TECHNISCHES UMFELD
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Diese Erfindung betrifft einen supraleitfähigen Verbunddraht, der eine Metallhülle
aufweist, die mit einer Verbindung gefüllt ist, die eine Perovskit-Struktur besitzt, wobei die
Verbindung ein Element aus der Gruppe der seltenen Erden aufweist, einschließlich von Yttrium
(das hier im folgenden durch das Symbol R bezeichnet wird), ein Erdalkalimetall (das hier im
folgenden durch das Symbol A bezeichnet wird), Kupfer (Cu) und Sauerstoff (O) (wobei diese
Verbindung hier im folgenden als supraleitfähige Keramik bezeichnet wird), ein supraleitfähiges
Verbundkabel, das eine Vielzahl von derartigen supraleitfähigen Drähten aufweist, die
zusammengebündelt sind, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Ein derartiger Draht ist aus
dem Japanese Journal of Applied Physics, Band 26, Nr. 10, Oktober 1987, Seite 1653-1656,
bekannt.
STAND DER TECHNIK
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Allgemein beinhalten Verfahren zur Herstellung von Drähten unter Verwendung
supraleitfähiger Keramik die folgenden Schritte:
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a) einen Schritt der Bereitstellung der Ausgangspulver, d.h. eines R&sub2;O&sub3;-Pulvers, eines
Erdalkalimetallcarbonat-Pulvers als der Komponente A und von CuO-Pulver, wobei alle eine
durchschnittliche Teilchengröße von nicht mehr als 10 um besitzen, des Zusammengebens und
Mischens in einem vorher festgelegten Mischungsverhältnis, um ein gemischtes Pulver zu
erhalten, des Kalzinierens des gemischten Pulvers an Luft oder in einer sauerstoffhaltigen
Atmosphäre bei einer Temperatur von 850 bis 950ºC zur Erzeugung einer supraleitfähiger
Keramik mit einer Perovskit-Struktur und des Mahlens der Keramik zur Erzielung eines Pulvers
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von nicht mehr als , die nicht größer als 10 um,
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b) einen Schritt des Füllens einer Röhre aus Silber (Ag) mit dem supraleitfähigen Pulver,
das im vorangehenden Schritt gemahlen wurde, des Verschließens der beiden Enden der Röhre
im Vakuum und des Ziehens des mit dem gemahlenen Pulver gefüllten Silberrohres, z.B. durch
Hämmern, Walzen mit kalibrierten Walzen, Verarbeiten mittels einer Presse oder dergleichen,
um einen Draht zu erzeugen, wie er in Figur 1 gezeigt ist, der einen Durchmesser von nicht mehr
als 5 um besitzt,
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c) einen abschließenden Schritt des Sinterns des supraleitfähigen Keramikpulvers, das in
den Draht eingefüllt ist, und des anschließenden Unterwerfens der gefüllten Ag-Röhre einer
Wärmebehandlung an der Luft oder in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Temperatur
on 900 bis 950ºC, so daß die Keramik so viel Sauerstoff, wie benötigt wird, absorbieren kann,
wodurch das fertige Produkt erzeugt wird.
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Im Anschluß an die oben beschriebenen Schritte a) und b) wird auch der folgende Schritt
durchgeführt:
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c') Ein Schritt des Bündelns einer Vielzahl der supraleitfähigen Drähte, wie sie in Figur 1
gezeigt sind, und des anschließenden Bedeckens des Bündels mit einer Röhre, die aus Ag
hergestellt ist, um ein Kabel zu erzeugen, Unterwerfen des Kabels einer Verarbeitung mit einer
Presse, falls es benötigt wird, und einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 900 bis
950ºC an der Luft oder in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, um das supraleitfähige
Keramikpulver zu sintern, so daß ein supraleitfähiges Kabel erzeugt wird.
