DE3730766A1 - Supraleiter, insbesondere in trommelbarer ausfuehrung - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Supraleiter, insbesondere in trommelbarer Ausführung für elektrische Kabel und Leitungen, bestehend aus einer inneren supraleitfähigen Seele und einer äußeren metallischen Hülle, wobei die Seele aus pulver- bis granulatförmigen Teilchen eines Mischoxids besteht oder solche Mischoxide überwiegend enthält. Solche Mischoxide, in der Literatur auch als keramische Werkstoffe bezeichnet, lassen in entsprechender Reinheit eingesetzt und behandelt eine Supraleitung um 100 K und darüber zu. So hohe Sprungtemperaturen gestatten bereits den Einsatz von flüssigem Stickstoff als Kühlmittel und führen gegenüber einer bisher notwendigen Helium-Kühlung zu einer erheblichen Steigerung der Wirtschaftlichkeit. Der Einschluß der Mischoxide in die metallische Hülle sichert die Herstellung von Supraleitern in nahezu unbegrenzter Länge. Die Hülle selbst dient als mechanische Stütze auch an Verbindungs- oder Anschlußstellen, aber auch als Normalleiter für den Fall auftretender Schäden, z. B. in der Kühlmittelversorgung.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Verbesserung des Gegenstandes nach dem Hauptpatent vor. Sie besteht darin, daß die Hülle aus einem sauerstoffdurchlässigen Metall bzw. einer Metallegierung besteht. Diese Maßnahme ist von besonderer Bedeutung dann, wenn die Mischoxide zur Erzielung der Supraleitfähigkeit einem Temperaturbehandlungsprozeß in Gegenwart von Sauerstoff unterworfen werden müssen und sie aus fertigungstechischen Gründen nach außen bereits vorher durch eine metallische Hülle abzukapseln sind. Geeignet für die Zwecke der Erfindung ist beispielsweise Silber oder eine Silberlegierung.

Wesentlich für die Erfindung sind ferner geeignete Fertigungsverfahren, die den Einsatz supraleitfähiger Mischoxide auch für trommelbare elektrische Kabel und Leitungen gestatten.

In Durchführung der Erfindung kann man beispielsweise so vorgehen, daß man ein längseinlaufendes Silberband zu einer rohrförmigen Hülle formt und auf die Bandinnenfläche die Teilchen eines Mischoxides aufbringt. Anschließend werden die Bandkanten, etwa durch Schweißen oder Löten, fest und dicht verschlossen und das so gebildete Rohr im Querschnitt reduziert. Dabei wird zweckmäßig die Querschnittsreduktion soweit getrieben, daß hierbei eine mechanische Verdichtung der pulver- bis granulatförmigen Teilchen des Mischoxids erfolgt. Vor, während oder nach der Umhüllung der Teilchen zum supraleitfähigen elektrischen Leiter wird das Mischoxid einer Temperaturbehandlung unterworfen. Diese Temperaturbehandlung, etwa ein Glühprozeß um 900 Grad C, erfolgt in einer Sauerstoffatmosphäre, die nach der Erfindung beispielsweise verwendete Hülle aus Silber gewährleistet die Sauerstoffdiffision zu den verdichteten Mischoxidteilchen.

Eine andere Möglichkeit zur Herstellung eines Supraleiters nach der Erfindung besteht darin, daß die Teilchen des Mischoxids durch Pressen oder Extrusion fortlaufend zum Strang verdichtet werden und daß dieser Strang anschließend von einem längseinlaufend zum Rohr geformten Band dünner Wandstärke aus einem sauerstoffdurchlässigen Metall umschlossen wird, dessen Kanten miteinander verschweißt werden. Diese geschlossene metallische Hülle wird auf den Strang heruntergezogen, wobei vor, während oder nach der Umhüllung eine Temperaturbehandlung des verdichteten Stranges unter Sauerstoffeinwirkung erfolgt. Man kann abweichend hiervon aber auch so vorgehen, daß bei sonst gleichen Verfahrensschritten der Strang nach der Verdichtung mit einer metallischen Hülle, die nach der Erfindung sauerstoffdurchlässig ist, nahtlos umpreßt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung eines trommelbaren Supraleiters ergibt sich dann, wenn die Teilchen des Mischoxids zu einem Strang gepreßt oder extrudiert werden, der anschließend einer Temperaturbehandlung unterworfen wird. Der so behandelte Strang wird anschließend in die Pulver- oder Granulatform überführt und dieses Pulver oder Granulat während der Formung z. B. eines Silberbandes zum Rohr in dieses eingebracht und nach dem Verschweißen der Bandkanten durch Herunterziehen des Rohres erneut zum Strang verdichtet. Dieses Verfahren schafft extrem günstige Voraussetzungen für eine gleichmäßige Geometrie des aus keramischen Materialien (Mischoxide) bestehenden Supraleiters und damit für hohe Sprungtemperaturen.

Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung zeigt in der

Fig. 1 eine Anlage zur Herstellung eines Supraleiters, in der

Fig. 2 den Supraleiter selbst.

Von dem auf dem Wickelbock 1 gelagerten Bandvorrat 2 wird z. B. ein Silberband 3 über eine Umlenkvorrichtung 4, ggf. auch in Form einer Bandreinigung, der Maschinenanlage 5 zugeführt. Im Bereich dieser Anlage wird das Silberband 3 mittels nicht dargestellter und an sich bekannter Formwerkzeuge, wie versetzt angeordnete Rollen oder Walzen, in die Rohrform 6 gebracht. In das nach oben noch offene Rohr 6 wird mittels der Fördereinrichtung 7 das pulverförmige Mischoxid 8 eingebracht. Dieses Pulver wurde z. B. dadurch hergestellt, daß ein aus einem Mischoxid auf Basis La - Sr - Cu - O, Ba - Pb - Bi - O, Ba - La - Cu - O, Y - Ba - Cu - O oder dergl. gepreßter und wärmebehandelter Strang erneut in die Pulverform überführt wurde. Im weiteren Durchlauf durch die Maschinenanlage 5 werden mittels der Schweißvorrichtung 9 die Bandkanten des Rohres 6 dicht verschweißt und das Rohr 6 beim Durchlaufen durch das Kalibrierwerkzeug 10 zunächst im Querschnitt reduziert. In einer oder mehreren Stufen kann dann das mit dem Mischoxid 8 gefüllte bzw. das Mischoxid enthaltende Rohr 6 mit Hilfe weiterer Kalibriervorrichtungen 11 im Querschnitt soweit reduziert werden, bis die Teilchen des im Rohr 6 befindlichen Mischoxids 8 ausreichend verdichtet sind. Ggf. kann sich hieran noch einmal eine Warmbehandlung, etwa in Form eines Glühprozesses und zweckmäßig unter Sauerstoffeinwirkung, anschließen.

Als Ergebnis dieses Verfahrens zeigt die Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Supraleiter, bei dem die aus dem Mischoxid 8 bestehende Seele von dem matallischen Rohr 6 aus Silber oder einem anderen sauerstoffdurchlässigen Metall bzw. einer entsprechenden Legierung dicht umschlossen ist.

Claims (7)

1. Supraleiter, insbesondere in trommelbarer Ausführung für elektrische Kabel und Leitungen, bestehend aus einer inneren supraleitfähigen Seele und einer äußeren metallischen Hülle, wobei die Seele aus pulver- bis granulatförmigen Teilchen eines Mischoxids besteht oder solche Mischoxide enthält, nach Patent ... (Anmeldung P 37 16 815.0), dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus einem sauerstoffdurchlässigen Metall bzw. einer Metallegierung besteht.

2. Supraleiter nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus Silber oder einer Silberlegierung besteht.

3. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein längseinlaufendes Band aus einem sauerstoffdurchlässigen Metall oder einer Metallegierung zu einer rohrförmigen Hülle geformt und auf die Bandinnenfläche die Teilchen eines Mischoxids aufgebracht werden, und daß anschließend die Bandkanten dicht verschlossen und das so gebildete Rohr im Querschnitt reduziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor, während oder nach der Umhüllung der Teilchen des Mischoxids dieses einer Temperaturbehandlung unter Sauerstoffeinwirkung unterworfen wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des Mischoxids zunächst durch Pressen oder Extrusion fortlaufend zu einem Strang verdichtet werden, daß dieser Strang anschließend von einem längseinlaufend zum Rohr geformten Band dünner Wandstärke aus einem sauerstoffdurchlässigen Metall oder einer Metallegierung umschlossen wird, dessen Kanten miteinander verschweißt werden, und daß schließlich die nunmehr geschlossene metallische Hülle auf den Strang heruntergezogen wird, wobei vor, während oder nach der Umhüllung eine Temperaturbehandlung des verdichteten Stranges unter Sauerstoffeinwirkung erfolgt.

6. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des Mischoxids zunächst durch Pressen oder Extrusion fortlaufend zum Strang verdichtet werden, und daß dieser Strang anschließend mit einer geschlossenen Hülle aus einem sauerstoffdurchlässigen Metall oder einer Metallegierung nahtlos umpreßt wird, wobei vor, während oder nach der Umhüllung eine Temperaturbehandlung des verdichteten Stranges unter Sauerstoffeinwirkung erfolgt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des Mischoxids zu einem Strang gepreßt oder extrudiert werden, daß dieser Strang einer Temperaturbehandlung unter Sauerstoffeinwirkung unterworfen und anschließend in die Pulver- oder Granulatform überführt wird, und daß dieses Pulver oder Granulat während der Formung eines Bandes aus einem sauerstoffdurchlässigen Metall oder einer Metallegierung nach dem Verschweißen der Bandkanten durch Herunterziehen des Rohres zum Strang verdichtet wird.