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DE2355008C3 - Method and device for producing a superconductor with a layer of the A15 phase of the Nb-Al or Nb-Al-Ge system - Google Patents

Method and device for producing a superconductor with a layer of the A15 phase of the Nb-Al or Nb-Al-Ge system

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DE2355008C3
DE2355008C3 DE19732355008 DE2355008A DE2355008C3 DE 2355008 C3 DE2355008 C3 DE 2355008C3 DE 19732355008 DE19732355008 DE 19732355008 DE 2355008 A DE2355008 A DE 2355008A DE 2355008 C3 DE2355008 C3 DE 2355008C3
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DE
Germany
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niobium
temperature
melt
layer
carrier
Prior art date
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Application number
DE19732355008
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German (de)
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DE2355008B2 (en
DE2355008A1 (en
Inventor
Alfred Dr.; Fink Arno; 8520 Erlangen Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Priority to CH1396574A priority patent/CH577745A5/xx
Priority to GB47045/74A priority patent/GB1485789A/en
Priority to US05/519,676 priority patent/US4018942A/en
Priority to CA212,855A priority patent/CA1036340A/en
Priority to JP49126488A priority patent/JPS5081094A/ja
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Publication of DE2355008B2 publication Critical patent/DE2355008B2/en
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Supraleiters mit einer Schicht der A15-Phase des Systems Nb-Al bzw. Nb-Al-Ge, bei welchem ein Niobträger in eine auf eine Temperatur von 8000C und mehr erhitzte Aluminium- bzw. Aluminium-Germanium-Schmelze eingebracht und anschließend in inerter Atmosphäre einer Glühbehandiung bei einer Temperatur über 8000C unterzogen wird.The invention relates to a method of manufacturing a superconductor with a layer of the A15 phase of the system Nb-Al and Nb-Al-Ge, wherein a Niobträger in a to a temperature of 800 0 C and more heated aluminum or aluminum -germanium-melt introduced and then a Glühbehandiung is subjected at a temperature above 800 0 C in an inert atmosphere.

Die A15-Phasen der Systeme Nb-Al und Nb-Al-Ge werden bereits bei verhältnismäßig hohen Temperaturen supraleitend und verlieren diesen Zustand erst in sehr hohen Magnetfeldern. Im System Nb-Al besitzt die A15-Phase die Zusammensetzung Nb3Al bzw. eine hiervon nur geringfügig abweichende Zusammensetzung. Für Nb3Al wurden maximale kritische Temperaturen T0 von 18,8 K sowie obere kritische Magnetfelder Bn von ungefähr 30 Tesla bei 4,2 K angegeben. Für die A15-Phase des Systems Nb-Al-Ge mit einem Niobgehalt um 75 Atomprozent wurden im Zusammensetzungsbereich von etwa Nb3 (Al1-IGe1) mit 0 < χ < 0,25 maximale kritische Temperaturen Te von 20,7 K und obere kritische Magnetfelder Bcz von etwa 40 Tesla bei 4,2 K berichtet (vgl. Zeitschrift für Naturforschung 25 a [1970], S. 1659 bis 1669). Diese Eigenschaften der A15-Phasen der Systeme Nb-Al und Nb-Al-Ge werden von keinem anderen bislang bekannten Supraleiter übertroffen. Die genannten A15-Phasen sind daher von großem technischen Interesse, beispielsweise für die Anwendung in supraleitenden Magnetspulen.The A15 phases of the Nb-Al and Nb-Al-Ge systems already become superconducting at relatively high temperatures and only lose this state in very high magnetic fields. In the Nb-Al system, the A15 phase has the composition Nb 3 Al or a composition that differs only slightly from this. Maximum critical temperatures T 0 of 18.8 K and upper critical magnetic fields B n of approximately 30 Tesla at 4.2 K were specified for Nb 3 Al. For the A15 phase of the Nb-Al-Ge system with a niobium content of around 75 atomic percent, maximum critical temperatures T e of 20.7 K were found in the composition range of approximately Nb 3 (Al 1 -IGe 1 ) with 0 < χ <0.25 and upper critical magnetic fields B cz of about 40 Tesla at 4.2 K are reported (cf. Zeitschrift für Naturforschung 25 a [1970], pp. 1659 to 1669). These properties of the A15 phases of the Nb-Al and Nb-Al-Ge systems are not exceeded by any other known superconductor. The A15 phases mentioned are therefore of great technical interest, for example for use in superconducting magnet coils.

Die technische Anwendung dieser Materialien scheiterte aber bisher an verschiedenen Hindernissen. Einmal sind die bisher erreichten kritischen Stromdichten verhältnismäßig niedrig. So besitzen etwa erschmolzene oder pulvermetallurgisch hergestellte Proben der genannten A15-Phasen in einem Magnetfeld von 5 Tesla und bei einer Temperatur von 4,20K lediglich kritische Stromdichten je von etwa 103 Acm~2. Lediglich mit drei Verfahren konnten bislang supra-However, the technical application of these materials has so far failed due to various obstacles. On the one hand, the critical current densities achieved so far are relatively low. For example, molten or powder metallurgically prepared samples of said A15-phases have only critical current densities j e of about 10 3 Acm ~ 2 in a magnetic field of 5 Tesla and at a temperature of 4.2 K 0. Only three procedures have so far been able to

„de Schichten mit technisch interessanten Werten ^kritischen Stromdichte von 10* Acm-2 und mehr werden. Dabei handelt es sich um zwei Verr Herstellung von Supra'eitern mit Schichten“De layers with technically interesting values, critical current densities of 10 * Acm- 2 and more. These are two ways of producing superconductors with layers

inerter Atmosphäre einer Glühbehandlung bei einer Temperatur zwischen 800 und 1000° C unterzogen werden soll.subjected to an annealing treatment at a temperature between 800 and 1000 ° C. in an inert atmosphere shall be.

X1U ., n . . ,, . , , Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hufe eines Ver- X1U ., N. . ,,. ,, The object of the invention is to

von Nb-Al-Ge und um em Verfahren 5 fahrens der eingangs erwähnten Art eine möglichst - eines Supraleiters mit einer Schicht einfache Herstellung von Supraleitern nüt einer ,.__. von Nb-Al. Bei den beiden erstge- Schicht der A15-Phase des Systems Nb-Al bzw. ,tettVerfahrenwirdjeweilseineNb-A.-Ge-Schicht Nb-Al-Ge zu ermöglichen, wobei gleichzeitig raög- J, Kathodenzerstäubung oder durch Konden- liehst hohe kritische Temperaturen und für technische ion im Hochvakuum auf einem Träger aufgebracht io Anwendungen brauchbare kritische Stromdichten er- i j. Vac. Sei. TechnoL, 7 [1970] S 127 ff., und zielt werden sollen. Insbesondere soll auch die konti-LppL Phys., 43 [1972], S. 2407 ff). Beim letztgeten' Verfahren (Metallurgical Transactions, 3
a S. 1177 bis 1181) wird zur Herstellung eines
aleiters mit einer Nb^Al-Schicht eine aluminierte, 15
Aluminium-Diffusionssaum aufweisende Niob-
From Nb-Al-Ge and around em method 5 of the type mentioned above, as far as possible - a superconductor with a layer simple production of superconductors only one, .__. by Nb-Al. In the case of the first two layers of the A15 phase of the Nb-Al system or the tett process, an Nb-A.-Ge layer Nb-Al-Ge will be made possible, while at the same time raög- J, cathode sputtering or condensation borrowed high critical temperatures and for technical ion applied to a carrier in a high vacuum io applications useful critical current densities er i j. Vac. May be. TechnoL, 7 [1970] p. 127 ff., And should be aimed. In particular, the conti- L ppL Phys., 43 [1972], p. 2407 ff). In the last case (Metallurgical Transactions, 3
a pp. 1177 to 1181) is used to produce a
aleiters with an Nb ^ Al layer an aluminized, 15
Niobium with aluminum diffusion seams

Insbesondere soll auch die kontinuierliche Herstellung langer Drähte oder Bänder mit dünnen Schichten der genannten A15-Phasen möglich sein.In particular, the continuous production of long wires or strips should also be used thin layers of the A15 phases mentioned may be possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Niobträger durch das Einbringen in eine auf 800 bis 140O0C erhitzte, mit Niob bzw. Niob und Germanium gesättigte Aluminiumschmelze mit einer aus NbAl3 und Al bzw. aus Nb(Al1Ge)3 bestehenden.According to the invention, this object is achieved by introducing the niobium carrier into an aluminum melt, which is heated to 800 to 140O 0 C and is saturated with niobium or niobium and germanium, with an aluminum melt consisting of NbAl 3 and Al or Nb (Al 1 Ge) 3 .

. bei einer Temperatur oberhalb von 18700C 8 bis iiden lang geglüht. Das Aluminium wurde ut die Niobfolie durch Abschmelzen eines. annealed at a temperature above 1870 0 C for 8 to iiden long. The aluminum was ut the niobium foil by melting a

Aluminiumdrahtes über der Folie oder durch Auf- ao 0,5 bis 5 μΐη starken Schicht versehen wird und die andampfen oder durch elektrolytische Abscheidung aus schließende Glühbehandlung des so beschichteten einer etwa 300 bis 500°C heißen Aluminiumsalz- Trägers bei einer Temperatur von 1700 bis 1960°C schmelze aufgebracht. Zur Bildung des Aluminium- 0,5 bis 5 Sekunden lang dauert. Diffusionssaums wurde die beschichtete Folie auf Das erfindungsgemäße Verfahren besteht somit imAluminum wire is provided over the foil or by adding a 0.5 to 5 μm thick layer and evaporate or by electrolytic deposition from closing annealing treatment of the so coated an aluminum salt carrier with a temperature of about 300 to 500 ° C at a temperature of 1700 to 1960 ° C melt applied. It takes 0.5 to 5 seconds for the aluminum to form. The coated film was then applied to the diffusion seam

