DE4208678C2

DE4208678C2 - Method of manufacturing an A¶3¶B superconductor using the bronze technique

Info

Publication number: DE4208678C2
Application number: DE4208678A
Authority: DE
Inventors: Manfred Thoener; Wolfgang Kohnke; Sabine Sauer; Bernd Kemmerer
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JPH0612932A; DE4208678A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters des Typs A₃Sn wie beispielsweise Mb₃Sn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist bei spielsweise aus der US 4,377,905 bekannt.The invention relates to a method for producing a superconductor of the type A ₃ Sn such as Mb ₃ Sn according to the preamble of claim 1. Such a method is known for example from US 4,377,905.

Die spröde intermetallische Verbindung Nb₃Sn ist der am wei testen verbreiteste Supraleiter für Hochfeldanwendungen. Ver schiedene Verfahren zur Herstellung dieser Supraleiter sind seit langem bekannt.The brittle intermetallic compound Nb ₃ Sn is the most widely used superconductor for high field applications. Ver various methods for producing these superconductors have been known for a long time.

Ein Vergleich der verschiedenen Herstellungsverfahren findet sich beispielsweise in "IEEE Transactions on Magnetics" MAG- 27 (1991), 2027 bis 2032. Im großtechnischen Maßstab wird insbesondere die Herstellung von Nb₃Sn-Supraleitern nach der sogenannten Bronzetechnik durchgeführt. Diese Technik wird beispielsweise auch in der DE-OS 30 02 196 beschrieben. Hierbei werden Nb-Stäbe in eine CuSn-Matrix eingebracht und anschließend einer querschnittsvermindernden Bearbeitung unterzogen. Dies kann bis zu den Endabmessungen geschehen. Es können aber auch Teilstücke eines so hergestellten Verbundkörpers erneut gebündelt werden und wiederum einer Querschnittsverminderung unterzogen werden, um einen Supraleiter mit erhöhter Filamentzahl zu erzielen. Durch diese Maßnahmen erhält man einen noch nicht supraleitenden Verbundkörper in Form eines langen Drahtes oder Bandes. Dieser Verbundkörper wird anschließend einer Glühbehandlung unterzogen, wobei Sn durch Diffusion an die Nb-Stäbe gelangt und sich dort die intermetallische supraleitende Phase Nb₃Sn bildet. Es ist erforderlich die Bildung der supraleiten den Phase erst am Ende des Herstellungsverfahrens durch zuführen, da diese Phase sehr spröde ist.A comparison of the various manufacturing processes can be found, for example, in "IEEE Transactions on Magnetics" MAG-27 (1991), 2027 to 2032. On a large industrial scale, the manufacture of Nb ₃ Sn superconductors using the so-called bronze technique is carried out in particular. This technique is also described, for example, in DE-OS 30 02 196. Here, Nb rods are introduced into a CuSn matrix and then subjected to a cross-sectional machining. This can happen up to the final dimensions. However, sections of a composite body produced in this way can also be bundled again and again subjected to a reduction in cross-section in order to achieve a superconductor with an increased number of filaments. These measures result in a not yet superconducting composite body in the form of a long wire or ribbon. This composite body is then subjected to an annealing treatment, whereby Sn reaches the Nb rods by diffusion and the intermetallic superconducting phase Nb ₃ Sn forms there. It is necessary to carry out the formation of the superconducting phase only at the end of the production process, since this phase is very brittle.

Während zur Herstellung binärer Nb₃Sn-Supraleiter reine Niob-Stäbe verwendet werden, ist es auch bereits bekannt, zur Erhöhung der kritischen Stromdichte bei höheren Feldern, Zusätze von Titan und Tantal vorzusehen. Typischerweise handelt es sich dabei um etwa 1 Gew.-% Titan oder 7,5 Gew.-% Tantal.While pure niobium rods are used to produce binary Nb ₃ Sn superconductors, it is also known to provide additions of titanium and tantalum to increase the critical current density at higher fields. Typically, this is about 1% by weight titanium or 7.5% by weight tantalum.

Um ein annähernd vollständiges Durchreagieren der Nb- Filamente bei der abschließenden Glühbehandlung zu gewährleisten, muß in ausreichender Menge Zinn zur Ver fügung gestellt werden. Der Zinn-Gehalt in der Bronze der Matrix ist jedoch, gegeben durch das binäre Phasendia gramm, auf maximal 15 Gew.-% beschränkt. Daher ist ein relativ großes Querschnittsverhältnis von Matrix zu Niob (typischerweise 3 : 1) erforderlich, um eine ausreichende Menge an Zinn zur Verfügung zu stellen.In order to react almost completely through the Nb Filaments during the final annealing treatment ensure must be available in sufficient amount of tin be provided. The tin content in the bronze of the However, the matrix is given by the binary phase slide grams, limited to a maximum of 15% by weight. Therefore is a relatively large cross-sectional ratio of matrix to niobium (typically 3: 1) required to be adequate To provide amount of tin.

In der DE-OS 25 15 904 wird ein Verfahren zur Herstellung von Nb₃Sn-Supraleitern angegeben, nach dem Niob- Drähte in einer reinen Kupfer-Matrix auf die gewünschte Endgröße gezogen werden und danach Zinn auf die äußere Oberfläche des Drahtes aufgebracht wird. In einer nach folgenden Glühbehandlung bildet das diffundierende Zinn mit dem Kupfer die Bronze und durch weitere Diffusion wird auf der Oberfläche der Niob-Adern die supraleitende intermetallische Verbindung Nb₃Sn gebildet. Es wird weiterhin ausgeführt, daß das Kupfer auch durch eine Bronzelegierung ersetzt werden kann, die jedoch einen reduzierten Gehalt der diffusionsfähigen Komponente (Zinn) aufweisen und noch eine gute Verarbeitung gestatten soll.DE-OS 25 15 904 specifies a process for the production of Nb ₃ Sn superconductors, according to which niobium wires are drawn to the desired final size in a pure copper matrix and then tin is applied to the outer surface of the wire. In a subsequent annealing treatment, the diffusing tin with the copper forms the bronze and by further diffusion the superconducting intermetallic compound Nb ₃ Sn is formed on the surface of the niobium wires. It is further stated that the copper can also be replaced by a bronze alloy, which, however, has a reduced content of the diffusible component (tin) and should still allow good processing.

Auch in "Proceedings of the International Cryogenic Materials Conference", Kobe (Japan), 1982, 207-209 wird ein Herstellungsverfahren beschrieben, bei dem im Ver bundkörper neben einer CuSn-Matrix mit einem Sn-Gehalt von 6 Gew.-% eine Zinnplattierung vorhanden ist. Der Ver bundkörper wurde Wärmebehandlungen bei 800 bzw. 825°C unterzogen.Also in "Proceedings of the International Cryogenic Materials Conference ", Kobe (Japan), 1982, 207-209 described a manufacturing process in which in ver body in addition to a CuSn matrix with an Sn content tin plating of 6% by weight is present. The Ver bundle was heat treatments at 800 or 825 ° C subjected.

Weiterhin wird auch in einer Veröffentlichung von S. Sakai et al. anlässlich der "International Cryogenic Materials Conference (ICMC)", Juni 1991, Huntsville (Alabama) u. a. ein Verfahren zur Herstellung von Supra leitern beschrieben, bei dem der Verbundkörper neben einer CuSn-Matrix mit 5 at-% Sn eine Zinnplattierung aufweist. Der Verbundkörper wurde - abgesehen von üblichen kurzen Zwischenglühungen zwischen einzelnen Glühschritten - einer Langzeitwärmebehandlung zur Bildung der supraleitenden Verbindung bei Temperaturen zwischen 550 und 600°C unterzogen. Die Zinnplattierung wurde vor der Wärmebehandlung aufgebracht. Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, wies ein nach diesem Verfahren hergestellter (NbTa)₃Sn-Supraleiter bei einem Magnetfeld von 8 T eine kritische Stromdichte von etwa 800 A/mm² auf.Furthermore, a publication by S. Sakai et al. on the occasion of the "International Cryogenic Materials Conference (ICMC)", June 1991, Huntsville (Alabama) described, among other things, a method for producing super conductors, in which the composite body has a CuSn matrix with 5 at% Sn and tin plating. Apart from the usual short intermediate annealing between individual annealing steps, the composite body was subjected to a long-term heat treatment to form the superconducting compound at temperatures between 550 and 600 ° C. The tin plating was applied before the heat treatment. As can be seen from FIG. 8, an (NbTa) ₃ Sn superconductor produced by this method had a critical current density of approximately 800 A / mm ² at a magnetic field of 8 T.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Bronze-Technik zur Herstellung eines intermetallischen Supraleiters wie Nb₃Sn derart zu verbessern, daß das Zinnangebot und die kritische Stromdichte des Supraleiters deutlich erhöht wird. Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruchs 1 gelöst. The object of the invention is to improve the bronze technique for producing an intermetallic superconductor such as Nb ₃ Sn in such a way that the tin supply and the critical current density of the superconductor are significantly increased. The object is achieved in a generic method by the characterizing features of claim 1.

Bei der bekannten Herstellung von Supraleitern nach der Bronzetechnik mit hohem Zinnanteil (beispielsweise 13,5 Gew.-%) in der Bronze werden bereits gute Werte für die kritische Stromdichte erreicht, jedoch sind diese Leiter nur schlecht verarbeitbar. Bei den aus dem Stand der Technik weiterhin bekannten Verfahren, bei denen im Verbundkörper eine CuSn-Matrix sowie eine Zinnplattierung vorhanden ist, weist die CuSn-Matrix selbst zunächst stets einen relativ niedrigen Sn-Gehalt auf, um eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten. Die Plattierung ist daher erforderlich, um überhaupt ein ausreichendes Zinnangebot zur Verfügung zu stellen, überraschenderweise hat es sich nunmehr aber gezeigt, daß Supraleiter mit sehr hoher kritischer Stromdichte bei hohen Magnetfeldern gerade dann erhalten werden, wenn neben einer Bronze matrix mit hohem Zinngehalt (und damit schlechter Ver arbeitbarkeit) noch zusätzlich eine Zinnschicht vorge sehen ist und die erfindungsgemäßen Wärmebehandlungen durchgeführt werden.In the known manufacture of superconductors according to the Bronze technology with a high tin content (e.g. 13.5% by weight) in the bronze are already good values for the critical current density is reached, however, these are conductors difficult to process. In the from the state of the Technology continues known methods in which in Composite body a CuSn matrix and a tin plating is present, the CuSn matrix itself shows first always have a relatively low Sn content in order to get a good one To ensure processability. The plating is therefore required to be sufficient at all To provide tin supply, surprisingly it has now been shown that superconductors with very high critical current density with high magnetic fields can be obtained if next to a bronze matrix with high tin content (and thus poor ver workability) additionally a layer of tin see and the heat treatments according to the invention be performed.

Der Supraleiter des Typs A₃Sn enthält als Kompo nente A entweder reines Niob oder Niob mit geringen Mengen weiterer Elemente. Dabei kann es sich in bekannter Weise beispielsweise um Titan oder Tantal-Anteile zur Erhöhung der kritischen Stromdichte handeln. Zur Her stellung des erfindungsgemäßen Supraleiters wird von einem unreagierten Verbundkörper ausgegangen, bei dem in an sich bekannter Weise Stäbe oder Filamente des Materi als A in eine Kupfer-Zinn-Matrix eingebettet sind. Auf diesen Verbundkörper wird zunächst eine äußere Zinn- Schicht aufgebracht, die somit in direkter Verbindung mit der Kupfer-Zinn-Matrix steht. Bevorzugt wird hierbei eine galvanische Verzinnung des Verbundkörpers, da hierdurch eine homogene Zinnverteilung längs des Umfanges erreicht werden kann. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Methoden der Verzinnung, wie beispielsweise die Schmelz badverzinnung möglich. The A ₃ Sn superconductor contains as component A either pure niobium or niobium with small amounts of other elements. In a known manner, this can be, for example, titanium or tantalum fractions to increase the critical current density. To manufacture the superconductor according to the invention, an unreacted composite body is assumed in which rods or filaments of material are embedded as A in a copper-tin matrix in a manner known per se. An outer tin layer is first applied to this composite body, which is thus in direct connection with the copper-tin matrix. Preference is given to galvanic tinning of the composite body, since this enables a homogeneous tin distribution along the circumference to be achieved. In principle, however, other methods of tinning are also possible, such as tin plating.

Weist der Verbundkörper bereits die Enddimensionen auf, so wird anschließend der verzinnte Verbundkörper einer ersten Wärmebehandlung unterzogen. Die Temperatur dieser Wärmebehandlung ist so zu wählen, daß sich höherschmel zende zinnhaltige Bronzen formieren und das Abtropfen flüssigen Zinns vermieden wird. Durch die Wärmebehandlung findet eine Diffusion und Anreicherung des Zinns an den Korngrenzen der Bronze statt. Vorzugsweise erfolgt diese Wärmebehandlung mehrstufig, wobei insbesondere die Tempe ratur bei jeder Stufe erhöht wird. Diese erste Wärme behandlung wird vorzugsweise im Temperaturbereich von 200 bis 600°C durchgeführt, wobei sie insbesondere eine Glühung zwischen 540 und 600°C enthält. Durch die letztgenannte Glühstufe können u. a. die stabilen zinn reichen Bronzephasen ε, δ, γ eingestellt und/oder die Korngrenzendiffusionsprozesse begünstigt werden. Anschließend wird in an sich bekannter Weise durch eine weitere Wärmebehandlung (Reaktionsglühung) die supra leitende A₃Sn-Verbindung hergestellt. Bei dieser Reaktionsglühung liegt die Temperatur - vorzugsweise 650 bis 750°C - höher als bei den vorhergehenden Wärme behandlungsschritten.If the composite body already has the final dimensions, the tinned composite body is then subjected to a first heat treatment. The temperature of this heat treatment is to be chosen so that tin-containing bronzes with a higher melting point are formed and the dripping of liquid tin is avoided. The heat treatment causes the tin to diffuse and accumulate at the grain boundaries of the bronze. This heat treatment is preferably carried out in several stages, in particular the temperature being increased at each stage. This first heat treatment is preferably carried out in the temperature range from 200 to 600 ° C, in particular it contains an annealing between 540 and 600 ° C. The latter annealing stage can be used, inter alia, to set the stable tin-rich bronze phases ε, δ, γ and / or to promote the grain boundary diffusion processes. The superconducting A ₃ Sn compound is then produced in a manner known per se by a further heat treatment (reaction annealing). In this reaction annealing, the temperature - preferably 650 to 750 ° C - is higher than in the previous heat treatment steps.

Das oben beschriebene Verfahren, bei dem keine weiteren querschnittsreduzierenden Verfahrensschritte erfolgen und bei dem der Verbundkörper daher bereits die Enddimen sionen des fertigen Supraleiters aufweist, ist anwendbar zur Herstellung von unstabilisierten oder innenstabili sierten Supraleitern. Die innenstabilisierten Supraleiter weisen einen Kern aus einem Stabilisierungsmaterial (Kupfer) auf. Weiterhin ist hierbei zwischen dem Kern und der Matrix in an sich bekannter Weise eine Diffusions sperre eingebaut, die beispielsweise aus Tantal besteht. The procedure described above, in which no other cross-sectional process steps are carried out and where the composite body is therefore already the final dimensions sions of the finished superconductor is applicable for the production of unstabilized or internally stabilized based superconductors. The internally stabilized superconductors have a core made of a stabilizing material (Copper) on. Furthermore, here is between the core and diffusion of the matrix in a manner known per se built-in barrier, which consists for example of tantalum.

Alternativ zur Verwendung von bereits in Enddimensionen vorliegenden Verbundkörpern können - insbesondere zur Herstellung von Supraleitern mit erhöhter Filamentzahl - auch mehrere Nb/CuSn-Verbundkörper mit einer Zinnschicht versehen und zunächst gebündelt werden. Anschließend erfolgt die erste Wärmebehandlung zur Zinnanreicherung und die querschnittsreduzierende Weiterbearbeitung (gegebenenfalls mit an sich bekannten kurzen Zwischen glühungen) bis auf Enddimension. Als letzter Verfahrens schritt wird wiederum die Reaktionsglühung durchgeführt. Mit diesem Verfahren können sowohl unstabilisierte Supra leiter hergestellt werden, als auch innen- und außen stabilisierte Supraleiter, indem beispielsweise das elektrisch hochleitfähige Stabilisierungsmaterial zusammen mit einer Diffusionssperre beim Bündeln in an sich bekannter Weise mit eingebracht wird.As an alternative to using already in final dimensions existing composite bodies can - in particular for Manufacture of superconductors with an increased number of filaments - also several Nb / CuSn composite bodies with a tin layer provided and initially bundled. Subsequently the first heat treatment for tin enrichment takes place and the cross-section-reducing further processing (if necessary with short intermediate known per se annealing) down to the final dimension. As the last procedure step, the reaction annealing is carried out again. With this method, both unstabilized Supra ladder are manufactured, as well as inside and outside stabilized superconductors, for example by electrically highly conductive stabilizing material together with a diffusion barrier when bundling in is introduced in a known manner.

In der Regel müssen die Supraleiter für die technische Anwendung mit einer elektrischen Isolierung versehen werden. Diese elektrische Isolierung kann vorzugsweise nach der ersten Wärmebehandlung oder zwischen zwei Glüh schritten der ersten Wärmebehandlung aufgebracht werden.As a rule, the superconductors for the technical Provide application with electrical insulation become. This electrical insulation can preferably after the first heat treatment or between two anneals steps of the first heat treatment.

In der Figur ist ein erfindungsgemäßer Verbundkörper dargestellt, der bereits mit einer Zinnschicht versehen ist. Die Filamente 1 sind hierbei in einer Kupfer-Zinn- Matrix 2 eingebettet. Am äußeren Umfang der Matrix ist eine reine Zinnschicht 3 aufgebracht. Vor der Reaktions glühung ist die Zinnschicht 3 in dieser Form nicht mehr vorhanden, vielmehr befindet sich das Zinn dann im wesentlichen in der Matrix 2 und dort insbesondere im äußeren Bereich der Leiteroberfläche in Form von Bronze. Der in der Figur dargestellte Verbundkörper weist weiter hin einen Kern 4 aus einem Stabilisierungsmetall auf, sowie eine zwischen dem Kern 4 und der Matrix 3 ange ordnete Diffusionssperre 5. In the figure, a composite body according to the invention is shown, which is already provided with a tin layer. The filaments 1 are embedded in a copper-tin matrix 2 . A pure tin layer 3 is applied to the outer circumference of the matrix. Before the reaction, the tin layer 3 is no longer present in this form, rather the tin is then essentially in the matrix 2 and there in particular in the outer region of the conductor surface in the form of bronze. The composite body shown in the figure further has a core 4 made of a stabilizing metal, and a diffusion barrier 5 arranged between the core 4 and the matrix 3 .

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungs beispiele näher erläutert. Experimentelle Untersuchungen wurden sowohl an binären Nb₃Sn als auch an ternären (NbTa)₃Sn-Supraleitern durchgeführt. Es handelte sich dabei um innenstabilisierte Leiter mit einer Tantal- Diffusionssperre und um unstabilisierte (NbTa)₃Sn- Supraleiter. Kurze, noch unreagierte aber bereits auf Enddimension gezogene Verbundkörper (Drahtstücke) mit einer Länge von ca. 1 m wurden mit einer etwa 6 bis 8 µm dicken Zinnschicht galvanisch verzinnt. Anschließend wurden die verzinnten Drahtstücke einer mehrstufigen Niedertemperatur-Wärmebehandlung im Bereich zwischen 200 und 400°C unterzogen. Diese Glühungen dienten dazu, höher schmelzende zinnhaltige Bronzen zu formieren und das Abtropfen von flüssigem Zinn zu vermeiden. Nach dieser Wärmebehandlung zeigten die Proben bereits eine Zinnanreicherung an den Korngrenzen der Bronze.The invention is explained below with reference to examples of execution. Experimental investigations were carried out on both binary Nb ₃ Sn and ternary (NbTa) ₃ Sn superconductors. These were internally stabilized conductors with a tantalum diffusion barrier and unstabilized (NbTa) ₃ Sn superconductors. Short, still unreacted but already drawn to the final dimension composite pieces (wire pieces) with a length of about 1 m were tin-plated with an approximately 6 to 8 µm thick tin layer. The tinned wire pieces were then subjected to a multi-stage low-temperature heat treatment in the range between 200 and 400 ° C. These anneals were used to form high-melting tin-containing bronzes and to prevent liquid tin from dripping off. After this heat treatment, the samples already showed a tin enrichment at the grain boundaries of the bronze.

Wie Querschliff-Untersuchungen zeigten, verbleibt das aufgetragene Zinn nach der Niedertemperatur-Wärme behandlung in Form von Bronze im äußeren Bereich der Leiteroberfläche. Anschließend wurde eine weitere Glühung im Temperaturbereich von 550-600°C durchgeführt.As cross-section studies showed, that remains applied tin after the low temperature heat treatment in the form of bronze in the outer area of the Conductor surface. Then another annealing performed in the temperature range of 550-600 ° C.

Durch diese Glühung können stabile zinnreiche Bronze phasen ε, δ, γ eingestellt und/oder der Korngrenzen- Diffusionsprozess begünstigt werden. Anschließend wurden die Proben der Reaktionsglühung zur Erzielung der supra leitenden A₃Sn-Verbindung in an sich bekannter Weise bei einer Temperatur von 700°C unterzogen.This annealing enables stable tin phases rich in tin ε, δ, γ to be set and / or the grain boundary diffusion process to be promoted. The samples were then subjected to reaction annealing in order to obtain the superconducting A ₃ Sn compound in a manner known per se at a temperature of 700 ° C.

An Proben verschiedener Bronzeleiter wurden kritische Ströme in Abhängigkeit des Magnetfeldes bei 4,2 K ge messen und die auf die Fläche der Bronze einschließlich der Nb- bzw. NbTa-Filamente bezogene kritische Strom dichte ermittelt. In der Tabelle ist für einen innen stabilisierten (NbTa)₃Sn-Leiter die erreichte kritische Stromdichte für verschiedene Magnetfelder (bei 4,2 K und 0,1 µV/cm) aufgeführt. Für unstabilisierte ternäre (NbTa)₃Sn Leiter ergaben sich sogar noch geringfügig höhere Stromdichten, bedingt durch die unter schiedliche Leiterkonfiguration in Verbindung mit den durchgeführten Wärmebehandlungen. Die kritischen Strom dichtewerte liegen somit bei den erfindungsgemäß mit Ver zinnung hergestellten ternären Supraleitern um 50-60% über den üblicherweise in unverzinnten ternären Bronze leitern erreichbaren Werten.Critical currents depending on the magnetic field at 4.2 K ge were measured on samples of different bronze conductors and the critical current density related to the area of the bronze including the Nb or NbTa filaments was determined. For an internally stabilized (NbTa) ₃ Sn conductor, the table shows the critical current density achieved for various magnetic fields (at 4.2 K and 0.1 µV / cm). For unstabilized ternary (NbTa) ₃ Sn conductors, there were even slightly higher current densities due to the different conductor configuration in connection with the heat treatments carried out. The critical current density values for the ternary superconductors made according to the invention with tin plating are thus 50-60% above the values which can usually be achieved in tinned bronze tinned conductors.

Durch die Verzinnung des noch unreagierten Verbundkörpers wird insgesamt ein größeres Angebot an Zinn bereitge stellt. Dies ist auch daraus ersichtlich, daß der mitt lere Zinngehalt bei dem fertigen, erfindungsgemäß her gestellten Leiter längs des gesamten Querschnitts höher war als in den fertigen Vergleichsproben, in denen eine Verzinnung nicht vorgenommen wurde. Der erfindungsgemäße, fertige Supraleiter wies in der CuSn-Matrix noch immer einen Sn-Gehalt von mehr als 7 Gew.-%, in der Regel sogar von mehr als 9 Gew.-% auf. Die Stromdichte-Erhöhung der Supraleiter durch Verzinnung korreliert auch mit dem metallografischen Ergebnis. Leiter aus verzinnten Ver bundkörpern zeigten eine stärkere Durchreaktion der Fila mente verglichen mit den Filamenten der unverzinnten Probe.By tinning the as yet unreacted composite body there will be a larger supply of tin overall provides. This is also evident from the fact that the mitt lere tin content in the finished, according to the invention raised ladder along the entire cross-section was than in the finished comparative samples in which one Tinning was not done. The inventive Finished superconductors still showed in the CuSn matrix an Sn content of more than 7% by weight, as a rule even of more than 9% by weight. The current density increase Tinning superconductor also correlates with that metallographic result. Tinned Ver bund bodies showed a stronger reaction of the fila elements compared to the filaments of the untinned Sample.

Für die technische Anwendung von Supraleitern ist in der Regel eine Isolation zwingend nötig. Bei Herstellung der Supraleiter mit den in den Ausführungsbeispielen be schriebenen Wärmebehandlungen ist es vorteilhaft, die Isolierung vor dem Wärmebehandlungssschritt, der im Tem peraturbereich von 550-600°C erfolgt, durchzuführen. For the technical application of superconductors is in the Isolation is absolutely necessary. When producing the Superconductor with be in the embodiments written heat treatments it is advantageous to Insulation before the heat treatment step described in Tem temperature range of 550-600 ° C.

Tabelle table

Kritische Stromdichte in Abhängigkeit vom Magnetfeld für einen innenstabilisierten, ternären (NbTa)₃Sn-Leiter Critical current density depending on the magnetic field for an internally stabilized, ternary (NbTa) ₃ Sn conductor

Claims

1. A method for producing a superconductor of type A ₃ Sn from a composite body, in which rods or filaments ( 1 ) of material A are embedded in a CuSn matrix ( 2 )
Applying an outer Sn layer ( 3 ) to the CuSn matrix ( 2 ),
a first, preferably multi-stage, heat treatment of the tinned composite body in order to achieve diffusion of the tin of the outer Sn layer ( 3 ) into the CuSn matrix ( 2 ),
a second heat treatment to achieve the superconducting A ₃ Sn connection,
characterized in that the CuSn matrix has an Sn content of more than 10% by weight, in particular more than 13% by weight, even before the outer Sn layer is applied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the composite body already has the final dimensions of the finished superconductor.

3. The method according to claim 1, characterized in that several with the outer Sn layer ( 3 ) provided composite body before the first heat treatment and after the first heat treatment are brought to final dimensions by cross-sectional deformation.

4. The method according to claim 3, characterized in that when bundling the composite body also an electrically high conductive stabilizing material and a diffuser sion lock between the stabilizing material and the CuSn matrix can be introduced.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first heat treatment takes place in several stages with increasing temperature.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first heat treatment in Temperature range from 200 to 600 ° C takes place.

7. The method according to claim 6, characterized in that the first heat treatment is an annealing between 540 and Contains 600 ° C.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Sn layer is galvanic is applied.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the Sn layer ( 3 ) is 5 to 8 microns.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the superconductor with a electrical insulation is provided.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the superconductor has a core ( 4 ) or an outer shell made of stabilizing material and that a diffusion barrier ( 5 ) is arranged between the stabilizing material and the matrix ( 2 ).