DE112008000039T5

DE112008000039T5 - Supraleitendes Band und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE112008000039T5
Application number: DE112008000039T
Authority: DE
Inventors: Naoki Ayai
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2010-03-04
Also published as: WO2009022484A1; US20100075857A1; JP5326573B2; JPWO2009022484A1; CN101548345A

Abstract

Supraleitendes Band (1a, 1b, 1c, 1d und 1e), umfassend:
(a) einen Hauptkörperabschnitt (7), der die Form eines Bandes aufweist und der einen Supraleiter (3) beinhaltet, und
(b) einen Verstärkungsabschnitt (9), der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn (Sn) und Kupfer (Cu) besteht und der auf mindestens einer Oberfläche des Hauptkörperabschnitts (7) gebildet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein supraleitendes Band und ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere ein supraleitendes Band, das eine hohe zulässige Zugspannung und einen geringen Spleißwiderstand hat, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es gibt einen bandförmigen supraleitenden Draht (ein supraleitendes Band), der aus einem Multifilamentdraht mit einer Struktur besteht, in der Oxid-Supraleiter mit zum Beispiel einer Bi2223-Phase und einer anderen Phase mit einem Hülsenabschnitt aus Silber oder dergleichen überzogen sind. Das supraleitende Band kann bei der Flüssigstickstofftemperatur verwendet werden und kann eine relativ hohe kritische Stromdichte aufweisen und kann relativ leicht mit einer großen Länge hergestellt werden. Folglich wurde erwartet, daß das supraleitende Band bei einer supraleitenden Spule oder einem supraleitenden Magnet eingesetzt wird.
Wenn zum Beispiel eine supraleitende Spule hergestellt wird, wird ein supraleitendes Band in Form einer Spule gewickelt. Dabei wird das supraleitende Band einer hohen Zugspannung (einer Biegebeanspruchung) ausgesetzt. Folglich muß das supraleitende Band eine hohe zulässige Zugspannung aufweisen, welche die maximale Zugspannung ist, die die Leistung des Supraleiters aufrechterhalten kann. In dem supraleitenden Band spielt der Hülsenabschnitt, der aus Keramik besteht, eine Rolle bei der Sicherstellung der zulässigen Zugspannung und eine Rolle dabei, dem Supraleiter eine Flexibilität zu verleihen.
Andererseits spielt der Hülsenabschnitt auch eine Rolle bei der Bereitstellung eines guten elektrischen Kontakts mit dem Supraleiter. Diese Bedingung verhindert die freie Wahl des Materials für den Hülsenabschnitt. Infolgedessen besteht eine Einschränkung bezüglich der Erhöhung der zulässigen Zugspannung des supraleitenden Bandes. Angesichts der obengenannten Umstände sind zum Beispiel in der US Patentschrift 5,801,124 (Patentliteratur 1) und in der US Patentschrift 6,649,280 (Patentliteratur 2) Techniken offenbart, die die mechanische Festigkeit des supraleitenden Bandes erhöhen können. Patentliteratur 1 und 2 offenbaren eine Struktur, in der eine dünne Platte aus rostfreiem Stahl unter Verwendung eines Lötmittels an eine oder jede der zwei Hauptflächen des supraleitenden Bandes gebunden ist.

Patentliteratur 1: US Patentschrift 5,801,124
Patentliteratur 2: US Patentschrift 6,649,280

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Das supraleitende Band, das in der Patentliteratur 1 und 2 offenbart ist, besitzt jedoch das Problem, daß, wenn supraleitende Bänder verspleißt werden, um ein längeres supraleitendes Band zu erhalten, der Widerstand (der Spleißwiderstand) an der Stelle, wo die dünnen Platten aus rostfreiem Stahl, die an die supraleitenden Bänder gebunden sind, verspleißt werden, hoch wird. Zur Senkung des Spleißwiderstandes ist ein Verfahren denkbar, bei dem zuerst die Lötmittelbindung zwischen der dünnen Platte aus rostfreiem Stahl und dem supraleitenden Band an der Spleißposition der zwei supraleitenden Bänder entfernt wird und dann die supraleitenden Bänder direkt verspleißt werden. Wenn jedoch dieses Verfahren angewendet wird, wird der Vorgang zur Durchführung der Spleißung kompliziert. Infolgedessen weist dieses Verfahren Probleme dahingehend auf, daß die Möglichkeit einer Beschädigung des supraleitenden Bandes hoch ist und die Festigkeit an dem verspleißten Abschnitt abnimmt. Daher ist es schwierig, die supraleitenden Bänder zu verspleißen.
Wenn ferner eine dünne Platte aus einer festlösungsgehärteten Kupferlegierung, wie Messing, verwendet wird, die einen geringeren Spleißwiderstand als die dünne Platte aus rostfreiem Stahl hat, ist die Verwendung dieser Platte mit dem Problem verbunden, daß das supraleitende Band, das mit dieser Platte bereitgestellt ist, eine geringere zulässige Zugspannung aufweist als das supraleitende Band, das mit der dünnen Platte aus rostfreiem Stahl bereitgestellt ist, da die festlösungsgehärtete Kupferlegierung eine geringere mechanische Festigkeit als der rostfreie Stahl hat. Wenn folglich das supraleitende Band, das mit einer dünnen Platte aus einer festlösungsgehärteten Kupferlegierung versehen ist, eine zulässige Zugspannung haben soll, die mit jener des supraleitenden Bandes vergleichbar ist, das mit der dünnen Platte aus rostfreiem Stahl versehen ist, muß die Dicke der dünnen Platte aus festlösungsgehärteter Kupferlegierung vergrößert werden. Wenn jedoch die Dicke der dünnen Platte aus festlösungsgehärteter Kupferlegierung vergrößert wird, erhöht sich nicht nur der Spleißwiderstand, sondern es nimmt auch die kritische Stromdichte pro Querschnittsfläche ab, die die dünne Platte aus festlösungsgehärteter Kupferlegierung enthält.
Angesichts der obengenannten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein supraleitendes Band, das sowohl eine hohe zulässige Zugspannung als auch einen geringen Spleißwiderstand aufrechterhält, und ein Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes bereitzustellen.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Das supraleitende Band der vorliegenden Erfindung ist mit einem Hauptkörperabschnitt, der die Form eines Bandes aufweist und der einen Supraleiter beinhaltet, und einem Verstärkungsabschnitt versehen, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder Legierung aus Zinn (Sn) und Kupfer (Cu) besteht und der auf mindestens einer Oberfläche des Hauptkörperabschnitts gebildet ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines supraleitenden Bandes umfaßt einen Schritt zum Herstellen eines Hauptkörperabschnitts, der die Form eines Bandes aufweist und der einen Supraleiter beinhaltet, und einen Schritt zum Bilden eines Verstärkungsabschnitts, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder Legierung aus Zinn und Kupfer besteht und der auf mindestens einer Oberfläche des Hauptkörperabschnitts angeordnet ist.