eine Temperatur zwischen 800 und 900cC erhitzt. a5 wesentlichen aus zwei Schritten, nämlich erstens der Obwohl die genannten Verfahren A15-Schichten mit Erzeugung einer Niob und Aluminium bzw. Niob, verhältnismäßig hohen kritischen Stromdichten lie- Aluminium und Germanium enthaltenden, festhaftenfern, erscheinen sie zur Herstellung technisch verwert- den Schicht an der Oberfläche des in die auf 800 bis barer Supraleiter mit solchen Schichten noch nicht ge- 1400° C erhitzte niobhaltige Aluminium- bzw. AIueignet. Einmal erfordert jedes dieser Verfahren einen 3° minium-Germanium-Schmelze eingebrachten Nioberheblichen apparativen Aufwand, zum anderen ist es trägers und zweitens der Bildung der A15-Phase der auch höchst zweifelhaft, ob die Verfahren, mit denen Systeme Nb-Al bzw. Nb-Al-Ge durch Glühen des befcisher lediglich Kurzdrahtproben hergestellt wurden, schichteten Niobträgers bei einer Temperatur von zur Gewinnung langer supraleitender Drähte oder 1700 bis I960" C. Da, wie bereits erwähnt, die A 15-Pha-Bänder umgestaltet werden können, wie sie zum 35 se des Systems Nb-Al etwa die Zusammensetzung Wickeln von supraleitenden Spulen erforderlich sinH. Nb3Al besitzt und der für hohe kritische Tempera-Eine weitere Schwierigkeit, die einer technischen türen günstige Bereich der A15-Phase des Systems Anwendung der genannten A15-Phasen bisher ent- Nb-Al-Geetwa dieZusammensetzungen Nb3(Al1-J-Ge1) gegensteht, besteht darin, daß diese Phasen sehr mit 0 < χ < 0,25 umfaßt, erstreckt sich der Gesamtspröde und nur in geringem Maß elastisch verformbar 40 bereich, in dem das erfindungsgemäße Verfahren ansind. Bei technisch verwendbaren Supraleitern dürften wendbar ist, praktisch auf A15-Phasen der Zusammendaher die A15-Schichten nur wenige μτη stark sein und Setzungen Nb3(AIi-SGe*) mit 0 < χ < 0,25. sollten möglichst nahe der neutralen Faser des Leiters Für den ersten Verfahrensschritt ist es besondersheated to a temperature between 800 and 900 c C. a 5 essentially consists of two steps, namely first of all, although the above-mentioned processes remove A15 layers with the production of a niobium and aluminum or niobium, relatively high critical current densities containing aluminum and germanium, they appear to be technically useful for production the surface of the niobium-containing aluminum or aluminum which has not yet been heated to 1400 ° C in the 800 to bar superconductors with such layers. On the one hand, each of these processes requires a 3 ° minium-germanium melt, which is not very expensive in terms of equipment; Al-Ge were made by annealing only short wire samples, layered niobium carriers at a temperature of 1700 to 1960 "C for the production of long superconducting wires 35 se of the system Nb-Al approximately the composition winding of superconducting coils is required sinH. Nb 3 Al possesses and which for high critical tempera-Another difficulty, that of a technical door favorable range of the A15-phase of the system application of the mentioned A15-phases So far, Nb-Al-Ge has been opposed to the compositions Nb 3 (Al 1 -J-Ge 1 ), consists in the fact that these phases comprise very much with 0 <χ < 0.25, the Gesa extends mtbröde and only to a small extent elastically deformable 40 area in which the method according to the invention applies. In the case of technically usable superconductors it should be possible to apply, practically to A15 phases, the composition therefore the A15 layers are only a few μm thick and settlements Nb 3 (AIi-SGe *) with 0 < χ < 0.25. should be as close as possible to the neutral fiber of the conductor. For the first step, it is special

liegen. Bei den obenerwähnten, aufwendigen Ver- wesentlich, daß die Aluminiumschmelze mit Niob fahren durfte die Herstellung langer Leiter mit so 45 bzw. Niob und Germanium gesättigt ist. Wenn man dünnen Schichten erhebliche Schwierigkeiten be- einen Niobträger in eine auf entsprechende Temperareiten. Zur i I ;rstellung von Supraleitern mit Schichten tür erhitzte Aluminiumschmelze bringt, bildet sich aus A15-Phasen anderer Systeme, insbesondere mit an der Trägeroberfläche eine ungleichmäßige, ge-Schichten aus Nb3Sn und V3Ga, sind zwar Verfahren schlossene Schicht, die Kristallite der Zusammenbekannt, die diese Anforderungen erfüllen, beispiels- 5o setzung NbAl3 enthält. Nimmt man den Träger dann weise die Abscheidung von Nb3Sn auf einem ge- aus der Schmelze heraus, so haftet an dem gebildeten eigneten Träger aus der Gasphase oder die Ein- NbAl3 zusätzlich Aluminium, so daß die gebildete diffusion von Zinn bzw. Gallium in Niob- bzw. Schicht insgesamt aus NbAl3 und Al besteht. Würde Vanadiumdrähte aus Kupfer-Zinn- oder Kupfer- man diese Beschichtung in einer reinen Aluminium-Gallium-Mänteln, welche diese Drähte umgeben. 55 schmelze vornehmen, so würde sich im Laufe der Zeit Beide Verfahren konnten jedoch bislang nicht in in der Schmelze Niob anreichern, da ein Teil des gebefriedigender Weise zur Herstellung von Supra- bildeten NbAl3 nicht am Träger fixiert bleibt, sondern ,leitern mit Nb3Al- oder Nb3(Al,Ge)-Schichten anpe- von der Schmelze aufgenommen wird. Wegen dieser wandt werden. Änderung der Zusammensetzung des Schmelzbadeslie. In the above-mentioned, elaborate essential that the aluminum melt was allowed to run with niobium, the production of long conductors is saturated with 45 or niobium and germanium. If you have considerable difficulties with thin layers, put a niobium carrier in an appropriate temperature range. For the production of superconductors with layers for heated aluminum melt, the A15 phases of other systems, in particular with the support surface, form a non-uniform ge-layer made of Nb 3 Sn and V 3 Ga Crystallites that are known together, which meet these requirements, for example contain NbAl 3 . If the carrier is then removed from the melt by the deposition of Nb 3 Sn on a gel, aluminum also adheres to the suitable carrier formed from the gas phase or the one-NbAl 3 , so that the formed diffusion of tin or gallium in the niobium or layer consists entirely of NbAl 3 and Al. If vanadium wires were made of copper-tin or copper, this coating would be wrapped in a pure aluminum-gallium jacket that surrounds these wires. However, up to now, both processes have not been able to accumulate niobium in the melt, since part of the NbAl 3 formed in a satisfactory manner for the production of supra-formed NbAl 3 does not remain fixed on the carrier, but instead conducts with Nb 3 Al or Nb 3 (Al, Ge) layers anpe- is absorbed by the melt. Because of this be turned. Change in the composition of the weld pool

Als ungeeignet hat sich schließlich auch ein in der 6o wäre eine gleichmäßige Beschichtung nicht mehr ge-FR-OS 21 36 868 beschriebenes, in erster Linie zur währleistet, insbesondere würde sich, wie Versuche Herstellung eines Supraleiters mit einer Nb3Sn-Schicht gezeigt haben, schon bei der Beschichtung eines nur bestimmtes Verfahren erwiesen, bei welchem zum Her- 80 m langen, die Schmelze durchlaufenden Niobstellen eines Supraleiters mit einer Schicht der A 15-Pha- drahtes die Stärke der gebildeten Schicht entlang des ,se des Systems Nb-Al bzw. Nb-Al-Ge ein Niobträger 6S Drahtes sehr stark ändern. Bei einer Temperatur der zunächst in eine auf eine Temperatur von 850 bis Schmelze von 1400°C beobachtete man beispielsweise 95O0C erhitzte Aluminium- bzw. Aluminium-Ger- an einem solchen 80 m langen Niobdraht mit 0,2 mm manium-Schmelze eingebracht und anschließend in Durchmesser eine Zunahme der mittleren effektiven Finally , a uniform coating, which is no longer described in FR-OS 21 36 868, is unsuitable, primarily to ensure, as experiments in the production of a superconductor with an Nb 3 Sn layer have shown , already proven in the coating of a specific process, in which to produce 80 m long niobium points of a superconductor running through the melt with a layer of the A 15 phase wire, the thickness of the layer formed along the line of the Nb-Al system or Nb-Al-Ge change a niobium carrier 6 S wire very strongly. At a temperature of initially in a temperature of 850 to a melt of 1400 ° C, for example, 95O 0 C heated aluminum or aluminum ger- introduced on such an 80 m long niobium wire with 0.2 mm manium melt and subsequently an increase in the mean effective diameter

Aluminiumschichtstärke von anfänglich 1,2 auf 8,4 μηι. im ersten Verfahrensschritt auf dem Niobträger auf-Der Niobgehalt der Schmelze, deren Volumen etwa gebrachte Schicht vollständig auf. Der entstehenda 3 ml betrüg, stieg während des Durchlaufs des Drahtes Schmelzfilm nimmt dann Niob aus dem Substrat auf. auf 2 Atomprozent an. Unter »mittlerer effektiver In der Folge wird dann die A 15-Phase gegebenenfalls Aluminiumschichtstärke« ist dabei die errechnete 5 neben anderen intermetallischen Phasen der entStärke einer Schicht aus reinem Aluminium zu ver- sprechenden Systeme gebildet. Im Temperaturbereich stehen, die dem Aluminiumgehalt der tatsächlich auf- zwischen 1850 und 19600C entsteht die A15-Phase gewachsenen Schicht aus NbAl3 und Al entspricht. durch Kristallisation des Schmelzfilmes, im Tempera-Bei der Beschichtung aus einer Aluminium-Germanium- furbereich zwischen 1700 und 185O0C durch Feststoff-Schmelze ändert sich, wie Versuche gezeigt haben, io reaktion, beispielsweise zwischen Niob und der zunicht nur der Gehalt der Schmelze an Niob, sondern nächst gebildeten σ-Phase der Zusammensetzung auch das Verhältnis von Germanium zu Aluminium Nb2Al. Bei Temperaturen über 1960° C könnte keine in der Schmelze, da die auf dem Niobträger auf- Nb3Al-Schicht gebildet werden, da die Temperatur wachsende Schicht ein anderes Verhältnis von Alu- der peritektischen Zersetzung dieser Schicht gerade minium zu Germanium besitzt als die Schmelze. Die 15 1960° C beträgt. Bei Temperaturen unterhalb von Folge ist auch hier wiederum eine sehr ungleich- 1700 0C wird auch bei verhältnismäßig langen Reakmäßige Beschichtung. tionszeiten keine ausreichende Schichtdicke derAluminum layer thickness from initially 1.2 to 8.4 μm. in the first process step on the niobium carrier - the niobium content of the melt, the volume of which is applied completely to the layer. The resulting 3 ml, increased during the passage of the wire, the melt film then picks up niobium from the substrate. to 2 atomic percent. Under »medium effective, the A 15 phase is then formed, if necessary, aluminum layer thickness« is the calculated 5 in addition to other intermetallic phases of the weakening of a layer made of pure aluminum promising systems. Stand in the temperature range that corresponds to the aluminum content of the A15 phase actually grown between 1850 and 1960 0 C layer of NbAl 3 and Al. by crystallization of the melt film, in the tempera-When coating from an aluminum-germanium furbereich between 1700 and 185O 0 C by solid melt changes, as tests have shown, io reaction, for example between niobium and the not only the content of the melt of niobium, but the next σ phase of the composition also the ratio of germanium to aluminum Nb 2 Al. At temperatures above 1960 ° C none could be in the melt, since the Nb 3 Al layer is formed on the niobium carrier, since the temperature-increasing layer has a different ratio of aluminum to the peritectic decomposition of this layer than that Melt. The 15 is 1960 ° C. At temperatures below sequence is here again a very uneven 1700 0 C even with relatively long Reakmäßige coating. tion times insufficient layer thickness of the