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Bei dem oben beschriebenen konventionellen Schritt c) oder c') wird das supraleitfähige
Keramikpulver wärmebehandelt, um es zu sintern und ihm zu ermöglichen, Sauerstoff zu
absorbieren. In diesem Falle nimmt die Stabilität des Ag ab, da die Temperatur der
Wärmebehandlung im Bereich von 900 bis 950ºC liegt, was nahe dem Schmelzpunkt des Ag ist,
und die mit dem supraleitfähigen Pulver gefüllten Ag-Drähte oder die supraleitfähigen Kabel
werden weicher und tendieren dazu, leicht verbogen zu werden oder durch unvorsichtiges
Biegen Unterbrechungen oder Abkneifer in der supraleitfähigen Keramik aufzuweisen. Als
Ergebnis davon sind die konventionellen supraleitfähigen Drähte und Kabel schwer zu
handhaben, und manchmal brechen sie während der Wärmebehandlung zusammen.
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Dementsprechend könnte man die Möglichkeit in Erwägung ziehen, andere Metalle als
Ag (die hier später als Nicht-Ag-Metalle bezeichnet werden) als Deckmaterialien für die oben
beschriebene(n) supraleitfähige Keramik oder supraleitfähigen Drähte zu verwenden, d.h.
Materialien, die eine ausgezeichnete Stabilität bei hohen Temperaturen aufweisen, und zu
denen z.B. Nickellegierungen, wie Inconel und Hastelloy, rostfreier Stahl oder dergleichen
gehören. Jedoch haben diese Nicht-Ag-Metalle Nachteile, da sie kein Lösen, Durchlassen oder
Abgeben von Sauerstoff bewerkstelligen können. Genauer gesagt werden in den
supraleitfähigen Drähten und Kabeln, die Hüllen haben, die aus Nicht-Ag-Metallen hergestellt
sind, Ausbuchtungen in den Drähten oder Kabeln gebildet, weil Sauerstoff aus der
supraleitfähigen Keramik, die in die Hülle gefüllt ist, freigesetzt wird. Im Falle von Drähten kann
kein Sauerstoff der supraleitfähigen Keramik zugeführt werden, wenn die supraleitfähige
Keramik, die in die Drähte gefüllt ist, der abschließenden Wärmebehandlung, die an der Luft
oder in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt wird, unterworfen wird, um die
supraleitfähige Keramik zu sintern. Im Falle von Kabeln kann die Keramik, wenn die Temperatur
der Kabel nach dem Sintern der supraleitfähigen Keramik abgesenkt wird, keinen Sauerstoff
aufnehmen.
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Bis jetzt sind die von Ag verschiedenen Metalle als Abdeckmaterialien für die
supraleitfähige Keramik praktisch ungeeignet oder die am weitesten außen gelegenen
Abdeckmaterialien für die supraleitfähigen Kabel.
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Jedoch sind mit Ag verschiedene Probleme verbunden, da es sehr teuer und während
der Hochtemperaturbehandlung schwer zu handhaben ist, und da es bei hohen Temperaturen
eine geringe Stabilität besitzt. Insbesondere ist die Stabilität der Kabel bei Raumtemperatur
unbefriedigend.
OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend haben die Urheber der vorliegenden Erfindung intensive
Untersuchungen durchgeführt, und als Ergebnis haben sie gefunden, daß die oben
beschriebenen Probleme dadurch gelöst werden können, daß eine Struktur verwendet wird, bei
der ein Rohr oder eine Röhre, das bzw. die als äußerste Schicht bei der Herstellung des
supraleitfähigen Strukturkörpers, d.h. der supraleitfähigen Drähte oder Kabel, eingesetzt wird,
einen Ag-Anteil und einen Anteil eines Nicht-Ag-Metalles beinhaltet, wobei der Ag-Anteil von der
inneren bis zur äußeren Fläche des Rohres oder der Röhre vorhanden ist, und wobei sich der in
dem supraleitfähigen Strukturkörper vorhandene Anteil der supraleitfähigen Keramik und der als
Material für die äußerste Schicht verwendete Anteil eines Nicht-Ag-Metalles miteinander über die
Ag-Materialien in Kontakt befinden.
