DK170912B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af keramiske superlederfilamenter - Google Patents

Description

DK 170912 B1

Den foreliggende opfindelse vedrører en fremgangsmåde til fremstilling af et keramisk superlederfilament eller keramiske superlederfilamenter.

Som superledermaterialer kendes metaller, keramiske materia-5 ler og organiske sammensætninger. Blandt disse er keramiske superledermaterialer blevet vigtige. Specielt kendes en keramisk oxidsuperleder med Perobskeitlagstruktur (K2 Ni F4) . Den keramiske oxidsuperleder fremstilles ved først at blande oxidpulver og dernæst presse og sintre samme. Den keramiske 10 superleder af den ovennævnte type kan udvise en kritisk temperatur på mere end 3OK.

Selv om den keramiske superleder kan formes til blokke eller folier, er den keramiske superleder frembragt ved den ovennævnte bearbejdning skrøbelig eller skør, og det er derfor 15 vanskeligt at fremstille superlederfilamenter med god fleksibilitet .

Der er desuden sædvanligvis blevet benyttet en sådan fremgangsmåde til fremstilling af superlederfilamenter, ved hvilken superledermateriale, såsom NbTi, er indføjet i et 20 kobberrør, hvorefter kobberrøret udsættes for opvarmning eller hydraulisk tryk, så at der kan frembringes ét eller flere superlederfilamenter.

US-A-4,693,865 angår et kontinuert filament af superledende Pb-Bi-(Te eller Sb)-system ternær legering med en høj super-25 ledende transitionstemperatur. Derved blev en blanding af de metalliske materialer placeret i et glasrør og blev smeltet sammen med glasrøret. Når det smeltede glasrør indeholdende den smeltede legering trækkes nedad, strækkes legeringen og gøres tyndere for at danne et glasdækket metallisk filament.

30 Den ovennævnte smeltespinding i overensstemmelse med den såkaldte Taylor-proces udføres i en atmosfære af inert gas, såsom argon- eller heliumgas.

2 DK 170912 B1

Physical Review letters, Vol. 58, No. 9, s. 909-910, 1987, omhandler fremstillingsprocessen for en Y-Ba-CuO keramisk superleder.

Nature, Vol. 332, 17. marts 1988, H. Takagi m.f., s. 236-238 5 inkluderer en fremstillingsproces for en Bi-Sr-Ca-Cu-0 keramisk superleder.

Z. Phys. B-Condensated Matter 64, Springer-verlag 1986, J.G. Bednorz, K.A. Muller, "Possible High Tc Superconductivity in the Ba-La-Cu-0 System", er den første artikel, hvor man 10 opdagede, at metaloxiden Ba-La-Cu-0 udviser superledende egenskaber i området 3OK.

FR 2,613,867 angår dannelse af filamenter ved indførelse af et stangelement af det keramiske superledende materiale i et glasrør til opvarmning.

15 EP 0 045 584 angår en fremgangsmåde til dannelse af filamenter fra metalliske superledermaterialer (Nb, TbTi), etc. Det er kendt at danne filamenter ved rulning eller trækning af metalliske superledende materialer (ikke oxider).

Den konventionelle fremgangsmåde til fremstilling af super-20 lederfilamenter er imidlertid begrænset til de tilfælde, hvor superledermaterialet har stor bearbejdningsevne. Den konventionelle fremgangsmåde kan derfor ikke benyttes til fremstilling af superlederfilamenter, hvor der anvendes en keramisk superleder, der er skrøbelig eller skør.

25 Det keramiske superledermateriale har den fordel, at den kritiske temperatur er forholdsvis høj.

For at udnytte fordelen ved den ovenfor nævnte keramiske superleder er der et kraftigt behov for udvikling af en ny fremgangsmåde til fremstilling af keramiske superlederfila-30 menter.

3 DK 170912 B1

Et væsentligt formål med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en ny fremgangsmåde til fremstilling af de keramiske superlederfilamenter.

Et andet formål med den foreliggende opfindelse er at til-5 vejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af keramiske superlederfilamenter med stor fleksibilitet og stor mekanisk styrke.

Det ovenfor angivne formål løses ved en proces som omfatter en fremgangsmåde til fremstilling af et keramisk superleder-10 filament, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at den omfatter: et trin, ved hvilket der mindst én gang foretages formning, sintring og knusning af et keramisk superledermateriale valgt fra en sammensætning af omfattende (Y, Ba, Cu, 0), en 15 sammensætning omfattende (Sc, Ba, Cu, O) og en sammensætning omfattende (Bi, Sr, Ca, Cu, 0), et trin, ved hvilket det sintrede keramiske superlederpulver fyldes i et glasrør, der har en viskositet, der er højere sammenlignet med det sintrede keramiske superleder-20 materiales viskositet i smeltet tilstand, et trin, ved hvilket det keramiske superlederpulver opvarmes, smeltes og spindes sammen med glasrøret i en blandet gasatmosfære indeholdende iltgas med et partialtryk på 200-760 mmHg til fremstilling af et keramisk superlederfila-25 ment dækket af glas.