Wenn die Aluminiumschmelze dagegen, entspre- A 15-Phase erreicht. Ferner haben bei Temperaturen chend dem erfindungsgemäßen Verfahren, mit Niob unter 1700'C gebildete supraleitende Schichten ver- bzw. Niob und Germanium gesättigt ist, bleibt die 20 hältnismäßig niedrige kritische Temperaturen. Die Zusammensetzung der Schmelze während der Be- Glühzeiten von 0,5 bis 5 Sekunden sind auf die bereits schichtung konstant. Im Laufe der Beschichtung bilden erwähnten Schichtdicken der A 15-Phase von etwa sich in der Schmelze lediglich Bodenkörper aus NbAl3 1 bis 10 μιη abgestimmt. Bei kürzeren Glühzeiten sind bzw. Nb(Al5Ge)3 und Ge, während die Zusammen- die erzielbaren Schichtdicken in der Regel zu klein, setzung der flüssigen Phase unverändert bleibt. Ge- 25 bei längeren Glühzeiten diffundiert bereits in zu rade die gleichbleibende Zusammensetzung der flüs- starkem Ausmaß Aluminium aus der gebildeten sigen Phase ist neben der gleichbleibenden Temperatur Nb3Al-Schicht in das Niobträgermaterial. Ähnliche der Schmelze die Voraussetzung dafür, daß auch Verhältnisse, wie sie für die Bildung der A 15-Phase längere Niobträger mit Schichten gleichbleibender des Systems Nb-Al erläutert wurden, liegen im Rahmen Stärke versehen werden können. Die zur Sättigung 30 der erwähnten Reaktionsbedingungen auch für die der Aluminiumschmelze erforderlichen Mengen an Bildung der A 15-Phase des Systems Nb-Al-Ge vor. Niob bzw. Niob und Germanium sind natürlich von Besonders hohe kritische Temperaturen und krider jeweiligen Temperatur der Schmelze abhängig. tische Stromdichten können beim Herstellen eines Beispielsweise beträgt die zur Sättigung einer Alu- Supraleiters mit einer Schicht der A 15-Phase des miniumschmelze erforderliche Niobmenge bei einer 35 Systems Nb-Al erzielt werden, wenn der Niobträger Temperatur von 800° C etwa 2 Atomprozent, bei einer durch Einbringen in die mit Niob gesättigte Alu-Temperatur von 1000° C etwa 4 Atomprozent und bei miniumschmelze mit einer aus NbAl3 und AI beeiner Temperatur von 1400° C etwa 12 Atomprozent stehenden Schicht versehen wird, deren Aluminium-Niob. gehalt einer mittleren effektiven Aluminiumschicht-If, on the other hand, the aluminum melt reaches the corresponding A 15 phase. Furthermore, at temperatures corresponding to the method according to the invention, superconducting layers formed with niobium below 1700 ° C. or niobium and germanium are saturated, the relatively low critical temperatures remain. The composition of the melt during the annealing times of 0.5 to 5 seconds are constant over the stratification. In the course of the coating, the above-mentioned layer thicknesses of the A 15 phase of approximately 1 to 10 μm matched only sediments made of NbAl 3 in the melt. In the case of shorter annealing times, Nb (Al 5 Ge) 3 and Ge are respectively, while the composition of the achievable layer thicknesses is usually too small, and the liquid phase remains unchanged. In the case of longer annealing times, the constant composition of the liquid amount aluminum diffuses from the formed sigen phase, in addition to the constant temperature, is the Nb 3 Al layer in the niobium carrier material. Similar to the melt, the prerequisite that conditions such as those explained for the formation of the A 15 phase, longer niobium carriers with layers of constant Nb-Al system, can be provided within the framework of strength. The amounts of formation of the A 15 phase of the Nb-Al-Ge system required for the saturation of the reaction conditions mentioned also for the aluminum melt. Niobium or niobium and germanium are of course dependent on particularly high critical temperatures and the respective temperature of the melt. For example, the amount of niobium required to saturate an aluminum superconductor with a layer of the A 15 phase of the minium melt is achieved with a 35 Nb-Al system if the niobium carrier temperature of 800 ° C is about 2 atomic percent, at a layer consisting of NbAl 3 and Al at 1400 ° C about 12 atomic percent is provided by introducing into the aluminum temperature of 1000 ° C saturated with niobium and about 4 atomic percent in the case of minium melt, the aluminum-niobium of which. content of a medium effective aluminum layer

In dem beim erfindungsgemäßen Verfahren anzu- 4° dicke von 1 bis 2 μιη entspricht, und der so beschichtete wendenden Temperaturbereich für die Schmelze von Niobträger in inerter Atmosphäre 1 bis 3 Sekunden 800 bis 1400° C ist gewährleistet, daß die Bildung der lang bei einer Temperatur von 1700 bis 1900° C gegewünschten Schichten aus NbAl3 und Al bzw. glüht wird. Noch günstiger ist es dabei, den be-Nb(Al,Ge)3 mit einer Stärke von 0,5 bis 5 μιη rasch schichteten Niobträger bei einer Temperatur von 1870 genug erfolgt, um eine Beschichtung des Niobträgers 45 bis 1900°C zu gühen, da in diesem Temperaturbereich auch in einem technisch rationellen Durchlauf ver- die A15-Schicht aus der Schmelze kristallisiert und fahren zu ermöglichen. Abhängig von der jeweiligen besonders günstige kritische Werte besitzt. Bei Tempe-Schichtdicke und der jeweiligen Temperatur der raturen über 1900 0C beginnt bereits die schon er-Schmelze liegen die erforderlichen Reaktionszeiten wähnte Eindiffusion von Aluminium in den Niobetwä zwischen 0,1 und 4 Sekunden. Bei Temperaturen 50 träger, die niedrigere kritische Werte der verbleibenden der Schmelze unterhalb von 8000C würde die Schicht- A15-Schicht zur Folge hatIn the process according to the invention to 4 ° thick corresponds to 1 to 2 μιη, and the so-coated turning temperature range for the melt of niobium in an inert atmosphere 1 to 3 seconds 800 to 1400 ° C ensures that the formation of the long at a Temperature of 1700 to 1900 ° C desired layers of NbAl 3 and Al or annealing. It is even more favorable here to carry out the be-Nb (Al, Ge) 3 with a thickness of 0.5 to 5 μm rapidly layered niobium carrier at a temperature of 1870 enough to anneal a coating of the niobium carrier from 45 to 1900 ° C, because in this temperature range, the A15 layer crystallizes from the melt and can be moved in a technically rational run. Has particularly favorable critical values depending on the particular. At the temperature of the layer thickness and the respective temperature of the ratures above 1900 0 C, the already er-melt already begins, the required reaction times, imagined diffusion of aluminum into the niobium, are between 0.1 and 4 seconds. At temperatures 50 more sluggish, the lower critical values of the remaining melt below 800 ° C. would result in the layer A15 layer

bildung für technische Anwendungen zu langsam, bei Besonders günstig zur Erzielung der erwähnten Temperaturen über 14000C bereits kaum noch kon- mittleren effektiven Aluminiumschichtdicke von 1 trollierbar schnell verlaufen. Aus den bei der Be- bis 2 μηι ist es, wenn der Niobträger zum Beschichten schichtung gebildeten Schichten einer Schichtdicke 55 0,1 bis 0,5 Sekunden lang in die mit Niob gesättigte von 0,5 bis 5 μιη erhält man schließlich beim an- Aluminiumschmelze eingebracht wird und diese schließenden zweiten Verfahrensschritt AlS-Schichten Schmelze auf eine Temperatur von 950 bis 11000C einer Stärke zwischen etwa 1 und 10 μιη, also hin- erhitzt ist und je nach Temperatur etwa 3 bis 5 Atomreichend dünne und flexible Schichten. prozent Niob enthältEspecially over 1400 0 C already barely con- average effective aluminum layer thickness of 1 run education for technical applications too slowly at low temperatures in order to achieve the aforementioned trollierbar quickly. From the loading to 2 μm, it is when the niobium carrier for coating is coated layers with a layer thickness 55 for 0.1 to 0.5 seconds into the 0.5 to 5 μm saturated with niobium. Aluminum melt is introduced and this closing second process step AlS layers melt to a temperature of 950 to 1100 0 C a thickness between about 1 and 10 μm, that is, is heated and, depending on the temperature, about 3 to 5 thin and flexible layers that are sufficiently thin. percent of niobium

Dieser zweite Verfanrensschritt besteht, wie be- 60 Zum Herstellen eines Supraleiters mit einer Schicht feits erwähnt, darin, daß der beschichtete Niobträger der A 15-Phase des Systems Nb-Al-Ge hat es sich alsThis second process step consists of the 60 To manufacture a superconductor with one layer Feits mentioned, in that the coated niobium carrier of the A 15 phase of the system Nb-Al-Ge has it as

m inerter Atmosphäre 0,5 bis 5 Sekunden lang bei besonders günstig erwiesen, den Niobträgsr zur BiI-In an inert atmosphere for 0.5 to 5 seconds with proven particularly favorable, the Niobträgsr for BiI-

emer Temperatur von 1700 bis 19600C geglüht wird. dung der NKMOeVSchicht in eine auf etwa 8500Ca temperature of 1700 to 1960 0 C is annealed. formation of the NKMOeV layer in a to about 850 0 C

Unter inerter Atmosphäre ist dabei eine nicht oxi- erhitzte Schmelze der Zusammensetzung AlJgGe811Nb, dierende und nicht nitrierende Atmosphäre zu ver- 65 einzubringen. Diese an Germanium und Niob gestehen, beispielsweise Vakuum oder vorzugsweise sättigte Schmelze behält bei der Temperatur von etwaUnder an inert atmosphere, a non-oxy-heated melt of the composition AlJgGe 811 Nb, dying and non-nitriding atmosphere, is to be introduced. This confess to germanium and niobium, for example vacuum or preferably saturated melt keeps at the temperature of about

Edelgas. In dian für die Glühtemperatur vorgesehenen 8500C auch bei längerer Beschichtung ihre Zusammen-Temperarurbereich von 1700 bis 19600C schmilzt die setzung bei. Besonders günstig zur Erzielung hoherNoble gas. In dian provided for the annealing temperature 850 0 C, even for prolonged coating their co-Temperarurbereich 1700-1960 0 C melts at the settlement. Particularly favorable for achieving higher

7 87 8

kritischer Temperaturen und hoher kritischer Strom- Teil der Vorrichtung, in welchem der drahtförmige dichten ist es dabei, wenn der Niobträger zur Bildung Niobträger in die mit Niob bzw. Niob und Germaniumcritical temperatures and high critical current part of the device in which the wire-shaped It is dense when the niobium carrier to form niobium carrier in the with niobium or niobium and germanium

einer 1 bis 2 μπι starken Nb(Al,Ge)a-Schicht etwa gesättigte Aluminiumschmelze eingetaucht und mit 0,5 bis 1,5 Sekunden lang in die Schmelze eingebracht der aus NbAl3 und Al bzw. aus Nb(Al5Ge)3 bestehen-a 1 to 2 μm thick Nb (Al, Ge) a layer, about saturated aluminum melt is immersed and that of NbAl 3 and Al or Nb (Al 5 Ge) 3 is introduced into the melt for 0.5 to 1.5 seconds exist-

und der beschichtete Niobträger etwa 0,5 bis 3 Sekun- 5 den Schicht versehen wird. In F i g. 2 ist der bei der den lang in inerter Atmosphäre bei einer Temperatur Vorrichtung nach F i g. 1 verwendete Schmelztiegeland the coated niobium carrier is provided with a layer for about 0.5 to 3 seconds. In Fig. 2 is the one at the the long in an inert atmosphere at a temperature device according to FIG. 1 crucible used

