DE68921156T2

DE68921156T2 - Verbindung von Hochtemperatur-Oxidsupraleitern.

Info

Publication number: DE68921156T2
Application number: DE68921156T
Authority: DE
Inventors: Takao Funamoto; Masahiro Ogihara; Hisanori Okamura; Masahiko Sakamoto; Chie Sato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2009-11-25
Also published as: US5051397A; EP0371410B1; DE68921156D1; EP0371410A1; EP0371410B2; DE68921156T3

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Hochtemperaturoxidsupraleitern, ein Lötmaterial zum Verbinden und einen dadurch verbundenen Supraleiterkörper und insbesondere ein Verfahren zum Verbinden von Hochtemperaturoxidsupraleitern, das sehr einfache Schritte umfaßt und einen verbundenen Körper, dessen Verbindung einen geringen Widerstand aufweist, und verschiedene, sich des verbundenen Körpers bedienende Vorrichtungen zu liefern vermag.

Beschreibung des Standes der Technik

Das Verbinden von Supraleitern ist ein funktionelles Verbinden, das erfordert, daß durch das Verbinden Supraleitereigenschaften nicht verloren gehen und der Widerstand der Verbindung bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff so nahe wie möglich bei 0 liegt.
Gegenwärtig erfolgt ein Verbinden von Hochtemperaturoxidsupraleitern hauptsächlich zum Verbinden von Terminals bei der Bewertung von Supraleitereigenschaften.
Bisher besteht das im allgemeinen verwendete, bekannte Verbindungsverfahren darin, die Supraleiter mit Indium unter Einwirkung von Ultraschall zu verlöten. Dieses Verfahren ist jedoch in der Praxis mit dem Problem behaftet, daß der Kontaktwiderstand hoch ist. Es ist notwendig, den Kontaktwiderstand in einem derartigen Ausmaß zu verringern, daß mindestens die durch den Kontaktwiderstand entwickelte Wärme geringer ist als die abgegebene Wärme. Andererseits vermag das in Appl. Phys. Lett. 52 (21), S. 1819-1821 (1988) beschriebene Verfahren, das ein Zerstäubungsätzen der Supraleiter mit Argonionen und ein anschließendes Dampfabscheiden eines Edelmetalls und Montieren von Terminals darauf durch Drahtverbinden umfaßt, den Kontaktwiderstand beträchtlich auf 10&supmin; 10X cm² zu verringern. Dieses Verfahren legt jedoch Beschränkungen hinsichtlich der Größe der zu verbindenden Körper auf. Ferner unterliegen die Bleidrahtverbindung und der Umfang der Anwendungen dieses Verfahrens Beschränkungen. Im Hinblick auf ein Verbinden von Hochtemperaturoxidsupraleitern für ihre verschiedene Anwendungen wurde die Entwicklung eines Verbindungsverfahrens gefordert, das keine Beschränkungen hinsichtlich Form, Größe und Material der zu verbindenden Körper aufweist. Insbesondere im Hinblick auf die Anwendung bei einem Supraleitermagnet ist es essentiell, den Kontaktwiderstand so weit wie möglich zu verringern, um ohne ein Quenchen gegen infolge des Widerstands entwickelter Wärme die Stabilität zu erhöhen und um ferner im Falle einer Verwendung zusammen mit dem Modus eines Dauerstroms den Stromabfall so gering wie möglich zu machen.
Die obigen herkömmlichen Techniken kranken an den Problemen, daß im Falle eines Verlötens mit Indium (bei dem es sich um ein einfaches Verfahren handelt) der Kontaktwiderstand hoch ist und im Falle eines Dampfabscheidungsverfahrens der Kontaktwiderstand (zwar) niedrig ist, die mit Hochtemperaturoxidsupraleitern verbindbaren Materialien jedoch eingeschränkt und somit dieses Verfahren zum Verbinden mit verschiedenen Materialien mit dem Ziel verschiedenster Verwendungen nicht geeignet ist.
Andererseits sind aus "Cryogenics", Band 27, August 1987, S. 433-436 mit In, Sb oder Bi dotierte PbSn-Legierungen als Materialien für ein Verlöten von Supraleitern, beispielsweise Nb&sub3;Sn, die bei 4,2 K oder darunter betrieben werden, bekannt.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden von Hochtemperaturoxidsupraleitern anzugeben, das die obenerwähnten Probleme bei herkömmlichen Techniken löst, einfache Verbindungsschritte aufweist, den Kontaktwiderstand zu verringern vermag und in breitem Rahmen anwendbar ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine Abbildung, die eine Ausführungsform des Beispiels 1 zeigt;