Smeltetrinnet udføres fortrinsvis ved at opvarme det keramiske superledende pulver med et glasrør lokalt.

Ifølge en anden foretrukken udførelsesform omfatter fremgangsmåden til fremstilling af et keramisk superlederfilament 30 yderligere: et trin, ved hvilket en mangfoldighed af strenge af det keramiske superlederfilament frembragt under spindingstrinnet bundtes, og 4 DK 170912 B1 et andet spindingstrin, ved hvilket de bundtede strenge af det keramiske superlederfilament yderligere spindes, hvor opvarmningen, smeltningen og spindingen af det keramiske superledermateriale udføres i en blandet gasatmosfære inde-5 holdende iltgas med et partialtryk på 200-760 mmHg til fremstilling af et keramisk superlederfilament dækket af glas.

Det kan være fordelagtigt, hvis ovennævnte proces yderligere omfatter fjernelsen af glaslaget fra det under det andet spindingstrin frembragte keramiske superlederfilament ved 10 hjælp af et kemisk middel. Det kemiske middel er fortrinsvis vandig hydrofluorsyre eller vandigt natriumhydroxid.

Ifølge en yderligere udførelsesform indbefatter den foreliggende opfindelse en fremgangsmåde til fremstilling af et keramisk superlederfilament, hvilken fremgangsmåde er ejen-15 dommelig ved, at den omfatter: et trin, ved hvilket der mindst én gang foretages formning, sintring og knusning af et keramisk superledermateriale valgt fra en sammensætning af omfattende (Y, Ba, Cu, 0), en sammensætning omfattende (Sc, Ba, Cu, 0) og en sammensætning 20 omfattende (Bi, Sr, Ca, Cu, 0), et trin, ved hvilket det sintrede keramiske superledermateriale fyldes i et glasrør, der har en viskositet, der er højere sammenlignet med det sintrede keramiske superleder-materiales viskositet i smeltet tilstand, 25 et trin, ved hvilket det keramiske superlederpulver opvarmes med glasrøret, et første spindingstrin, ved hvilket det opvarmede keramiske superledermateriale spindes med glasrøret til fremstilling af et keramisk superlederfilament dækket af glas, 30 et trin, ved hvilket en mangfoldighed af de keramiske superlederfilamenter frembragt ved det første spindingstrin og en mangfoldighed af metalfilamenter, der hver er coated med glaslag, bundtes, et andet spindingstrin til spinding af de bundtede kera-35 miske superlederfilamenter og metalfilamenter til fremstilling af et sammensat filament, der indeholder de respektive 5 DK 170912 B1 keramiske superlederfilamenter og metalfilamenter som strenge, et trin til fjernelse af glaslaget fra det ved det andet spindingstrin frembragte sammensatte keramiske superleder-5 filament ved hjælp af et kemisk middel og et trin, ved hvilket det sammensatte filament uden glas-laget opvarmes til en temperatur, der er højere end smeltepunktet for metallederen og lavere end smeltepunktet for det keramiske superlederfilament, så at der kan frembringes et 10 sammensat keramisk superlederfilament, der indeholder strengene af de keramiske superlederfilamenter i metalmatrice, hvor opvarmningen og spindingen af det keramiske superleder-materiale udføres i en blandet gasatmosfære indeholdende iltgas med et partialtryk på 200-760 mmHg.

15 I overensstemmelse med ovennævnte opfindelse kan der, da der mindst én gang foretages en sådan række af processer omfattende blanding af råmaterialer af keramisk superleder, formning af den blandede keramiske superleder til et keramisk superlederlegeme med en forudbestemt form og præliminær 20 sintring af samme og endvidere efterfølgende knusning af det sintrede keramiske superlederlegeme til det keramiske super-lederpulver, selv når der anvendes keramisk superledermateri-ale med højt smeltepunkt, frembringes keramiske komposit-materialer eller kompositoxider med et lavt smeltepunkt ved 25 fast reaktion med den faste fase. Det vil sige, at det keramiske superledermateriale sædvanligvis har et højt smeltepunkt, hvorfor det er nødvendigt at sintre det keramiske superledermateriale i lang tid ved en høj temperatur. Selv om den keramiske superleder sintres i lang tid ved en høj tem-30 peratur, kan det imidlertid ikke sikres, at det sintrede materiale har en ensartet kvalitet i henseende til overfladen af de keramiske materialer og de keramiske materialers indre. Ifølge den foreliggende opfindelse er det, da den nævnte række af bearbejdninger foretages mindst én gang, muligt at 35 opnå keramiske materialer, der har en ensartet kvalitet i det indre og på den ydre overflade.

6 DK 170912 B1

Det keramiske pulver fremstillet ved de ovenfor nævnte processer fyldes i glasrør og opvarmes, hvorved det keramiske pulver bringes til at smelte. Ved opvarmning af glasrøret kan det smeltede keramiske pulver, hvis viskositet er lav, des-5 uden coates med glasset, der, når det er smeltet, har høj viskositet og stor smidighed eller duktilitet, hvorved spin-ding af det keramiske superledermateriale kan foretages på simpel måde.