.von 1830 bis 18700C geglüht wird. noch genauer im Schnitt dargestellt. F i g. 3 zeigt das. is annealed from 1830 to 1870 0 C. shown in more detail in section. F i g. 3 shows this

Eine weitere Erhöhung der kritischen Stromdichten Teilstück der Vorrichtung, in welchem der mit der gevon Schichten der A15-Phase des Systems Nb-Al und nannten Schicht versehene Niobträger bei einer Tempedes Systems Nb-Al-Ge kann dadurch erreicht werden, io ratur von 1700 bis 19600C geglüht wird,
daß der inerten Atmosphäre beim Glühen ein bei der Zum Beschii hten mit Hilfe der in F i g. 1 darge-Glühtemperatur zersetzliches bzw. reaktionsfähiges stellten Vorrichtung wird ein drahtförmiger Niob-Gas beigemischt wird, welches wenigstens eines der träger 1 durch einen beispielsweise aus Molybdän beElemente Kohlenstoff, Bor oder Silizium enthält. stehenden M :tallbehälter 2 hindurchgezogen, der zu Offenbar werden diese Elemente beim Glühen in die 15 diesem Zweck Durchtrittsöffnungen 3 enthält. Inner-A15-Schicht eingebaut, was wiederum eine Erhöhung halb dieses Metallbehälters befindet sich ein ebenfalls der kritischen Stromdichte zur Folge hat. Besonders mit Durchtrittsöffnungen 4 versehener Schmelztiegel 5 günstig 7.ur Vermeidung einer zu starken Verdamp- aus hochtemperaturbeständiger Keramik, der wiederfung von Aluminium ist es, wenn als inerte Atmo- um die mit Niob bzw. Niob und Germanium gesphäre nicht ein Vakuum, sondern Edelgas, Vorzugs- *o sättigte Aluminiumschmelze 6 enthält. Bei einem weise Argon, dient. Einem solchen Edelgas können Durchmesser des zu beschichtenden Niobträgers 1 dann vorteilhaft bis zu etwa 4 Volumprozent Methan von etwa 0,2 mm können die Öffnungen 4 einen oder bis zu etwa 0,3 Volumprozent Diboran züge- Durchmesser bis zu etwa 2 mm aufweisen. Die mischt werden. Schmelze 6 kann dann auf Grund ihrer Oberflächen-Unabhängig vom Einbau der genannten Elemente »5 spannung nicht durch diese Öffnungen aus dem in die gebildete A15-Schicht kann eine Erhöhung der Schmelztiegel 5 herausfließen. Der Deckel 7 dient zum kritischen Temperatur und der kritischen Stromdichte Verschließen des Metallbehälters 2 nach dem Eindadurch erzielt werden, daß der beschichtete und ge- bringen des Schmelzgutes. Der mit dem Schmelzgut glühte Niobträger noch wenigstens 10 Stunden lang versehene Metallbehälter 2 \ i.d in ein Rohr 8, beiin inerter Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 30 spielsweise ein Quarzrohr, eingesetzt, das an beiden 500 und 1000° C wärmebehandelt wird. Enden durch beispielsweise aus Messing bestehende
A further increase in the critical current densities section of the device in which the niobium support provided with the layers of the A15 phase of the Nb-Al system and called layer at a Tempedes system Nb-Al-Ge can be achieved by io temperature from 1700 to 1960 0 C is annealed,
that the inert atmosphere during annealing is used for the protection with the aid of the in F i g. 1 illustrated annealing temperature decomposable or reactive presented device, a wire-shaped niobium gas is admixed, which contains at least one of the carriers 1 by a for example made of molybdenum beElemente carbon, boron or silicon. Standing metal container 2 pulled through it, which evidently contains these elements during annealing in the passage openings 3 for this purpose. Inner-A15-Layer built in, which in turn increases the critical current density, which is half of this metal container. Melting crucible 5 provided with passage openings 4 in particular is favorable 7. to avoid excessive evaporation from high-temperature-resistant ceramic, the re-formation of aluminum is when the inert atmosphere with niobium or niobium and germanium is not a vacuum, but noble gas, Preferred * o saturated aluminum melt 6 contains. With a wise argon, serve. Such a noble gas can then advantageously have a diameter of the niobium carrier 1 to be coated up to about 4 percent by volume methane of about 0.2 mm, the openings 4 can have a diameter of up to about 2 mm or up to about 0.3 percent by volume diborane. Which are mixed. Because of its surface tension, the melt 6 cannot flow out through these openings from the A15 layer formed in the A15 layer, regardless of the installation of the elements mentioned. The cover 7 serves to close the critical temperature and the critical current density of the metal container 2 after it has been achieved by the fact that the coated and brought the melted material. The metal container 2 \ id, which has been annealed with the melting material for at least 10 hours, is inserted into a tube 8, for example a quartz tube in an inert atmosphere at a temperature between 30, which is heat-treated at both 500 and 1000 ° C. Ends by, for example, made of brass

Wie bereits erwähnt, kommen die Vorteile des er- und beispielsweise mittels Wasser kühlbare Kappen 9 findungsgemäßen Verfahrens besonders bei der Her- und 10 verschlossen werden kann. Die Kappen 9 und 10 Stellung von langen draht- oder bandförmigen Niob- sind mit rohrförmigen Durchführungen 11 und 12 für trägem mit einer Oberflächenschicht der entsprechen- 35 den Niobträger 1 versehen. Ferner ist in die Kappe 9 den Al5-Phasen zur Geltung. Der draht-oder band- ein Rohrstutzen 13 eingesetzt, durch welchen der förmige Niobträger kann dabei vorteilhaft kontinuier- Innenraum des Rohres 8 mit Gas, beispielsweise lieh durch die Schmelze und eine Glühvorrichtung ge- Argon, bespült werden kann. Außen wird das Rohr 8 zogen werden. Als besonders geeignet zur Erzeugung von einer Hochfrequenzheizspule 14 umschlossen, die einer Al5-Schicht auf einem solchen draht-oder band- 40 zum Erhitzen des Metallbehälters 2 auf die für die förmigen Niobträger hat sich eine Vorrichtung er- Schmelze erforderliche Temperatur dient. Die Vorwiesen, die im wesentlichen aus einem mit Durchtritts- richtung hat den Vorteil, daß der Metallbehälter 2 Öffnungen für den Niobträger versehenen, einen eben- und der Schmelztiegel 5 verhältnismäßig klein gefalls mit DurchtriUsöffnungen versehenen Schmelz- halten werden können, so daß bei Durchlaufgeschwintiegel enthaltenden Metallbehälter, einem weiteren 45 digkeiten des drahtförmigen Niobträgers von einigen mit einer Durchtrittsöffnung versehenen Metallkörper, Metern pro Minute Verweilzeiten des Trägers in der je einem den Metallbehälter bzw. den Metallkörper Schmelze auch unterhalb einer Sekunde leicht erumschließenden, mit Gas bespülbaren Rohr und je reichbar sind. Die Ausdehnung des Metallgefäßes 2 einer diese Rohre umschließenden Hochfrequenzheiz- in Ziehrichtung des Niobträgers 1 kann beispielsweise spule zum Erhitzen des Metallbehälters bzw. des 5° einige Zentimeter betragen.
Metallkörpers besteht. Zvaa anschließenden Glühen des beschichteten
As already mentioned, the advantages of the method according to the invention that can be cooled and, for example, be cooled by means of water, come especially when it is possible to close the caps 9. The caps 9 and 10 position of long wire or band-shaped niobium are provided with tubular passages 11 and 12 for inert with a surface layer of the corresponding niobium carriers 1. Furthermore, the Al5 phases are effective in the cap 9. The wire or tape stub pipe 13 is inserted through which the shaped niobium support can advantageously be flushed with gas continuously. Outside the tube 8 will be pulled. Particularly suitable for generating a high-frequency heating coil 14, which is used to melt an Al5 layer on such a wire or strip 40 to heat the metal container 2 to the temperature required for the shaped niobium carrier. The advantage that the metal container 2 has openings for the niobium carrier, a flat and the crucible 5 relatively small with through openings can be provided, so that when through-flow crucibles contain Metal container, a further 45 thicknesses of the wire-shaped niobium carrier of some metal bodies provided with a passage opening, meters per minute Dwell times of the carrier in each of the tubes that easily surround the metal container or the metal body melt, can be flushed with gas and are accessible for less than one second. The expansion of the metal vessel 2 of a high-frequency heating element enclosing these tubes in the pulling direction of the niobium carrier 1 can, for example, be a few centimeters in the coil for heating the metal container or the 5 °.
Metal body. Zvaa subsequent annealing of the coated

An Hand von Figuren und Beispielen soll die Er- Trägers dient, wie F i g. 3 zeigt, ein beispielsweise ausUsing figures and examples, the carrier is intended to serve as FIG. 3 shows an example from

findung noch näher erläutert werden. "Niob bestehender Metallglühkörper 20, der mit einem Finding will be explained in more detail. "Niobium existing metal incandescent body 20, which with a

F i g. 1 bis 3 zeigen die Teile einer zur Durch- rohrförmigen Einsatz 21 aus hochtemperaturbestan-F i g. 1 to 3 show the parts of a tubular insert 21 made of high temperature resistant

führung des erfuidungsgemäßen Verfahrens bevor- 55 diger Keramik versehen ist Durch diesen TohrförmigerImplementation of the method according to the invention before the ceramic is provided through this tube-shaped

zugten Vorrichtung; Einsatz wird der beschichtete Niobträger 1 zunsupplied device; The coated niobium carrier 1 will be used

F i g. 4 zeigt für verschiedene Beschichtungsbedin- Glühen hindurchgezogen. Der Metallkörper 20 isF i g. Figure 4 shows pulled through for different coating conditions. The metal body 20 is

gungen die bei der Beschichtung eines Niobträgers an einer Messingkappe 22 mit Hilfe eines Metallthe coating of a niobium carrier on a brass cap 22 with the help of a metal

erreichten mittleren effektiven Aluminium- bzw. Alu- Stabes 23 befestigt Die Messingkappe 22 ist ferner nrireached middle effective aluminum or aluminum rod 23 attached. The brass cap 22 is also no

minium-Germanium-Schichtstäirken in Abhängigkeit 60 einer rohrförmigen Durchführung 24 für den Niobminium-germanium layer thicknesses as a function of 60 of a tubular bushing 24 for the niobium

von der Beschichtungszeit; träger 1 und einem Rohrstutzen 25 versehen. Die vollfrom the coating time; carrier 1 and a pipe socket 25 provided. The full