Fig. 2 einen Graphen, der die Abhängigkeit der Temperatur gegen den Kontaktwiderstand der Verbindung in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 einen Graphen, der die Abhängigkeit Temperatur/Widerstand einer Verbindung darstellt, wenn die Verbindung unter Verwendung von Indium ausgebildet worden ist;
die Fig. 4 und 5 schematische Querschnitte der Ausführungsformen der Beispiele 3 und 4;
Fig. 6 einen Graphen, der die Abhängigkeit Strom/Spannung einer Verbindung in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 7 einen Graphen, der die Abhängigkeit Strom/Spannung einer Verbindung darstellt, wenn die Verbindungsbildung mit Hilfe von Indium erfolgte;
Fig. 8 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Bestimmen von Jc von Hochtemperaturoxidsupraleitern in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 9 eine schiefe Ansicht einer Probe, an die Kupferdrähte angeschlossen sind.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die obige Aufgabe wurde durch Verwendung einer Legierung gelöst, die bisher verwendetes Indium und 0,1 bis 90 Gew.-% wenigstens eines zweiwertigen metallischen Elements der Gruppen IIA und IIB des Periodensystems oder eines von Mn, Fe, Ni und Co umfaßt.
Das heißt, die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren zum Verbinden von Hochtemperaturoxidsupraleitern an, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verbinden durch Erwärmen und Schmelzen eines Lötmaterials, bei dem es sich um eine Legierung handelt, die 0,1 bis 90 Gew.-% wenigstens eines aus den obengenannten metallischen Elementen ausgewählten Elements in einem stabilen zweiwertigen Zustand und zum Rest Indium umfaßt, bei einer niedrigen Temperatur von 150 bis 350ºC durchgeführt wird
Das Erwärmen und Schmelzen erfolgt vorzugsweise durch Inkontaktbringen eines auf eine vorgegebene Temperatur erwärmten Lötkolbens mit dem Lötmaterial. Die Frequenz des Lötkolbens liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 100 kHz. Darüber hinaus liegt die Leistung vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 1000 W. Die Ultraschallschwingung wird auf das Lötmaterial einwirkengelassen, um eine hohe Bindungsstärke des Lötmaterials an dem Oxid zu erreichen.
Darüber hinaus liefert die vorliegende Erfindung ein Lötmaterial zum Verbinden von Hochtemperaturoxidsupraleitern, das 0,1 bis 90 Gew.-% mindestens eines der obengenannten metallischen Elemente in einem stabilen zweiwertigen Zustand und zum Rest Indium umfaßt und einen Schmelzpunkt von 100 bis 300ºC aufweist.
Darüber hinaus liefert die vorliegende Erfindung einen Hochtemperaturoxidsupraleiterkörper, der Hochtemperaturoxidsupraleiter, die miteinander durch das obige Verbindungsverfahren verbunden sind, einen Hochtemperaturoxidsupraleiter und ein weiteres Leitermaterial, die durch das obige Verbindungsverfahren verbunden sind, und einen Hochtemperaturoxidsupraleiter, auf dessen Oberfläche das obenerwähnte Lötmaterial zum Verbinden in Kontakt mit der Oberfläche vorliegt, umfaßt.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert erklärt.
Geeignete metallischen Elemente einer stabilen Wertigkeit von +2 sind Metalle mit einer Wertigkeit von +2, die zu den Gruppen IIA und IIB des Periodensystems gehören, und die genannten übergangsmetallelemente Mn, Fe, Ni und Co in einem stabilen Zustand einer Wertigkeit von +2.
Als die metallischen Elemente der Gruppe IIA ist mindestens ein aus Ca, Mg und Sr ausgewähltes Element bevorzugt. Als die metallischen Elemente der Gruppe IIB ist mindestens ein aus Zn und Cd ausgewähltes Element bevorzugt. Als das im Zustand einer Wertigkeit von +2 stabile übergangsmetallelement ist insbesondere Ni bevorzugt. Die Verwendung von Cd in einer Menge von 5 bis 75 Gew.-% ist besonders effektiv. Die Menge von Zn liegt in einem Bereich von 1 bis 40, vorzugsweise 2 bis 20 Gew. -%.
Die vorliegende Erfindung kann auf alle bekannten Oxidsupraleiter angewendet werden. Beispiele hierfür sind Hochtemperaturoxidsupraleiter vom Lanthantyp, Yttriumtyp, Thalliumtyp und Wismuthtyp.
