beispiel 4
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit der Zusammensetzung Ni 19%, Cr 18%, Si 2%, Mn 2%, Rest Eisen, wurde als Substrat 1 verwendet. Die Trennschicht und der supraleitende Film wurden wie im Beispiel 1 beschrieben aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film betrug 1,7 MA/cm2. Die Übergangstemperatur war 89 K. Keine Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten andauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 18,00 DM/m2.
  • Beispiel 5
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit der Zusammensetzung Ni 19%, Cr 28%, Si 1,5%, Mn 1%, Rest Eisen, wurde als Substrat 1 verwendet. Die Trennschicht und die supraleitende Schicht wurden wie im Beispiel 1 beschrieben aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Strom in dem supraleitenden Film betrug 1,5 MA/cm2. Die Übergangstemperatur war 88 K. Keine Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 25,00 DM/m2.
  • Beispiel 6
  • Der rostfreie Stahl aus Beispiel 1 wurde verwendet; statt des galvanischen Polierens wurde das Substrat bei 850°C im Vakuum während zwei Stunden angelassen.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film war 1,7 MA/cm2. Die Übergangstemperatur betrug 90 K. Keine Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten andauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 20,00/m2.
  • Beispiel 7
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit der Zusammensetzung Ni 8%, Cr 18%, Mn 2%, Rest Eisen, wurde als Substrat 1 verwendet. Trennschicht und supraleitender Film wurden wie im Beispiel 1 beschrieben aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film betrug 0,1 MA/cm2. Die Übergangstemperatur war 88 K. Eine deutliche Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 15,00 DM/m2.
  • Beispiel 8
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit der Zusammensetzung Ni 9%, Cr 18%, Ti 0,5%, Mn 2%, Rest Eisen, wurde als Substrat verwendet. Trennschicht und supraleitender Film wurden wie im Beispiel 1 beschrieben aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film betrug 0,1 MA/cm2. Die Übergangstemperatur war 88 K. Eine deutliche Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 22,00 DM/m2.
  • Beispiel 9
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit der Zusammensetzung Ni 57%, Cr. 16%, Fe 6%, Mo 17%, W 5% (Hastelloy C) wurde als Substrat 1 benutzt. Trennschicht und supraleitender Film wurden wie im Beispiel 1 beschrieben aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film betrug 1,5 MA/cm2. Die Übergangstemperatur war 88 K. Eine lokale Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 2.700,00 DM/m2.
  • Beispiel 10
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit der Zusammensetzung Ni 100% (Nickel) wurde als Substrat 1 verwendet. Trennschicht und supraleitender Film wurden wie im Beispiel 1 beschrieben aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film betrug 1,4 MA/cm2. die Übergangstemperatur war 88 K. Eine deutliche Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 1.300,00 DM/m2.
  • Beispiel 11
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit einer Zusammensetzung Ni 53%, Cr 19%, Fe 19%, Mo 3%, Nb + Tb 5%, Ti 1% (Inconel 718) wurde als Substrat 1 benutzt. Die Trennschicht und der supraleitende Film wurden wie im Beispiel 1 beschrieben aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film war 0,15 MA/cm2. Die Übergangstemperatur betrug 87 K. Eine lokale Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 6.300,00 DM/m2.
  • Beispiel 12
  • Ein 0,1 mm dicker rostfreier Stahl mit der Zusammensetzung Ni 72%, Cr 16%, Fe 8%, Mn 1%, Si 0,5%, Co (Inconel 600) wurde als Substrat 1 benutzt. Die Trennschicht und der supraleitende Film wurde wie im Beispiel 1 beschrieben aufgebracht.
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film betrug 0,1 MA/cm2. die Übergangstemperatur betrug 86 K. Eine lokale Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 900,00 DMm2.
  • Beispiel 13
  • Mit denselben Stellungsbedingungen wie im Beispiel 1 aber mit einer Substratzusammensetzung von Ni 19%, Cr 25%, Fe 53%, Mn 2%, Si 0,75% (Stahl SEW Nr. 1.4845 oder ASTM Nr. 310 S).
  • Die Dichte des kritischen Stroms in dem supraleitenden Film betrug 0,9 MA/cm2. Die Übergangstemperatur beträgt 88 K. Eine gewisse lokale Substratoxidation wurde nach einem Filmabscheideprozess beobachtet, der 120 Minuten dauerte.
  • Der Preis des Substrats beträgt 614,00 DM/m2.
  • Die Ergebnisse der Versuche gemäß den beschriebenen Beispielen sind in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Alle Angaben in% basieren auf dem Gewicht (Gew.-%).
  • Figure 00120001
  • Tabelle 1 zeigt, dass der erfindungsgemäße rostfreie Stahl (entsprechend dem SEW-Stahl Nr. 1.4841 (entsprechend ASTM 314 oder SUS-314) eine doppelt so hohe kritische Stromdichte aufweist wie der rostfreie Stahl des Beispiels 13 (SEW-Stahl Nr. 1.4845 oder ASTM 310 oder SUS-310). Überraschenderweise führt der höhere Silizium-Anteil des erfindungsgemäßen Stahls zu einer deutlicher verbesserten kritischen Stromdichte des supraleitenden Bauteils.