Der hier benannte Erfinder hat sorgfältig ein Material untersucht, das eine hohe zulässige Zugspannung und geringen Spleißwiderstand aufrechterhalten kann, wenn es als Verstärkungsabschnitt verwendet wird, der auf der Oberfläche des Hauptkörperabschnitts gebildet ist, der die Form eines Bandes aufweist und der einen Supraleiten beinhaltet. Als Ergebnis gelangte der hier benannte Erfinder zur Verwendung einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder Legierung aus Zinn und Kupfer. Eine ausscheidungsgehärtete Kupferlegierung oder Legierung aus Zinn und Kupfer hat nicht nur eine mechanische Festigkeit ähnlich jener von rostfreiem Stahl, sondern auch in kryogener Umgebung, in der ein supraleitendes Band verwendet wird, eine um etwa zwei Stellen geringere Widerstandsfähigkeit als rostfreier Stahl. Folglich können gemäß dem supraleitenden Band und dem Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes, beide gemäß der vorliegenden Erfindung, nicht nur eine hohe zulässige Zugspannung, sondern auch ein geringer Spleißwiderstand aufrechterhalten werden. Da zusätzlich eine hohe Zugspannung aufrechterhalten werden kann, kann die Dicke des Verstärkungsabschnitts verringert werden. Daher kann die Abnahme in der kritischen Stromdichte unterdrückt werden.
Bei dem zuvor beschriebenen supraleitenden Band ist es wünschenswert, daß die ausscheidungsgehärtete Kupferlegierung aus einer Legierung aus Kupfer und mindestens einem Material besteht, das aus der aus Silber (Ag), Chrom (Cr) und Zirkon (Zr) bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Bandes ist es wünschenswert, daß der Schritt zum Bilden eines Verstärkungsabschnitts einen Schritt zum Herstellen eines Verstärkungsabschnitts enthält, der aus der ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung besteht, die aus einer Legierung aus Kupfer und mindestens einem Material besteht, das aus der aus Silber, Chrom und Zirkon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Da die Legierung aus Kupfer und mindestens einem Material, das aus der aus Silber, Chrom und Zirkon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, eine besonders geringe Widerstandsfähigkeit aufweist, kann der Spleißwiderstand gesenkt werden.
Bei dem vorangehend beschriebenen supraleitenden Band ist es wünschenswert, daß das supraleitende Band ferner mit einer Lötmittelschicht bereitgestellt werden kann, die zwischen dem Hauptkörperabschnitt und dem Verstärkungsabschnitt gebildet ist.
Bei dem vorangehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Bandes ist es wünschenswert, daß das Verfahren ferner einen Schritt zum Bilden einer Lötmittelschicht zwischen dem Hauptkörperabschnitt und dem Verstärkungsabschnitt umfaßt.
Das Bereitstellen der Lötmittelschicht ermöglicht eine sicherere Bindung zwischen dem Hauptkörperabschnitt und dem Verstärkungsabschnitt. Eine Lötmittelschicht, die für gewöhnlich zum Binden einer dünnen Platte aus rostfreiem Stahl an das supraleitende Band verwendet wird, enthält ein stark saures Flußmittel. Im Gegensatz dazu kann die Lötmittelschicht, die zum Binden des Verstärkungsabschnitts der vorliegenden Erfindung, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder Legierung aus Zinn und Kupfer besteht, an den Hauptkörperabschnitt verwendet wird, den Verstärkungsabschnitt an den Hauptkörperabschnitt binden, auch ohne ein stark saures Flußmittel zu enthalten. Selbst in dem Fall, daß der Verstärkungsabschnitt an den Hauptkörperabschnitt unter Verwendung der Lötmittelschicht gebunden ist, ist folglich kein stark saures Flußmittel enthalten, das nach der Bindung zurückbleibt. Dadurch kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung das Auftreten einer Korrosion an der Innenseite des supraleitenden Bandes im Laufe der Zeit verhindern. Zusätzlich kann das Verfahren das Auftreten einer Korrosion in der Gerätschaft zur Herstellung des supraleitenden Bandes verhindern.
In dieser Schrift bezeichnet der Begriff ”ausscheidungsgehärtete Kupferlegierung” eine Kupferlegierung mit einer erhöhten Festigkeit, die durch Ausscheiden durch eine Alterungsbehandlung, entweder eines hinzugefügten Elements oder einer intermetallischen Verbindung, die aus dem hinzugefügten Element und Kupfer besteht, erhalten wird. Die vorangehend beschriebene Legierung ist dahingehend vorteilhaft, daß sie eine hohe Festigkeit und geringe Widerstandsfähigkeit aufweisen kann. Der Begriff ”festlösungsgehärtete Kupferlegierung” bezeichnet eine Kupferlegierung mit einem Zustand, in dem das hinzugefügte Element eine feste Lösung mit Kupfer bildet. Die Arten der festlösungsgehärteten Kupferlegierung enthalten Messing, das eine Legierung aus Kupfer und Zink ist.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Bei dem supraleitenden Band und dem Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes, beide gemäß der vorliegenden Erfindung, kann das supraleitende Band nicht nur eine hohe zulässige Zugspannung, sondern auch einen geringen Spleißwiderstand aufrechterhalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Flußdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Flußdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Schnittsansicht zur Erklärung des Verfahrens zum Messen des Spleißwiderstandes in dem Beispiel.

1a, 1b, 1c, 1d und 1e: supraleitendes Band
3: Supraleiter
3a und 7a: Oberseite
4: Pufferschicht
5: Hülsenabschnitt
6: Substrat
6b und 7b: Unterseite
7: Hauptkörperabschnitt
9: Verstärkungsabschnitt
11: Lötmittelschicht
x: Überlappung

BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung erklärt. In der folgenden Zeichnung ist dasselbe Bezugszeichen demselben oder entsprechenden Abschnitt zugeordnet, um doppelte Erklärungen zu vermeiden.
