DE69121949T2

DE69121949T2 - Draht aus supraleitendem Oxid, Verfahren zur Herstellung sowie zum Handhaben

Info

Publication number: DE69121949T2
Application number: DE69121949T
Authority: DE
Inventors: Hidehito Mukai; Kenichi Sato; Nobuhiro Shibuta
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: EP0449316A1; FI911590A; US6536097B1; DE69121949D1; EP0449316B1; FI911590A0; US6205345B1

Description

TITEL DER ERFINDUNG

Oxid-supraleitender Draht, Verfahren zu dessen Herstellung und Verfahren zu dessen Handhabung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oxid-supraleitenden Draht, ein Verfahren zu dessen Herstellung und ein Verfahren zu dessen Handhabung, und insbesondere betrifft sie eine Verbesserung der Verwindungsbeständigkeit der kritischen Stromdichte in einem Oxid-supraleitenden Draht.

Beschreibung des Hintergrunds des Stands der Technik

In den vergangenen Jahren wurden supraleitende Materialien aus Keramiken, d.h. Oxid-supraleitende Materialien, als Materialien betrachtet, die höhere kritische Temperaturen aufweisen. Insbesondere solche, auf Yttrium basierende, auf Bismut basierende und auf Thallium basierende, welche hohe kritische Temperaturen von 90 K, 110 K und 120 K aufweisen, werden als brauchbare supraleitende Materialien erachtet.
Hinsichtlich eines Verfahrens zum Erhalt eines Oxidsupraleitenden Drahtes, wie eines langen supraleitenden Drahtes oder eines supraleitenden Musters, welches auf einem geeigneten Substrat verdrahtet ist, wobei ein Supraleiter eines derartigen Oxid-supraleitenden Materials verwendet wird, ist ein Verfahren zum Umhüllen von Rohmaterialpulver mit einer Metallumhüllung und Wärmebehandeln des selben zum Überführen des Rohmaterialpulvers in ein gewünschtes supraleitendes Material bekannt, wodurch ein Oxid-supraleitender Draht hergestellt wird, welcher einen mit einer Metallumhüllung bedeckten Supraleiter umfaßt. Der auf diese Weise gebildete supraleitende Draht ist anwendbar auf ein Kabel, eine Stromschiene, eine Stromleitung, einen Magneten, eine Spule oder dergleichen.
Solch ein supraleitender Draht ist zum Beispiel aus EP-A1-0357779 bekannt.
Um den zuvor genannten supraleitenden Draht auf ein Kabel, einen Magneten oder dergleichen anzuwenden, ist es notwendig, zusätzlich zu einer hohen kritischen Temperatur eine hohe kritische Stromdichte zu erzielen. Es ist insbesondere notwendig, eine unter einem Magnetfeld, welches auf dem supraleitenden Draht angewendet wird, erforderliche kritische Stromdichte sicherzustellen, wobei solch eine hohe Stromdichte bei einer auf den supraleitenden Draht ausgeübten Verwindung aufrechterhalten werden muß.
Ein supraleitender Draht, welcher einen Oxid-Supraleiter enthält, ist jedoch hinsichtlich der Verwindungsbeständigkeit der kritischen Stromdichte derart ungenügend, daß die kritische Stronidichte reduziert wird, wenn der Supraleiter zum Beispiel zu einem bestimmten Krümmungsgrad gebogen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Qxid-supraleitenden Draht, dessen kritische Stromdichte nicht stark reduziert wird, sogar wenn dieser verwunden wird, und ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein bevorzugtes Verfahren zur Handhabung des zuvor genannten supraleitenden Drahtes zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der Ansprüche 1, 7 und 17 gelöst.
Der Oxid-supraleitende Draht der Erfindung, welcher die sogenannte Mehraderstruktur besitzt, umfaßt eine Metallumhüllung und eine Vielzahl an Supraleitern, welche in der Metallumhüllung entlang der Richtung der Dicke der Metallumhüllung unabhingig verteilt sind. Die Abmessung eines jeden Supraleiters in Richtung der Dicke ist auf nicht mehr als 5% der Außenabmessung der Metallumhüllung in Richtung der Dicke eingestellt.