Claims (10)

  1. Supraleitendes Bauteil mit einem bei hoher Temperatur supraleitenden Film, der auf einem technischen Substrat (1) abgeschieden ist, das aus einem rostfreien Stahl besteht, der zusammengesetzt ist aus C 0 bis 0,20 Gew.-% Mn 0 bis 2,00 Gew.-% P 0 bis 0,045 Gew.-% S 0 bis 0,030 Gew.-% Cr 18,0 bis 28,0 Gew.-% Ni 16,0 bis 25,0 Gew.-% N 0 bis 0,11 Gew.-%
    Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, gekennzeichnet durch den Gehalt an Si von 1,6 bis 2,6 Gew.-%.
  2. Supraleitendes Bauteil nach Anspruch 1 bei dem der Stahl eine Wärmeausdehnung von 15 bis 18 × 10–6/K zwischen 20° und 400°C, von 16 bis 19 × 10–6/K zwischen 20° und 800°C, von 17 bis 20 × 10–6/K zwischen 20° und 1000°C und von 18 bis 20,5 × 10–6/K zwischen 20° und 1200°C aufweist.
  3. Supraleitendes Bauteil nach Anspruch 2, bei dem der Stahl eine Wärmeausdehnung von 17 × 10–6/K zwischen 20° und 400°C, 18 × 10–6/K zwischen 20° und 800°C, von 19 × 10–6/K zwischen 20° und 1000°C und von 19,5 × 10–6/K zwischen 20° und 1200°C aufweist.
  4. Supraleitendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Hochtemperatur supraleitende Film aus YBa2Cu3O7-δ besteht.
  5. Supraleitendes Bauteil nach Anspruch 4 mit einer Trennschicht zwischen dem Substrat und dem Hochtemperatur supraleitenden Film.
  6. Supraleitendes Bauteil nach Anspruch 5, bei dem die Trennschicht eine Yttrium stabilisierte Zirkontrennschicht ist.
  7. Supraleitendes Bauteil nach Anspruch 6, in dem die Trennschicht eine Dicke von 1 μm aufweist.
  8. Supraleitendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Silizium-Anteil zwischen 1,7 und 2,5 Gew.-%.
  9. Supraleitendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Cr-Anteil zwischen 24,0 und 26,0 Gew.-%.
  10. Supraleitendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Ni-Gehalt zwischen 19,0 und 22,0 Gew.-%.
DE60132039T 2000-02-01 2001-01-26 Supraleiterbauelement Expired - Lifetime DE60132039T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00101932A EP1122799A1 (de) 2000-02-01 2000-02-01 Substrat aus rostfreiem Stahl für Supraleiterschichten
EP00101932 2000-02-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60132039D1 DE60132039D1 (de) 2008-02-07
DE60132039T2 true DE60132039T2 (de) 2008-12-24

Family

ID=8167738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60132039T Expired - Lifetime DE60132039T2 (de) 2000-02-01 2001-01-26 Supraleiterbauelement