F i g. 5 zeigt die kritische Stromdichte eines nach ständige Glühvorrichtung erhält man, wenn man ixF i g. 5 shows the critical current density of a permanent annealing device obtained when ix

dem erfuidungsgemäßen Verfahren hergestellten Supra- der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung an Stelle d(The supraders produced in accordance with the method according to the invention are shown in FIG. 1 shown device in place d (

letters in Abhängigkeit vom äußeren Magnetfeld. Kappe 9 und des Metallbehälters 2 den Metallkö:letters as a function of the external magnetic field. Cap 9 and the metal container 2 the metal bowl:

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung 65 per 20 mit der Kappe 22 in das Rohr 8 «in- bzw. aiThe in the F i g. 1 to 3 shown device 65 per 20 with the cap 22 in the tube 8 ″ in or ai

eignet sich vorteilhaft zum kontinuierlichen Herstellen das Rohr 8 aufsetzt. Das Rohr 8 ist dann mit Hlthe tube 8 is advantageously suitable for continuous production. The tube 8 is then with St.

drahtfSrmiger oder auch bandförmiger Leiter nach des Rohrstutzens 25 vdederum mit Gas bespülbaWire-shaped or band-shaped conductor flushed with gas after the pipe socket 25 vdederum

dem erfindungsgemäßen Verfahren. F i g. 1 zeigt den Zum Erhitzen des Mätaukörpers 20 auf die erfordethe method according to the invention. F i g. 1 shows the heating of the Mätau body 20 to the required

9 109 10

liehe Glühtemperatur dient wiederum, entsprechend A15-Schicht bezogene kritische Stromdichte diesesThe annealing temperature is used in turn, corresponding to the A15 layer-related critical current density

F i g. 1, eine Hochfrequenzheizspule 14. Leiters ist in Abhängigkeit von einem senkrecht zumF i g. 1, a high frequency heating coil 14. Conductor is a function of a perpendicular to the

Die mittlere effektive Aluminium- bzw. Aluminium- Leiter stehenden Magnetfeld in F i g. 5 dargestellt. Germanium-Schichtdicke der beim Einbringen des An der Ordinate dieser Figur ist die kritische Strom-Niobträgers in die Schmelze auf dem Niobträger ge- 5 dichte/c in Acm-2, an der Abszisse die magnetische bildeten Schicht hängt von der Temperatur, auf der Flußdichte B in Tesla aufgetragen. Die kritische sich die Schmelze befindet, und von der Verweilzeit Stromdichte des nach dem vorliegenden Beispiel herdes Trägers in der Schmelze sowie von der Zusammen- gestellten Leiters nach dem Glühen wird durch die setzung der Schmelze ab. In F i g. 4 ist diese Abhängig- Kurve 41 dargestellt. Wie Kurve 41 zeigt, beträgt die keit für drei beispielhafte Fälle dargestellt. An der io kritische Stromdichte in einem Mag ietfeld von 3 Tesla Ordinate von F i g. 4 ist die mittlere effektive Alu- etwa 6 · 10* Acm"2, in einem Mignetfeld von 5 Tesla minium- bzw. Aluminium-Germanium-Schichtdicke etwa 3,5 · 104 Acnr2 und in einem Magnetfeld von Sai bzw. 3ai. Ge in μτα, an der Abszisse die Verweil- 8 Tesla etwa 2,5 · 104 Acm-2. Nach dem Glühen wurde zeit t des Niobträgers in der Schmelze in Sekunden der Supraleiter dann noch etwa 240 Stunden lang aufgetragen. Kurve 31 zeigt die in einer auf 100O0C 15 unter Argon bei einer Temperatur von etwa 750° C befindlichen, mit Niob gesättigten Aluminiumschmelze wärmebehandelt, wodurch eine erhebliche Erhöhung erzielte mittlere effektive Aluminiumschichtdicke in der kritischen Stromdichte und auch der kritischen Abhängigkeit von der Verweilzeit. Kurve 32 zeigt die Temperatur erreicht werden konnte. Die kritische in einer auf HOO0C erhitzten, mit Niob gesättigten Temperatur betrug nach der Wärmebehandlung etwa Aluminiumschmelze erzielte mittlere effektive Alu- 20 18,4 K, während die kritische Stromdichte nach der miniumschichtdicke in Abhängigkeit von der Verweil- Wärmebehandlung die in F i g. 5 durch die Kurve 42 zeit. Kurve 33 zeigt schließlich die in einer auf 850°C dargestellten Werte zeigt. In einem äußeren Magneterhitzten Ale,Ge30NbrSchmelze erzielte mittlere effek- feld von 5 Tesla beträgt die kritische Stromdichte tive Aluminium-Germanium-Schichtdicke in Abhän- nach der Wärmebehandlung etwa 6,5 · 10* Acin*. gigkeit von der Verweilzeit. Wie aus F i g. 4 zu sehen 15 Sowohl die Kurve 41 als auch die Kurve 42 wurden ist, nehmen die mittleren effektiven Schichtdicken bei der Temperatur des flüssigen Heliums von 4,2 K sowohl mit wachsender Temperatur der Schmelze gemessen,
als auch, insbesondere im Bereich kurzer Verweilzeiten, mit wachsender Verweilzeit zu. B e i s ρ i e 1 2
The mean effective aluminum or aluminum conductor standing magnetic field in FIG. 5 shown. Germanium layer thickness when the on the ordinate of this figure is the critical current niobium carrier in the melt on the niobium carrier ge 5 dense / c in Acm- 2 , on the abscissa the magnetic layer formed depends on the temperature, on the flux density B applied in Tesla. The critical point is the melt, and the dwell time of the current density of the carrier in the melt according to the present example as well as of the assembled conductor after annealing is determined by the settling of the melt. In Fig. 4 this dependent curve 41 is shown. As curve 41 shows, the speed is shown for three exemplary cases. At the io critical current density in a magnetic field of 3 Tesla ordinate of Fig. 4 is the mean effective aluminum about 6 · 10 * Acm " 2 , in a mignet field of 5 Tesla minium or aluminum-germanium layer thickness about 3.5 · 10 4 Acnr 2 and in a magnetic field of Sai or 3ai. Ge in μτα, on the abscissa the dwell 8 Tesla about 2.5 · 10 4 Acm- 2 . After the annealing time t of the niobium carrier in the melt, the superconductor was then plotted for about 240 hours in seconds. Curve 31 shows the Heat-treated in a niobium-saturated aluminum melt located at 100O 0 C 15 under argon at a temperature of about 750 ° C, whereby a considerable increase achieved mean effective aluminum layer thickness in the critical current density and also the critical dependence on the residence time. Curve 32 shows the temperature was achieved. the critical in a heated on HOO 0 C, saturated with niobium temperature, was after the heat treatment as aluminum melt obtained average effective aluminum 20 18.4 K while the critical Stromdic After the minimum layer thickness, depending on the dwell heat treatment, the values shown in FIG. 5 through curve 42 time. Curve 33 finally shows the values shown in FIG. In an externally heated Al e , Ge 30 Nb r melt, the mean effective field of 5 Tesla achieved, the critical current density tive aluminum-germanium layer thickness, depending on the heat treatment, is about 6.5 · 10 * Acin *. dwell time. As shown in FIG. 4 can be seen 15 Both curve 41 and curve 42 take the mean effective layer thicknesses at the temperature of the liquid helium of 4.2 K, measured as the temperature of the melt increases,
as well as, especially in the range of short residence times, with increasing residence time. B is ρ ie 1 2

An einigen Beispielen soll nun die Herstellung eines 30Using a few examples, the production of a 30th

Supraleiters nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Ein drahtförmiger Niobträger wird durch eine aufSuperconductor according to the method according to the invention A wire-shaped niobium carrier is through a

noch weiter erläutert werden. Die Beispiele 1 bis 4 100O0C erhitzte Schmelze der Zusammensetzungto be explained further. Examples 1 to 4 100O 0 C heated melt of the composition

betreffen dabei die Herstellung eines Leiters mit einer Al98Nb4 gezogen, wobei seine Verweilzeit in derrelate to the production of a conductor with an Al 98 Nb 4 drawn, with its dwell time in the

Schicht der Al5-Phase des Systems Nb-Al, die Bei- Schmelze 0,5 Sekunden beträgt. Während dieserLayer of the Al5 phase of the Nb-Al system, which melts in 0.5 seconds. During this

spiele 5 bis 7 die Herstellung eines Leiters mit einer 35 Verweilzeit wächst auf dem Träger ein aus NbAl3 undPlay 5 to 7 the production of a conductor with a dwell time grows on the carrier from NbAl 3 and

Schicht der A15-Phase des Systems Nb-Al-Ge und Aluminium bestehender Mantel mit einer effektivenLayer of the A15 phase of the system Nb-Al-Ge and aluminum existing cladding with an effective

die Beispiele 8 bis 10 die Herstellung eines Leiters Aluminiumschichtdicke von 1,6 μπι auf. Der so be-Examples 8 to 10 show the production of a conductor with an aluminum layer thickness of 1.6 μm. Who is so

nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei der schichtete Niobdraht wird dann 1,6 Sekunden langaccording to the inventive method, wherein the layered niobium wire is then 1.6 seconds long

inerten Atmosphäre beim Glühen ein wenigstens eines bei einer Temperatur von 18800C geglüht. DabeiInert atmosphere during the annealing at least one annealed at a temperature of 1880 0 C. Included

der Elemente Kohlenstoff, Bor oder Silizium enthal- 40 bildet sich ein 4 μπι starker Mantel aus A15-Phase milcontaining the elements carbon, boron or silicon 40 forms a 4 μm thick coat of A15 phase mil

tendes Gas beigemischt wird. einer kritischen Temperatur von 16,6 K und eineiting gas is added. a critical temperature of 16.6 K and a

Bei allen Beispielen wird als Niobträger ein Niob- kritischen Stromdichte von 2,2 · 104 Acm2 in einemIn all examples, a niobium-critical current density of 2.2 · 10 4 Acm 2 is used as the niobium carrier

draht mit einem Durchmesser von etwa 0,2 mm ver- Magnetfeld von 5 Tesla. Durch anschließendes etwawire with a diameter of about 0.2 mm has a magnetic field of 5 Tesla. By then about

wendet. Ferner wird zum Beschichten und Glühen des 240 Stunden langes Tempern unter Argon bei eineiturns. Further, for the coating and annealing of the annealing for 240 hours under argon at one

Niobträgers die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Vor- 45 Temperatur von etwa 7000C wird die kritische Temps richtung benutzt. Die Niobdrähte, die 100 und mehr ratur auf 18,5 K und die kritische Stromdichte itNiobium carrier in the F i g. 1 to 3 shown before 45 temperature of about 700 0 C, the critical temps direction is used. The niobium wires, the 100 and more ratur to 18.5 K and the critical current density it