Det eller de således ved spinding frembragte filamenter af 10 det keramiske superledermateriale er dækket med glasset, hvorved den kemiske styrke og fleksibilitet kan forøges.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 skematisk viser et eksempel på et glasrør, som be-15 nyttes i forbindelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af det keramiske superlederfilament, fig. 2 skematisk et eksempel på en opvarmnings- og smelteindretning, som benyttes i forbindelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af det keramiske super-20 lederfilament, fig. 3 et tværsnit igennem et ved hjælp af den i fig. 2 viste indretning spundet keramisk superlederfilament, fig. 4 kurver visende den elektriske egenskab for det keramiske superlederfilament ifølge eksempel 1 og til sammenligning 25 egenskaben for en keramisk superlederfolie, fig. 5 skematisk et eksempel på et glasrør, som benyttes i forbindelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af det keramiske superlederfilament, fig. 6 skematisk et eksempel på en opvarmnings- og smelte-30 indretning, som benyttes ifølge opfindelsen til fremstilling af det keramiske superlederfilament, fig. 7 et tværsnit igennem et ved hjælp af den i fig. 6 viste indretning spundet keramisk superlederfilament, fig. 8 skematisk et eksempel på et glasrør, som benyttes i 35 forbindelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af det keramiske superlederfilament, 7 DK 170912 B1 fig. 9 skematisk et eksempel på en opvarmnings- og smelteindretning, som benyttes i forbindelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af det keramiske super-1ederfilament, 5 fig. 10 et tværsnit gennem et ved hjælp af den i fig. 9 viste indretning spundet keramisk superlederfilament og fig. 11 kurver visende den elektriske egenskab for det keramiske superlederfilament ifølge eksempel 3 og til sammenligning egenskaben for den keramiske superlederfolie.

10 Til opnåelse af den sammensatte oxidforbindelse med lavt smeltepunkt ved brug af råmaterialet blandes råmaterialerne med en forudbestemt hastighed og formes og præliminært sin-tres dernæst. Det sintrede materiale knuses endvidere.

Den præliminære sintring kan udføres i forskellige typer 15 atmosfære for at forhindre reduktion eller sønderdeling af materialet til opnåelse af en oxidforbindelse med ensartet kvalitet; således kan den præliminære sintring fortrinsvis udføres under tilstedeværelse af en passende mængde oxygen, f.eks. i en atmosfære indeholdende oxygengas med et partielt 20 tryk på 150 til 760 mmHg. Andre betingelser såsom tiden og temperaturen for den præliminære sintring kan vælges efter behov svarende til den type råmateriale, som skal benyttes.

Der kan frembringes en oxidforbindelse med ensartet struktur med et lavt smeltepunkt ved den ovenfor nævnte proces. Ved 25 fremstillingen af keramiske materialer af Y0>3 BA Cu07 03 under anvendelse af råmateriale af Y2 03, Ba C03 og Cu 0, der er et materiale med et højt smeltepunkt på 1200-2700°C, og som er svært at smelte, er det derfor nødvendigt at sintre råmaterialet i lang tid ved en høj temperatur. Da smelte -30 punkterne for de respektive råmaterialer er meget forskellige, er det nødvendigt at fastsætte den præliminære sintrings-betingelse svarende til råmaterialet med det højeste smeltepunkt. Selv om den præliminære sintring foretages under en passende betingelse, er det vanskeligt at opnå keramiske 35 materialer med ensartet kvalitet. Ved at udføre rækken af 8 DK 170912 B1 processer omfattende blanding, formning, præliminær sintring og knusning kan oxidforbindelsen med lavt smeltepunkt imidlertid frembringes ved fastfasereaktionen i den præliminære sintringsproces. Dvs., at den ved denne række af processer 5 frembragte oxidforbindelse har et smeltepunkt på 900-1400°C, hvilket er lavere end smeltepunkterne for de respektive råmaterialer med et snævert smeltetemperaturområde. Det er således muligt at frembringe de keramiske pulvere med ensartet kvalitet med lavt smeltepunkt.

10 Rækken af processer kan udføres mindst én gang.

Det er muligt at overvåge, om den ønskede oxidkomposition eller -forbindelse er blevet frembragt eller ikke er blevet frembragt ved hjælp af en røntgenstrålediffraktionsmetode. Antallet af gentagelser af rækken af processer bestemmes 15 således ved overvågning af produktionstilstanden for oxidkompositionen .

Knusningen til pulver kan foretages ved hjælp af en knuse-eller valsemølle eller lignende.

Der kan fortrinsvis benyttes keramisk pulver valgt blandt 20 Yq , 3 Ba CUq η O2 [La Ba]2 Cu 04 [La Sr]2 Cu 04 og [La Ca]2 Cu 04.

Som et eksempel på et materiale udnyttende Vb-gruppen kan 25 forbindelsen Bix Caj^ Cu2 O benyttes.

Det keramiske pulver fyldes i et glasrør, og glasrøret og det keramiske pulver opvarmes og bringes i smeltet tilstand. Glasrøret opvarmes endvidere yderligere til spinding.

Som vist i fig. 1 fyldes mere specifikt keramisk pulver 1 i 30 et glasrør 2 med én ende af røret 2 lukket. Glasrøret 2 9 DK 170912 B1 indeholdende det keramiske pulver 1 anbringes i en opvarmnings- og smelteindretning 4 med en opvarmningsindretning 3. Glasrøret 1 med det keramiske pulver 2 opvarmes ved hjælp af varmeindretningen 3.

5 For at undgå kontaminering af det keramiske pulver ved reaktion mellem det keramiske pulver 1 og glasrøret 2 opvarmes det keramiske pulver ved hjælp af varmeindretningen 5 med oxygengas tilført opvarmnings- og smelteindretningen 4 via et føderør 10. Da det keramiske pulver 1 har et lavt smelte-10 punkt, kan det keramiske pulver bringes til at smelte ved en temperatur, der er lavere end smeltepunktet for glasrøret 2.

Efter at det keramiske pulver 1 er smeltet, spindes det keramiske materiale ved, at glasrøret trækkes gennem en åbning 11, som af grænses ved endedelen af en konisk del af opvarmnings-15 og smelteindretningen 4, så at der frembringes et keramisk superlederfilament 8, i hvilket det keramiske superlederma-teriale 6 er dækket af en glasskede 7. Da filamentet spindes på en sådan måde, at det keramiske superledermateriale 6 med lav viskositet dækkes af glasskeden 7 med høj viskositet og 20 en stor ekspansionsfaktor, kan det keramiske superlederfilament let fremstilles med ensartet kvalitet.

Som glasmateriale til glasrøret 2 kan der benyttes forskellige typer af glas med forskellige blødgøringspunkter, optiske egenskaber og elektriske egenskaber, såsom natron-25 kalkglas, borsilicatglas og aluminiumsilicatglas, da det keramiske superledermateriale 6 er dækket af glasset 7, der har høj viskositet. For at forhindre, at det keramiske superledermateriale 6 kontamineres med glasset 7 som følge af blanding af det keramiske superledermateriale 6 og glasset 7, 30 kan der imidlertid som glasmateriale fortrinsvis vælges en glastype, hvis smeltepunkt er højere end smeltepunktet for det keramiske superledermaterialepulver 1, såsom kvartsglas.

Fyldningsprocessen til fyldning af det keramiske superledermaterialepulver 1 i glasrøret 2 og opvarmnings- og spindepro-35 cessen kan udføres i forskellig atmosfære, idet processerne 10 DK 170912 B1 fortrinsvis udføres i en atmosfære, i hvilken der findes oxygen, såsom under atmosfæriske betingelser eller lignende, for at forhindre reaktion mellem det keramiske superlederma-teriale 1 og glasrøret 2. Ved opvarmningsprocessen og spinde-5 processen er oxygenmængden tilstrækkelig, hvis reaktion mellem det keramiske superledermateriale og glasset forhindres. Det foretrækkes således at udføre opvarmnings- og spindeprocessen under tilførsel af en blandingsgas indeholdende oxygengas, hvis partialtryk er højere end oxygengaspar-10 tialtrykket i den atmosfæriske luft. Oxygengaspartialtrykket i blandingsgassen kan f.eks. ligge mellem 200 og 760 mmHg.

Forholdet mellem det keramiske superledermateriale 8 og glasset 7 kan vælges svarende til den mekaniske styrke af den keramiske superleder.

15 Som opvarmningsindretning 3 til opvarmning og smeltning af det keramiske pulver 1 og som varmeindretning 5 kan der benyttes én eller flere induktionsvarmeindretninger eller én eller flere modstandsvarmeindretninger.

Diameteren af det keramiske superlederfilament 8 kan regu-20 leres eller kontrolleres ved justering af trækkraften og hastigheden af filamentet 8 under spindeprocessen. Formen af filamentet 8's tværsnit kan vælges efter behov som en rund form eller en rektangulær form ved valg af formen på åbningen 11 i opvarmnings- og smelteindretningen 4.

25 Det keramiske superlederfilament 8, som er fremstillet ved de overfor beskrevne processer, har stor mekanisk styrke og udviser overlegne bøjnings- og fleksibilitetsegenskaber, da den keramiske superleder 6 er dækket af glasrøret. Selv om det hidtil er blevet vurderet, at bearbejdningsevnen for det 30 keramiske superlederlegeme er ringe, og at anvendelsesområdet for det keramiske superlederlegerne er meget begrænset, selv om det keramiske superlederlegeme har en høj kritisk temperatur, gør den foreliggende opfindelse det muligt at fremstille 11 DK 170912 B1 superlederfilamenter under anvendelse af det keramiske superleder legeme .

Fremgangsmåden til fremstilling af keramiske superlederfilamenter i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse kan 5 benyttes til fremstilling af keramiske superlederfilamenter til magnetiske fluxsensorer og superledende elektriske ledninger, der kan benyttes inden for forskellige områder, såsom på det elektroniske felt og det elektriske felt, da den keramiske superleder har en høj kritisk temperatur og stor 10 mekanisk styrke og endvidere gode bøjningsegenskaber.

' Detaljer ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen vil blive beskrevet nedenfor.

Som vist i fig. 5 fyldes det keramiske pulver l i glasrøret 2a med én ende af glasrøret lukket. Glasrøret 2a indeholdende 15 det keramiske pulver 1 anbringes i en opvarmnings- og smelteindretning 4 omfattende en opvarmningsindretning 3 som vist i fig. 6. Glasrøret 1 med det keramiske pulver 2a opvarmes ved hjælp af opvarmningsindretningen 3.

For at undgå kontaminering af det keramiske pulver ved reak-20 tion mellem det keramiske pulver 1 og glasrøret 2a opvarmes det keramiske pulver ved hjælp af varmeindretningen 5 med oxygengas tilført opvarmnings- og smelteindretningen 4 via føderøret 10. Da det keramiske pulver 1 har et lavt smeltepunkt, kan det keramiske pulver bringes til at smelte ved en 25 temperatur, der er lavere end smeltepunktet for glasrøret 2a. Efter at det keramiske pulver 1 er smeltet, spindes det smeltede keramiske materiale ved, at glasrøret trækkes gennem en åbning 11, som er afgrænset ved endedelen af den koniske del af opvarmnings- og smelteindretningen 4, så at der frem-30 bringes et keramisk superlederfilament 8, i hvilket det keramiske superledermateriale 6 er dækket af en glasskede 7a. Da filamentet spindes på en sådan måde, at det keramiske superledermateriale 6 med lav viskositet dækkes af glasskeden 7a med høj viskositet og stor ekspansionsfaktor, kan det 12 DK 170912 B1 keramiske superlederfilament let fremstilles med ensartet kvalitet.

En mangfoldighed af keramiske superlederfilamenter 8 frembragt ved den ovenfor beskrevne proces bundtes og optages i 5 et glasrør 2b på en sådan måde, at hvert filament 8 er placeret i samme retning som den cylindriske akse for glasrøret 2b, hvorefter glasrøret 2b optages i en opvarmnings- og smelteindretning 9 på en sådan måde, at et konisk hoved 2bi af glasrøret 2b anbringes tæt ved åbningen 11 i opvarmnings-10 og smelteindretningen 9.

Opvarmnings- og smelteindretningen 9 opvarmes ved hjælp af en varmeindretning 20, som er placeret omkring den ydre cylindriske flade af opvarmnings- og smelteindretningen 9. Glasrøret 2b trækkes og spindes endvidere fra åbningen 11 i 15 opvarmnings- og smelteindretningen 9 ved hjælp af varme fra varmeindretningen 21, så at der frembringes et keramisk superlederfilament 12 fremstillet af et bundt af strenge af keramiske superlederfilamenter 6 omsluttet og isoleret i forhold til hinanden af udfyldningsglas 7a, idet bundtet af 20 tynde keramiske superlederfilamenter er dækket af en glas-skede 7b.

Det samme materiale, de samme egenskaber og de samme betingelser som beskrevet overfor for glasrøret 2 ifølge den første opfindelse kan benyttes i forbindelse med glasrørene 25 2a og 2b.

Diameteren af det keramiske superlederfilament 12 kan styres ved justering af trækkraften og hastigheden af filamentet 12 under spindeprocessen. Formen og tværsnittet af filamentet 12 kan vælges efter behov som en rund form eller en rektangulær 30 form ved valg af formen på åbningen 11 i opvarmnings- og smelteindretningen 9.

Det ved de ovenfor beskrevne processer fremstillede keramiske superlederfilament 12 har stor mekanisk styrke og udviser 13 DK 170912 B1 overlegne bøjningsegenskaber og overlegen fleksibilitet, da den keramiske superleder 7 er dækket af udfyldningsglasset 7a og glasskeden 7b.

Det skal bemærkes, at glasskeden 7b i den tredje opfindelse 5 kan udelades.

I et yderligere aspekt af den foreliggende opfindelse, herefter benævnt den fjerde opfindelse, fyldes keramiske super-1ederpartikler i et glasrør, der opvarmes til en forudbestemt temperatur, såsom fra 1500°C til 2500°C, og spindes, så at 10 der frembringes keramiske superlederfilamenter, der hver er coated med glasset. De keramiske superlederfilamenter coated med glasset bundtes dernæst og optages i et andet glasrør, som opvarmes til en forudbestemt temperatur, såsom en temperatur på 1500°C - 2500°C, og spindes derefter til frem-15 bringelse af et yderligere keramisk superlederfilament, i hvilket en mangfoldighed af keramiske superlederfilamenter er bundtet i matriceform adskilt af glaslag. Glaslagene fjernes derefter ved hjælp af kemiske midler.

Ved bundtning af de keramiske superlederfilamenter kan der 20 iblandes en mangfoldighed af metalfilamenter, såsom Cu- eller Al-filamenter coated med glas i de keramiske superlederfilamenter, og de blandede filamenter udsættes for en opvarmningsproces til smeltning af glaslagene og spinding af de bundtede filamenter indeholdende de keramiske superlederfila-25 menter og metalfilamenter. Dernæst fjernes glaslagene fra de bundtede filamenter ved hjælp af kemiske midler. De bundtede filamenter udsættes dernæst for en opvarmningsproces ved en temperatur, der er højere end metalfilamenternes smeltepunkt, men lavere end smeltepunktet for den keramiske superleder, 30 hvorved der kan frembringes en afsluttende filamentstruktur, i hvilken en mangfoldighed af keramiske superlederfilamenter er placeret som strenge eller ledere eller ledninger i et flerlederkabel i en metalmatrice.

14 DK 170912 B1

Ved den ovenfor beskrevne fjerde opfindelse fyldes de keramiske superlederpartikler i glasrøret med et højt smeltepunkt, hvorefter glasrøret opvarmes og spindes ved en temperatur, der er højere end 1500°C, så at spindingen og sintringen af 5 det keramiske superledermateriale kan foretages samtidigt. I overensstemmelse med den fjerde opfindelse kan spindings-arbejdet udføres på simpel måde, dels fordi de med glasset coatede keramiske superlederfilamenter er bundtede, dels fordi det er let at fremstille et fint keramisk superlederfi-10 lament.

De keramiske superlederfilamenter med metalmatricen gør det muligt at forhindre brænding af filamenterne, hvis det keramiske superledermateriale mister superlederegenskaben.

Den ønskede kabelstruktur kan endvidere bevares som oprinde-15 ligt konstrueret, da metalmatricestrukturen kan bevares, efter at de keramiske superlederfilamenter er anbragt i en kåbe1st ruktur.

EKSEMPEL 1

Respektive forudbestemte vægtmængder af Y203-pulver, BaC03-20 pulver og Cu O-pulver blev blandet. Det blandede pulver blev presset og formet ved rumtemperatur i luft under 100 atm. Det formede keramiske superlederlegeme blev præliminært sintret i en atmosfære af en blandingsgas af oxygen og nitrogen med et oxygenpartialtryk på 200 mmHg og ved en temperatur på 940°C i 25 24 timer. Det præliminært sintrede keramiske superlederlegeme blev knust til pulver ved hjælp af en valsemølle. De ovenfor beskrevne processer blev gentaget, indtil der ved røntgenstrålediffraktion blev iagttaget en Y0>3 Ba Cu0 7 03-komposit-oxidstruktur.

30 Det keramiske pulver af det sammensatte oxidmateriale blev påfyldt og forseglet i kvartsglasrøret 2. Glasrøret 2 blev anbragt i opvarmnings- og smelteindretningen som vist i fig.

2. Det keramiske superlederpulver blev opvarmet og bragt til 15 DK 170912 B1 at smelte ved 1300°C ved tilførsel af den oxygenholdige gas med et oxygenpartialtryk på mellem 200 mmHg og 760 mmHg. Kvartsglasrøret blev opvarmet til 1700°C - 2200°C til spending af det keramiske superledermateriale med glasrøret, 5 hvorved der blev frembragt et keramisk superlederfilament dækket af kvartsglasrøret med en ydre diameter på 200 μιη og en indre diameter på 120 μπκ SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 1

Som sammenligningseksempel blev det på den ovenfor beskrevne 10 måde frembragte keramiske superlederpulver formet til en folie, og folien blev præliminært sintret under samme sintringsbetingelser som i eksempel 1 til tilvejebringelse af en sintret keramisk superlederfolie.

Den kritiske temperatur blev målt for produkterne ifølge 15 eksempel 1 og ifølge sammenligningseksemplet ved måling af den elektriske modstand i det keramiske superlederfilament ifølge eksempel 1 og ifølge sammenligningseksemplet.

Resultaterne af målingerne er vist i fig. 4, af hvilken det fremgår, at den kritiske temperatur for det keramiske super-20 lederfilament ifølge eksempel 1 er lidt højere end den kritiske temperatur for den keramiske superlederfolie ifølge sammenligningseksemplet, medens den mekaniske styrke og bøjningsevnen for det keramiske superlederfilament ifølge eksempel 1 er højere end de tilsvarende egenskaber for den 25 keramiske superlederfolie ifølge sammenligningseksemplet.

EKSEMPEL 2

Et keramisk superlederfilament blev fremstillet på samme måde som eksempel 1 med undtagelse af, at spindingsprocessen blev udført ved opvarmning af den begrænsede lokale del af kvarts-30 glasrøret, hvorved det frembragte keramiske superlederfi-lament fremstillet af det keramiske superledermateriale var 16 DK 170912 B1 dækket af et kvartsglasrør med en ydre diameter på 2 mm og en indre diameter på 1 mm.

Udtrykket "lokal" betyder en sådan del, som ligger tæt ved åbningen 11 i opvarmnings- og smelteindretningen 4, men på 5 det tynde glasrør 8's side.

Resultatet af målinger udført på samme måde som de i eksempel 1 beskrevne og for sammenligningseksemplet er vist i fig. 4.

EKSEMPEL 3

Respektive forudbestemte vægtdele af Y203-pulver, BaC03-10 pulver og Cu O-pulver blev blandet. Det blandede pulver blev presset og formet ved rumtemperatur i luft ved 100 atm. Det formede keramiske superlederlegeme blev præliminært sintret i en atmosfære af en blanding af oxygengas og nitrogengas med et oxygenpartialtryk på 200 mmHg og ved en temperatur på 15 940°C i 24 timer. Det præliminært sintrede keramiske super lederlegeme blev knust til pulver ved hjælp af en valsemølle. De ovenfor beskrevne processer blev gentaget, indtil der ved røntgenstrålediffraktion blev iagttaget Y03 Ba Cu0(7 03 kompositoxidmateriale.

20 Det keramiske pulver af kompositoxidmaterialet blev fyldt og forseglet i kvartsglasrøret 2. Glasrøret 2 blev anbragt i opvarmnings- og smelteindretningen som vist i fig. 2. Det keramiske superlederpulver blev opvarmet og smeltet ved 1300°C med tilførsel af en oxygenholdig gas med et partial-25 tryk på fra 200 mmHg til 760 mmHg. Kvartsglasrøret blev opvarmet til mellem 1700°C og 2200°C til spinding af det keramiske superledermateriale med glasrøret, hvorved der blev frembragt et keramisk superlederfilament dækket af kvarts-glasrøret med en ydre diameter på 200 μια og en indre diameter 30 på 120 μπι. På samme måde som beskrevet ovenfor blev der frembragt flere keramiske superlederfilamenter.

17 DK 170912 B1 100 keramiske superlederfilamenter blev bundtet og optaget i et kvartsglasrør. De 100 keramiske superlederfilamenter blev lokalt opvarmet til en temperatur på fra 1700°C til 2200°C og spundet, hvorved er blev frembragt et keramisk superleder-5 filament af fler-ledertypen, i hvilket filament en mangfoldighed af keramiske strenge eller ledere var bundtet.

Den kritiske temperatur blev målt for produkterne ifølge eksempel 3 og ifølge sammenligningseksemplet ved måling af den elektriske modstand i det keramiske superlederfilament 10 ifølge eksempel 3 og sammenligningseksemplet.

Resultatet af målingen er vist i fig. 11, af hvilken det fremgår, at den kritiske temperatur for de keramiske super-lederstrenge Al, A2 og A3 ifølge eksempel 3 er lidt højere end den kritiske temperatur for den keramiske superlederfolie 15 ifølge sammenligningseksemplet, og at den mekaniske styrke og bøjningsevnen for det keramiske superlederfilament ifølge eksempel 3 er større end for den keramiske superlederfolie ifølge sammenligningseksemplet.

EKSEMPEL 4 20 Keramiske superlederpartikler bestående af oxidmaterialer af respektive grundstoffer Cu, Ba og Sc blev fyldt i et kompo-sitkvartsglasrør, der blev indsat i en modstandsvarmeovn opvarmet til 2100°C, hvorved den keramiske superleder med kvartsglasrøret blev spundet til et filament med en ydre 25 diameter på 300 μχα. 1000 filamenter frembragt på den ovenfor beskrevne måde blev optaget i et kvartsglasrør med en indre diameter på 17 mm og smeltet og integreret ved en temperatur på 1800°C, hvorved der blev spundet et keramisk superleder-filament med en ydre diameter på 1 mm. Derefter blev kvarts-30 glasset fjernet ved hjælp af en vandig hydrofluorsyreopløsning, hvorved der blev frembragt et keramisk superlederfilament med en ydre diameter på 18 mm og med ensartet kvalitet.

EKSEMPEL 5 DK 170912 B1 1Θ

Keramiske superlederfilamenter svarende til de i eksempel 4 beskrevne blev fyldt i et vycorglasrør med en ydre diameter på 22 mm og en indre diameter på 10 mm og indsat i en modstandsvarmeovn opvarmet til 1800°C, hvorefter partiklerne 5 blev spundet til frembringelse af et keramisk superlederfila-ment på 150 μπι. 5000 filamenter spundet på den ovenfor beskrevne måde blev bundtet sammen med 2000 kobberfilamenter coated med vycorglas med 600 μιη, og de bundtede filamenter blev indsat i et vycorglasrør på en sådan måde, at de kerami-10 ske superlederfilamenter og kobberfilamenterne udgjorde en matriceform. Glaslagene i filamentbundterne blev smeltet og integreret ved 1800°C, hvorved der blev spundet et filament med en ydre diameter på 1 mm. Dernæst blev vycorglaslagene fjernet ved hjælp af vandigt natriumhydroxid hvorved kobber-15 filamenterne blev smeltet og integreret i en ikke-aktiv atmosfære ved 1200°C, hvorved der blev frembragt et keramisk superlederfilament, i hvilket de superledende strenge var anbragt i kobbermatricen.