Die vorliegende Erfindung wird besonders vorteilhaft auf einen Supraleiter angewendet, welcher aus einem Oxid- Supraleiter hergestellt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Drahtes, welcher den zuvor genannten Oxid-Supraleiter enthält, zur Verfügung. Dieses Verfahren umfaßt einen Schritt des Herstellens einer Vielzahl an Strängen, welche aus mit ersten Metallumhüllungen bedeckten Oxid-Supraleitern gebildet sind, einen Schritt des Füllens der Vielzahl an Strängen in eine zweite Metallumhüllung und einen Schritt des Durchführens einer Verformungsbearbeitung zur mindestens einmaligen Anwendung einer Drucklast in Querschnittsrichtung auf die zweite Metallumhüllung, welche mit der Vielzahl an Strängen gefüllt ist, so daß die Dicke des in jedem Strang enthaltenen Supraleiters nicht mehr als 5% der Außenabmessung der zweiten Metallumhüllung in Richtung der Dicke ausmacht, und die zweite Metallumhüllung zu einem Band verformt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Handhabung eines Oxid-supraleitenden Drahtes zur Verfügung. Der Oxid-supraleitende Draht umfaßt eine Metallumhüllung mit einer Abmessung in Richtung der Dicke und einer Vielzahl an Oxid-Supraleitern, welche unabhängig in der Metallumhüllung in Richtung der Dicke verteilt sind. Die Abmessung eines jeden Supraleiters in Richtung der Dicke ist auf nicht mehr als. 5% der Außenabmessung der Metallumhüllung in Richtung der Dicke eingestellt. Um einen derartigen Oxid-supraleitenden Draht zu handhaben, wird die Verwindung (Dicke der Metallumhüllung/Biegedurchmesser) in einem Bereich von nicht mehr als 0,3% kontrolliert.
Wenn ein Supraleiter einmal springt, breitet sich ein derartiger Riß leicht aus. Diese Tendenz ist in einem Oxid- Supraleiter aus Keramiken beachtlich. Wenn der Supraleiter daher über einen bestimmten Grad verwunden wird, springt daher der Supraleiter, und ein derartiger Riß breitet sich auf Bereiche mit einer geringeren Verwindung aus, um die kritische Stromdichte zu verringern. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch ein Supraleiter derart unterteilt, daß die Dicke eines jeden supraleitenden Teils nicht mehr als einen vorgeschriebenen Wert beträgt, wodurch es möglich ist, die Ausbreitung des Risses zu verhindern ohne einen Stromflußwerte zu verringern. Somit kann die Verwindungsbeständigkeit der kritischen Stromdichte verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, einen supraleitenden Draht zu erhalten, dessen kritische Stromdichte nicht stark verringert wird, sogar wenn dieser verwunden wird. Daher ist es möglich, einen Oxid-supraleitenden Draht, welcher eine hohe Verwindungsbeständigkeit besitzen muß, insbesondere auf ein deutlich verwundenes Element wie zum Beispiel ein Kabel oder einen Magneten ohne Probleme anzuwenden.
Wenn ein Oxid-Supraleiter in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist solch ein Oxid-Supraleiter vorzugsweise hinsichtlich der c-Achse in Richtung der Dicke ausgerichtet.
Der Oxid-Supraleiter kann irgendeiner aus Yttrium, Bismut und Thallium sein, wobei ein Bismutoxid-Supraleiter besonders optimal ist. In solch einem Bismutoxid-Supraleiter mit den Bestandteilen von Bi-Sr-Ca-Cu-O oder (Bi, Pb)-Sr-Ca-Cu-O ist die a-b-Ebene einer 2223-Phase, welche eine kritische Temperatur von 110 K aufweist und eine 2223-zusammensetzung der Komponenten Bi- oder (Bi, Pb)-Sr-Ca-Cu besitzt, vorzugsweise in einer Richtung des Stromflusses ausgerichtet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es auf einfache Weise möglich, eine Struktur zu erreichen, derart daß die a-b-Ebene der 2223-Phase, welche eine kritische Temperatur von 110 K aufweist, in Richtung des Stromflusses ausgerichtet ist.
Auch aufgrund der Tatsache, daß der Bismutoxid-Supraleiter alle Bedingungen einer höheren kritischen Temperatur und kritischen Stromdichte, einer geringen Toxizität, und der Nichtnotwendigkeit von Seltenerdelementen wie vergleichsweise mit Yttrium- und Thalliumoxid-Supraleitern erfüllt, wird der Bismutoxid-Supraleiter als besonders bevorzugt betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erwies es sich als möglich, die Verwindungsbeständigkeit der kritischen Stromdichte auch hinsichtlich von Yttrium- und Thalliumoxid- Supraleitern zu verbessern, da in einem gewissen Ausmaß der Grad ihrer Orientierung verbessert werden kann.
Der supraleitende Draht der Erfindung kann zu einem Draht geformt werden, so daß dieser in einem größeren Bereich anwendbar ist.