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Genauer gesagt wurde für den Fall der supraleitfähigen Drähte gefunden, daß, wenn ein
Verbundrohr, das aus einem Material hergestellt ist, das ausgezeichnete mechanische Stabilität
bei hohen Temperaturen aufweist und das den Ag-Anteil von der inneren bis zur äußeren Fläche
seiner Wand enthält, wobei sich eine innere Schicht aus Ag an seiner inneren Fläche befindet
mit der supraleitfähigen Keramik gefüllt wird und das erhaltene Verbundrohr dann einem Ziehen
unterworfen wird, Sauerstoff, der während des Ziehens aus dem supraleitfähigen
Keramikmaterial freigesetzt wird, durch den Ag-Anteil in die Umgebung diffundieren oder
entweichen kann, so daß kaum eine Ausbuchtung im Draht gebildet wird. Auch wurde gefunden,
daß sogar wenn der Verbunddraht, der durch Ziehen erzeugt wurde, einer Wärmebehandlung an
der Luft oder in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre unterworfen wird, die mechanische Stabilität
des Drahtes durch das Nicht-Ag-Metall aufrecht erhalten und Sauerstoff dem supraleitfähigen
Keramikmaterial durch den Ag-Anteil zugeführt wird, was dazu führt, daß der Mangel an
mechanischer Stabilität des Drahtes, der während der Wärmebehandlung auftritt, vermieden
werden kann.
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Im Falle des supraleitfähigen Kabels wurde gefunden, daß, wenn eine Verbundröhre
bereitgestellt wird, die einen Ag-Anteil und einen Nicht-Ag-Anteil aufweist, wobei der Ag-Anteil
von der inneren bis zur äußeren Oberfläche des Verbundrohres vorhanden ist und ein
supraleitfähiges Verbundkabel durch Bedecken einer Vielzahl der supraleitfähigen Drähte mit
dem Verbundrohr erzeugt wird, das resultierende Verbundrohr ausgezeichnete mechanische
Stabilität bei hohen Temperaturen oder bei Raumtemperatur aufweist, keine Ausbuchtung im
Verbundkabel gebildet wird, da Sauerstoff, der aus dem supraleitfähigen Keramikmaterial
freigesetzt wird, durch den Ag-Anteil diffundiert und in die Umgebung abgegeben wird, und daß
außerdem, nachdem die supraleitfähige Keramik, die in das Kabel gefüllt wurde, gesintert wurde
Sauerstoff durch den Ag-Anteil des Verbundrohres in die supraleitfähige Keramik diffundieren
kann und dadurch absorbiert wird.
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Diese Erfindung wurde auf der Basis der oben beschriebenen Entdeckungen gemacht.
Demgemäß ist es ein erstes Ziel dieser Erfindung, einen supraleitfähigen Strukturkörper
bereitzustellen, der eine supraleitfähige Keramik umfaßt und eine Metallhülle, die die Keramik
umgibt, wobei die Metallhülle einen Ag-Anteil und einen Anteil eines Nicht-Ag-Metalles
einschließt, wobei der Ag-Anteil von der inneren bis zur äußeren Fläche der Metallhülle
vorhanden ist und wobei sich der in dem Strukturkörper vorhandene Anteil der supraleitfähigen
Keramik und der als Konstruktionsmaterial für die Metallhülle als äußerste Schicht verwendete
Anteil eines Nicht-Ag-Metalles miteinander indirekt über das Ag-Material in Kontakt befinden.
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Ein zweites Ziel dieser Erfindung liegt darin, einen supraleitfähigen Draht bereitzustellen,
der ein Verbundrohr mit einer Innenschicht aufweist, die aus einem Ag-Material hergestellt ist,
und einer Außenschicht, die einen Ag-Anteil und einen Anteil eines Nicht-Ag-Metalles
einschließt, wobei der Ag-Anteil der Außenschicht einen festen Bestandteil des Ag-Materials der
Innenschicht darstellt und gegenüber der äußeren Oberfläche des Verbundohres freiliegt, sowie
eine supraleitfähige Keramik, die in das Verbundrohr eingeführt ist.
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Ein drittes Ziel dieser Erfindung liegt darin, ein supraleitfähiges Verbundkabel
bereitzustellen, das eine Vielzahl von supraleitfähigen Drähten aufweist, die von einem Ag-Hülle
bedeckt und jeweils mit einer supraleitfähigen Keramik gefüllt sind, sowie ein Verbundrohr, das
einen Ag-Anteil und einen Anteil eines Nicht-Ag-Metalles einschließt, wobei der Ag-Anteil von der
inneren bis zur äußeren Oberfläche des Verbundrohres vorhanden ist und wobei die
supraleitfähigen Drähte von dem Verbundrohr bedeckt sind.
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Ein viertes Ziel dieser Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung eines
supraleitfähigen Verbunddrahtes bereitzustellen, das folgende Schritte umfaßt:
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Füllen eines Verbundrohres mit einer supraleitfähigen Keramik, wobei das Verbundrohr
eine Innenschicht aufweist, die aus einem Ag-Material hergestellt ist, sowie eine Außenschicht,
die einen Ag-Anteil und einen Anteil eines Nicht-Ag-Metalles einschließt, wobei der Ag-Anteil der
Außenschicht ein fester Bestandteil des Ag-Materials der Innenschicht ist und gegenüber der
äußeren Oberfläche des Verbundrohres freiliegt,
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Verschließen der beiden Enden des mit der supraleitfähigen Keramik gefüllten
Verbundrohres unter Vakuum,
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Ziehen des verschlossenen Verbundrohres, und
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Erhitzen des verschlossenen, im vorhergehenden Schritt gezogenen Rohres.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des konventionellen
supraleitfähigen Drahtes mit einer Ag-Hülle, wobei Teile aus Gründen der Klarheit weggebrochen
sind;
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die Figuren 2-5 zeigen schematische perspektivische Ansichten der supraleitfähigen
Verbunddrähte gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Teile aus Gründen der Klarheit
weggebrochen sind;
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die Figuren 6-10 zeigen schematische perspektivische Ansichten der supraleitfähigen
Verbundkabel gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Teile aus Gründen der Klarheit
weggebrochen sind, und
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die Figur 11 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Verbundrohres, das
als ein supraleitfähiger Verbunddraht aus Beispiel 1 verwendet wird, wobei Teile aus Gründen
der Klarheit weggebrochen sind.
BESTE ART DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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In der vorliegenden Erfindung können nicht nur supraleitfähige keramische Oxide, die auf
seltenen Erden, einschließlich von Y, basieren, sondern auch supraleitfähige keramische Oxide,
die auf Bi basieren, wie z.B. BiSrCaCu&sub2;Oy, Bi&sub2;Sr&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;Oy, (Bi,Pb)SrCaCuO1,5-2, und
supraleitfähige keramische Oxide, die auf TI basieren, wie z.B. Tl&sub2;Ba&sub2;Ca&sub2;Cu&sub3;OX,
Tl(Ba,Sr)&sub2;CaCuO als supraleitfähige Keramik verwendet werden, so lange die supraleitfähige
Keramik eine Perovskitstruktur aufweist und leicht Sauerstoff freisetzen kann.
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In der vorliegenden Erfindung kann als Material für den Ag-Anteil nicht nur reines Ag
verwendet werden, sondern es können auch Legierungen auf Ag-Basis verwendet werden, die
ein oder mehrere Metall(e), wie z.B. Platin (Pt) enthalten, das bzw. die nicht mit der
supraleitfähigen Keramik reagiert bzw. reagieren und das bzw. die in Mengen, die nicht die
Permeation des Sauerstoffs verhindern, einen guten Einfluß auf die Stabilität der
supraleitfähigen Drähte aufweisen.
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Im folgenden werden die Charakteristika und Vorteile dieser Erfindung unter
Bezugnahme auf die besten Arten der Durchführung dieser Erfindung, die in den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht sind, detaillierter erklärt werden.
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Die Figuren 2 bis 5 illustrieren im wesentlichen die Struktur des supraleitfähigen
Verbunddrahtes. In den Figuren 2 bis 5 bezeichnet die Referenzziffer 1 einen Anteil eines
Metalles, das von Ag verschieden ist (Anteil des Nicht-Ag-Metalles), das eine hohe mechanische
Stabilität bei hohen Temperaturen aufweist. Der Anteil des Nicht-Ag-Metalles ist vorzugsweise
aus rostfreien Stählen auf Austenit-Basis, Ni-Legierungen, wie z.B. Inconel, Hastelloy, oder
dergleichen hergestellt. Bei den supraleitfähigen Drähten gemäß der vorliegenden Erfindung
liegt der Grund, warum die innere Schicht aus Ag-Materialien hergestellt ist, darin, daß, wenn die
supraleitfähige Keramik einer Hitzebehandlung unterzogen wird, während sie mit den Nicht-Ag-
Metall-Materialien, wie z.B. rostfreiem Stahl auf Austenit-Basis und dergleichen, in Kontakt steht,
eine chemische Reaktion stattfindet, wodurch Oxide, wie z.B. NiO, FeO, Fe&sub2;O&sub3;, Cr&sub2;O&sub3; oder
dergleichen, erzeugt werden, was zu einer erheblichen Beeinträchtigung der supraleitfähigen
Charakteristika führt. Die Referenzziffer 2 bezeichnet einen Ag-Anteil, bei dem die innere Schicht
und ein Teil der äußeren Schicht des Verbunddrahtes aus Ag besteht. Der Ag-Anteil 2 in der
äußeren Schicht steht in fester Verbindung mit dem Ag der inneren Schicht 4 und liegt an der
äußeren Oberfläche des Verbunddrahtes frei. Der supraleitfähige Verbunddraht weist eine
derartige Verbundröhre, wie sie oben beschrieben wurde, und die in sie hineingefüllte
supraleitfähige Keramik 3 auf. Wie in den Figuren 2 bis 5 gezeigt ist, liegen die Ag-Anteile auf
einem Teil der äußeren Schicht des Drahtes frei. Dementsprechend wird, wenn die Ag-Anteile
einer Wärmebehandlung zum Sintern der supraleitfähigen Keramik unterzogen werden,
Sauerstoff durch Diffusion durch die Ag-Anteile der äußeren Schicht der Innenseite des Drahtes
zugeführt. Somit wird Sauerstoff der supraleitfähigen Keramik zugeführt.
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Die Ag-Anteile in der äußeren Schicht können oval geformt sein, wie es in Figur 2 gezeigt
ist, rechteckig, wie es in Figur 3 gezeigt ist, aus parallelen Streifen bestehen, wie es in Figur 4
gezeigt ist, und spaltenförmig sein, wie es in Figur 5 gezeigt ist. Jedoch ist die Form des Ag-
Anteils 2 nicht auf die oben beschriebenen beschränkt, sondern kann jede beliebige Form
annehmen. Obwohl alle Verbunddrähte einen runden Querschnitt aufweisen, muß der
Querschnitt nicht auf eine runde Form beschränkt sein, sondern kann jede beliebige Form
annehmen, wie z.B. eine vieleckige Form einschließlich eines quadratischen Querschnittes, eine
rechteckige Form, eine hexagonale Form, eine ovale Form und dergleichen.
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Die Figuren 6 bis 10 zeigen alle eine schematische Teilansicht der oben beschriebenen
supraleitfähigen Verbundkabel im Querschnitt, wobei Teile aus Gründen der Klarheit
weggebrochen sind. In den Figuren 6 bis 10 bezeichnet die Referenzziffer 11 einen Anteil eines
Nicht-Ag-Metalles, 12 bezeichnet einen Ag-Anteil, 13 bezeichnet die supraleitfähige Keramik
und 14 bezeichnet Ag. Zum Vergleich ist eine schematische Teilansicht eines supraleitfähigen
Drahtes, einschließlich der supraleitfähigen Keramik 13 und des Ag 14, in der Figur 1 im
Querschnitt gezeigt, wobei Teile aus Gründen der Klarheit weggebrochen sind.
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Es wird bevorzugt, daß die oben beschriebenen Materialien für die Anteile des Nicht-Ag-
Metalles 11, wie auch in den supraleitfähigen Verbunddrähten, aus rostfreien Stählen auf
Austenit-Basis, wie z.B. SUS304 oder dergleichen, Ni-Legierungen, wie z.B. Inconel, Hastelloy,
und dergleichen bestehen. Die oben beschriebenen Ag-Anteile 12 sind von der inneren bis zur
äußeren Fläche des Verbundrohres vorhanden und dienen dazu, den Sauerstoff, der aus der
supraleitfähigen Keramik 13 freigesetzt wird, an die Umgebung abzugeben, und auch dazu,
Sauerstoff der Keramik 13 aus der Umgebung zuzuführen. Demgemäß wird, da Teile des
Verbundrohres aus dem Ag-Anteil 12 bestehen, keine Ausbuchtung in dem Verbundrohr
gebildet, da Sauerstoff aus der supraleitfähigen Keramik 13 durch den Ag-Anteil 12 freigesetzt
wird. Auch kann Sauerstoff aus der Umgebung durch den Ag-Anteil 12 im Verbundrohr geleitet
werden, um dadurch Sauerstoff der supraleitfähigen Keramik 13 zuzuführen.
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Wie oben beschrieben, weist das Verbundrohr den Anteil eines Nicht-Ag-Metalles 11 und
den Ag-Anteil 12 auf. Der Ag-Anteil 12 kann eine ovale Form aufweisen, wie es in Figur 6 gezeigt
ist, eine rechteckige Form, wie es in Figur 7 gezeigt ist, eine runde Form, wie es in Figur 8
gezeigt ist, eine Form paralleler Streifen, wie es in Figur 9 gezeigt ist, und eine spiralige Form,
wie es in Figur 10 gezeigt ist, und seine Form ist nicht auf die oben aufgeführten beschränkt.
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Weiterhin hat das supraleitfähige Verbundkabel, wie es in den Figuren 6 bis 10 dargestellt
ist, einen runden Querschnitt. Jedoch ist die Form des Querschnittes nicht auf eine runde Form
beschränkt, sondern kann polygonale sein, wie z.B. quadratisch, rechteckig, hexagonal oder oval
oder jede gewünschte Form.
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Die oben beschriebene Metallhülle, genauer gesagt, das Verbundrohr im supraleitfähigen
Verbunddraht oder die Verbundröhre im supraleitfähigen Verbundkabel dieser Erfindung, kann
dadurch hergestellt werden, daß ein Rohr aus Ag oder dergleichen in eine Röhre oder ein Rohr
eingeführt wird, die bzw. das eine Vielzahl von Fenstern aufweist (Perforationen oder
dergleichen), nach einem konventionellen Einhüllverfahren oder einem Verfahren, das diesem
ähnlich ist, und durch Vereinigen der beiden durch Ziehen.
BEISPIELE
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Als nächstes wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden
Beispiele konkreter erklärt werden.
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Beispiel 1
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Als Ausgangspulver werden Y&sub2;O&sub3;-Pulver, BaCO&sub3;-Pulver und CuO-Pulver, die alle eine
mittlere Teilchengröße von 6 um haben, bereitgestellt und in folgendem Mischungsverhältnis
gemischt: Y&sub2;O&sub3;: 15,13%, BaCO&sub3;: 52,89%, CuO: 31,98% (Gewichtsprozent). Die vermischten
Pulver werden an der Luft bei einer Temperatur von 910ºC über einen Zeitraum von 10 Stunden
kalziniert und dann gemahlen, um ein Pulver zu erhalten, das eine mittlere Teilchengröße von
2,5 um aufweist. Somit wird ein supraleitfähiges Keramikpulver hergestellt, das eine
Zusammensetzung von YBA&sub2;Cu&sub3;O&sub7; und eine Perovskit-Struktur aufweist.
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Außerdem wird ein Verbundrohr, wie es in der Figur 11 dargestellt ist, bereitgestellt. Das
Verbundrohr umfaßt eine innere Schicht 4, die aus Ag besteht, und eine äußere Schicht, zu der
ein Ag-Anteil 2 und ein rostfreier Stahl 1 auf Austenit-Basis aus SUS304 gehört. Die innere
Schicht 4 hat eine Dicke von 0,5 mm bei einem Innendurchmesser von 5,0 mm, und die äußere
Schicht hat eine Dicke von 0,5 mm bei einem Außendurchmesser von 7,0 mm. Der Ag-Anteil 2
der äußeren Schicht ist ringförmig und hat einen Durchmesser von 1,8 mm.
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Das oben beschriebene Verbundrohr wird mit dem supraleitfähigen Keramikpulver 3
gefüllt, und dann werden beide seiner Enden unter Vakuum verschlossen. Das verschlossene
Verbundrohr wird einem Rotationshämmern unterzogen, so daß ein Draht mit einem
Durchmesser von 3,0 mm erhalten wird, und dann wird der Draht einem Walzen mit kalibrierten
Walzen unterworfen, so daß ein supraleitfähiger Verbunddraht mit einem Durchmesser von 2,0
mm erhalten wird. Der supraleitfähige Verbunddraht hat eine Dicke der inneren Schicht von 0,2
mm und eine Dicke der äußeren Schicht von 0,2 mm. Auf der Oberfläche des supraleitfähigen
Verbunddrahtes liegen die oval geformten Ag-Anteile frei.
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Der so erhaltene supraleitfähige Verbunddraht wird über einen Zeitraum von 15 Stunden
einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 920ºC in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre
unterzogen. Das führt dazu, daß der supraleitfähige Verbunddraht nicht mit den Problemen
behaftet ist, die mit dem konventionellen supraleitfähigen Verbunddraht, der mit einer Ag-Hülse
bedeckt ist, verbunden sind. Genauer gesagt wird der supraleitfähige Verbunddraht gemäß
dieser Erfindung während der Wärmebehandlung kaum verbogen, und er wird kaum gebrochen.
Außerdem kann der Draht leicht gehandhabt werden.
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Es werden die Charakteristika des supraleitfähigen Verbunddrahtes bestimmt, und dabei
werden folgende Ergebnisse erhalten: kritische Temperatur (Tc) = 91ºK und kritischer Stromwert
(Jc) = 3200 A/cm².
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Zum Vergleich wird der supraleitfähige Verbunddraht, der mit einer Ag-Hülse bedeckt ist
und die gleichen Abmessungen wie der supraleitfähige Verbunddraht der vorliegenden Erfindung
aufweist, bereitgestellt, und es werden die Charakteristika des supraleitfähigen Verbunddrahtes
gemessen. Es werden folgende Ergebnisse erhalten: kritische Temperatur (Tc) = 91ºK und
kritischer Stromwert (Jc) = 3250 A/cm².
Beispiel 2
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Als Ausgangspulver werden Y&sub2;O&sub3;-Pulver, BaCO&sub3;-Pulver und CuO-Pulver, die alle eine
mittlere Teilchengröße von 6 um haben, bereitgestellt und in folgendem Mischungsverhältnis
gemischt: Y&sub2;O&sub3;: 15,13%, BaCO&sub3;: 52,89%, CuO: 31,98% (Gewichtsprozent). Die vermischten
Pulver werden an der Luft bei einer Temperatur von 910ºC über einen Zeitraum von 10 Stunden
kalziniert und dann gemahlen, um ein Pulver zu erhalten, das eine mittlere Teilchengröße von
2,5 um aufweist. Somit wird ein supraleitfähiges Keramikpulver hergestellt, das eine
Zusammensetzung von YBA&sub2;Cu&sub3;O&sub7; und eine Perovskit-Struktur aufweist.
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Es wird eine Hülle aus Ag mit einem Innendurchmesser von 5 mm, einer Dicke von 1 mm
und einer Länge von 200 mm mit dem so erhaltenen supraleitfähigen Keramikpulver gefüllt, und
ihre beiden Enden werden unter Vakuum verschlossen. Anschließend wird die Ag-Hülle einem
kalten Rotationshämmern und einem Kaltwalzen mit kalibrierten Walzen unterworfen. Schließlich
wird die Ag-Hülle einem Walzen mit kalibrierten Walzen unterworfen, um 40 supraleitfähige
Drähte zu erhalten, die alle Abmessungen von 2,0 mm Durchmesser und 1700 mm Länge
aufweisen.
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Außerdem wird ein Verbundrohr, das Ag-Anteile und Teile aus rostfreiem Stahl auf
Austenit-Basis aus SUS304 umfaßt und einen Innendurchmesser von 10,0 mm, eine Dicke von
1,5 mm und eine Länge von 1000 mm aufweist, bereitgestellt. Das Verbundrohr wird mit zwanzig
der oben beschriebenen supraleitfähigen Drähte gefüllt und dann einer Verarbeitung in einer
Presse unterworfen, um ein supraleitfähiges Verbundkabel mit einem äußeren Durchmesser von
7,0 mm zu erhalten. Als nächstes wird das supraleitfähige Verbundkabel über einen Zeitraum
von 15 Stunden einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 920ºC in einer
sauerstoffhaltigen Atmosphäre unterzogen. Die Charakteristika des so erhaltenen
supraleitfähigen Verbundkabels werden bestimmt, und dabei werden folgende Ergebnisse
erhalten: kritische Temperatur (Tc) = 92ºK und kritischer Stromwert (Jc) = 4300 Ncm².
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Andererseits wird zum Vergleich eine Röhre aus reinem Ag mit einem Innendurchmesser
von 10,0 mm, einer Dicke von 1,5 mm und einer Länge von 1000 mm mit den restlichen zwanzig
supraleitfähigen Drähten gefüllt und dann einem Walzen mit einer Presse unterzogen, um ein
supraleitfähiges Kabel mit einem Durchmesser von 7,0 mm zu erhalten. Das so erhaltene
supraleitfähige Kabel wird der gleichen Wärmebehandlung unterzogen wie das oben
beschriebene supraleitfähige Verbundkabel, und die Chatakteristika des supraleitfähigen
Verbundkabels werden gemessen. Es werden folgende Ergebnisse erhalten: kritische
Temperatur (Tc) = 92ºK und kritischer Stromwert (Jc) = 4310 A/cm².
EINSETZBARKEIT FÜR INDUSTRlELLE ZWECKE
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Ein Vergleich zwischen dem supraleitfähigen Verbunddraht und Verbundkabel dieser
Erfindung und dem konventionellen supraleitfähigen Draht und Kabel ergibt keinen Unterschied
bezüglich der Charakteristika der Supraleitfähigkeit. Jedoch kann im supraleitfähigen
Verbunddraht und Verbundkabel der Gehalt an Ag, das sehr teuer ist, im Vergleich zum
konventionellen Draht und Kabel dieser Erfindung vermindert werden. Auch können Materialien
die eine ausgezeichnete Stabilität bei hohen Temperaturen aufweisen, verwendet werden.
Demgemäß verursachen der supraleitfähige Verbunddraht und das supraleitfähige Verbundkabel
keine Probleme, wie ein Brechen des Drahtes und des Kabels, das konventionellerweise beim
abschließenden Hitzebehandlungsschritt erfolgen würde, so daß sie mit hoher Produktivität
hergestellt werden können. Weiterhin können sie, da sie eine ausgezeichnete Stabilität bei
Raumtemperatur aufweisen, ohne spezielle Vorsicht gehandhabt werden, und sie können sogar
nach der Installation leicht gewartet und untersucht werden.