Die erfindungsgemäß verwendeten supraleitenden Oxide können aus einem Perovskitoxid einer Struktur ABO&sub3; mit A gleich Ba, Pb, La, Pr oder Nd, B gleich Cu, Mg, Mn, Fe, Co oder Ni oder einer Struktur A1-xA'xBO&sub3; mit A und B in der obigen Bedeutung und A' gleich Ca, Ba, Sr oder Pb, beispielsweise BaPb1- xBixO&sub3;, BaPbO&sub3;, LaCuO&sub3;, LaCoO&sub3;, (La1-xSrx)CoO&sub3;, (La1- xSrx)CrO&sub3;, (La1-xSrx)CrO3-δ oder SrFeO&sub3;, einem schichtförmigen Perovskitoxid einher Struktur A&sub2;BO&sub4; mit A gleich einem Seltenerdeelement und B gleich einem Übergangsmetall, beispielsweise La&sub2;CuO&sub4; oder La&sub2;NiO&sub4; oder einer Struktur A&sub2;(1- x)A'2xBO&sub4; mit A und A' gleich Elementen der Gruppe IIIB bzw. der Gruppe IIA des Periodensystems und B gleich einem Ubergangsmetall, beispielsweise (La1-xSrx)&sub2;CuO&sub4;, (La1- xBax)&sub2;CuO&sub4;, (Y&sub1;&submin;&sub4;Bax)&sub2;CuO&sub4;, (Y1-xSrx)&sub2;CuO&sub4; oder (Sc1- xSrx)&sub2;CuO&sub4;, einem schichtförmigen Sauerstoffmangelperovskitoxid einer Struktur AB&sub2;C&sub3;O7-x mit A gleich Y, La, Nd, Dy, Sm, Eu, Gd, Ho, Er, Tm oder Yb, B gleich Ba, Sr, Ca oder Sc und C hauptsächlich gleich Cu, einer Struktur YBa&sub2;Cu&sub3;O7-x, LnBa&sub2;Cu&sub3;O7-x mit Ln gleich einem oben angegebenen Lanthanoid, Ysr2Cu&sub3;O7-x, YBa&sub2;Cu3-xNixO7-y, YBa&sub2;Cu3-xAgxO7-y, YBaCaCu&sub3;O7-x, Y0,75Sc0,25Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x oder YBa&sub2;Cu&sub3;F&sub2;Oy, einem mehrschichtigen Perovskitoxid einer Struktur A&sub2;(B,C)&sub3;D2+xO&sub8; mit A gleich Bi oder Tl, B gleich Ba oder Sr, C gleich Ca und D gleich Cu, beispielsweise Bi&sub4;Sr&sub3;Ca&sub3;Cu4+xO&sub1;&sub6; oder Tl&sub4;Ba&sub2;Ca&sub2;Cu4+xO&sub1;&sub6;, und einem Spinelloxid einer Struktur AB&sub2;O&sub4; mit A gleich Li und B gleich Ti, beispielsweise LiTi&sub2;O&sub4;, bestehen.
Die vorliegende Erfindung läßt sich zum Verbinden von Supraleitern beliebiger Formen verwenden, sie wird gegenwärtig jedoch hauptsächlich zum Verbinden von Supraleiterdrahtmaterialien verwendet. Des weiteren werden die Eigenschaften von Supraleitern durch Verbinden von Terminals mit Supraleitern gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen und bewertet.
Bevorzugte Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Lötmaterials sind die folgenden: In-Basislegierungen mit 15 Gew.-% oder weniger Zn; In-Basislegierungen mit mindestens einem Bestandteil von Mn, Fe, Co und Ni in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gew.-%, für ein Element und in einer Menge von insgesamt bis 7,5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-%, für zwei oder mehr Elemente; und In-Basislegierungen mit mindestens einem Bestandteil von Ca, Mg und Sr in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-% für eine Element und in einer Menge von insgesamt 2 bis 10 Gew.-% für zwei oder mehr Elemente. Besonders bevorzugt ist ein Gehalt an Zn von 3 bis 10 Gew.-%, ein Gehalt an einem oder zwei oder mehr Bestandteilen von Mn, Fe, Ni und Co von 0,5 bis 1,5 Gew.-% und ein Gehalt an einem oder zwei oder mehr Bestandteilen von Ca, Mg und Sr von 1 bis 5 Gew.-%.
Die vorliegende Erfindung bedient sich einer Legierung, die 0,1 bis 90 Gew.-% mindestens eines aus den obengenannten metallischen Elementen mit einer stabilen Wertigkeit von +2 ausgewählten Elements und zum Rest In umfaßt, als Lötmaterial zum Verbinden von Hochtemperaturoxidsupraleitern. Die Verwendung dieses Lötmaterials ermöglicht den Erhalt eines verbundenen Körpers, der einen geringen Kontaktwiderstand zwischen dem Supraleiter und dem Lötmaterial aufweist.