Wenn der supraleitende Draht der Erfindung, welcher zu einem Draht geformt ist, des weiteren mit einem organischen Überzug aus einem organischen Material bedeckt werden kann, können die Supraleitungseigenschaften des supraleitenden Drahtes gegenüber Verbiegen weiter stabilisiert werden.
Gemäß dem erf inderischen Verfahren der Herstellung eines Oxid-supraleitenden Drahtes ist es einfach, die Dicke eines Oxid-Supraleiters, welcher mit einer Metallumhüllung umhüllt ist, zu unterteilen, so daß die Dicke eines jeden supraleitenden Teiles nicht mehr als 5% der Gesamtdicke des supraleitenden Drahtes beträgt.
Die Stränge können gezogen werden, bevor sie in die zweite Metallumhüllung gefüllt werden, um die Dicke eines jeden, in dem auf diese Weise gebildeten Oxid-supraleitenden Draht enthaltenem Supraleiters wirksam zu reduzieren.
Die zweite Metallumhüllung wird durch eine Verformungsbearbeitung, welche in dem erfinderischen Herstellungsverfahren angewendet wird, vorzugsweise zu einem flachen Band verformt.
Um die kritische Stromdichte zu verbessern, wird eine Wärmebehandlung vorzugsweise nach der Verformungsbearbeitung durchgeführt. Es wird ferner weiter bevorzugt, eine derartige Verformungsbearbeitung und Wärmebehandlung mehrmals zu wiederholen.
Es ist möglich, auf einfache Weise die Dicke eines jeden Supraleiters, der in dem Oxid-supraleitenden Draht enthalten ist und im Schritt der Verformungsbearbeitung erhalten wird anzupassen, indem die Anzahl der in die zweite Metallumhüllung gefüllten Stränge variiert wird. Zum Beispiel kann die Dicke eines jeden Supraleiters nach der Verformungsbearbeitung aufleichte Weise verringert werden, indem die Anzahl der Stränge erhöht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, die Verschlechterung der von der Verwindung herrührenden Supraleitungseigenschaften im wesentlichen zu verhindern, indem die Verwindung, welche auf den, die Oxid-Supraleiter enthaltenden supraleitenden Draht angewendet wird, in einem Bereich von nicht mehr als 0,3%, wie nachfolgend beschrieben, zu regulieren. Eine derartige Verwindungskontrolle wird einschließlich einer Wärmebehandlung in verschiedenen Schritten durchgeführt, zum Beispiel zur Herstellung des supraleitenden Drahtes, und in Verfahren der Zuführung von einer Kabeltrommel nach der Herstellung, beim Aufwickeln auf die Kabeltrommel und beim Formen zu einem Kabel, einer Stromschiene, einer Stromleitung, einer Spule oder dergleichen. Wenn die Verwindung auf diese Weise in einem Bereich von nicht mehr als 0,3% kontrolliert wird, wird die kritische Stromdichte nicht wesentlich verringert, sogar wenn der supraleitende Draht wiederholt verwunden wird. Somit ist es möglich, den supraleitenden Draht für verschiedene Anwendungen zu verwenden.
Wenn der supraleitende Draht in einem Zustand wärmebehandelt wird, in welchem er mit einem Krümmungsgrad gewundenen ist, welcher eine Verwindung von nicht mehr als 0,3% anwendet, werden die Supraleitungseigenschaften während der Wärmebehandlung und der Zuführung nicht im geringsten oder kaum verschlechtert. Es ist somit möglich, einen supraleitenden Draht zu erhalten, welcher stabile Supraleitungseigenschaften, insbesondere gegenüber Verbiegen aufweist.
Diese und andere Aufgaben, Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung augenscheinlicher werden, wenn sie im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Verformungs-Bearbeitungsschrittes, welcher in dem erfinderischen Verfahren zur Herstellung eines Oxid-supraleitenden Drahtes enthalten ist; und
Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Schnittansicht, welche einen anderen Oxid-supraleitenden Draht mit einer größeren Anzahl an Strängen 3 veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Um einen supraleitenden Draht, welcher Oxid-Supraleiter enthält, gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, wird zum Beispiel das folgende Herstellungsverfahren angewendet:
Zuerst wird ein Oxid-Supraleiter in eine erste Metallumhüllung gefüllt, um einen Strang zu erhalten. Zum Dünnermachen wird dieser Strang gezogen. Dann werden eine Vielzahl solcher verdünnter Stränge in eine zweite Metallumhüllung gefüllt und zur weiteren Verdünnung einer Verformungsbearbeitung wie einem Ziehen und Walzen unterzogen. Auf diese Weise wird solch ein Oxid-supraleitender Draht erhalten, daß die Dicke des in jedem Strang enthaltenen Oxid- Supraleiters nicht mehr als 5% der Gesamtdicke beträgt. Dieser Oxid-supraleitende Draht hat zum Beispiel die Form eines flachen Bandes.
Um die kritische Stromdichte des Oxid-supraleitenden Drahtes zu steigern, wird anschließend des weiteren ein Ziehen und Walzen durchgeführt, gefolgt von einer Wärmebehandlung. Dann kann das Walzen und die Wärmebehandlung erneut durchgeführt werden. In diesem Fall kann das Walzen durch Ziehen ersetzt werden, in Kombination mit einer Wärmebehandlung.
Wenn ein Bismutoxid-Supraleiter verwendet wird, wird die Temperatur der Wärmebehandlung gegenüber der zur Ausbildung hauptsächlich einer 2223-Phase leicht erhöht, so daß eine Struktur MIL einer hohen kritischen Zielstromdichte erreicht werden kann.
Es wird bevorzugt, ein Pulver herzustellen, welches in einem Submikronzustand in die erste Metallumhüllung gefüllt wird, um einen Supraleiter mit einer ausgezeichneten Gleichförmigkeit zu erhalten.
Die Wärmebehandlungstemperatur kann nicht eindeutig festgelegt werden, da der optimale Wert im Bezug auf die Wärmebehandlungsatmosphäre gewählt wird. Es wird zum Beispiel eine ziemlich niedrige Wärmebehandlungstemperatur verwendet, wenn der Sauerstoffpartialdruck der Wärmebehandlungsatmosphäre verringert ist.
Die Metallumhüllung wird angepaßt, um den supraleitenden Draht zu stabilisieren. Eine derartige Metallumhüllung wird geeignetermaßen aus einem Metall wie zum Beispiel Silber, einer Silberiegierung, Gold oder einer Goldlegierung hergestellt, welches nicht mit dem Supraleiter reagiert und eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit und einen geringen Widerstand besitzt, um als ein Stabilisator zu dienen. Hinsichtlich der ersten und zweiten, in dem erfinderischen Herstellungsverfahren verwendeten Metallumhüllung, darf insbesondere die erste Metallumhüllung nicht mit dem Supraleiter reagieren, wohingegen die zweite Metallumhüllung eine solche Bedingung nicht erfüllen muß. Im allgemeinen werden jedoch die ersten und zweiten Metallumhüllungen vorzugsweise aus Silber, einer Silberlegierung, Gold oder einer Goldlegierung gebildet. Insbesondere hinsichtlich der ersten Metallumhüllung kann lediglich eine Oberfläche, welche in Kontakt mit dem Supraleiter steht, mit einer Schicht eines Metalls, welches mit dem Supraleiter nicht reagiert, bedeckt werden. In diesem Fall können andere Bereiche der Metallumhüllung aus einem anderen Typ von Metall, wie zum Beispiel Kupfer oder seine Legierung oder Aluminium oder seine Legierung gebildet werden.
Die Verformungsbearbeitung beinhaltet zum Beispiel Ziehen, Walzen, und dergleichen. Um die kritische Stromdichte zu verbessern, beträgt sowohl beim Ziehen als auch beim Walzen das Verformungsverhältnis vorzugsweise mindestens 80%. Einer derartigen Verformungsbearbeitung folgt vorzugsweise eine Wärmebehandlung, wobei ein derartiges Verformen und Wärmebehandeln vorzugsweise mehrmals wiederholt wird, um die kritische Stromdichte weiter wirksam zu verbessern. Wenn zum Beispiel das Walzen mehrmals durchgeführt wird, beträgt das Verformungsverhältnis eines einzelnen Durchlaufs vorzugsweise mindestens 40%. Wenn nach der Wärmebehandlung das Walzen oder Ziehen erneut durchgeführt wird, kann das Verformungsverhältnis in einer solchen Bearbeitung 10 bis 30% betragen. Das Walzen wird zum Beispiel mit einer Walze oder einer Presse durchgeführt.
Nach der Wärmebehandlung kann der auf diese Weise hergestellte supraleitende Draht ferner mit einem organischen Material beschichtet werden. In diesem Fall wird der supraleitende Draht durch ein Bad des organischen Materials geführt, oder die Oberfläche des supraleitenden Drahtes wird mit dem organischen Material bestrichen.
Es werden nun experimentelle Beispiele beschrieben, die gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden.