AUSFÜHRUNGSFORM 1
1 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 dargestellt, ist ein supraleitendes Band 1a in dieser Ausführungsform mit einem Hauptkörperabschnitt 7 und einem Verstärkungsabschnitt 9 bereitgestellt. Der Verstärkungsabschnitt 9 ist an der Oberseite 7a des Hauptkörperabschnitts 7 so angeordnet, daß er entlang der Länge des Hauptkörperabschnitts 7 positioniert ist.
Der Hauptkörperabschnitt 7 hat die Form eines Bandes und beinhaltet mehrere Supraleiter 3, die sich in Längsrichtung erstrecken, und einen Hülsenabschnitt 5, der den gesamten Umfang der mehreren Supraleiter 3 bedeckt. Der Hülsenabschnitt 3 steht mit den Supraleitern 3 in Kontakt. Es ist wünschenswert, daß jeder der mehreren Supraleiter 3 ein Supraleiter auf Wismut-Basis ist, der zum Beispiel eine Zusammensetzung auf Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O-Basis hat. Insbesondere ist es besonders wünschenswert, ein Material zu verwenden, das eine Bi2223-Phase enthält, in der das atomare Verhältnis von (Wismut und Blei):Strontium:Kalzium:Kupfer annähernd als Verhältnis von etwa 2:2:2:3 dargestellt ist. Das Material des Hülsenabschnitts 5 besteht zum Beispiel aus Silber oder einer Silberlegierung.
Der Verstärkungsabschnitt 9 besteht aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder Legierung aus Zinn und Kupfer. Die Arten einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung enthalten eine Kupfer-Beryllium-Legierung, Kupfer-Chrom-Legierung, Kupfer-Titan-Legierung, Kupfer-Zirkon-Legierung, Kupfer-Chrom-Titan-Legierung, Kupfer-Chrom-Zirkon-Legierung und Kupfer-Chrom-Zirkon-Titan-Legierung. Da eine geringe Widerstandsfähigkeit bei einer kryogenen Temperatur erreicht werden kann, die nicht höher als die Flüssigstickstofftemperatur ist, und da eine Wärmebeständigkeit erreicht werden kann, die eine Abnahme der Festigkeit durch die Wärme verhindert, wenn die supraleitenden Bänder 2a unter Verwendung eines Lötmittels verspleißt werden, ist es wünschenswert, daß der Verstärkungsabschnitt 9 aus einer Legierung von Kupfer und mindestens einem Material besteht, das aus der aus Silber, Chrom, Zinn und Zirkon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, insbesondere einer Legierung aus Zinn und Kupfer, Kupfer mit hinzugefügtem Silber, Kupfer-Chrom-Legierung, Kupfer-Zirkon-Legierung oder Kupfer-Chrom-Zirkon-Legierung.
Mit einer höheren mechanischen Festigkeit als jener des Hauptkörperabschnitts 7 spielt der Verstärkungsabschnitt 9 eine Rolle bei der Erhöhung der mechanischen Festigkeit des supraleitenden Band 1a, um eine hohe zulässige Zugspannung aufrechtzuerhalten.
In der vorangehenden Beschreibung wird eine Erklärung bezüglich einer Struktur gegeben, in der der Hülsenabschnitt 7 mehrfache Supraleiter 3 (einen Multifilament-Draht) beinhaltet. Dennoch kann eine andere Struktur verwendet werden, in der der Hauptkörperabschnitt 7 nur einen einzigen Supraleiter (einen Einzelfilament-Draht) aufweist.
Ein Beispiel für konkrete Dimensionen des supraleitenden Bandes 1a ist nachfolgend angeführt. Der Verstärkungsabschnitt 9 hat eine Dicke (die vertikale Dimension in 1) von 0,02 mm und eine Breite (die seitliche Dimension in 1) von 4,3 mm. Der Hauptkörperabschnitt 7 hat eine Dicke von 0,22 mm und eine Breite von 4,2 mm.
2 ist ein Flußdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1a in dieser Ausführungsform wird nachfolgend anhand von 1 und 2 erklärt.
Wie in 1 und 2 dargestellt, wird zunächst der Hauptkörperabschnitt 7, der die Form eines Bandes aufweist und der die Supraleiter 3 beinhaltet, hergestellt (Schritt S10). Insbesondere werden pulverförmige Materialien aus Oxid oder Karbonat so gemischt, daß Bi, Pb, Sr, Ca und Cu ein spezifiziertes Zusammensetzungsverhältnis haben können. Das gemischte Pulver wird einer wiederholten Bearbeitung durch Wärmebehandlung und Pulverisierung unterzogen. Dieser Prozeß erzeugt ein Vorläuferpulver, das aus einer Bi2223-Phase, einer Bi2212-Phase und einer nicht-supraleitenden Phase besteht. Anschließend wird das Vorläuferpulver in ein Metallrohr gefüllt. Anschließend wird das Metallrohr, das mit dem Vorläuferpulver gefüllt ist, durch Ziehen bearbeitet. In diesem Prozeß werden der Ziehvorgang und eine Zwischenglühbehandlung wiederholt. Somit wird ein umhüllter Draht hergestellt, in dem ein Vorläuferfilament als Kern von einem Metallrohr umgeben ist. Anschließend werden mehrere umhüllte Drähte gebündelt und in ein anderes Metallrohr, erneut ohne Spielraum, eingesetzt. Dieser Vorgang erzeugt einen Multifilament-Draht mit zum Beispiel 55 Filamenten. Der Multifilament-Draht wird durch Ziehen bearbeitet. Der Ziehvorgang erzeugt einen Draht mit einer Form, in der der Hülsenabschnitt 5 Vorläuferpulver aus Oxid-Supraleitern, die die Bi2223-Phase enthalten, umgibt. Der Multifilament-Draht wird einer wiederholten Bearbeitung unterzogen, die aus mehrfachen Walzevorgängen und Wärmebehandlungen besteht. Die Wärmebehandlung wird in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Sauerstoffteildruck von 0,01 MPa oder weniger ausgeführt. Durch diesen Prozeß werden die Vorläuferpulver in die Supraleiter 3 umgeformt. Der Walzvorgang bringt den Draht in die Form eines Bandes. Der zuvor beschriebene Schritt bildet den Hauptkörperabschnitt 7, der die Form eines Bandes aufweist und der sowohl die Supraleiter 3 wie auch den Hülsenabschnitt 5, der den gesamten Umfang der Supraleiter 3 bedeckt, beinhaltet.