Wenn eine einfache In-Substanz als Lötmaterial zum Verbinden von Supraleitern wie in herkömmlichen Techniken verwendet wird, sind die Weichheit, die Haftung und die Verarbeitbarkeit von In günstig für eine Benetzung, es besteht jedoch der Nachteil eines hohen Kontaktwiderstands. Der Grund dafür ist vermutlich, daß an der Verbindungsgrenzfläche mit dem Supraleiter ein Indiumoxid gebildet wird und dieses Reaktionsprodukt in Form einer Schicht mit hohem Widerstand wirkt. Es wird angenommen, daß, wenn das obige Metall Indium zugesetzt ist, zum Zeitpunkt einer Indiumoxidbildung eine Kristallstruktur erhalten wird, bei der ein Teil des Indiums durch dieses Metall ersetzt ist, so daß durch den Verunreinigungseffekt die elektrische Leitfähigkeit des Indiumoxids bei dem es sich per se um einen einem Isoliermaterial nahekommenden Halbleiter handelt, ansteigt. Indium liegt in einem Wertigkeitszustand von +3 vor, so daß sich ein Metall mit einer Wertigkeit von +2 zur Bildung eines Verunreinigungsgehalts eignet. Eine ähnliche Wirkung läßt sich auch erwarten, wenn ein Metall mit einer Valenz von +4 eingearbeitet wird. Es wurde jedoch festgestellt, daß in diesem Fall bei Verwendung einer In-Basislegierung mit Sn, Pb o.dgl. der Kontaktwiderstand verringert wird. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß Elemente mit einer Wertigkeit von +2 günstig sind, um mit den Hochtemperaturoxidsupraleitern, einschließlich YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ, eine gewisse Wechselwirkung einzugehen, wenn die von Sauerstoff verschiedenen Bestandteilselemente in Wertigkeitszuständen von +2 und +3 vorliegen.
Der Schmelzpunkt der hier verwendeten In-Basislegierung kann durch geeignete Auswahl des Anteils der zugesetzten Elemente auf 300ºC oder darunter eingestellt werden, so daß ein Verbinden bei einer relativ niedrigen Temperatur möglich ist. Somit werden die Eigenschaften eines Supraleiters durch Erwärmen beim Verbinden nicht geschädigt. Darüber hinaus ist aus den obengenannten Gründen der Verbindungsschritt sehr einfach und darüber hinaus nahezu keine Einschränkungen hinsichtlich Form und Größe der zu verbindenden Körper vorhanden.
Aus den Gründen, daß ein Verbinden bei einer niedrigeren Temperatur (der Schmelzpunkt der verwendeten Legierung sollte 100 bis 300ºC betragen, da gilt, daß die Löttemperatur um etwa 50ºC über dem Schmelzpunkt liegen sollte und ein Schmelzpunkt unter 100ºC Probleme hinsichtlich der Verbindbarkeit bedingt) durchgeführt wird und daß die Eigenschaften des In beibehalten werden sollten, wird der Anteil der zuzusetzenden Metalle geeigneterweise so gewählt, daß er in Abhängigkeit von den jeweiligen metallischen Elementen in einem Bereich von 0,1 bis 90 Gew.-% liegt. Wenn die Menge an dem Metall weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, kann die Zugabewirkung infolge einer zu geringen Zugabemenge nicht festgestellt werden. Wenn die Menge andererseits mehr als 90 Gew.- % beträgt, nimmt der Schmelzpunkt der Legierung zu und die Benetzbarkeit eines Supraleiters ist sehr gering.
Erfindungsgemäß weist die Verbindung im Falle eines Verbindens eines Hochtemperaturoxidsupraleiters mit einem weiteren Material einen sehr niedrigen Kontaktwiderstand von weniger als mehrere zehn uX cm² auf. Ferner kann das Verbinden im Rahmen eines sehr einfachen Schritts erfolgen. Da es bezüglich der Größe und Form der zu verbindenden Proben keine Beschränkungen gibt und darüber hinaus ein Verbinden bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden kann, kann die vorliegende Erfindung zum Verbinden von Hochtemperaturoxidsupraleitern an sich und zum Verbinden des Supraleiters mit Metallen oder anderen Keramiken eingesetzt werden. Somit weist die vorliegende Erfindung einen breiteren Anwendungsbereich als herkömmliche, einen geringen Widerstand aufweisende Verbindungsverfahren auf.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß die Wärmeentwicklung infolge eines Kontaktwiderstands auf ein niedrigeres Niveau gesteuert, so daß im Falle eines in Magneten für ein hohes Magnetfeld, MRi und dgl., verwendeten Supraleitermagneten der anlegbare Stromwert ansteigt und ferner die Stabilität der Magneten verbessert wird. Darüber hinaus ermöglicht das vorliegende Verfahren bei der Bewertung von Eigenschaften von Supraleitern, beispielsweise des Jc-Werts, die Gewinnung von nahe an den wahren Werten liegenden Meßwerten.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele detailliert veranschaulicht.