Meter lang waren, wurden dabei kontinuierlich durch einem Magnetfeld von 5 Tesla auf 4 6 · 104 Acm"2 er-Meters long, were continuously generated by a magnetic field of 5 Tesla to 4 6 · 10 4 Acm " 2

die Vorrichtung hindurchgeführt. höhtpassed through the device. increases

Beispiel 1example 1

i> ^y τ.».= · j -.L · ~ ^ ·-,.,. i> ^ y τ. ». = · j -.L · ~ ^ · -,.,. Beispiel 3Example 3

Der Niobträger wird mit einer Geschwindigkeit vonThe niobium carrier is at a speed of

3,1« m/min durch eine auf 10000C erhitzte Schmelze Ein drahtförmiger Niobträger wird durch eine au!3.1 "m / min through a heated to 1000 0 C melt a wire-shaped Niobträger is an au!

der Zasammeasefaaag Al^Nb4 hmdüffifagezogen. Die UOO0C erhitzte Schmelze der Zusammensetzoni Verweflzert m der Schmelze beträgt dabei etwa Al95Nb5 gezogen, wobei seine Verweilzeit in de. 0,4 Sekunden. Während dieser Verweilzeit entsteht 55 Schmelze 0,2 Sekunden beträgt Während dieser Ver «to den Kern des Niobdrahtes ein Kranz ans NbAl3- weilzeit bildet sich auf dem Träger eine aus NbAl3 unc Knstaüitea und elementarem Ahimnmun. Der Alu- Aluminium bestehende Schicht die einer effektiv« raiiunnigel^dCTifcntelschicitent^ncnt dabei auf nntfleren Ahmmnum^Mchtdicke von 1,6 μπι entder gesamten DraMange einer mittleren jfdctivea spricht. Der so beschichtete drahtförmige Träger wir« ÄSSSIÄ Anschbeßend 60 anschHeßend 2,1 Sekunden lang bei 1880°C geglüht wird der beschichtete Niobdraht unter Argon nut einer Dao«bfldetsicheme4^mstarkeSchichtderA15-Pha aehgeschwmdigkert von USm^ durch den auf se mit einer kritischen Temperatur von 16,6 K unc SLjT^rZ^ ?S*£ ^Wt *** ^**5* Stromdichte inrinem Mapietfeld vorder Zasammeasefaaag Al ^ Nb 4 hmdüffifazug. The UOO 0 C heated melt of the composition Verweflzert m the melt is about Al 95 Nb 5 drawn, with its residence time in de. 0.4 seconds. During this dwell time, melt is produced. During this period, the core of the niobium wire is surrounded by a ring of NbAl 3 - while a ring of NbAl 3 and Knstaüitea and elementary Ahimnmun is formed on the support. The aluminum-aluminum existing layer, which is effective as a result, has an average thickness of 1.6 μm or the total length of an average factor. The wire-shaped carrier coated in this way is then annealed for 2.1 seconds at 1880 ° C for 2.1 seconds , 6 K unc SLjT ^ rZ ^ ? S * £ ^ Wt *** ^ ** 5 * current density inrinem Mapietfeld

* ^^^^•WAcm-'.Durcheineet^alOaStffli 5 ** *"*"** Wundbehandlung unter Argon be *"* 700°C d die kritische Temperatur dis* **** f ltJ5 K d i di* ^^^^ • WAcm- '. Durcheineet ^ alOaStffli 5 ** * "*" ** Wound treatment under argon be * "* 700 ° C d the critical temperature dis * **** f ltJ5 K di di

d sicm am aem iNioonagerem s,*pm starter etwa 7000C wird die kritische Temperatur dia« aus Ä15-Pii3se ücs Systems rio-Al mit dncr Xjöters auf ΐίΐ s ir λ a* ^ -^* „», ^^ mHirbte be m Temperatur von etwa 16,6 K. Die auf die 5 Tesla auf 4,3* · 10« Acm^ erhöhl * d sicm am aem iNioonagerem s, * pm starter about 700 0 C, the critical temperature dia «from Ä15-Pii3se ücs Systems rio-Al with dncr Xjöters on ΐίΐ s ir λ a * ^ - ^ *"", ^^ mHirbte be m temperature of about 16.6 K. The increase to the 5 Tesla to 4.3 * · 10 «Acm ^ *

Beispiel 4Example 4

Ein drahtförmiger Niobträger wird durch eine auf 10000C erhitzte Schmelze der Zusammensetzung Al96Nb4 gezogen, wobei seine Verweilzeit in der Schmelze 0,6 Sekunden beträgt. Während dieser Verweilzeit bildet sich auf dem Träger eine aus NbAl3 und Aluminium bestehende Schicht, die einer mittleren effektiven Aluminiumschichtdicke von 1,8 μηι entspricht. Der so beschichtete Träger wird 2,1 Sekunden lang bei einer Temperatur von 1700cC geglüht. Dabei bildet sich eine 3,5 μηι starke Schicht der A15-Phase mit einer kritischen Temperatur von 16,6 K und einer kritischen Stromdichte bei 5 Tesla von 1,2 · 101 Acm2. Durch eine anschließende, etwa 240 Stunden lange Wärmebehandlung unter Argon bei etwa 700° C wird die kritische Temperatur auf 18,5 K und die kritische Stromdichte bei 5 Tesla auf 2,2 · 101 Acm 2 erhöht. Das Glühen des Drahtes erfolgte bei diesem Beispiel, ebenso wie bei den Beispielen 1 bis 3 unter Argon. *oA wire-shaped Niobträger 96 is pulled through a heated Nb 4 to 1000 0 C melt of the composition Al, its residence time is 0.6 seconds in the melt. During this dwell time, a layer consisting of NbAl 3 and aluminum forms on the carrier, which corresponds to an average effective aluminum layer thickness of 1.8 μm. The carrier coated in this way is calcined at a temperature of 1700 ° C. for 2.1 seconds. This forms a 3.5 μm thick layer of the A15 phase with a critical temperature of 16.6 K and a critical current density at 5 Tesla of 1.2 · 10 1 Acm 2 . A subsequent heat treatment for about 240 hours under argon at about 700 ° C. increases the critical temperature to 18.5 K and the critical current density at 5 Tesla to 2.2 · 10 1 Acm 2 . In this example, as in Examples 1 to 3, the wire was annealed under argon. *O

Beispiel 5Example 5

Ein drahtförmiger Niobträger wird mit einer Geschwindigkeit von 1,8 m/min durch eine auf 850° C erhitzte Schmelze der Zusammensetzung AIgSGe30Nb1 »5 gezogen. Diese Geschwindigkeit entspricht einer Verweilzeit des Drahtes in der Schmelze von etwa 0,7 Sekunden. Während dieser Verweilzeit entsteht um den Draht ein gleichmäßiger, 1,5 μηι starker Mantel aus NbAla,7Ge0g3. Anschließend wird der beschichtete Draht bei etwa 18300C unter Argon geglüht. Hierzu wird er mit einer Geschwindigkeit von 1,2 m/min durch den Niobglühkörper 20 hindurchgezogen. Dieser Geschwindigkeit entspricht eine Reaktionszeit von 1,5 Sekunden. Während dieser Reaktionszeit bildet sich um den Niobkem des Drahtes herum eine 2,5 μπι starke Schicht der A15-Phase des Systems Nb-Al-Ge mit einer Zusammensetzung von etwa Nb3(Al0-^Ge0,,)-Über dieser Schicht befindet sich eine dünne, 0,3 μηι starke Schicht der σ-Phase und darüber eine etwa 0,2 μπ» starke Zone, die mehrere Phasen enthält, insbesondere die Al5-Phase und die σ-Phase und eine Phase der Zusammensetzung Nb5(GcAl)3. Die Supraleitungseigenschaften der 2,5 μΐη starken Schicht aus A15-Phase werden durch die sehr dünnen darüberliegenden Schichten aus den anderen Phasen nicht beeinträchtigt Die Schicht aus der A15-Phase weist eine kritische Temperatur von 17,3 K und eine kritische Stromdichte m einem Magnetfeld von 5 Tesla von 1,2 · 10* Acm~* auf. Wie auch in den anderen 5» Beispielen wird die kritische Stromdichte jeweils bei 4,2 K. gemessen. Durch eine zusätzliche, etwa 190 Stunden dauernde Wärmebehandlung unter Argon bei etwa 7500C wird die kritische Temperatur des Leiters auf 19,3 K und die kritische Stromdichte bei 5 Tesla auf 1,8 -10* Acm-» erhöhtA wire-shaped niobium carrier is pulled at a speed of 1.8 m / min through a melt of the composition AlgSGe 30 Nb 1 »5 heated to 850 ° C. This speed corresponds to a dwell time of the wire in the melt of about 0.7 seconds. During this dwell time, a uniform, 1.5 μm thick sheath of NbAl a , 7 Ge 0g3 is created around the wire. The coated wire is then annealed at about 1830 ° C. under argon. For this purpose, it is pulled through the niobium incandescent body 20 at a speed of 1.2 m / min. This speed corresponds to a reaction time of 1.5 seconds. During this reaction time, a 2.5 μm thick layer of the A15 phase of the Nb-Al-Ge system with a composition of about Nb 3 (Al 0- ^ Ge 0 ,,) forms around the niobium core of the wire - over this layer there is a thin, 0.3 μm thick layer of the σ phase and above it an approximately 0.2 μm thick zone which contains several phases, in particular the Al5 phase and the σ phase and a phase with the composition Nb 5 ( GcAl) 3 . The superconducting properties of the 2.5 μm thick layer of A15 phase are not impaired by the very thin overlying layers from the other phases. The layer from the A15 phase has a critical temperature of 17.3 K and a critical current density in a magnetic field of 5 Tesla of 1.2 · 10 * Acm ~ *. As in the other 5 examples, the critical current density is measured at 4.2 K. in each case. By an additional approximately 190 hours long heat treatment under argon at about 750 0 C, the critical temperature of the conductor to 19.3 K and the critical current density at 5 Tesla to 1.8 * -10 Acm "is increased

Beispiel 6Example 6

Ein drahtförmiger Niobträger wird durch eine auf 8500C erhitzte Schmelze der Zusammensetzung Al89Ge30Nbx gezogen, wobei seine Verweilzeit in der Schmelze etwa 0,7 Sekunden beträgt Während dieser Verweflzeit wird auf dem Niobträger ein Mantel aus NbAIj17Ge013 gebildet, der einer mittleren effektiven Aluminium-Germanium-Schichtdicke von 1,4 μιη entspricht Der so beschichtete Draht wird dann 0,6 Sekunden lang bei 1855°C unter Argon geglüht Dabei bildet sich um den Drahtkern eine 2,8 μπι starke Schicht der A15-Phase des Systems Nb-Al-Ge mit einer kritischen Temperatur von 17,5 K und einer kritischen Stromdichte bei 5 Tesla von 1,7 · 104 Acm-2. Durch eine etwa 190 Stunden lange Wärmebehandlung bei etwa 7000C unter Argon wird die kritische Temperatur des Leiters auf 19,3 K erhöht.A wire-shaped Niobträger is pulled through a heated at 850 0 C melt of the composition Al 89 Ge 30 Nb x, its residence time is about 0.7 seconds in the melt during this Verweflzeit a sheath of NbAIj 17 Ge 013 is formed on the Niobträger, which corresponds to a mean effective aluminum-germanium layer thickness of 1.4 μm. The wire coated in this way is then annealed for 0.6 seconds at 1855 ° C. under argon. A 2.8 μm thick layer of the A15 phase is formed around the wire core of the Nb-Al-Ge system with a critical temperature of 17.5 K and a critical current density at 5 Tesla of 1.7 · 10 4 Acm- 2 . The critical temperature of the conductor is increased to 19.3 K by a heat treatment for about 190 hours at about 700 ° C. under argon.