Anschließend wird ein Verstärkungsabschnitt, der aus ausscheidungsgehärteter Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht, auf mindestens einer Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 7 gebildet (Schritt S20). Insbesondere wird zuerst der plattenförmige Verstärkungsabschnitt 9 hergestellt, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht. Dann wird der Verstärkungsabschnitt 9 an der Seite einer Oberseite 7a des Hauptkörperabschnitts 7 angeordnet, wo er an den Hauptkörperabschnitt 7 gebunden wird. Das Verfahren zum Binden des Verstärkungsabschnitts 9 an den Hauptkörperabschnitt 7 hat keine besondere Einschränkung. Es kann ein allgemein bekanntes Verfahren verwendet werden, wie das Anwenden von Wärme oder Druck. Die zuvor beschriebenen Schritte (Schritt S10 und S20) können das supraleitende Band 1a herstellen, das in 1 dargestellt ist.
Es ist wünschenswert, daß der Schritt zum Bilden des Verstärkungsabschnitts 9 (Schritt S20) einen Schritt zum Herstellen des Verstärkungsabschnitts 9 enthält, der aus einer Legierung aus Kupfer und mindestens einem Material besteht, das aus der aus Silber, Chrom, Zinn und Zirkon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Wie zuvor erklärt, ist das supraleitende Band 1a in dieser Ausführungsform mit dem Hauptkörperabschnitt 7 bereitgestellt, der die Form eines Bandes hat und der sowohl Supraleiter 3 wie auch den Verstärkungsabschnitt 9 beinhaltet, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht und der auf mindestens einer Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 7 gebildet ist.
Das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1a gemäß dieser Ausführungsform umfaßt sowohl einen Schritt (S10) zum Herstellen des Hauptkörperabschnitts 7, der die Form eines Bandes aufweist und der Supraleiter 3 beinhaltet, wie auch einen Schritt (S20) zum Bilden des Verstärkungsabschnitts 9, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht, auf mindestens einer Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 7.
Da gemäß dem supraleitenden Band 1a und dessen Herstellungsverfahren, beide in dieser Ausführungsform, die ausscheidungsgehärtete Kupferlegierung und die Legierung aus Zinn und Kupfer eine mechanische Festigkeit aufweisen, die mit jener von rostfreiem Stahl vergleichbar ist, kann eine hohe zulässige Zugspannung durch Bilden des Verstärkungsabschnitts 9, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht, an dem Hauptkörperabschnitt 7 aufrechterhalten werden. Folglich ist es nicht notwendig, die Dicke des Verstärkungsabschnitts 9 zu vergrößern, um eine erforderliche zulässige Zugspannung zu erreichen. Als Ergebnis kann die Abnahme in der kritischen Stromdichte des supraleitenden Bandes 1a unterdrückt werden. Ferner haben die ausscheidungsgehärtete Kupferlegierung und die Legierung aus Zinn und Kupfer eine elektrische Leitfähigkeit, die höher ist als die von rostfreiem Stahl. Wenn daher die Verstärkungsabschnitte 9 in mehreren supraleitenden Bändern 1a verspleißt werden, kann ein geringer Spleißwiderstand aufrechterhalten werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
3 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 3 dargestellt ist, hat ein supraleitendes Band 1b in dieser Ausführungsform im Prinzip dieselbe Struktur wie das supraleitende Band 1a in Ausführungsform 1, mit der Ausnahme, daß das Band 1b des Weiteren mit einer Lötmittelschicht 11 bereitgestellt ist, die zwischen dem Hauptkörperabschnitt 7 und dem Verstärkungsabschnitt 9 gebildet ist.
Das Material der Lötmittelschicht 11 hat keine besondere Einschränkung, vorausgesetzt, es kann den Hauptkörperabschnitt 7 mit dem Verstärkungsabschnitt 9 verbinden. Zum Beispiel kann ein allgemein bekanntes Lötmittel verwendet werden, wie eutektisches Sn-Pb (Blei) Lötmittel und Lötmittel auf Sn-Cu-Basis oder Pb-freies Lötmittel auf Sn-Ag-Cu-Basis. Die Lötmittelschicht 11 hat eine Dicke von zum Beispiel 2,0 bis 5,0 μm.
4 ist ein Flußdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1b in dieser Ausführungsform wird nachfolgend anhand von 3 und 4 erklärt.
Wie in 3 und 4 dargestellt, wird zuerst der Hauptkörperabschnitt 7, der die Form eines Bandes aufweist und der die Supraleiter 3 beinhaltet, hergestellt (Schritt S10). Da Schritt S10 derselbe wie in Ausführungsform 1 ist, wird die Erklärung für den Schritt unterlassen.
Anschließend wird die Lötmittelschicht 11 gebildet (Schritt S30). Insbesondere wird die Lötmittelschicht 11 auf dem Hauptkörperabschnitt 7 unter Verwendung zum Beispiel des Metallplattierungsverfahrens oder des Dampfabscheidungsverfahrens gebildet.
Schritt S30 ist nicht auf den Schritt zum Bilden der Lötmittelschicht 11 auf dem Hauptkörperabschnitt 7 begrenzt. Zum Beispiel kann die Lötmittelschicht 11 auf der Oberfläche des Verstärkungsabschnitts 9, die dem Hauptkörperabschnitt 7 zugewandt ist, gebildet werden, wenn der Verstärkungsabschnitt 9 im Voraus hergestellt wird. Als Alternative kann eine Schicht zur Bildung der Lötmittelschicht 11 sowohl auf der Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 7, die dem Verstärkungsabschnitt 9 zugewandt ist, wie auch auf der Oberfläche des Verstärkungsabschnitts 9, die dem Hauptkörperabschnitt 7 zugewandt ist, gebildet werden.
Anschließend wird der Verstärkungsabschnitt 9 gebildet (Schritt S20). Insbesondere werden zum Beispiel der Hauptkörperabschnitt 7 und der Verstärkungsabschnitt 9 aneinander gebunden, indem Wärme auf die Lötmittelschicht 11 ausgeübt wird, die auf dem Hauptkörperabschnitt 7 oder dem Verstärkungsabschnitt 9 gebildet ist, und diese anschließend gehärtet wird.
Schritt S20 und S30 sind nicht besonders auf die zuvor beschriebenen Verfahren beschränkt. Es ist bevorzugt, die zuvor beschriebenen Schritte S20 und S30 praktisch gleichzeitig auszuführen. Insbesondere werden zuerst der Hauptkörperabschnitt 7 und der Verstärkungsabschnitt 9 durch ein Lötmittelschmelzbad geleitet, in dem das Material der Lötmittelschicht 11 geschmolzen ist. Anschließend werden sie durch eine Sammeldüse geleitet, wo sie vereint werden. Somit werden der Hauptkörperabschnitt 7 und der Verstärkungsabschnitt 9 durch die Lötmittelschicht 11 aneinander gebunden. In diesem Fall werden der Hauptkörperabschnitt 7 und der Verstärkungsabschnitt 9 mit der Lötmittelschicht an ihren anderen Oberfläche plattiert, die nicht die Oberflächen für die Bindung sind. Als Ergebnis wird ihre Korrosionsbeständigkeit verbessert und das Spleißen an den Enden unter Verwendung eines Lötmittels wird einfacher.