Experimentelles Beispiel 1

Es wurden Bi&sub2;O&sub3;, PbO, SrCO&sub3;, CaCO&sub3; und CuO so gemischt, daß Bi, Pb, Sr, Ca und Cu in den Zusammensetzungsverhältnissen von 1,85 : 0,41 : 2,01 : 2,19 : 2,98 vorlagen. Diese Mischung wurde während 12 Stunden bei 750ºC und während 8 Stunden bei 800ºC in der Atmosphärenluft und dann bei 760ºC während 8 Stunden in einer dekomprimierten Atmosphäre von 1 Torr in dieser Reihenfolge wärmebehandelt. Die Mischung wurde nach jeder Wärmebehandlung pulverisiert. Das auf diese Weise gebildete Pulver wurde weiter mit einer Kugelmühle pulverisiert, um ein Submikronpulver zu erhalten. Dieses Submikronpulver wurde in einer dekomprimierten Atmosphäre während 10 Minuten bei 800ºC entgast.
Das auf diese Weise gebildete Pulver wurde in eine Silberröhre mit 12 mm im Durchmesser (Außendurchmesser) gefüllt, welche wiederum auf einen Durchmesser von 1,8 mm gezogen wurde, um einen Strang zu erhalten. Eine beliebige Anzahl solcher Stränge wurde erneut in Silberröhren gefüllt, welche einem Ziehen und Walzen unterzogen, wärmebehandelt und erneut gewalzt und wärmebehandelt wurden, um die in Tabelle 1 aufgeführten Proben der Nummern 1 bis 5 zu erhalten. Tabelle 1
Die Dicke eines jeden Supraleiters hinsichtlich der Gesamtdicke des supraleitenden leitfähigen Körpers betrug 32% bei der Probe Nr. 1, 15% bei der Probe Nr. 2, 6,2% bei der Probe Nr. 3, 4,3% bei der Probe Nr. 4 und 2,0% bei der Probe Nr. 5.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Verfahren, welches zum Erhalt der Proben mit unterschiedlichen Dicken des Supraleiters im Bezug auf die Gesamtdicke des Drahtes verwendet wird.
Jede der Figuren 1 und 2 zeigt eine Vielzahl an Strängen 3, welche einen mit einer ersten Metallumhüllung 2 bedeckten Oxid-Supraleiter 1 umfassen. Hinsichtlich Fig. 1 sind sieben Stränge in eine zweite Metallumhüllung 4 gefüllt. Demgegenüber sind in Fig. 2 19 Stränge 3 in eine zweite Metallumhüllung 5 gefüllt. In solchen Zuständen wird eine Verformungsbearbeitung wie zum Beispiel Walzen durchgeführt, um flachbandartige supraleitende Drähte 6 und 7 zu erhalten.
Beim Vergleich dieser supraleitenden Drähte 6 und 7 ist die Dicke eines jeden Oxid-Supraleiters 1 auf ungefähr 30% der Gesamtdicke des supraleitenden Drahtes 6 in Fig. 1 eingestellt. Bei dem in Fig. 2 aufgezeigten supraleitenden Draht 7 ist demgegenüber die Dicke eines jeden Oxid-Supraleiters 1 auf ungefähr 15% der Gesamtdicke des supraleitenden Drahtes 7 eingestellt.
Somit ist es möglich, die Dicke eines jeden Supraleiters, welcher in dem durch die Verformungsbearbeitung erhaltenen supraleitenden Draht enthalten ist, abhängig von der, in eine zweite Metallumhüllung gefüllten Anzahl von Strängen anzupassen. Bei jeder der zuvor genannten Proben wurde die Dicke eines jeden Supraleiters durch das in den Figuren 1 und 2 aufgezeigte Verfahren eingestellt.
Hinsichtlich der auf die vorhergenannte Weise erhaltenen supraleitenden Drähte wurden die Verwindungscharakteristiken der kritischen Stromdichte bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs miteinander verglichen. Tabelle 1 zeigt ebenfalls die Ergebnisse.
Jeder in Tabelle 1 aufgezeigte Zahlenwert wurde aus Jc/Jco × 100 [%] berechnet, wobei Jco eine kritische Stromdichte ohne Anwendung einer Verwindung darstellt, und Jc eine kritische Stromdichte bei Anwendung einer vorgeschriebenen Verwindung darstellt.
Aus Tabelle 1 ist erkennbar, daß die Proben der Nummern 4 und 5, in welchen die Dicke eines jeden Supraleiters auf nicht mehr als 5% der Gesamtdicke des Drahtes eingestellt wurde, eine ausgezeichnete Verwindungsbeständigkeit besitzen.