Beispiel 7Example 7

Ein drahtförmiger Niobträger wird durch eine auf 850° C erhitzte Schmelze der Zusammensetzung Al89Ge30Nb1 gezogen, wobei seine Verweilzeit in der Schmelze etwa 0,7 Sekunden beträgt. Auf dem Niobträger bildet sich dabei ein NbAl2,,Ge0,3-Mantel, der einer mittleren effektiven Aluminium-Germanium-Schichtstärke von 1,4 μηι entspricht. Der so beschichtete Träger wird eine Sekunde lang unter Argon bei 1855CC geglüht. Dabei entsteht eine 3,4 μιη starke Schicht der A15-Phase des Systems Nb-Al-Ge mit einer kritischen Temperatur von 17,2 K und einer kritischen Stromdichte bei 5 Tesla von 3,0 · 104 Acm 2. Durch eine anschließende etwa 190 Stunden lange Wärmebehandlung unter Argon bei etwa 700cC wird die kritische Temperatur dieses Leiters auf 19,0 K und die kritische Stromdichte bei 5 Tesla auf 4,2 · 104 Acm 2 erhöht.A wire-shaped niobium carrier is drawn through a melt of the composition Al 89 Ge 30 Nb 1 heated to 850 ° C., its residence time in the melt being about 0.7 seconds. An NbAl 2 ,, Ge 0 , 3 jacket, which corresponds to an average effective aluminum-germanium layer thickness of 1.4 μm, is formed on the niobium carrier. The carrier coated in this way is annealed under argon at 1855 C C for one second. This creates a 3.4 μm thick layer of the A15 phase of the Nb-Al-Ge system with a critical temperature of 17.2 K and a critical current density at 5 Tesla of 3.0 · 10 4 Acm 2 . A subsequent heat treatment for about 190 hours under argon at about 700 ° C. increases the critical temperature of this conductor to 19.0 K and the critical current density at 5 Tesla to 4.2 · 10 4 Acm 2 .

Beispiel 8Example 8

Ein drahtförmager Niobträger wird durch eine auf 1000" C erhitzte Schmelze der Zusammensetzung Al96Nb4 gezogen, wobei seine Verweilzeit in der Schmelze 0,4 Sekunden beträgt. Während dieser Zeit bildet sich auf dem Niobträger eine Schicht aus NbAl3 und Aluminium, die einer mittleren effektiven Aluminium-Schichtstärke von 1,1 μιη entspricht. Anschließend wird dieser Draht 1,6 Sekunden lang bei einer Temperatur von 18800C geglüht. Das Glühen erfolgt dabei unter Argon, dem 1,5 Volumprozent Methan beigemischt sind. Um einen entsprechenden Methannachschub zu erreichen, läßt man das Gasgemisch beispielsweise mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 200 l/h durch das Quarzrohr strömen, in dem sich der in F i g. 3 dargestellte Metallglühkörper 20 befindet. Während der Reaktionszeit von 1,6 Sekunden wird auf dem Niobträger eine 3,6 μιη starke Schicht der A15-Phase des Systems Nb-Al gebildet, wobei sowohl in diese Schicht als auch in den Niobträger Kohlenstoff eingebaut wird. Der Gesamtgehalt des Trägers und der Schicht an Kohlenstoff nach der Reaktion beträgt etwa 0,2 Atomprozent. Nach dem Glühen zeigt die gebildete A15-Schicht eine kritische Temperatur von 16,5 K und eine kritische Stromdichte bei einem Magnetfeld von 5 Tesla von 13 · 10* Acnva. Durch eine anschließende etwa 240 Stunden lange Wärmebehandlung bei 7500C unter Argon wurde die kritische Temperatur aul 18,3 K und die kritische Stromdichte bei 5 Tesla aui 26 · 10* Acm-2 erhöhtA drahtförmager Niobträger 96 is pulled through a heated Nb 4 to 1000 "C melt of the composition Al, its residence time is 0.4 seconds in the melt. During this time forms on the Niobträger a layer of NbAl 3 and aluminum which a mean effective aluminum layer thickness of 1.1 corresponds μιη. then, this wire is annealed 1.6 seconds at a temperature from 1880 0 C. the annealing is carried out under argon, 1.5 volume percent methane are added. To an appropriate methane replenishment To achieve this, the gas mixture is allowed to flow, for example at a throughput rate of 200 l / h, through the quartz tube in which the metal incandescent body 20 shown in Fig. 3 is located , 6 μm thick layer of the A15 phase of the Nb-Al system, with carbon being built into this layer as well as into the niobium carrier of the support and the layer of carbon after the reaction is about 0.2 atomic percent. After annealing, the A15 layer formed shows a critical temperature of 16.5 K and a critical current density at a magnetic field of 5 Tesla of 13 · 10 * Acnv a . By a subsequent about 240 hours long heat treatment at 750 0 C under argon, the critical temperature was raised aul 18.3 K and the critical current density at 5 Tesla aui 26 * 10 * 2 Acm

Beispiel 9Example 9

Ein drahtförmiger Niobträger wird durch eine au 10000C erhitzte Schmelze der Zusammensetzunj AlMNb4 gezogen, wobei seine Verweilzeit in de Schmelze 0,4 Sekunden beträgt Dabei bildet sich au dem Träger eine aus NbAl, und Aluminium be stehende Schicht mit einer mittleren effektiven Ak miniumschichtdicke von 1,1 lim. Verschiedene Teil stocke des so beschichteten Trägers werden dann j< weils etwa eine Sekunde lang unter Argon bei 1880° > A wire-shaped Niobträger is pulled through a heated AU 1000 0 C melt of the Al Zusammensetzunj M Nb 4, its residence time is 0.4 seconds de melt, this forms au the wearer be made NbAl, and aluminum-standing layer having an average effective Ak minium layer thickness of 1.1 lim. Various parts of the carrier coated in this way are then j <Weils for about one second under argon at 1880 ° >

13 1413 14

geglüht. Dem Argon werden dabei unterschiedliche Die verschiedenen Beimischungen sowie die durchannealed. The various admixtures as well as the through

Mengen von Methan beigemischt. Die jeweiligen diese Beimischungen jeweils erzielten kritischen Tempe-Amounts of methane mixed in. The respective critical temperatures achieved by these admixtures

Methanmengen sowie die ^kritische Temperatur und raturen und kritischen Stromdichten in einem Magnet-Methane quantities as well as the critical temperature and temperatures and critical current densities in a magnet

die kritische Stromdichte in einem Magnetfeld von feld von 5 Tesla der während der Reaktionszeit ge-the critical current density in a magnetic field of 5 Tesla that is generated during the reaction time

5 Tesla der während dieser Reaktionszeit gebildeten 5 bildeten, 2,6 μηι starken Schichten der Al5-Phase des5 Tesla of the 5 formed, 2.6 μm thick layers of the Al5 phase of the formed during this reaction time

2,6 μπι starken Schicht aus A15-Pliase des Systems Systems TNb-Al sind in der folgenden Tabelle 2 angege-2.6 μπι thick layer of A15-Pliase of the system TNb-Al are given in the following table 2

Nb-Al sind üi der folgenden Tabelle 1 angegeben. ben. Weiterhin sind in der Tabelle die kritischenNb-Al are given in Table 1 below. ben. The table also shows the critical ones

Weiterhin sind in der Tabelle die kritischen Tempera- Temperaturen und kritischen Stromdichten angegeben,The table also shows the critical temperatures and critical current densities,

türen und kritischen Stromdichten bei 5 Tesla an- die sich durch eine an das Glühen anschließende etwadoors and critical current densities at 5 Tesla are connected by a glow following the glow, for example

gegeben, die durch zusätzliche, etwa 100 Stunden io 100 Stunden lange Wärmebehandlung unter Argongiven by additional heat treatment under argon for about 100 hours

lange Wärmebehandlung der jeweiligen Leiter unter bei etwa 7000C erreichen lassen.
Argon bei einer Temperatur von etwa 7000C erreicht
Allow long heat treatment of the respective conductor at about 700 ° C. to be achieved.
Argon at a temperature of about 700 0 C reached

wurden. Tabelle 2became. Table 2

CH4-Zu-CH 4 to Nach GlühenAfter glow Λ in 10«Λ in 10 «
Acm~*Acm ~ *
Nach WärmebehandAfter heat treatment "C"C
satzinsentencein 2,82.8 lung bei 700'lung at 700 ' /ein/one
10« Acm-*10 «Acm- *
Volum·-Volume -
piozentpiozent
TV in KTV in K 3,53.5 rcinKr c inK 5,45.4
00 16,316.3 4,94.9 18,318.3 6,06.0 0,10.1 16,316.3 6,46.4 18,318.3 7,67.6 0,30.3 16,316.3 9,09.0 18,218.2 10,510.5 0,80.8 16,316.3 10-1610-16 18,018.0 17,917.9 1,91.9 16,316.3 18,118.1 14-2814-28 >3,0> 3.0 etwa 16,3about 16.3 etwa 18,0about 18.0

Β,Η,-Za-Β, Η, -Za-
*o satz in* o sentence in
Nach GlühenAfter glow /ein/one Nach Wärmebehand-After heat treatment je in ever in
10« Acm-1 10 «Acm- 1
Prozentpercent 7c in K7c in K 3,83.8 7UnK7UnK 7,87.8 00 16,416.4 7,57.5 18,118.1 12,412.4 *> 0,03*> 0.03 16,016.0 6,56.5 17,617.6 14,014.0 0,050.05 16,116.1 6,26.2 17,617.6 12,912.9 0,060.06 16,216.2 4,34.3 17,617.6 8,88.8 0,090.09 16,516.5 4,04.0 17,717.7 8,58.5 0,250.25 16,616.6 18,218.2

Wie Tabelle 2 zeigt, werden auch durch die Beimischung von Diboran zum Argon beim Glühen Wie Tabelle 1 zeigt, können durch die Beimischung wesentliche Erhöhungen tier kritischen Stromdichte von Methan zu der Argonatmosphäre beim Glühen erzielt. Besonders hohe iritische Stromdichten erdie kritischen Stromdichten der hergestellten Leiter 30 reicht man mit Diboranzusätzen zwischen 0,03 und erheblich erhöht werden. Eine weitere Erhöhung er- 0,06 Volumprozent.As Table 2 shows, are also due to the admixture from diborane to argon during glowing As Table 1 shows, the admixture can lead to substantial increases in the critical current density from methane to the argon atmosphere in the glow. Particularly high Irish current densities critical current densities of the conductors 30 produced are sufficient with additions of diborane between 0.03 and can be increased significantly. Another increase is 0.06 percent by volume.

gibt sich durch die anschließende Wärmebehandlung. Durch Beimischen von siliziumhaltigem Gas», z. B.is given by the subsequent heat treatment. By adding silicon-containing gas », e.g. B.