In dem zuvor beschriebenen Schritt S30 kann ein Flußmittel gemeinsam mit der Lötmittelschicht 11 verwendet werden. Insbesondere werden zum Beispiel der Hauptkörperabschnitt 7 und der Verstärkungsabschnitt 9 vor deren Einbringen in das Lötmittelschmelzbad durch ein Flußmittelbad geleitet, um die Oberfläche des Verstärkungsabschnitts 9 zu aktivieren. Es ist wünschenswert, daß das Flußmittel aus einem Material hergestellt wird, das die Bindungseigenschaften zwischen dem Lötmittel und dem Verstärkungsabschnitt 9 verbessert. Zusätzlich ist es zur Vermeidung der nachteiligen Wirkung auf den Hülsenabschnitt 5 und die Produktionsgerätschaft wünschenswert, ein schwach saures Flußmittel zu verwenden. Die Arten von schwach saurem Flußmittel enthalten ein Flußmittel auf der Basis einer organischen Säure und ein Flußmittel auf Harzbasis.
Wie zuvor erklärt, ist das supraleitende Band 1b in dieser Ausführungsform des Weiteren mit einer Lötmittelschicht 11 bereitgestellt, die zwischen dem Hauptkörperabschnitt 7 und dem Verstärkungsabschnitt 9 bereitgestellt ist. Das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1b in dieser Ausführungsform weist ferner einen Schritt (Schritt S30) zum Bilden der Lötmittelschicht 11 zwischen dem Hauptkörperabschnitt 7 und dem Verstärkungsabschnitt 9 auf. Die Lötmittelschicht 11 ermöglicht eine sicherere Bindung zwischen dem Hauptkörperabschnitt 7 und dem Verstärkungsabschnitt 9.
Eine Lötmittelschicht, die für gewöhnlich für die Bindung einer dünnen Platte aus rostfreiem Stahl an das supraleitende Band verwendet wird, enthält den Rückstand eines stark sauren Flußmittels. Der Grund wird nachfolgend erklärt. Chrom, das in rostfreiem Stahl enthalten ist, bindet mit Sauerstoff in der Luft zur Bildung von Chromoxid. Ein passiver Film aus dem Chromoxid wird auf der Oberfläche des rostfreien Stahls gebildet. Der passive Film aus Chromoxid hat eine schlechte Benetzbarkeit mit der Lötmittelschicht. Infolgedessen ist er nicht imstande, eine leichte Bindung zwischen dem supraleitenden Band und dem rostfreien Stahl herzustellen. Um eine einfache Herstellung eines supraleitenden Bandes zu erreichen, das mit einem dünnen Band aus rostfreiem Stahl gebunden ist, kann die Verwendung eines stark sauren Flußmittels den passiven Film aus Chromoxid entfernen. Dieses Verfahren weist jedoch das Problem auf, daß rückständiges Flußmittel nach der Bindung im Laufe der Zeit eine Korrosion des Hauptkörperabschnitts des supraleitenden Bandes bewirkt. Das Flußmittel, das an der Innenseite des gebundenen Abschnitts verbleibt, kann nach der Bindung nicht von außen abgewaschen werden.
Andererseits bildet der Verstärkungsabschnitt 9, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht, bei dieser Ausführungsform keinen starken passiven Film, der auf dem rostfreien Stahl erscheint. Folglich ist es nicht notwendig, ein stark saures Flußmittel zu verwenden, wenn die Bindung unter Verwendung der Lötmittelschicht 11 durchgeführt wird. Daher kann die Lötmittelschicht 11, die zur Bindung zwischen dem Verstärkungsabschnitt 9 und dem Hauptkörperabschnitt 7 verwendet wird, den passiven Film entfernen, der sich auf der Oberfläche der ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder der Legierung aus Zinn und Kupfer bildet, auch wenn sie kein stark saures Flußmittel enthält. Selbst wenn daher der Verstärkungsabschnitt 9 und der Hauptkörperabschnitt 7 unter Verwendung der Lötmittelschicht 11 aneinander gebunden werden, ist kein stark saures Flußmittel vorhanden, das nach der Bindung zurückbleibt. Dieses Verfahren kann das Auftreten einer Korrosion an dem Hülsenabschnitt 5 im Laufe der Zeit verhindern. Dieses Verfahren kann auch das Auftreten einer Korrosion in der Gerätschaft zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1b verhindern.
AUSFÜHRUNGSFORM 3
5 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 5 dargestellt ist, hat ein supraleitendes Band 1c in dieser Ausführungsform im Prinzip dieselbe Struktur wie das supraleitende Band 1a in Ausführungsform 1, mit der Ausnahme, daß das Band 1c des Weiteren mit einer Lötmittelschicht 11, die so gebildet ist, daß sie den gesamten Umfang des Hauptkörperabschnitts 7 bedeckt, und mit einem weiteren Verstärkungsabschnitt 9 bereitgestellt ist, der an der Unterseite 7b des Hauptkörperabschnitts 7 angeordnet ist.
Das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1c in dieser Ausführungsform ist im Prinzip dasselbe wie jenes zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1b in Ausführungsform 2, mit der Ausnahme, daß die Lötmittelschicht 11 in Schritt S30 zur Bildung der Lötmittelschicht 11 so gebildet wird, daß sie den gesamten Umfang des Hauptkörperabschnitts 7 bedeckt.
Insbesondere wird in Schritt S30 zur Bildung der Lötmittelschicht 11 die Lötmittelschicht 11 so gebildet, daß sie den gesamten Umfang des Hauptkörperabschnitts 7 bedeckt.
Diese Ausführungsform zeigt den Fall, daß die Lötmittelschicht 11 auf dem gesamten Umfang des Hauptkörperabschnitts 7 gebildet ist. Da der Verstärkungsabschnitt 9 an der Oberseite 7a und an der Unterseite 7b des Hauptkörperabschnitts 7 angeordnet ist, muß die Lötmittelschicht 11 dennoch nur mindestens an der Oberseite 7a und an der Unterseite 7b des Hauptkörperabschnitts 7 gebildet werden.