Beispiel 1

Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird im Vergleich mit einem herkömmlichen Beispiel erklärt.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wurde auf einen streifenartigen YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ-Supraleiter 1 einer Länge von 15 mm, einer Breite von 4 mm und einer Dicke von 1 mm eine 75 Gew.-% In- 25% Cd-Legierung 2 aufgebracht, worauf der Supraleiter mit einem Kupferdraht 4 durch Erwärmen und Aufschmelzen des Lötmittels, indem das Lötmittel mit einem durch Einwirkenlassen von Ultraschallwellen auf 180ºC erwärmten, durch Ultraschallwellen schwingenden Lötkolben 3 in Berührung gebracht wurde, verlötet wurde. Die Lötdicke betrug etwa 1 mm. Somit wurde ein verbundener Körper aus YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ und einem Metall erhalten. Durch Einwirkenlassen von Ultraschallwellen auf den Lötkolben wurde eine Verbindung mit einer sauberen Metalloberfläche erhalten.
Der Widerstand der Verbindung wurde bestimmt. Dabei wurde die in Fig. 2 dargestellte Temperatur/Widerstand-Kurve erhalten. Ein Verbinden erfolgte in derselben Weise wie oben unter Verwendung von In, das bisher verwendet wurde, worauf der Kontaktwiderstand gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt. Ein Vergleich dieser Ergebnisse zeigt, daß die Kurve von Fig. 3 ein halbleiterähnliches Verhalten zeigt, d.h. der Kontaktwiderstand mit Temperaturverringerung zunahm und der spezifische Widerstand bei 77ºK 7400 uX cm² betrug. Dagegen zeigte die Kurve von Fig. 2 gemäß der vorliegenden Erfindung nahezu dasselbe Verhalten wie die Widerstandskurve eines Supraleiters, wobei der spezifische Widerstand bei 77ºK 37,5 uX cm² betrug.
Das heißt, gemäß dieses Beispiels läßt sich sehr einfach ein verbundener Körper erhalten, bei dem der Widerstand der Verbindung des Supraleiters niedrig ist. Der Kontaktwiderstand kann ferner auf etwa 1/200 des spezifischen Widerstands bei Durchführen eines Verbindens unter Verwendung von In verringert werden.

Beispiel 2

Auf einen YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ-Supraleiter einer Länge von 15 mm, einer Breite von 4 mm und einer Dicke von 1 mm wurde eine 98 Gew.-% In- 2 Gew.-% Zn-Legierung aufgebracht, worauf ein Verlöten des Supraleiters mit einem Kupferdraht durch Erwärmen auf 200ºC unter Ultraschalleinwirkung erfolgte. Der Kontaktwiderstand des erhaltenen verbundenen Körpers wurde bestimmt. Dabei wurde festgestellt, daß die Temperatur/Widerstand-Kurve dasselbe Verhalten wie die Temperatur/Widerstand-Kurve des Supraleiters gemäß Beispiel 1 zeigte, wobei der Kontaktwiderstand bei 77ºK 80,2 uX cm² betrug.