Experimentelles Beispiel 2

Es wurden Oxide oder Carbonate, welche Bi, Pb, Sr, Ca und Cu enthalten, miteinander vermischt, so daß diese Elemente in Zusammensetzungsverhältnissen von 1,78 : 0,44 : 1,99 : 2,23 : 2,98 vorlagen, um ein Pulver herzustellen, welches aus einer 2212-Phase gebildet war, welche Bi+Pb, Sr, Ca und Cu in Verhältnissen von ungefähr 2:2:1:2 und nichtsupraleitende Phasen enthielt.
Dieses Pulver wurde in einer dekomprimierten Atmosphäre von 8 Torr während 10 Stunden bei 720ºC entgast.
Das auf diese Weise gebildete Pulver wurde zuerst mit einem Silberrohr mit einem Außendurchmesser von 12 mm und einem Innendurchmesser von 8 mm umhüllt, auf einen Außendurchmesser von 1 mm gezogen und dann in ein Silberrohr mit einem größeren Durchmesser eingebracht, um einen mehradrigen Draht mit 1296 Adern zu erhalten. Der mehradrige Draht wurde dann auf einen Außendurchmesser von 1 mm gezogen und anschließend auf eine Dicke von 0,17 mm gewalzt.
Dieser Draht wurde während 50 Stunden bei 840ºC wärmebehandelt, dann bei einem Verformungsverhältnis von 11,8% gewalzt und dann auf einen Aluminiumoxid/Siliciumdioxid- Keramikzylinder mit einem Durchmesser von 50 mm aufgewickelt. In solch einem aufgewickelten Zustand befand sich der Draht bei einem Biegegrad, welcher eine Verwindung von 0,3% ausübte.
In diesem Zustand wurde der Draht während 50 Stunden bei 840ºC wärmebehandelt Sofort im Anschluß an die Wärmebehandlung wies der Draht bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffes eine kritische Stromdichte von 7000 A/cm² auf.
Dann wurde der Draht vom Zylinder abgegeben und 40 mal wiederholt auf eine Umfangsoberf läche eines Zylinders mit demselben Durchmesser gebogen und zu einem linearen Zustand rückgeführt. Nach diesem Verfahren zeigte der Draht dieselbe kritische Stromdichte, wie sie sofort nach der Wärmebehandlung gemessen wurde.

Experimentelles Beispiel 3

Oxide oder Carbonate, welche Bi, Pb, Sr, Ca und Cu enthalten, wurden miteinander vermischt, so daß diese Elemente in Zusammensetzungsverhältnissen von 1,78 : 0,44 : 1,96 2,25 : 2,99 vorlagen, um ein Pulver herzustellen, welches aus einer 2212-Phase und nichtsupraleitenden Phasen gebildet war.
Dieses Pulver wurde in einer dekomprimierten Atmosphäre von 11 Torr während 7 Stunden bei 700ºC entgast.
Das auf diese Weise gebildete Pulver wurde mit einem Silberrohr mit einem Außendurchmesser von 12 mm und einem Innendurchmesser von 8 mm umhüllt, dann auf einen Außendurchmesser von 1 mm gezogen und in ein Silberrohr mit einem größeren Durchmesser eingeführt, um einen mehradrigen Draht mit 1260 Adern herzustellen. Der mehradrige Draht wurde auf einen Außendurchmesser von 1 mm gezogen und dann auf eine Dicke von 0,17 mm gewalzt.
Ein Paar solcher Drähte wurde in engen Kontakt miteinander gebracht, in diesem Zustand während 50 Stunden bei 840ºC wärmebehandelt und anschließend mit einem Verformungsverhältnis von 15% gewalzt.
Der auf diese Weise gebildete Doppeidraht wurde auf einen keramischen Wickelkörper mit einem Durchmesser, welcher einer Verwindung von 0,29% entsprach, aufgewickelt und während 50 Stunden bei 840ºC wärmebehandelt.
Der Doppeldraht wurde dann erneut auf einen anderen Wickelkörper mit demselben Durchmesser gewickelt und desweiteren spiralförmig auf ein Teflon-(Warenzeichen)-Rohr mit demselben Durchmesser in einer Steigung von 60 mm aufgewickelt.
Dann wurde der Draht wiederholt 10 mal auf einen Radius von 100 mm und 200 mm gebogen.
Nach den entsprechenden Schritten der Wärmebehandlung, dem erneuten Aufwickeln und Biegen wurde der Draht einer Messung der kritischen Stromdichte in flüssigem Stickstoff unterzogen. Das Ergebnis betrug bei jedem Schritt 8000 A/cm².