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6541121B2 (de)
EP (2) EP1122799A1 (de)
JP (1) JP5167445B2 (de)
AT (1) ATE382193T1 (de)
DE (1) DE60132039T2 (de)
DK (1) DK1143532T3 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2825835B1 (fr) * 2001-06-08 2004-07-30 Nexans Procede de depot d'un revetment supraconducteur sur un substrat et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede
GB0120697D0 (en) 2001-08-24 2001-10-17 Coated Conductors Consultancy Superconducting coil fabrication
US20050005846A1 (en) 2003-06-23 2005-01-13 Venkat Selvamanickam High throughput continuous pulsed laser deposition process and apparatus
US20050092253A1 (en) * 2003-11-04 2005-05-05 Venkat Selvamanickam Tape-manufacturing system having extended operational capabilites
US7146034B2 (en) * 2003-12-09 2006-12-05 Superpower, Inc. Tape manufacturing system
US20050223984A1 (en) * 2004-04-08 2005-10-13 Hee-Gyoun Lee Chemical vapor deposition (CVD) apparatus usable in the manufacture of superconducting conductors
US20050223983A1 (en) 2004-04-08 2005-10-13 Venkat Selvamanickam Chemical vapor deposition (CVD) apparatus usable in the manufacture of superconducting conductors
US7387811B2 (en) * 2004-09-21 2008-06-17 Superpower, Inc. Method for manufacturing high temperature superconducting conductors using chemical vapor deposition (CVD)
JP4741326B2 (ja) * 2005-09-07 2011-08-03 株式会社フジクラ 酸化物超電導導体およびその製造方法
JP4739015B2 (ja) * 2005-12-27 2011-08-03 株式会社フジクラ 酸化物超電導導体用金属基材の製造方法、酸化物超電導導体の製造方法
JP4804993B2 (ja) * 2006-04-05 2011-11-02 株式会社フジクラ 酸化物超電導導体
JPWO2011040381A1 (ja) * 2009-09-29 2013-02-28 古河電気工業株式会社 超電導線材用基板、超電導線材及び超電導線材の製造方法
JP5578939B2 (ja) * 2010-05-26 2014-08-27 古河電気工業株式会社 酸化物超電導線材の製造方法
KR20120111137A (ko) * 2011-03-31 2012-10-10 한국전기연구원 고온 초전도 선재
CN103046035B (zh) * 2012-12-19 2014-11-26 河南曙光健士医疗器械集团股份有限公司 不锈钢针管表面刻度加工工艺
EP3282493B1 (de) 2016-08-10 2020-03-11 Theva Dünnschichttechnik GmbH Hochtemperatur-supraleiter-bandleiter mit edelstahl-substrat
RU2707399C1 (ru) * 2019-01-15 2019-11-26 Общество с ограниченной ответственностью "С-Инновации" Способ получения высокотемпературной сверхпроводящей ленты второго поколения, преимущественно для токоограничивающих устройств, и способ контроля качества такой ленты
CN113312783B (zh) * 2021-06-09 2022-07-01 广东电网有限责任公司 一种超导直流电缆建模方法及系统

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0283313B1 (de) * 1987-03-20 1994-02-23 Fujikura Ltd. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid und damit hergestellter Draht
US4787827A (en) * 1987-04-06 1988-11-29 General Enterprises, Inc. Portable lubricating apparatus
US5081075A (en) * 1987-05-12 1992-01-14 At&T Laboratories Method of producing a superconductive body, and apparatus and systems comprising the body
CA1326976C (en) * 1987-05-26 1994-02-15 Satoshi Takano Superconducting member
AU610260B2 (en) * 1987-10-16 1991-05-16 Furukawa Electric Co. Ltd., The Oxide superconductor shaped body and method of manufacturing the same
US5236894A (en) * 1987-12-26 1993-08-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Process for producing a superconducting thin film at relatively low temperature
DK164423C (da) * 1988-04-25 1992-11-09 Haldor Topsoe As Superledende kabel samt fremgangsmaade til fremstilling af et superledende kabel
US5102865A (en) * 1988-10-31 1992-04-07 General Atomics Substrate for ceramic superconductor with improved barrier
US5086035A (en) * 1990-02-06 1992-02-04 Eastman Kodak Company Electrically conductive article (i)
CA2038012A1 (en) * 1990-03-14 1991-09-15 Hideki Shimizu Oxide superconductor lamination and method of manufacturing the same
JPH03275575A (ja) * 1990-03-26 1991-12-06 Ngk Insulators Ltd 酸化物超電導積層体及びその製造方法
JPH0578124A (ja) * 1991-02-27 1993-03-30 Nisshin Steel Co Ltd 超伝導体膜被覆物の製造方法
JPH0711392A (ja) * 1993-06-29 1995-01-13 Nippon Steel Corp 極低温特性の優れたNb3 Sn超電導体支持用ステンレス鋼およびその製造方法
JPH07109550A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Nippon Steel Corp 極低温特性に優れた超電導材コンジット用ステンレス鋼
JPH07310144A (ja) * 1994-05-13 1995-11-28 Nippon Steel Corp 超電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたステンレス鋼
JPH08269547A (ja) * 1995-03-27 1996-10-15 Nippon Steel Corp 超電導材生成熱処理後の極低温特性の優れたステンレス鋼板の製造方法
US5741377A (en) * 1995-04-10 1998-04-21 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Structures having enhanced biaxial texture and method of fabricating same
US5872080A (en) * 1995-04-19 1999-02-16 The Regents Of The University Of California High temperature superconducting thick films
JPH1171655A (ja) * 1997-08-28 1999-03-16 Nippon Steel Corp 溶接部の極低温特性の優れた金属間化合物超伝導材支持用ステンレス鋼板とその製造方法
US6337307B1 (en) * 1998-07-30 2002-01-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Oxide superconducting conductor with intermediate layer having aligned crystal orientation