Wie zuvor erklärt, wird gemäß dem supraleitenden Band 1c und dessen Herstellungsverfahren, beide in dieser Ausführungsform, die Lötmittelschicht 11 auf dem gesamten Umfang des Hauptkörperabschnitts 7 gebildet und der Verstärkungsabschnitt 9 wird an der Oberseite 7a und an der Unterseite 7b des Hauptkörperabschnitts 7 angeordnet. Durch Anordnen des Verstärkungsabschnitts 9 an der Seite der Oberseite 7a und an der Seite der Unterseite 7b des Hauptkörperabschnitts 7 wird die mechanische Festigkeit des supraleitenden Bandes 1c weiter erhöht. Infolgedessen kann die zulässige Zugspannung erhöht werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 4
6 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 6 dargestellt ist, hat ein supraleitendes Band 1d in dieser Ausführungsform im Prinzip dieselbe Struktur wie das supraleitende Band 1b in Ausführungsform 2, mit der Ausnahme, daß das Band 1d einen Hauptkörperabschnitt 7 aufweist, der aus einem supraleitenden Dünnfilmband besteht.
Wie in 6 dargestellt, hat der Hauptkörperabschnitt 7 in dieser Ausführungsform Schichten, die aus einem Substrat 6, einer Pufferschicht 4, die direkt auf dem Substrat 6 angeordnet ist, und einem Supraleiter 3, der direkt auf der Pufferschicht 4 angeordnet ist, bestehen.
Das Substrat 6 besteht aus Metall, wie rostfreiem Stahl, Nickellegierung (zum Beispiel Hastelloy) oder Silberlegierung. Die Pufferschicht besteht zum Beispiel aus Yttrium-stabilisiertem Zirkon, Ceroxid, Magnesiumoxid oder Strontriumtitanat. Anders als in der vorangehenden Beschreibung kann die Pufferschicht 4 fehlen.
Der Supraleiter 3 besteht zum Beispiel aus einem Supraleiter auf RE123-Basis. Der Begriff ”RE123-Basis” bezeichnet einen Supraleiter, der die Bedingungen 0,7 ≤ x ≤ 1,3, 1,7 ≤ y ≤ 2,3 und 2,7 ≤ z ≤ 3,3 in der Molekularformel RE_xBA_yCU_zO_7-d erfüllt. Der Begriff ”RE” in dem Supraleiter auf RE123-Basis bezeichnet ein Material, das ein Seltenerdelement, das Element Yttrium oder beides enthält. Die Arten von Seltenerdelementen enthalten Neodym (Md), Gadolinium (Gd), Holmium (Ho) und Samarium (Sm). Der supraleitende Draht auf RE123-Basis ist dahingehend vorteilhaft, daß er eine höhere kritische Stromdichte als ein supraleitender Draht auf Wismut-Basis bei der Flüssigstickstofftemperatur (77,3 K) hat. Er ist auch dahingehend vorteilhaft, daß er einen höheren kritischen Stromwert als ein supraleitender Draht auf Wismut-Basis bei derselben kryogenen Temperatur und demselben Magnetfeld hat. Während andererseits ein Supraleiter auf Wismut-Basis mit einem Hülsenabschnitt überzogen werden kann, kann der Supraleiter auf RE123-Basis nicht mit diesem überzogen werden. Folglich wird der Supraleiter auf RE123-Basis durch ein Verfahren hergestellt, in dem der Film eines Supraleiters (ein supraleitendes Dünnfilmmaterial) auf einem texturierten Metallsubstrat nur durch das Gasphasenverfahren oder nur das Flüssigphasenverfahren abgeschieden wird.
Der Hauptkörperabschnitt 7 kann des weiteren mit einer stabilisierenden Schicht (nicht dargestellt) auf der Schicht bereitgestellt sein, die aus dem Supraleiter 3 besteht. Die stabilisierende Schicht ist zum Schutz der Oberfläche des Supraleiters 3 bereitgestellt und besteht zum Beispiel aus Silber oder Kupfer.
An der Oberseite 3a der Schicht, die aus dem Supraleiter 3 besteht, ist ein Verstärkungsabschnitt 9 durch eine Lötmittelschicht 11 bereitgestellt. Folglich kann der Verstärkungsabschnitt 9, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht, eine gute elektrische Verbindung mit der Schicht haben, die aus dem Supraleiter 3 besteht. Der Verstärkungsabschnitt 9 kann an der Unterseite 6b des Substrats 6 bereitgestellt sein.
Das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1d in dieser Ausführungsform ist im Prinzip dasselbe wie jenes zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1b in Ausführungsform 2, mit Ausnahme des Schrittes zur Herstellung des Hauptkörperabschnitts (Schritt S10).
Insbesondere wird zuerst das Substrat 6 hergestellt. Anschließend wird die Pufferschicht 4 auf dem Substrat 6 zum Beispiel durch das Dampfabscheidungsverfahren gebildet. Anschließend wird die Schicht, die aus dem Supraleiter 3 besteht, auf der Pufferschicht 4 zum Beispiel durch das Dampfabscheidungsverfahren gebildet.
Wie zuvor erklärt, wird gemäß dem supraleitenden Band 1d und dessen Herstellungsverfahren, beide in dieser Ausführungsform, der Hauptkörperabschnitt 7 unter Verwendung eines supraleitenden Dünnfilmbandes gebildet. Das supraleitende Band 1d, das mit dem Hauptkörperabschnitt 7 bereitgestellt ist, der unter Verwendung eines supraleitenden Dünnfilmbandes gebildet wird, ist auch mit dem Verstärkungsabschnitt 9 bereitgestellt, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht. Folglich, wie bei den supraleitenden Bändern in den anderen Ausführungsformen, hat das supraleitende Band 1d einen Effekt, eine hohe zulässige Zugspannung und einen geringen Spleißwiderstand aufrechtzuerhalten. Der Supraleiter 3, der einen Teil des Hauptkörperabschnitts 7 in dieser Ausführungsform bildet, hat keine besondere Einschränkung. Daher kann jedes supraleitende Material verwendet werden. Mit anderen Worten, der Supraleiter kann dem Anwendungsbereich entsprechend gewählt werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 5
7 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, die schematisch die Struktur des supraleitenden Bandes in Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 7 dargestellt ist, hat ein supraleitendes Band 1e in dieser Ausführungsform im Prinzip dieselbe Struktur wie das supraleitende Band 1c in Ausführungsform 3, mit der Ausnahme, daß der Hauptkörperabschnitt 7 unter Verwendung eines supraleitenden Dünnfilmbandes gebildet ist. Zusätzlich hat das supraleitende Band 1e in dieser Ausführungsform im Prinzip dieselbe Struktur wie das supraleitende Band 1d in Ausführungsform 4, mit der Ausnahme, daß das Band 1e mit einer Lötmittelschicht 11 bereitgestellt ist, die so gebildet ist, daß sie den gesamten Umfang des Hauptkörperabschnitts 7 bedeckt, und mit dem Verstärkungsabschnitt 9, der an der Obersite 7a und an der Unterseite 7b des Hauptkörperabschnitts 7 angeordnet ist.
Das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1e in dieser Ausführungsform ist im Prinzip dasselbe wie jenes zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1c in Ausführungsform 3, mit der Ausnahme, daß in dem Schritt zur Herstellung des Hauptkörperabschnitts 7 (Schritt S10) diese Ausführungsform das supraleitende Dünnfilmband herstellt. Zusätzlich ist das Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1e in dieser Ausführungsform im Prinzip dasselbe wie jenes zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1d in Ausführungsform 4, mit der Ausnahme, daß in dem Schritt zur Bildung der Lötmittelschicht 11 (Schritt S30) diese Ausführungsform die Lötmittelschicht 11 derart bildet, daß sie den gesamten Umfang des Hauptkörperabschnitts 7 bedeckt, und daß in dem Schritt zur Bildung des Verstärkungsabschnitts 9 (Schritt S20) diese Ausführungsform den Verstärkungsabschnitt 9 bildet, der an der Oberseite 7a und an der Unterseite 7b des Hauptkörperabschnitts 7 gebildet ist.
Gemäß dem supraleitenden Band 1e und dessen Herstellungsverfahren, beide in dieser Ausführungsform, wird ein supraleitendes Dünnfilmband als Supraleiter 3 verwendet, der Teil des Hauptkörperabschnitts 7 bildet, und der Verstärkungsabschnitt 9 wird an der Oberseite 7a und an der Unterseite 7b des Hauptkörperabschnitts 7 gebildet. Selbst wenn ein supraleitendes Dünnfilmband als Hauptkörperabschnitt 7 verwendet wird, kann durch weiteres Erhöhen der mechanischen Festigkeit das supraleitende Band 1e, das eine erhöhte zulässige Zugspannung aufweist, erhalten werden.
BEISPIEL
In diesem Beispiel untersuchte der hier benannte Erfinder den Effekt der Bereitstellung des Verstärkungsabschnitts, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht. Insbesondere wurden in den Beispielen 1 und 2 der vorliegenden Erfindung und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 supraleitende Bänder einzeln hergestellt, um die zulässige Zugspannung und den Spleißwiderstand der einzelnen supraleitenden Bänder zu messen.
BEISPIEL 1 DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
In dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wurde ein supraleitendes Band 1c gemäß dem Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes 1c in Ausführungsform 3, wie in 5 dargestellt, hergestellt. Insbesondere wurde in dem Schritt zum Herstellen des Hauptkörperabschnitts 7 (Schritt S10) ein Hauptkörperabschnitt 7 hergestellt, der die Form eines Bandes hatte und der Supraleiter 3 beinhaltete, die aus der Hauptphase, die aus einer Bi2223-Phase gebildet war, und dem Rest, der aus einer Bi2212-Phase und einer nicht-supraleitenden Phase gebildet war, und einem Hülsenabschnitt 5, der aus Silber hergestellt war, bestand. Der Hauptkörperabschnitt 7 hatte eine Dicke von 0,22 mm und eine Breite von 4,2 mm.
Anschließend wurden in dem Schritt zum Bilden des Verstärkungsabschnitts 9 (Schritt S20) und dem Schritt zum Bilden der Lötmittelschicht 11 (Schritt S30) zunächst zwei Verstärkungsabschnitte 9 hergestellt, die aus ausscheidungsgehärteter Kupferlegierung, die aus 97% Kupfer und 3% Silber bestand, hergestellt wurden. Die zwei Verstärkungsabschnitte 9 hatten jeweils eine Dicke von 0,02 mm und eine Breite von 4,3 mm. Sie wurden durch ein Bad geleitet, das ein Flußmittel auf der Basis einer organischen Säure enthielt, und ein Lötmittelschmelzbad, in dem ein Lötmittel, das aus 99,3% Sn und 0,7% Kupfer bestand, geschmolzen war. Anschließend wurde zur Vereinigung des supraleitenden Bandes 1c der Hauptkörperabschnitt 7 und die zwei Verstärkungsabschnitte 9 durch eine Sammeldüse geleitet. Somit wurden die Verstärkungsabschnitte 9 einzeln an die Oberseite 7a und die Unterseite 7b des Hauptkörperabschnitts 7 durch die Lötmittelschicht 11 gebunden. Die Lötmittelschicht 11 hatte eine Dicke von etwa 3 μm.
BEISPIEL 2 DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Das supraleitende Band von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung unterschied sich von jenem von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darin, daß der Verstärkungsabschnitt aus einer Kupferlegierung bestand, wobei dem Kupfer 0,15% Zinn zugegeben wurden. In dem Schritt zum Bilden des Verstärkungsabschnitts wurde ein Kupfer-Zinn-Legierungsband mit einer Dicke von 0,02 mm und einer Breite von 4,3 mm verwendet.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Das supraleitende Band von Vergleichsbeispiel 1 wurde nur durch Durchführung des Schritts zum Herstellen des Hauptkörperabschnitts (Schritt S10) von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt. Folglich hatte das erzeugte supraleitende Band eine Dicke von 0,22 mm und eine Breite von 4,3 mm, ohne den Verstärkungsabschnitt 9 und die Lötmittelschicht 11.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Das supraleitende Band von Vergleichsbeispiel 2 unterschied sich von jenem von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darin, daß der Verstärkungsabschnitt aus rostfreiem Stahl bestand und ein Flußmittel auf der Basis einer anorganischen Säure als Flußmittel verwendet wurde. In dem Schritt zum Bilden des Verstärkungsabschnitts wurde ein Band aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,02 mm und einer Breite von 4,3 mm verwendet.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Das supraleitende Band von Vergleichsbeispiel 3 unterschied sich von jenem von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darin, daß der Verstärkungsabschnitt aus Messing (Messing der Klasse 2, wie in JIS C2680 spezifiziert, das aus 34% Kupfer und 66% Zink besteht) bestand. In dem Schritt zum Bilden des Verstärkungsabschnitts wurde ein Messingband mit einer Dicke von 0,02 mm und einer Breite von 4,3 mm verwendet.