Experimentelles Beispiel 4

Es wurden Oxide oder Carbonate, welche Ei, Pb, Sr, Ca und Cu enthielten, miteinander vermischt, so daß diese Elemente in Zusammensetzungsverhältnissen von 1,76 : 0,43 : 1.98 : 2,20 : 3,02 vorlagen, um durch Wärmebehandlung ein Pulver herzustellen, welches aus einer 2212-Phase und nichtsupraleitenden Phasen bestand.
Dieses Pulver wurde in einer dekomprimierten Atmosphäre von 15 Torr während 12 Stunden bei 710ºC entgast.
Das auf diese Weise gebildete Pulver wurde mit einem Silberrohr mit einem Außendurchmesser von 12 mm und einem Innendurchmesser von 8 mm umhüllt, auf einen Außendurchmesser von 1 mm gezogen und dann in ein Silberrohr mit einem größeren Durchmesser eingeführt, um einen mehradrigen Draht mit 1260 Adern herzustellen. Der mehradrige Draht wurde dann auf einen Außendurchmesser von 1 mm gezogen und anschließend auf eine Dicke von 0,17 mm gewalzt.
Dieser Draht wurde währen 50 Stunden bei 840ºC wärmebehandelt, anschließend bei einer Querschnittsabnahme (draft) von 11,8% gewalzt und auf einen Aluminiumoxid/Siliciumdioxid-Keramikzylinder mit einem Durchmesser von 50 mm aufgewickelt. In einem solchen aufgewickelten Zustand befand sich der Draht bei einem Biegegrad, welcher eine Verwindung von 0,3% ausübte.
Derdraht wurde in diesem Zustand während 50 Stunden bei 840ºC wärmebehandelt
Der Draht wurde dann von dem Zylinder abgegeben und wiederholt 10 mal durch ein Formalbad bei einer Lineargeschwindigkeit von 20 m/min geführt und bei 350ºC gebrannt, um mit einer Formalbeschichtung mit einer Dicke 30 bis 50 µm versehen zu werden. In jedem Schritt wurde die Verwindung so reguliert, daß sie nicht mehr als 0,3% betrug.
Dieser Draht wurde auf einen Wickelkörper mit einem Durchmesser von 50 mm aufgewickelt, um eine Spule herzustellen. Diese Spule zeigte bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffes eine kritische Stromdichte von 6000 A/cm².

Experimentelles Beispiel 5

Es wurden Oxide oder Carbonate, welche Bi, Pb, Sr, Ca und Cu enthielten, miteinander vermischt, so daß diese Elemente in Zusammensetzungsverhältnissen von 1,82 : 0,42 : 1,99 : 2,22 : 3,01 vorlagen, um durch Wärmebehandlung ein Pulver herzustellen&sub1; welches aus einer 2212-Phase und nichtsupraleitenden Phasen hergestellt war.
Dieses Pulver wurde in einer dekomprimierten Atmosphäre von 10 Torr während 15 Stunden bei 700ºC entgast.
Das auf diese Weise gebildete Pulver wurde mit einem Silberrohr mit einem Außendurchmesser von 12 mm und einem Innendurchmesser von 8 mm umhüllt, dann auf einen Außendurchmesser von 1 mm gezogen und des weiteren in ein Silberrohr mit einem größeren Durchmesser eingeführt, um einen mehradrigen Draht mit 1260 Adern herzustellen. Der mehradrige Draht wurde auf einen Außendurchmesser von 1 mm gezogen und dann auf eine Dicke von 0,17 mm gewalzt.
Dieser Draht wurde während 50 Stunden bei 840ºC wärmebehandelt und anschließend bei einem Veformungsverhältnis von 15% gewalzt.
Dieser Draht wurde auf einen Keramikwickelkörper mit einem Durchmesser, welcher einer Verwindung von 0,29% entsprach, aufgewickelt und während 50 Stunden bei 840ºC wärmebehandelt.
Dann wurde der Draht von dem Wickelkörper abgegeben und durch ein Formalbad geleitet und in einem Ofen bei 400ºC während 10 Sekunden gebrannt. Dieses Verfahren wurde 10 mal wiederholt. In jedem Schritt wurde die Verwindung auf nicht mehr als 3% gedrückt. Somit wurde ein Draht mit einer Formalbeschichtung mit einer Dicke von 40 µm erhalten.
Diese Draht wurde auf ein Edelstahlrohr mit einem Durchmesser von 50 mm in einer Steigung von 50 mm als ein Leiter für ein Kabel aufgewickelt und zu einem Krümmungsradius von 70 cm gebogen.
Nach den jeweiligen Schritten der Wärmebehandlung, der Formalbeschichtung, dem erneuten Aufwickeln und Biegen wurde der Draht einer Messung der kritischen Stromdichte in flüssigem Stickstoff unterzogen. Das Ergebnis betrug in jedem Schritt 7500 A/cm².
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und veranschaulicht wurde, ist es selbstverständlich, daß dies lediglich im Zuge einer Veranschaulichung und eines Beispiels geschah und nicht als eine Einschränkung gesehen werden kann, und der Umfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch den Wortlaut der anhängenden Ansprüche eingeschränkt ist.

Claims

1. Supraleitender Draht (6; 7) mit einer Metallumhüllung (4; 5) und einer Vielzahl von Oxid-Supraleitern, die in der Metallumhüllung (4; 5) unabhängig voneinander über einen senkrecht zu der longitudinalen Achse der Metallumhüllung angeordneten Querschnitt verteilt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Dicke jedes Oxid-Supraleiters (1) auf nicht mehr als 5 % der Gesamtdicke der Metallumhüllung (4; 5) festgelegt ist.

2. Supraleitender Draht (6; 7) nach Anspruch 1, wobei die Oxid-Supraleiter C-Achsen orientiert auf der Querschnittssenkrechten sind.