Also Published As

Publication number Publication date
JP5167445B2 (ja) 2013-03-21
JP2001266666A (ja) 2001-09-28
EP1122799A1 (de) 2001-08-08
DK1143532T3 (da) 2008-04-28
DE60132039D1 (de) 2008-02-07
US6541121B2 (en) 2003-04-01
EP1143532B1 (de) 2007-12-26
US20020110708A1 (en) 2002-08-15
EP1143532A1 (de) 2001-10-10
ATE382193T1 (de) 2008-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60132039T2 (de) Supraleiterbauelement
EP0341520B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schicht aus einem metalloxidischen Supraleitermaterial mittels Laser-Verdampfens
EP1778892B1 (de) Verfahren zur herstellung hochtexturierter, bandförmiger hochtemperatur-supraleiter
DE69115129T2 (de) Zusammensetzungen von kubischer Perowskit-Kristallstruktur, Verfahren zu ihrer Herstellung und Produkte daraus.
DE69027005T2 (de) Eine supraleitende Dünnschicht
DE69612166T2 (de) Spule aus supraleitendem Oxid und ein Verfahren zu deren Herstellung
DE68911455T2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Oxid-Supraleiters vom Bismut-Typ.
DE69925420T2 (de) Oxydsupraleitender Draht vom Typ Supraleiter auf Kern
DE3856056T2 (de) Länglicher Formkörper aus supraleitender Keramik und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3872430T2 (de) Verfahren zur herstellung einer schicht aus supraleitendem material.
DE69115957T2 (de) Verfahren zum Herstellen hochtemperatursupraleitender Dünnschichten
DE112009002003B3 (de) Verfahren zum Herstellen eines supraleitenden Oxid-Dünnfilms
EP0818832B1 (de) Verfahren zur Erzeugung einer supraleitfähigen Schicht
DE69112520T2 (de) Supraleitende Dünnschicht-Oxydverbindung und Verfahren zu deren Herstellung.
EP2368280A1 (de) Verfahren zur herstellung von metallsubstraten für hts-schichtanordnungen
DE69218835T2 (de) Laserablationprozess zum Herstellen supraleitender Dünnschichten aus oxydisch supraleitendem Verbindungsmaterial und Gerät zur Durchführung des Prozesses
DE3888752T2 (de) Mit Supraleitern bedecktes Kohlenstoff-Faserbündel.
DE69122177T2 (de) Verfahren und Apparat zur Herstellung supraleitender Dünnschichten
DE3854493T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtsupraleiters.
DE68908256T2 (de) Supraleitende dünne Schichten mit hoher Stromdichte und Verfahren zur ihrer Herstellung.
DE69205911T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Dünnschicht aus Oxydverbindungen.
DE3855230T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Gegenstandes
DE69011582T2 (de) Methode zur Herstellung supraleitender Artikel.
EP0325751B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten elektrischen Leiters mit einem oxidkeramischen Supraleitermaterial und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE69205645T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Dünnschicht aus Oxydverbindungen.

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition