DE19820489C2

DE19820489C2 - Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten Supraleiters mit Hoch-Tc-Supraleitermaterial

Info

Publication number: DE19820489C2
Application number: DE19820489A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kautz; Jens Mueller; Bernhard Roas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Bruker EAS GmbH
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: DE19820489A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten Supraleiters mit mindestens einer sup raleitenden Leiterader, welche ein Supraleitermaterial mit einer metalloxidischen Hoch-T_c-Phase aufweist, die von einem normalleitenden, aus Ag oder einer Ag-Legierung bestehenden Material umgeben ist, mit welchem Verfahren ein von dem nor malleitenden Material umgebenes Leitervorprodukt mit einem Vormaterial des Supraleitermaterials erstellt wird, das min destens einem querschnittsvermindernden Verformungsschritt und mindestens einer Glühbehandlung unterzogen wird, wobei nach dem letzten querschnittsvermindernden Verformungsschritt und nach der letzten Glühbehandlung das normalleitende Mate rial von außen mit wenigstens einer Umhüllung versehen wird.

Ein entsprechendes Herstellungsverfahren ist beispielsweise aus dem Abstract zur JP 2-189815 A bekannt. Ähnliche Verfahren sind zudem dem Abstract zur JP 8-22721 A, der DE 39 15 403 A1 sowie den "IEEE Transactions on Applied Superconducitivity", Vol. 5, No. 2, Juni 1995, Seiten 1145 bis 1149 zu entnehmen.

Es sind supraleitende Metalloxidverbindungen mit hohen Sprungtemperaturen T_c von über 77 K bekannt, die deshalb auch als Hoch-T_c-Supraleitermaterialien oder HTS-Materialien be zeichnet werden und insbesondere eine LN₂-Kühltechnik erlau ben. Unter solche Metalloxidverbindungen fallen insbesondere Cuprate von speziellen Stoffsystemen wie z. B. der Typen Y-Ba- Cu-O oder Bi-Sr-Ca-Cu-O oder (BI, Pb)-Sr-Ca-Cu-O. Innerhalb einzelner Stoffsysteme können mehrere supraleitende Hoch-T_c- Phasen auftreten, die sich durch die Anzahl der Kupfer- Sauerstoff-Netzebenen bzw. -schichten innerhalb der kristal linen Einheitszelle unterscheiden und die verschiedene Sprungtemperaturen T_c aufweisen.

Mit den bekannten HTS-Materialien wird versucht, langge streckte Supraleiter in Draht- oder Bandform herzustellen. Ein hierfür als geeignet angesehenes Verfahren ist in die so genannte "Pulver-im-Rohr-Technik", die prinzipiell von der Herstellung von Supraleitern mit dem klassischen metallischen Supraleitermaterial Nb₃Sn her bekannt ist. Entsprechend die ser Technik wird auch zur Herstellung von Leitern aus HTS- Material in eine rohrförmige Umhüllung bzw. in eine Matrix aus einem normalleitenden Material, insbesondere aus Ag oder einer Ag-Legierung, Pulver aus einem Vormaterial des HTS- Materials eingebracht, das im allgemeinen noch nicht oder nur zu einem geringen Teil die gewünschte supraleitende Hoch-T_c- Phase enthält. Der so zu erhaltende Aufbau wird anschließend mittels Verformungsbehandlungen, die gegebenenfalls durch mindestens eine Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur un terbrochen sein können, auf die gewünschte Enddimension ge bracht. Danach wird das so erhaltene Leitervorprodukt zur Einstellung oder Optimierung seiner supraleitenden Eigen schaften bzw. zur Ausbildung der gewünschten Hoch-T_c-Phase mindestens einer Glühbehandlung unterzogen. Diese Glühbehand lung wird wenigstens teilweise in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt, die für Materialien aus dem Stoffsystem (Bi, Pb)-Sr-Ca-Cu-O bei einer Glühung an Luft im allgemeinen zwischen 835°C und 840° und bei reduziertem Sauerstoff-Partialdruck bei etwa 815°C liegt (vgl. z. B. auch "Supercond. Sci. Technol.", Vol. 4, 1991, Seiten 165 bis 171).

Bündelt man in an sich bekannter Weise mehrere entsprechende Hoch-T_c-Supraleiter oder deren Leitervorprodukte, so kann man auch Leiter mit mehreren supraleitenden Leiteradern, soge nannte Mehrkern- oder Multifilamentleiter, erhalten (vgl. auch "IEEE Transactions on Applied Superconducitivity", Vol. 5, No. 2, Juni 1995, Seiten 1259 bis 1261). Insbesondere für AC-Anwendungen kann das Bündel von einzelnen Leiteradern um die gemeinsame Leiterachse verdrillt (getwistet) werden.

Diese bekannten Multifilamentsupraleiter mit HTS-Material ha ben bevorzugt eine Bandform. Um diese Form eines entsprechen den Leiterendproduktes zu erhalten, muss gemäß der eingangs genannten Literaturstelle mindestens ein Walzschritt vorgese hen werden. Dabei wird im allgemeinen von einem zunächst zy linderförmigen Aufbau ausgegangen mit einer gleichverteilten Anordnung von Leiterkernen über den Querschnitt gesehen. Die ser Aufbau wird dann mittels des Walzprozesses in die flache Bandform überführt, um so die für eine hohe Stromtragfähig keit notwendige Textur, d. h. eine weitgehend parallele Aus richtung der Kristallebenen der supraleitenden Phase, zu er reichen. Das Ergebnis ist dann ein Flachleiter mit einem Breiten-zu-Dicken-Verhältnis von beispielsweise 10 oder hö her.

Es zeigt sich jedoch, daß bei einer derartigen Herstellung eines bandförmigen Multifilamentsupraleiters unter Verwendung von Ag als normalleitendem Material die Weiterverarbeitung des nach dem letzten querschnittsvermindernden Verformungs schrittes und der letzten Glühung vorliegenden Bandleiters aufgrund der verhältnismäßig geringen Festigkeitseigenschaf ten des Ag-Materials äußerst problematisch ist. Bei schon ge ringster Belastung des Bandleiters neigt nämlich die das ke ramische Supraleitermaterial umgebende Ag-Matrix zu einer in homogenen plastischen Verformung. Dabei können die spröden Leiteradern aus dem keramischen Supraleitermaterial dieser Dehnung nicht folgen und brechen.

Eine Verwendung von Ag-Legierungen als normalleitendes Mat rixmaterial steigert zwar die Festigkeit des fertigen Band leiters, welcher sich somit besser weiterverarbeiten lässt. Es zeigt sich jedoch, daß der Einsatz von rohrförmigen Hüllen Aus Ag-Legierungen zur Herstellung der Leitervorprodukte ge mäß der erwähnten Pulver-im-Rohr-Technik die Bildung der er wünschten Hoch-T_c-Phase des Supraleitermaterials derart be einträchtigt, daß ein deutlicher Abfall der (kritischen) Stromtragfähigkeit zu beobachten ist. Außerdem muss der ge samte Herstellungsprozess auf die Verwendung des Legierungs materials abgestimmt werden. Dies führt zu einer unerwünsch ten Erhöhung des zeitlichen und apparativen Aufwandes. Man will deshalb vielfach auf eine Verwendung von Ag-Legierungen verzichten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das Ver fahren mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend aus zugestalten, daß dieser Aufwand vermindert ist. Insbesondere soll mit dem Verfahren ein Leiterendprodukt hoher kritischer Stromdichte zu erhalten sein, das ohne die Gefahr einer Be schädigung seiner mindestens einen supraleitenden Leiterader zu supraleitenden Einrichtungen wie Kabeln oder Magnetwick lungen weiterverarbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Umhüllung mit einer Gesamtdicke von über 5 µm aus einer haft vermittelnden Zwischenschicht und mindestens einer darauf ab geschiedenen Umhüllungsschicht ausgebildet wird, wobei als Material für die mit einer gegenüber der Umhüllungsschicht vergleichsweise geringeren Dicke auszubildende Zwischen schicht Cu oder eine Cu-Legierung oder eine Ag-Legierung und für die Umhüllungsschicht ein Material mit einer größeren mechanischen Festigkeit als die des die mindestens eine sup raleitende Leiterader umgebenden normalleitenden Materials vorgesehen wird.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß eine verbesserte mechanische Belastbarkeit des Leiterendproduktes unter Beibehaltung der Stromtragfähigkeit des normalleitenden Matrixmaterials zu gewährleisten ist, wenn die mechanische Optimierung des Leiters erst dann vollzogen wird, wenn sein Aufbau aus dem Matrixmaterial mit den eingebetteten supralei tenden Leiteradern den gesamten herkömmlichen Herstellungs prozess einschließlich eines abschließenden Verformungs schrittes und einer abschließenden Glühung durchlaufen hat.

Durch die erfindungsgemäße Umhüllung des Matrixmaterials mit mindestens einem weiteren Umhüllungsmaterial, das bessere me chanische Eigenschaften, d. h. eine größere Festigkeit (Elas tizitätsmodul) als das Matrixmaterial haben soll, kann dann das Leiterendprodukt vorteilhaft stärker mechanisch belastet werden. So tritt eine Degradation der Stromtragfähigkeit des Leiterendproduktes erst bei deutlich höheren mechanischen Spannungen und vor allem signifikant gesteigerten Dehnungen ein. Dabei werden die aufgebrachten Kräfte in der festeren Umhüllung homogen verteilt, wodurch der von der Umhüllung um schlossene Leiterteil höhere Gesamtdehnungen erträgt. Es wird so vermieden, daß in der mechanisch verhältnismäßig unstabi len normalleitenden Matrix des Leiters Dehnungskonzentratio nen an Inhomogenitätsstellen rasch zu einem Bruch des kerami schen Supraleitermaterials und somit zu einem Versagen des gesamten Leiters führen.

Um die geforderte bessere mechanische Festigkeit des gesamten Supraleiters gewährleisten zu können, muss die erfindungsge mäße Umhüllung nicht nur aus einem Material mit hinreichend hoher Festigkeit bestehen, sondern muss dieses Material auch eine hierfür hinreichende Dicke besitzen. Es hat sich ge zeigt, daß Dicken über 5 µm ausreichen können. Wesentlich größere Dicken als 1 mm sind unter dem Gesichtspunkt hoher Packungsdichten der Leiter in supraleitenden Einrichtungen wie z. B. Magneten weniger anzustreben.

Da ferner die erfindungsgemäße Umhüllung mit dem vergleichs weise festeren Umhüllungsmaterial erst nach der letzten Glü hung, insbesondere nach der entsprechenden Ausbildung der Hoch-T_c-Phase des Supraleitermaterials, erfolgt, ist zudem vorteilhaft eine Beeinträchtigung der supraleitenden Eigen schaften des Leiters nicht zu befürchten. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist folglich vorteilhaft ein langgestreck ter Supraleiter insbesondere mit Bandform zu erhalten, der gegenüber den bekannten Leitern eine erhöhte kritische Strom dichte aufweist.

Die erfindungsgemäße, aus mindestens einer Schicht aufzubau ende Umhüllung kann aus metallischem Material erstellt wer den. In diesem Fall ist es als besonders vorteilhaft anzuse hen, wenn zur Abscheidung der mindestens einen Schicht ein Galvanik-Prozeß vorgesehen wird. Entsprechende Prozesse zeichnen sich nämlich im Hinblick auf eine kommerzielle Lei terfertigung nicht nur durch eine schnelle und einfache Durchführbarkeit aus, sondern erfordern auch nur einen ver hältnismäßig geringen apparativen Aufwand und sind zudem ko stengünstig. Dies gilt insbesondere, wenn derselbe Prozeß für eine Abscheidung von mehreren die Umhüllung bildenden metal lischen Schichten vorgesehen wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert, in deren einziger Figur schematisch ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäß zu er stelltes Endprodukt eines Hoch-T_c-Supraleiters veranschau licht ist.

Ein erfindungsgemäß hergestellter, nachfolgend als Leiterend produkt bezeichneter Supraleiter stellt einen langgestreckten Verbundkörper in Band- oder Drahtform dar, der ein in ein normalleitendes, Ag zumindest enthaltendes Matrixmaterial eingebettetes Hoch-T_c-(HTS)-Supraleitermaterial zumindest weitgehend phasenrein enthält. Als HTS-Material sind prak tisch alle bekannten Hoch-T_c-Supraleitermaterialien, insbe sondere selten-erd-freie Cuprate, mit Phasen geeignet, deren Sprungtemperatur T_c über der Verdampfungstemperatur des flüs sigen Stickstoffs (LN₂) von 77 K liegt. Ein entsprechendes Beispiel ist das HTS-Material vom Grundtyp (Bi, Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x, das nachfolgend als Ausführungsbeispiel angenommen ist. Zur Herstellung eines entsprechenden HTS- Leiters kann vorteilhaft eine an sich bekannte Pulver-im- Rohr-Technik zugrundegelegt werden (vgl. z. B. die DE 44 44 937 A). Hierzu wird ein pulverförmiges Vorproduktmate rial, das eine Ausbildung der gewünschten supraleitenden Pha se ermöglicht, oder das supraleitende Material in ein Hüll rohr eingebracht, dessen Material als Matrixmaterial für das fertige Endprodukt des Supraleiters dient. Für das Hüllrohr wählt man vorzugsweise ein Basismaterial, das bei der Leiter herstellung keine unerwünschte Reaktion mit den Komponenten des HTS-Materials wie mit Sauerstoff eingeht und das sich leicht verformen läßt. Deshalb ist als Basismaterial beson ders ein Ag-Material geeignet, das entweder Ag in reiner Form oder in Form einer Vorlegierung mit Ag als Hauptbestandteil (d. h. zu mehr als 50 Gew.-% enthält). So ist z. B. reines Ag beispielsweise in Form von kaltverfestigtem Silber oder re kristallisiertem Silber verwendbar. Auch kann pulvermetallur gisch hergestelltes Silber vorgesehen werden. Daneben ist auch dispersionsgehärtetes Silber geeignet.

Der Aufbau aus dem Hüllrohr und dem von ihm umschlossenen Kern z. B. aus dem Vorproduktmaterial des HTS-Materials kann anschließend eine Abfolge von mehreren insbesondere quer schnittsvermindernden Verformungsschritten und mindestens ei ner Wärme-(Glüh-)Behandlung zur Ausbildung der gewünschten supraleitenden Phase unterzogen werden. Für die Verformungs schritte kommen alle bekannten Verfahren wie z. B. Strangpres sen, Rollen, Walzen, Hämmern und Ziehen in Frage, die auch miteinander kombiniert sein können. Diese mechanischen Be handlungen können sowohl bei Raumtemperatur als auch bei er höhter Temperatur durchgeführt werden. Nach den mindestens zwei Verformungsschritten liegt dann ein Rohleiter in Form eines Verbundkörpers mit einer dem angestrebten Endprodukt zumindest weitgehend entsprechenden Gestalt, vorzugsweise in Bandform, vor. Dieser Verbundkörper weist jedoch noch nicht die gewünschten supraleitenden Eigenschaften auf. Deshalb er folgt noch die mindestens eine Wärme- oder Glühbehandlung, die vorzugsweise in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre wie z. B. an Luft durchgeführt wird, um so dem Vorproduktmaterial in an sich bekannter Weise den für die Ausbildung der ge wünschten supraleitenden Phase erforderlichen Sauerstoff über die Ag-haltige Umgebung bzw. Matrix zur Verfügung zu stellen.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann nicht nur zur Her stellung von Einkernleitern dienen, sondern ist auch, wie für die Figur der Zeichnung angenommen, zur Herstellung von Mehr kernleitern geeignet. Solche Mehrkern- bzw. Multifilamentlei ter werden im allgemeinen mittels einer an sich bekannten Bündelungstechnik ausgebildet. Demgemäß ist z. B. eine Bünde lung von mehreren Ausgangsprodukten, die jeweils aus einem Hüllrohr und einem darin befindlichen Kern aus dem Vorpro duktmaterial bestehen, in einem größeren Hüllrohr aus dem Ma trixmaterial möglich. Selbstverständlich können auch vorver formte oder gegebenenfalls vorgeglühte Rohleiter in ein sol ches Hüllrohr eingebracht werden.

Ein nach einer Abfolge von Preß- und/oder Zieh- und Walzvor gängen und mindestens einer Glühung zu erhaltender, nachfol gend als Bandleiter bezeichneter bandförmiger Mehrkernleiter geht aus der Figur der Zeichnung als Querschnitt hervor. Der Bandleiter ist allgemein mit 2 bezeichnet. Seine beispiels weise 19 Leiterkerne 3i (mit 1 ≦ i ≦ 19) aus dem fertigen Hoch-T_c-Supraleitermaterial sind in einer Matrix 4 aus Ag eingebettet. Der Bandleiter 2 hat z. B. die nachfolgend aufge führten, für Bandformen typischen Abmessungen:
Banddicke D: 100 µm bis 500 µm,
vorzugsweise 200 µm bis 350 µm
Bandbreite B: 2 mm bis 6 mm,
vorzugsweise 3,5 mm bis 4,5 mm;
Leiterkerndicke d: 2 µm bis 50 µm,
vorzugsweise 5 µm bis 15 µm;
Leiterkernbreite b: 30 µm bis 200 µm,
vorzugsweise 150 µm bis 180 µm.

Die entsprechenden typischen Abmessungen für einen bandförmi gen Einkernleiter sind:
50 µm ≦ D ≦ 400 µm, vorzugsweise 100 µm ≦ D ≦ 200 µm;
1,5 mm ≦ B ≦ 5 mm, vorzugsweise 2 mm ≦ B ≦ 3 mm;
10 µm ≦ d ≦ 40 µm, vorzugsweise 20 µm ≦ d ≦ 30 µm;
500 µm ≦ b ≦ 4,5 mm, vorzugsweise 1,5 mm ≦ b ≦ 2,5 mm.

Um die Stromtragfähigkeit des in der Figur gezeigten supra leitenden Bandleiters 2 mit einer Ag-Matrix oder gegebenen falls einer Matrix aus einer Ag-Legierung beizubehalten und trotzdem eine deutlich verbesserte Festigkeit bei einer Hand habung des Leiters bei einer Weiterverarbeitung zu einer su praleitenden Einrichtung wie z. B. zu einer Magnetwicklung zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine be sondere Umhüllung 5 der Ag-Matrix 4 mit einem Material ver gleichsweise höherer mechanischer Festigkeit, insbesondere Elastizitätsmodul, dann vorgenommen wird, wenn der Bandleiter 2 den gesamten herkömmlichen Herstellungsprozeß einschließ lich seiner letzten Glühung durchlaufen hat. Auch der letzte querschnittsvermindernde Verformungsschritt, der im allgemei nen wie auch die vorhergehenden Verformungsschritte eine thermische Nachbehandlung bzw. Glühung erforderlich macht, muß erfolgt sein. Zur Ausbildung der Umhüllung 5 wird der Bandleiter 2 mit mindestens einer Schicht 6 einer im Hinblick auf die geforderte Verbesserung der Festigkeit hinreichenden Dicke δ aus speziellen Elementen oder Legierungen beschichtet. Diese Beschichtung kann z. B. durch eine Lackierungstech nik, durch eine Galvanik-Technik oder mittels einer PVD- oder CVD-Technik erfolgen. Galvanik-Prozesse sind dabei im Falle metallischer Umhüllungsmaterialien als besonders vorteilhaft anzusehen. Auch kann der Bandleiter in anderer Weise z. B. mittels einer entsprechenden Atmosphäre beaufschlagt werden. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Um hüllung 5 aus einer dünnen, haftvermittelnden Zwischenschicht 7 auf der Außenseite der Matrix 4. Auf dieser Zwischenschicht ist dann die eigentliche Umhüllungsschicht 6 aus dem besonde ren Umhüllungsmaterial aufgebracht. Die Schichtdicke δ der Umhüllungsschicht 6 oder der gesamten Umhüllung 5 sollte da bei insbesondere im Falle metallischer Umhüllungsmaterialien vorteilhaft zwischen 1 µm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 5 µm und 100 µm, liegen. Das so erhaltene, in der Figur all gemein mit 8 bezeichnete Leiterendprodukt kann dann in be kannter Weise zu einer supraleitenden Einrichtung wie z. B. einer Magnetwicklung weiterverarbeitet bzw. geformt werden, wobei querschnittsvermindernde Verformungen zu vermeiden sind.

Um die geforderte Verformungsverbesserung des Bandleiters zu gewährleisten, muß erfindungsgemäß zumindest das Material der Umhüllungsschicht 6 gegenüber dem Ag-Material zwischen etwa 75 und der Matrix 4 eine erhöhte mechanische Festigkeit bei hinreichender Duktilität aufweisen. Diese Forderung ist ins besondere dann zu erfüllen, wenn ein Umhüllungsmaterial ge wählt wird, dessen durch den Elastizitätsmodul E (gemessen in kN/mm²) festgelegten mechanischen Festigkeitseigenschaften um mindestens 10%, vorzugsweise um mindestens 20% größer sind als bei dem Matrixmaterial. Legt man z. B. für ein Ag- Matrixmaterial einen Wert zwischen etwa 75 und 80 zugrunde, so wären Umhüllungsmaterialien mit E < 85 bis 90 geeignet. Entsprechende Umhüllungsmaterialien sind z. B. Metalle wie insbesondere Be, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Cd, Ta, Wo, Re, Os, Ir oder Pt sowie Legie rungen dieser Materialien. Auch Stähle kommen in Frage. Dane ben sind auch vergleichsweise festere Ag-Legierungen geeig net. So kann z. B. für eine Ag-Matrix 4 eine Umhüllung 5 aus AgPt oder AgZn vorgesehen werden. Auch eine Ag-Legie rungsmatrix wie z. B. aus Ag₉₅Zr₅ kann von einer Legierung der selben Komponenten wie z. B. aus Ag₆₀Zr₄₀ oder von einer ande ren Legierung umhüllt sein.

Im Falle von metallischen Umhüllungen 5 aus einer Zwischen schicht 6 und mindestens einer sie umgebenden weiteren Umhül lungsschicht 7 ist im allgemeinen eine Zwischenschicht erfor derlich, die vergleichsweise dünner als die mindestens eine weitere Umhüllungsschicht ist. In diesem Fall liegt die Dicke der Zwischenschicht vorteilhaft zwischen 0,1 µm und 30 µm, vorzugsweise zwischen 1 µm und 10 µm. Das Material der Zwi schenschicht ist dabei gegenüber dem der mindestens einen weiteren Umhüllungsschicht vorzugsweise verschieden. Als be sonders vorteilhaft ist es anzusehen, wenn die Zwischen schicht aus Cu oder einer Cu-Legierung oder einer Ag-Legie rung ausgebildet wird. Im Legierungsfalle kann dabei eine der Legierungskomponenten auch in dem Material der weiteren Um hüllungsschicht vorhanden sein. So kommt z. B. im Falle einer Ni-Umhüllungsschicht eine CuNi-Zwischenschicht oder AgNi- Zwischenschicht in Frage. Die genannten Zwischenschichtmate rialien lassen sich insbesondere durch einfach durchzuführen de Galvanik-Prozesse abscheiden.

Neben den metallischen Materialien kommen für die Umhüllung 5 bzw. die Umhüllungsschicht 6 auch nicht-metallische Materia lien mit hinreichend großem Elastizitätsmodul E in Frage. Vorteilhaft kann mit entsprechenden Schichten zugleich eine isolierende Funktion ausgeübt werden. Entsprechende Materia lien sind z. B. mit Fasern aus Bor, Graphit oder Carbon ver stärkte Kunststoffe (vgl. z. B. D. K. Felbeck, A. G. Atkins: "Strength and Facture of Engineering Solids", Prentice-Hall, Inc. (US), 1984, Seiten 520 bis 528; oder "Hütte - Die Grund lagen der Ingenieurwissenschaften", Springer (DE), 30. Aufl., 1996, Seiten D46 bis D49 und E66).

Nachfolgend ist ein konkretes Ausführungsbeispiel skizziert, bei dem ein supraleitendes Leiterendprodukt mit einem Quer schnitt gemäß der Figur zugrundegelegt ist. Die einzelnen su praleitenden Leiteradern bestehen dabei aus einem HTS-Mate rial vom Typ (Bi, Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x mit der sogenannten 2223- Phase, deren Sprungtemperatur T_c bei etwa 110 K liegt. Zur Herstellung des Leiterendprodukts wird der Bandleiter 2 zu nächst galvanisch mit einer 2 µm dicken Cu-Zwischenschicht 7 als Haftvermittler beschichtet. Auf dieser Zwischenschicht wird anschließend ebenfalls galvanisch eine 20 µm dicke Ni- Umhüllungsschicht aufgebracht. Ein derartiges Leiterendpro dukt 8 erträgt dann mehr als dreimal so große Spannungen und Dehnungen wie der reine Bandleiter 2, bevor eine Degradation seiner Stromtragfähigkeit einsetzt.

Bei der der Figur zugrundegelegten Ausführungsform eines er findungsgemäß hergestellten Leiterendproduktes 8 wurde davon ausgegangen, daß der mit der Umhüllung 5 zu versehende HTS- Leiter eine Bandform besitzt. Eine derartige Form ist als be sonders vorteilhaft anzusehen. Die erfindungsgemäßen Maßnah men können jedoch ebensogut auch bei einem drahtförmigen HTS- Leiter mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten Supralei ters mit mindestens einer supraleitenden Leiterader, welche ein Supraleitermaterial mit einer metalloxidischen Hoch-T_c- Phase aufweist, die von einem normalleitenden, aus Ag oder einer Ag-Legierung bestehenden Material umgeben ist, mit wel chem Verfahren ein von dem normalleitenden Material umgebenes Leitervorprodukt mit einem Vormaterial des Supraleitermateri als erstellt wird, das mindestens einem querschnittsvermin dernden Verformungsschritt und mindestens einer Glühbehand lung unterzogen wird, wobei nach dem letzten querschnittsver mindernden Verformungsschritt und nach der letzten Glühbe handlung das normalleitende Material (4) von außen mit we nigstens einer Umhüllung versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (5) mit ei ner Gesamtdicke (δ) von über 5 µm aus einer haftvermittelnden Zwischenschicht (6) und mindestens einer darauf abgeschiede nen Umhüllungsschicht (7) ausgebildet wird, wobei als Mate rial
für die mit einer gegenüber der Umhüllungsschicht (7) ver gleichsweise geringeren Dicke auszubildende Zwischen schicht (6) Cu oder eine Cu-Legierung oder eine Ag-Legie rung und
für die Umhüllungsschicht (7) ein Material mit einer grö ßeren mechanischen Festigkeit als die des die mindestens eine supraleitende Leiterader umgebenden normalleitenden Materials
vorgesehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Umhüllung (5) derart ausgebildet wird, dass ihr Elastizitätsmodul mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20% größer ist als der des normalleitenden Ma terial (4).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umhüllung (5) mit einer Gesamtdicke (δ) von höchstens 1 mm, vorzugsweise von höchs tens 100 µm, ausgebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Zwischen schicht (6) mit einer Dicke zwischen 0,1 µm und 30 µm, vor zugsweise zwischen 1 µm und 10 µm, ausgebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die mindes tens eine Umhüllungsschicht (7) aus einem Material ausgebil det wird, das von dem der Zwischenschicht (6) verschieden ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß für die min destens eine Umhüllungsschicht (7) ein metallisches Material vorgesehen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das Material für die mindestens eine Umhüllungsschicht (7) aus der Gruppe der Elemente Be, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Cd, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt oder aus einer Legierung mit mindestens einem dieser Materialien oder aus einem Stahl oder aus einer Ag-Legierung ausgewählt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß für die Zwi schenschicht (6) eine Cu- oder Ag-Legierung vorgesehen wird, die mindestens eine Legierungskomponente aufweist, die in dem Material der mindestens einen Umhüllungsschicht (7) vorhanden ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die mindes tens eine Umhüllungsschicht (7) mittels eines Galvanik- Prozesses abgeschieden wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß für die min destens eine Umhüllungsschicht (7) ein nicht-metallisches, insbesondere isolierendes Material vorgesehen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß als Material für die mindes tens eine Umhüllungsschicht (7) ein faserverstärkter Kunst stoff vorgesehen wird.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß mit dem min destens einen Verformungsschritt eine Bandform des Supralei ters (8) erzeugt wird.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein metall oxidisches Hoch-T_c-Supraleitermaterial auf Basis des Stoff systems (Bi, Pb)-Sr-Ca-Cu-O vorgesehen wird.