Der Methanzusatz sollte vorteilhaft höchstens 4Vo- Silanen, lassen sich ähnliche Verbesserungen erlumprozent betragen, da bei höheren Zusätzen zwar reichen.The addition of methane should advantageously not exceed 4% silanes; similar improvements can be achieved amount, since with higher additions it is sufficient.

immer noch sehr hohe kritische Stromdichten auf- 35 Ebenso wie zur Beschichtung von Drähten eignet treten, der Niobträger durch Karbidausscheidungen sich natürlich das erfindungsgemäße Verfahren auch jedoch zunehmend versprödet. zum Beschichten von bandförmigen Niobleitern mitstill has very high critical current densities - 35 As well as being suitable for coating wires occur, the niobium carrier through carbide precipitates, of course, the method according to the invention as well however, increasingly embrittled. for coating ribbon-shaped niobium conductors with

n , Schichten der A15-Phase der Systeme Nb-Al und n , layers of the A15 phase of the systems Nb-Al and

Beispiel 10 Nb-Al-Ge. Da infolge der mit Niob bzw. mit NiobExample 10 Nb-Al-Ge. As a result of the with niobium or with niobium

Ein drahtförmiger Niobträger wird durch eine auf 4° und Germanium gesättigten AluminiumschmeLzen die 1000° C erhitzte Schmelze der Zusammensetzung Bedingungen für die Beschichtung des Niobträgers AlMNb« gezogen, wobei seine Verweilzeit in der über lange Zeit unverändert bleiben, können mit dem Schmelze 0,4 Sekunden beträgt. Auf dem Träger bildet erfindungsgemäßen Verfahren auch Träger sehr großer sich dabei eine aus NbAl8 und Aluminium bestehende Länge, beispielsweise mehrere Kilometer lange Träger, Schicht mit. einer mittleren effektiven Aluminium- 45 kontinuierlich beschichtet werden. Ferner eignet sich schichtstärke von 1,1 μπι. Verschiedene Teilstücke das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Beschichdieses so beschichteten Trägers werden jeweils etwa tung anders geformter Niobträger, beispielsweise von eine Sekunde lang unter Argon bei einer Temperatur Blechen oder Zylindern, die dann zum Beschichten von 188O0C geglüht. Dem Argon werden dabei unter- zweckmäßigerweise in die Schmelze eingetaucht werschiedliche Mengen von Diboran (B,H„) beigemischt. 50 den können.A wire-shaped niobium carrier is drawn through an aluminum melt, which is saturated to 4 ° and germanium, the 1000 ° C heated melt with the composition Conditions for the coating of the niobium carrier Al M Nb «, whereby its dwell time remains unchanged over a long period of time. 4 seconds. On the carrier, the method according to the invention also forms very large carriers with a length consisting of NbAl 8 and aluminum, for example carrier several kilometers long, with a layer. a medium effective aluminum 45 can be coated continuously. A layer thickness of 1.1 μm is also suitable. Various portions method of the invention also are used to Beschichdieses so coated substrate each about tung Niobträger differently shaped, for example, for one second under argon at a temperature sheets or cylinders, which are then annealed for coating 188 O 0 C. Various amounts of diborane (B, H ”) are added to the argon, expediently immersed in the melt. 50 den can.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (12)

Patentansprüche:Patent claims: ; 1. Verfahren zum Herstellen eines Supraleiters S Mt einer Schicht der A 15-Phase des * Systems j^brAl bzw. Nb-Al-Ge, bei welchem ein Niobträger in eine auf eine Temperatur von 8000C und mehr erhitzte Aluminium-? bzw. Aluiainium-Gerraanium-Schmelze eingebracht und anschließend m inerter! Atmosphäre jeiner Qlühbehandlung bei einer Temperatur über 8000C unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Niobträger durch das Einbringen in eine auf 800 bis 1400° C erhitzte, mit Niob bzw. Niob und Germanium gesättigte Aluminiumschmelze mit einer aus NbAl3 und Al bzw, ^us;J^b(Al5Ge)3 bestehenden, 0,5 bis 5μώ starker Schicht versehen wird und die anschließende Glühbehandlung des so beschichteten Trägers bei einer Temperatur von 1700 bis 19600C 0,5 bis 5 Sekunden lang dauert.; 1. A method for producing a superconductor S Mt a layer of the A 15 phase of the * system j ^ brAl or Nb-Al-Ge, in which a niobium carrier in an aluminum heated to a temperature of 800 0 C and more? or Aluiainium-Gerraanium melt introduced and then m inert! Atmosphere jeiner Qlühbehandlung subjected at a temperature above 800 0 C, characterized in that the Niobträger heated by introducing in a 800 to 1400 ° C, saturated with niobium or niobium and germanium aluminum melt or with one of NbAl 3 and Al, ^ us; J ^ b (Al 5 Ge) 3 existing, 0.5 to 5μώ thick layer is provided and the subsequent annealing treatment of the carrier coated in this way at a temperature of 1700 to 1960 0 C lasts for 0.5 to 5 seconds. 2. Verfahren zum Herstellen eines Supraleiters mit einer Schicht der A15-Phase des Systems Nb-Al nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niobträger durch Einbringen in die mit Niob gesättigte Aluminiumschmelze mit einer aus NbAl3 und Al bestehenden Schicht versehen wird, deren Al-Gehalt einer mittleren effektiven Aluminiumschichtdicke von 1 bis 2μηι entspricht, und daß der so beschichtete Niobträger in inerter Atmo-Sphäre 1 bis 3 Sekunden lang bei einer Temperatur von 1700 bis 19000C geglüht wird.2. A method for producing a superconductor with a layer of the A15 phase of the Nb-Al system according to claim 1, characterized in that the niobium carrier is provided with a layer consisting of NbAl 3 and Al by introducing it into the aluminum melt saturated with niobium Al content corresponds to an average effective aluminum layer thickness of 1 to 2μηι, and that the niobium substrate coated in this way is annealed in an inert atmosphere for 1 to 3 seconds at a temperature of 1700 to 1900 0 C. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der beschichtete Niobträger bei einer Temperatur von 1870 bis 19000C geglüht wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the coated niobium carrier is annealed at a temperature of 1870 to 1900 0 C. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niobträger zum Beschichten 0,1 bis 0,5 Sekunden lang in die mit Niob gesättigte Aluminiumschmelze eingebracht wird und daß diese Schmelze auf eine Temperatur von 950 bis HOO0C erhitzt ist und je nach Temperatur etwa 3 bis 5 Atomprozent Niob enthält.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the niobium carrier for coating is introduced for 0.1 to 0.5 seconds into the aluminum melt saturated with niobium and that this melt is heated to a temperature of 950 to HOO 0 C and contains about 3 to 5 atomic percent niobium, depending on the temperature. 5. Verfahren zum Herstellen eines Supraleiters mit einer Schicht der A15-Phase des Systems Nb-Al-Ge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niobträger zur Bildung der Nb(Al,Ge)3-Schicht in eine auf etwa 85O0C erhitzte Schmelze der Zusammensetzung Al69Ge30Nb1 eingebracht wird.5. A method of manufacturing a superconductor with a layer of the A15 phase of the system Nb-Al-Ge according to claim 1, characterized in that the Niobträger for the formation of Nb (Al, Ge) 3 layer in a 0 C to about 85O heated melt of the composition Al 69 Ge 30 Nb 1 is introduced. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niobträger zur Bildung einer 1 bis 2μηι starken Nb(Al,Ge)3-Schicht etwa 0,5 bis 1,5 Sekunden lang in die Schmelze eingebracht wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the niobium carrier to form a 1 to 2μηι strong Nb (Al, Ge) 3 layer is introduced into the melt for about 0.5 to 1.5 seconds. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der beschichtete Niobträger etwa 0,5 bis 3 Sekunden lang in inerter Atmosphäre bei einer Temperatur von 1830 bis 18700C geglüht wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the coated Niobträger is annealed for about 0.5 to 3 seconds in an inert atmosphere at a temperature of 1830-1870 0 C. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der inerten Atmosphäre beim Glühen ein wenigstens eines der Elemente Kohlenstoff, Bor oder Silizium enthaltendes, bei der Glühtemperatur zersetzliches bzw. reaktionsfähiges Gas beigemischt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the inert atmosphere during annealing one containing at least one of the elements carbon, boron or silicon, decomposable or reactive gas is added at the annealing temperature. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die inerte Atmosphäre aus Edelgas, vorzugsweise Argon, besteht und diesem bis zu etwa 4 Volumprozent Methan oder bis zu etwa 0,3 Volumprozent Diboran zugemischt werden.9. The method according to claim 8, characterized in that the inert atmosphere of noble gas, preferably argon, and this up to about 4 percent by volume methane or up to about 0.3 percent by volume of diborane are added. 10. Verfahrennach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der beschichtete und geglühte Niobträger noch wenigstens 10 Stunden lang in inerter Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 500 und 10000C wärmebehandelt wird. ' 10. method of any one of claims 1 to 9, characterized in that the coated and annealed Niobträger is still at least 10 hours heat-treated in an inert atmosphere at a temperature between 500 and 1000 0 C. ' 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein draht- oder bandförmiger Niobträger kontinuierlich durch die Schmelze und eine Glühvorrichtung gezogen wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a wire or band-shaped Niobium carrier is continuously drawn through the melt and an annealing device. 12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen mit Durchtrittsöffnungen (3) für den Niobträger (1) versehenen, einen ebenfalls mit Durchtrittsöffnungen (4) versehenen Schmelztiegel (5) enthaltenden Metallbehälter (2), einen weiteren mit einer Durchtrittsöffnung versehenen Metallkörper (20), je ein den Metallbehälter (2) bzw. den Metallkörper (20) umschließendes, mit Gas bespülbares Rohr (8) und je eine diese Rohre umschließende Hochfrequenzheizspule (14) zum Erhitzen des Metallbehälters bzw. des Metallkörpers.12. Device for performing the method according to claim 11, characterized by one with passage openings (3) for the niobium carrier (1), one also with passage openings (4) provided crucible (5) containing metal container (2), another with a metal body (20) provided with a passage opening, one each for the metal container (2) or the Metal body (20) enclosing pipe (8) which can be flushed with gas and one pipe each enclosing these pipes High-frequency heating coil (14) for heating the metal container or the metal body.
DE19732355008 1973-11-02 1973-11-02 Method and device for producing a superconductor with a layer of the A15 phase of the Nb-Al or Nb-Al-Ge system Expired DE2355008C3 (en)

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