Beispiel 3

Wie in Fig. 4 dargestellt, wurden die beiden bandartigen Drahtmaterialien 1 (mit Ag-Umhüllung) aus YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ einer Länge von 100 mm, einer Breite von 7 mm und einer Dicke von 0,1 mm an ihren schiefgeschnittenen Querschnitten schräg aufeinanderstoßen gelassen, worauf zwischen diese beiden Drahtmaterialien eine 75 Gew.-% In- 25 Gew.-% Cd-Legierungsfolie 2 eingefügt wurde. Des weiteren wurde die obige Indiumlegierung 6 oder Indium 6 in einer derartigen Weise aufgebracht, daß es den Verbindungsstoßteil von beiden Seiten in Sandwichform einschloß. Anschließend wurden die Materialien durch Erwärmen auf 180ºC verbunden. Bei Aufschmelzen des Lötmaterials wurde ein geringer Druck ausgeübt, um die Haftung zu erhöhen. Auf diese Weise wurde ein verbundener Körper lediglich aus Supraleitern gemessen. Die kritische Stromdichte dieses verbundenen Drahts wurde bestimmt. Es wurde eine Jc von 740 A/cm² erhalten. Die kritische Stromdichte des bandartigen Materials vor einem Verbinden betrug Jc=800 A/cm². Es zeigt sich, daß die Jc infolge der Verbindung (nur) gering verringert wird.
Aus diesem verbundenen Draht wurde eine Supraleiterspule hergestellt. Des weiteren wurde unter Verwendung dieser Spule ein Supraleitermagnet hergestellt. Es wurde ein stabiler Magnet mit nahezu denselben Eigenschaften erhalten, wie sie ein aus einer Spule, die keine Verbindungen aufweist, hergestellter Magnet zeigt. Dieser Supraleitermagnet kann für einen Linearmotorwagen, einen Beschleuniger, einen Energiespeicher usw. verwendet werden.
Der durch Verbinden mit dem erfindungsgemäßen Lötmaterial erhaltene Oxidsupraleiterdraht kann als Spule für einen Rotor und einen Stator eines Rotors, eine Spule zur Energiespeicherung, eine Spule für einen Magneten einer Kernverschmelzungsanlage, ein Kabel zur Leistungsübertragung und -verteilung, eine Spule für einen Transformator, eine Spule für einen Beschleuniger, eine Spule für einen MRI- und NMR- Magneten, eine Spule für ein Elektronenmikroskop, eine Spule für einen Magneten eines Atomabsorptionsspektrometers, eine Spule für einen Rotor und Stator eines Elektromotors eines Förderwagens, eines Automobils, eines Lifts und einer Rolltreppe und eine Spule für einen Magneten eines Linearmotorwagens verwendet werden.

Beispiel 4

Fig. 5 zeigt eine Verbindung, auf deren beiden freiliegenden flachen Endflächen die Umhüllungen entfernt worden waren, während die Verbindung in Beispiel 3 an den Enden erfolgte. Das Verbinden wurde entsprechend Beispiel 3 durchgeführt. Das Vorgehen besaß derartige Vorteile, daß die Verbindung auf einer größeren Fläche erfolgen konnte.

Beispiel 5

Wie in Beispiel 4 dargestellt, wurde das Ende eines Supraleiterdrahts durch Entfernen einer Umhüllung freigelegt, worauf ein Kupferdraht mit dem freiliegenden Ende verbunden wurde.
Auf das Endquerschnittsteil eines bandförmigen Materials (mit Ag-Umhüllung) aus YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ einer Länge von 100 mm, einer Breite von 7 mm und einer Dicke von 0,1 mm wurde eine 99 Gew.-% In- 1 Gew.-% Ni-Legierung aufgebracht, worauf dieses durch Erwärmen der Legierung auf 180ºC unter Einwirkenlassen von Ultraschall mit einem Kupferdraht verlötet wurde. So wurde ein verbundener Körper aus einem YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ- Supraleiterdrahtmaterial und einem metallischen Draht erhalten. Es wurde die kritische Stromdichte dieses verbundenen Körpers bestimmt. Dabei wurde festgestellt, daß der Jc-Wert nahe bei dem des Supraleitermaterials vor Verbinden (vgl. Beispiel 3) lag. Ferner wurde festgestellt, daß ein Brechen der Supraleitung infolge des Widerstands an der Verbindung nicht möglich war.