De forskellige egenskaber for de keramiske superlederfilamen-20 ter ifølge eksemplerne 4 og 5 var som følger:

Kritisk temperatur Tc: 35K

Kritisk strømtæthed Jc: l07A/cm2 EKSEMPEL 6

Som keramisk superledermateriale blev respektive, forud-25 bestemte vægtdele af Bi203-pulver, SrC03-pulver, Ca C03-pulver og CuO-pulver blandet. Dernæst blev det blandede pulver presset og formet i en luftatmosfære ved normal rumtemperatur og ved et tryk på 100 atm. Det pressede materiale blev præliminært sintret i en gasatmosfære af en blanding af 30 oxygengas og nitrogengas (oxygengaspartialtryk 200 mmHg) med en temperatur på 845°C i 24 timer. Det sintrede keramiske materiale blev knust til pulver ved hjælp af en valsemølle. Den ovenfor beskrevne proces blev gentaget, indtil der ved røntgenstrålediffraktion blev iagttaget Bi1Sr1Ca1Cu20.

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et keramisk superleder-filament, kendetegnet ved, at den omfatter: et trin, ved hvilket der mindst én gang foretages form-15 ning, sintring og knusning af et keramisk superledermateriale valgt fra en sammensætning af omfattende (Y, Ba, Cu, 0), en sammensætning omfattende (Sc, Ba, Cu, 0) og en sammensætning omfattende (Bi, Sr, Ca, Cu, 0), et trin, ved hvilket det sintrede keramiske superleder-20 pulver fyldes i et glasrør, der har en viskositet, der er højere sammenlignet med det sintrede keramiske superleder-materiales viskositet i smeltet tilstand, et trin, ved hvilket det keramiske superlederpulver opvarmes, smeltes og spindes sammen med glasrøret i en blan-25 det gasatmosfære indeholdende iltgas med et partialtryk på 200-760 mmHg til fremstilling af et keramisk superlederfila-ment dækket af glas.

2. Fremgangsmåde ifølge krav l, kendetegnet ved, at smeltetrinnet foretages ved 30 opvarmning af det keramiske superlederpulver med glasrøret lokalt.

3. Fremgangsmåde ifølge krav l, kendetegnet ved, at den yderligere omfatter: 20 DK 170912 B1 et trin, ved hvilket en mangfoldighed af strenge af det keramiske superlederfilament frembragt under spindingstrinnet bundtes, og et andet spindingstrin, ved hvilket de bundtede strenge 5 af det keramiske superlederfilament yderligere spindes, hvor opvarmningen, smeltningen og spindingen af det keramiske superledermateriale udføres i en blandet gasatmosfære indeholdende iltgas med et partialtryk på 200-760 mmHg.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, 10 kendetegnet ved, at den yderligere omfatter et trin til fjernelse af glaslaget fra det under det andet spindingstrin frembragte keramiske superlederfilament ved hjælp af et kemisk middel.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, 15 kendetegnet ved, at det kemiske middel er vandig hydrofluorsyre eller vandigt natriumhydroxid.

6. Fremgangsmåde til fremstilling af et sammensat keramisk superlederfilament, kendetegnet ved, at den omfatter: 20 et trin, ved hvilket der mindst én gang foretages form ning, sintring og knusning af et keramisk superledermateriale valgt fra en sammensætning af omfattende (Y, Ba, Cu, 0), en sammensætning omfattende (Sc, Ba, Cu, 0) og en sammensætning omfattende (Bi, Sr, Ca, Cu, 0), 25 et trin, ved hvilket det sintrede keramiske superleder materiale fyldes i et glasrør, der har en viskositet, der er højere sammenlignet med det sintrede keramiske superleder-materiales viskositet i smeltet tilstand, et trin, ved hvilket det keramiske superlederpulver 30 opvarmes med glasrøret, et første spindingstrin, ved hvilket det opvarmede keramiske superledermateriale spindes med glasrøret til fremstilling af et keramisk superlederfilament dækket af glas, et trin, ved hvilket en mangfoldighed af de keramiske 35 superlederfilamenter frembragt ved det første spindingstrin 21 DK 170912 B1 og en mangfoldighed af metalfilamenter, der hver er coated med glaslag, bundtes, et andet spindingstrin til spinding af de bundtede keramiske superlederfilamenter og metalfilamenter til fremstil-5 ling af et sammensat filament, der indeholder de respektive keramiske superlederfilamenter og metalfilamenter som stren-ge' et trin til fjernelse af glaslaget fra det ved det andet spindingstrin frembragte sammensatte keramiske superleder-10 filament ved hjælp af et kemisk middel og et trin, ved hvilket det sammensatte filament uden glas-laget opvarmes til en temperatur, der er højere end smeltepunktet for metallederen og lavere end smeltepunktet for det keramiske superlederfilament, så at der kan frembringes et 15 sammensat keramisk superlederfilament, der indeholder strengene af de keramiske superlederfilamenter i metalmatrice, hvor opvarmningen og spindingen af det keramiske superleder-materiale udføres i en blandet gasatmosfære indeholdende iltgas med et partialtryk på 200-760 mmHg.