3. Supraleitender Draht (6; 7) nach Anspruch 2, wobei die Oxid-Supraleiter Wismut-Oxid-Supraleiter sind, die Komponenten von Bi-Sr-Ca-Cu-O oder (Bi, Pb)-Sr-Ca-Cu-O aufweisen.

4. Supraleitender Draht (6; 7) nach Anspruch 3, wobei die Wismut-Oxid-Supraleiter Zusammensetzungsverhältnisse von Bi+Pb : Sr : Ca : Cu = 1,5 bis 2,5 : 1,8 bis 2,2 : 1,5 bis 2,5 : 2,5 bis 3,5 haben.

5. Supraleitender Draht (6; 7) nach Anspruch 1, wobei die Metallumhüllung (4; 5) und die Supraleiter (1) jeweils eine longitudinale Ausdehnung haben.

6. Supraleitender Draht (6; 7) nach Anspruch 5, mit ferner einem organischen Material, das die Metallumhüllung (4; 5) abdeckt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) mit folgenden Schritten:

Herstellen einer Vielzahl von Strängen (3), die aus Oxid-Supraleiter (1) gebildet sind, welche mit einer ersten Metallumhüllung (2) abgedeckt sind;

Einfüllen der Vielzahl von Strängen (3) in eine zweite Metallumhüllung (4; 5); und

Durchführen von Deformationsbearbeitungen, um eine Druckbeanspruchung auf die zweite, mit der Vielzahl von Strängen (3) gefüllte Metallumhüllung (4; 5) auszuüben,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Dicke jedes einzelnen Supraleiters (1), der in jedem Strang (3) enthalten ist, nicht mehr als 5 % der Gesamtdicke der zweiten Metallumhüllung (4; 5) ist und die zweite Metallumhüllung (4; 5) in ein Band deformiert wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) nach Anspruch 7, das ferner vor dem Schritt zum Einfüllen der Vielzahl von Strängen (3) in die zweite Metallumhüllung (4; 5) einen Schritt zum Ziehen der Stränge (3) enthält.

9. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) nach Anspruch 7, wobei die zweite Metallumhüllung (4; 5) während des Deformationsbearbeitungsschritts in ein flaches Band deformiert wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) nach Anspruch 7, mit ferner einem Schritt zur Wärmebehandlung des Oxid-Supraleiters (1) nach dem Deformationsbearbeitungsschritt.

11. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) nach Anspruch 10, wobei jeder der Deformationsbearbeitungsschritte und der Wärmebehandlungsschritte mehrfach wiederholt wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) nach Anspruch 7, mit ferner einem Schritt zum Anpassen der Dicke jedes einzelnen Supraleiters, der in dem Draht aus supraleitendem Oxid (6; 7) enthalten ist, welcher durch den Deformationsbearbeitungsschritt erhalten wird, indem die Anzahl der Stränge (3), die in die zweite Metallumhüllung (4; 5) eingefüllt sind, regulierend abgestimmt wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) nach Anspruch 10, das ferner aufweist einen Schritt zum Abdecken der zweiten Metallumhüllung (4; 5) mit einem organischen Material nach dem Wärmebehandlungsschritt.

14. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Abdecken der zweiten Metallumhüllung (4; 5) mit einem organischen Material einen Schritt zum Durchziehen der Stränge (3) durch ein Bad mit dem organischen Material enthält.

15. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Abdecken der zweiten Metallumhüllung mit einem organischen Material einen Schritt zum Bestreichen der Oberfläche der Stränge (3) mit dem organischen Material enthält.

16. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) nach Anspruch 10, wobei der Wärmebehandlungsschritt einen Schritt zum Wärmebehandeln des supraleitenden Drahtes (6; 7) in einem Stadium, in dem der supraleitende Draht mit einem Krümmungsgrad eine Verwindung (Verwindung = Dicke des supraleitenden Drahtes/Biegedurchmesser) von nicht mehr als 0,3 % auferlegt wird, und danach einen Schritt zum Freigeben desselben aus dem mit dem Krümmungsgrad gewickelten Stadium enthält.

17. Verfahren zur Handhabung eines Drahtes aus supraleitendem Oxid (6; 7) mit einer Metallumhüllung (4; 5) und einer Vielzahl von Oxid-Supraleitern (1), die in der Metallumhüllung (4; 5) unabhängig voneinander über den Querschnitt verteilt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Dicke jedes Oxid-Supraleiters (1) auf nicht mehr als 5 % der Gesamtdicke der Metallumhüllung (4; 5) festgelegt ist,

und das Verfahren derart angepaßt ist, um den supraleitenden Draht (6; 7) durch Regulierung der Verwindung, Dicke der Metallumhüllung/Biegedurchmesser, in einem Bereich von nicht mehr als 0,3 % zu handhaben.