Beispiel 6

Auf einen streifenartigen Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Ox-Supraleiter einer Länge von 15 mm, einer Breite von 4 mm und einer Dicke von 1 mm wurde eine 75 Gew.-% In- 25 Gew.-% Cd-Legierung aufgebracht, worauf dieser Supraleiter durch Erwärmen auf 180ºC unter Einwirkenlassen von Ultraschall entsprechend Beispiel 1 mit einem Kupferdraht verlötet wurde. Die Verbindungsfläche betrug 4 mm². Die Lötdicke betrug etwa 1 mm. Somit wurde ein verbundener Körper aus einem Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Ox-Supraleiter und einem Metall erhalten. Die Strom/Spannungs-Eigenschaften (im folgenden als "V-I-Eigenschaften" bezeichnet) der Verbindung bei 77ºK und der Kontaktwiderstand wurden bestimmt. Dabei wurde die in Fig. 6 dargestellte Strom/Spannungs-Kurve erhalten. Zum Vergleich erfolgte eine ähnliches Verbinden unter Verwendung von In, worauf die V-I-Eigenschaften bestimmt wurden.
Die Ergebnisse sind in Fig. 7 dargestellt. In Fig. 7 ist die Kurve nach oben hin konvex und zeigt das Verhalten eines Halbleiters, das vom Ohm'schen Gesetz, nach dem Strom und Spannung proportional sind, abweicht, wobei ein spezifischer Widerstand bei 77ºK von 32.100 uX cm² bestimmt wurde. Andererseits ist bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Kurve nach unten hin konvex (wie in Fig. 6 dargestellt), d.h. es wird die Kurve eines Supraleiters erhalten, wobei ein Widerstand bei 77ºK von 300 uX cm² bestimmt wurde. Dieser Wert war etwa 1/100 des spezifischen Widerstands bei Verwendung von In.

Beispiel 7

Auf einen streifenartigen YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ-Supraleiter einer Länge von 15 mm, einer Breite von 4 mm und einer Dicke von 1 mm wurde eine 75 Gew.-% In- 25 Gew.-% Cd-Legierung aufgebracht, worauf der Supraleiter durch Erwärmen auf 180ºC unter Einwirkenlassen von Ultraschall entsprechend oben mit Kupferdrähten verlötet wurde. Dabei wurden vier Kupferdrahtanschlüsse, wie schräg in Fig. 9 dargestellt, erhalten. Die Anschlüsse der beiden äußeren Seiten wurden als Stromanschlüsse und die beiden inneren Anschlüsse als Spannungsanschlüsse verwendet. Unter Verwendung einer in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung wurde die kritische Stromdichte Jc bestimmt. Der Stromanschluß 11 wurde über einen Parallelwiderstand (oder Standardwiderstand) an die positive Seite einer Gleichstromquelle angeschlossen. Der Anschluß 14 wurde direkt an die negative Seite angeschlossen. Die Spannungsanschlüsse 12 und 13 wurden an den positiven bzw. negativen Anschluß eines Digitalmultimeters angeschlossen. Zur Anzeige der Meßergebnisse wurde ein X-Y-Rekorder verwendet. Der Anschluß der X-Seite des X-Y-Rekorders wurde parallel mit dem Parallelwiderstand verbunden und der Anschluß der Y-Seite wurde parallel mit dem Digitalmultimeter verbunden. Die Jc dieser Probe bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff (77ºK) und in einem Magnetfeld von 0 betrug 1250 A/cm². Zum Vergleich wurden die Anschlüsse unter Verwendung von In als Lötmaterial auf derselben Probe ausgebildet und dieselbe Messung durchgeführt. Die Verbindungsfläche war bei beiden Proben nahezu gleich. Die Jc dieser Vergleichsprobe betrug 160 A/cm². Dieser Wert ist etwa 1/8 des Werts der erfindungsgemäßen Probe. Der Grund dafür ist, daß der Kontaktwiderstand zwischen dem Supraleiter und In groß ist, so daß infolge der Wärmeentwicklung ein Bruch des supraleitenden Zustands unter Verringerung der Stromdichte auftritt. Folglich gibt es ein Problem beim Messen des wahren Jc-Werts. Andererseits ist es möglich, durch Durchführen einer Bewertung der Supraleitereigenschaften unter Verwendung des Verbindungsverfahrens und des Lötmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung, Meßwerte hoher Zuverlässigkeit zu erhalten. Darüber hinaus ist die Tatsache, daß die Ausbildung von Anschlüssen einfach ist, bei der Bewertung von supraleitenden Eigenschaften, die zu irgendeiner Zeit wahrend einer Herstellung von Supraleitern durchgeführt wird, sehr wichtig.