MESSVERFAHREN
Die supraleitenden Bänder der Beispiele 1 und 2 der vorliegenden Erfindung und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden Messungen der zulässigen Zugspannung und des Spleißwiderstandes unterzogen. Die zulässige Zugspannung wurde gemessen, um die Zugspannung zu erhalten, bei der der kritische Stromwert eines supraleitenden Bandes unter Ausübung einer Zugspannung bei Raumtemperatur auf 95% des kritischen Stromwertes des supraleitenden Bandes vor der Ausübung der Zugspannung abnimmt.

8 ist eine Querschnittsansicht zur Erklärung des Verfahrens zum Messen des Spleißwiderstandes in dem Beispiel. 8 zeigt die Bedingung zum Messen des Spleißwiderstandes des supraleitenden Bandes 1c von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Wie in 8 dargestellt ist, wurden bei den einzelnen Proben der Beispiele 1 und 2 der vorliegenden Erfindung und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, Kantenabschnitte von zwei supraleitenden Bändern so überlappt, daß die Überlappung ”x” 50 mm betrug. Dann wurde der Spleißvorgang durchgeführt. Unter dieser Bedingung wurde der Spleißwiderstand bei 77 K gemessen, um den Widerstandswert zu ermitteln. Die Meßergebnisse sind in Tabelle I dargestellt. Tabelle I

	zulässige Zugspannung (N)	Spleißwiderstand (nΩ)
Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung	300	25
Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung	260	29
Vergleichsbeispiel 1	104	20
Vergleichsbeispiel 2	380	160
Vergleichsbeispiel 3	210	40

MESSERGEBNIS
Wie in Tabelle I dargestellt ist, haben die supraleitenden Bänder der Beispiele 1 und 2 der vorliegenden Erfindung eine zulässige Zugspannung, die nicht nur höher als jene der Vergleichsbeispiele 1 und 3 ist, sondern auch hoch genug, um annähernd jene von Vergleichsbeispiel 2 zu erreichen. Die supraleitenden Bänder der Beispiele 1 und 2 der vorliegenden Erfindung haben nicht nur einen viel geringeren Spleißwiderstand als jenes von Vergleichsbeispiel 2, sondern sind auch mit jenem von Vergleichsbeispiel 1 vergleichbar.
Wie zuvor beschrieben, haben die Beispiele bestätigt, daß die Bereitstellung eines Verstärkungsabschnitts, der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer besteht, ermöglicht, eine hohe zulässige Zugspannung und einen geringen Spleißwiderstand aufrechtzuerhalten. Da die Verstärkungsabschnitte der Beispiele 1 und 2 der vorliegenden Erfindung zusätzlich dieselbe Dicke wie jene des Verstärkungsabschnitts von Vergleichsbeispiel 2 aufweisen, wurde bestätigt, daß, selbst wenn ein supraleitendes Band mit dem Verstärkungsabschnitt 9 bereitgestellt wird, eine Abnahme der kritischen Stromdichte pro Querschnittsfläche verhindert werden kann.
Es ist zu beachten, daß die zuvor offenbarten Ausführungsformen und Beispiele in jeder Hinsicht veranschaulichend und in keiner Weise einschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch den Umfang der beiliegenden Ansprüche dargestellt und nicht durch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Daher soll die vorliegende Erfindung alle Revisionen und Modifizierungen beinhalten, die in der Bedeutung und im Umfang äquivalent zu dem Umfang der Ansprüche enthalten sind.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Das supraleitende Band der vorliegenden Erfindung ist besonders für die Technik beeignet, die ein supraleitendes Band betrifft, das ein supraleitendes Material auf Wismut-Basis aufweist.
Zusammenfassung
Die Erfindung stellt ein supraleitendes Band bereit, das sowohl eine hohe zulässige Zugspannung wie auch einen geringen Spleißwiderstand aufrechterhält, und ein Verfahren zur Herstellung des supraleitenden Bandes. Das supraleitende Band (1c) ist mit einem Hauptkörperabschnitt (7) und einem Verstärkungsabschnitt (9) bereitgestellt. Der Hauptkörperabschnitt (7) weist die Form eines Bandes auf und beinhaltet einen Supraleiter (3). Der Verstärkungsabschnitt (9) besteht aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn und Kupfer und ist an mindestens einer Oberfläche des Hauptkörperabschnitts (7) gebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5801124 [0004, 0004]
- US 6649280 [0004, 0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- JIS C2680 [0076]

Claims

Supraleitendes Band (1a, 1b, 1c, 1d und 1e), umfassend: (a) einen Hauptkörperabschnitt (7), der die Form eines Bandes aufweist und der einen Supraleiter (3) beinhaltet, und (b) einen Verstärkungsabschnitt (9), der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder einer Legierung aus Zinn (Sn) und Kupfer (Cu) besteht und der auf mindestens einer Oberfläche des Hauptkörperabschnitts (7) gebildet ist.
Supraleitendes Band (1a, 1b, 1c, 1d und 1e) wie in Anspruch 1 definiert, wobei die ausscheidungsgehärtete Kupferlegierung aus einer Legierung aus Kupfer und mindestens einem Material besteht, das aus der aus Silber, Chrom und Zirkon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Supraleitendes Band (1a, 1b, 1c, 1d und 1e) wie in Anspruch 1 definiert, wobei das supraleitende Band ferner eine Lötmittelschicht (11) umfaßt, die zwischen dem Hauptkörperabschnitt (7) und dem Verstärkungsabschnitt (9) gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Bandes, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: (a) Herstellen eines Hauptkörperabschnitts (7), der die Form eines Bandes aufweist und der einen Supraleiter (3) beinhaltet, und (b) Bilden eines Verstärkungsabschnitts (9), der aus einer ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung oder Legierung aus Zinn und Kupfer besteht und der auf mindestens einer Oberfläche des Hauptkörperabschnitts (7) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Bandes wie in Anspruch 4 definiert, wobei der Schritt zum Bilden eines Verstärkungsabschnitts (9) einen Schritt zum Herstellen des Verstärkungsabschnitts (9) umfaßt, der aus der ausscheidungsgehärteten Kupferlegierung besteht, die aus einer Legierung aus Kupfer und mindestens einem Material besteht, das aus der aus Silber, Chrom und Zirkon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Bandes wie in Anspruch 4 definiert, wobei das Verfahren ferner einen Schritt zum Bilden einer Lötmittelschicht (11) zwischen dem Hauptkörperabschnitt (7) und dem Verstärkungsabschnitt (9) umfaßt.