Beispiel 8

Kupferdrähte wurden mit dem in Beispiel 6 verwendeten Supraleiter entsprechend Beispiel 6 unter Verwendung einer 75 Gew.-% Cd- 25 Gew.-% In-Legierung als Lötmaterial verbunden. Die Stromdichte dieses verbundenen Körpers wurde bestimmt. Dabei wurde ein dem Wert in Beispiel 6 ähnlicher Wert erhalten.

Claims

1. Hochtemperatur-Oxidsupraleiter (1), auf dessen Oberfläche eine Legierung (2) gebildet ist, die 0,1-90 Gew.% wenigstens eines zweiwertigen metallischen Elements der Gruppen II A und II B oder eines von Mn, Fe, Ni und Co und den Rest Indium aufweist.

2. Hochtemperatur-Oxidsupraleiterdraht, der Hochtemperatur- Oxidsupraleiterdrähte (1) für sich oder einen Hochtemperatur-Oxidsupraleiterdraht (1) und einen Metalldraht (5) aufweist, die durch eine Legierung (5) verbunden sind, die 0,1-90 Gew.% wenigstens eines zweiwertigen metallischen Elements der Gruppen II A und II B oder eines von Mn, Fe, Ni und Co und den Rest Indium aufweist.

3. Verfahren zum Verbinden von Hochtemperatur-Oxidsupraleitern (1), das die Durchführung des Verbindens durch Erhitzen und Schmelzen einer Legierung (2), die 0,1-90 Gew.% wenigstens eines zweiwertigen metallischen Elements der Gruppen II A und II B oder eines von Mn, Fe, Ni und Co und den Rest Indium aufweist, als Lötmaterial bei 150-350 ºC vorsieht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Legierung (2) 5-75 Gew.% Cadmium und den Rest Indium aufweist.

5. Lötmaterial zum Verbinden von Hochtemperatur-Oxidsupraleitern (1), das eine Legierung (2) aus 0,1-90 Gew.% wenigstens eines zweiwertigen metallischen Elements der Gruppen II A und II B oder eines von Mn, Fe, Ni und Co und dem Rest Indium aufweist, die einen Schmelzpunkt von 100-300 ºC hat.

6. Lötmaterial nach Anspruch 5, das eine Legierung mit 5-75 Gew.% Cadmium und dem Rest Indium aufweist.

7. Verbundener Körper, der Hochtemperatur-Oxidsupraleiter (1) für sich oder einen Hochtemperatur-Oxidsupraleiter (1) und andere Leitermaterialien (5) aufweist, die durch das Lötmaterial (2) nach Anspruch 5 oder 6 verbunden sind.

8. Verfahren zum Messen von Eigenschaften von Hochtemperatur-Oxidsupraleitern (1), mit denen die Kontakte einer Einrichtung für die Messung durch das Lötmaterial (2) nach Anspruch 5 oder 6 verbunden sind.

9. Vorrichtung, die einen Oxidsupraleiterdraht (1) aufweist, der durch das Lötmaterial nach Anspruch 5 mit einer Spule für einen Rotor oder Stator eines Rotators, einer Spule für Energiespeicherung, einer Spule für einen Plasmabehälter einer Kernverschmelzungsanlage, einem Kabel zur Leistungsübertragung und -verteilung, einer Spule für einen Transformator, einer Spule für einen Beschleuniger, einer Spule für einen MRI-Magnet, einer Spule für einen NMR- Magnet, einer Spule für ein Elektronenmikroskop, einer Spule für einen Magnet eines Atomabsorptionsspektrometers, einer Spule für einen Magnet eines Linearmotorwagens, oder einer Spule für einen Rotor oder Stator von Motoren verschiedener Verkehrseinrichtungen verbunden ist.