DE3889358T2 - Verfahren zum Herstellen langer funktioneller Gegenstände aus Oxid. - Google Patents

Verfahren zum Herstellen langer funktioneller Gegenstände aus Oxid.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen Gegenstandes, welcher aus funktionellen Oxiden gebildet ist, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Drahtes für die Verwendung in Geräten, welche ein supraleitendes Phänomen benutzen, wie z. B. jene für eine supraleitende elektrische Übertragung, magnetische Schwebebahn, Kernfusion und Hochenergiephysik, und dergleichen.
  • (Stand der Technik und seine Probleme)
  • Der genannte supraleitende aus einem Supraleiter, wie z. B. NbTi und Nb&sub3;Sn, gebildete Draht war bekannt. Ein solcher supraleitender Draht wird allgemein durch das Bronzeverfahren (bronze method) erhalten.
  • Jedoch hat ein solcher supraleitender Draht eine niedrige kritische Temperatur (Tc) und somit ist es nötig, seine Temperatur durch die Verwendung von flüssigem He bei einer extrem niedrigen Temperatur zu halten, so daß dadurch ein Problem auftritt, daß die Kosten für thermische Isolierung und Kühlen vergrößert werden. Demgemäß sind die Entwicklung eines keramischen Supraleiters mit einer hohen kritischen Temperatur und die Herstellung eines Drahtes aus diesem untersucht worden, aber da der keramische Supraleiter außerordentlich brüchig und schwer zu bearbeiten ist, ist es im allgemeinen schwierig, den keramischen Supraleiter in einen Draht umzuwandeln.
  • Zusätzlich sind vor kurzem Oxidkeramiken mit verschiedenen Arten von Funktionen entwickelt worden und Verfahren zu ihrer Herstellung waren wichtige Techniken. Herkömmlich wurden Oxide durch Formen unter der Verwendung einer Presse und dann in vielen Fällen Sintern hergestellt. Wenn nötig, wurde nach dem Formen durch die Verwendung einer Presse das zeitweilige Sintern durchgeführt.
  • Jedoch zeigte solch ein herkömmliches Verfahren dadurch ein Problem, daß in dem Fall, wo es beabsichtigt ist, Oxide in der Form von länglichen Gegenständen zu erhalten, die Länge begrenzt ist. Das heißt, nur der längliche Gegenstand, der die Länge einer Form für eine Verwendung in dem Preßverfahren hat, kann hergestellt werden, aber der, welcher eine gewünschte Länge hat, kann nicht uneingeschränkt hergestellt werden. Zusätzlich hat die herkömmliche Methode ebenfalls dadurch ein Problem gezeigt, daß das Verfahren kompliziert ist und die Produktivität vermindert wird, wenn der längliche Gegenstand hergestellt wird.
  • (Aufgabe der Erfindung)
  • Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen Körpers mit einer gewünschten Länge mit hoher Produktivität zur Verfügung zu stellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Drahtes zur Verfügung zu stellen, in dem ein keramischer Supraleiter mit einer hohen kritischen Temperatur durch Anwenden des genannten Verfahrens in einen Draht umgewandelt werden kann.
  • (Maßnahmen zur Lösung der Probleme und Handhabung)
  • Die vorliegende Erfindung ist nachfolgend im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Beschreibung einer Formvorrichtung (conforming apparatus) vom Friktionsextrudertyp ist, die in bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
  • Fig. 2 eine Schnittansicht ist, welche ein Verfahren des Zusammensetzens eines stabilisierenden Materials in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch die Merkmale in Anspruch 1 charakterisiert, daß Pulver von funktionellen Oxiden unter der Bedingung gezogen werden, daß sie erwärmt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das kontinuierliche Formen möglich, da die funktionellen Oxide um in einen länglichen Körper umgewandelt zu werden dem Strangpressen unterworfen werden, wobei der längliche Gegenstand mit einer gewünschten Länge gebildet werden kann. Zusätzlich wird das Formen kontinuierlich durchgeführt, so daß die Produktivität gesteigert werden kann und außerdem die Herstellungskosten gesenkt werden können.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Extruder vom Friktionstyps ist ein Extruder, welcher einen Kanal als ein Gefäß benutzt, wobei der Kanal definiert ist durch eine bewegliche Wand und eine feststehende Wand mit einer Fläche, die kleiner ist als die der beweglichen Wand, um ein Metall unter Druck zu setzen und ausgelegt ist, um das Metall durch die Reibung zu bewegen (to send), um einen Extrusionsdruck aufgrund der Kraft, die die bewegliche Wand des Kanals ausübt, zu erhalten. Der Extruder vom Friktionstyps, der in Fig. 1 gezeigt ist, wird Formvorrichtung genannt (siehe offengelegtes japanisches Patent Nr. 31859/1972).
  • In der in Fig. 1 gezeigten Formvorrichtung ist ein Antriebsrad 1 mit einer Rille 2 versehen, welche auf einer umfangsseitigen Oberfläche davon gebildet ist, wobei eine Bodenfläche der genannten Rille 2 als eine bewegliche Wand 3 dient. Ein Teil des außenseitigen Umfangs des Antriebsrades 1 ist mit einem feststehenden Schuhblock 4 verbunden, wobei ein Kanal zwischen einer feststehenden Wand 5 des feststehenden Schuhblocks 4 und der beweglichen Wand 3 gebildet wird.
  • Ein Ende des Kanals ist durch einen Vorsprung 6 des feststehenden Schuhblocks 4 abgeschlossen und eine Extrusionsform 9 ist in der Nähe von einem Ende des Kanals angeordnet. Ein Zuführvorrichtung 7 für Pulver zum Zuführen von Oxidpulver 8 ist an einem anderen Ende des Kanals angeordnet.
  • Bei der Formvorrichtung, die in der oben beschriebenen Weise konstruiert wurde, wird das Antriebsrad 1 in eine Richtung gedreht, welche in Fig. 1 durch einen Pfeil gezeigt ist. Bei kontinuierlichem Beliefern der Pulverzuführvorrichtung 7 mit den Oxidpulvern 8, werden die Oxidpulver 8 durch ihre Reibung mit der beweglichen Wand 3 in eine Richtung befördert, in welche das Antriebsrad 1 gedreht wird. Die Oxidpulver 8, die auf eine solche Weise in den Kanal geschickt werden, werden unter Druck gesetzt und erfahren eine Ziehkraft. Ein Oxid 8a, welches unter Druck gesetzt wurde, wird durch eine Extrusionsform 9 gezogen, um einen länglichen Oxidgegenstand 8c zu erhalten. Die Temperatur des Oxides 8a wird durch Wärme erhöht, welche aus seiner Reibung mit der beweglichen Wand 3 und der feststehenden Wand 5 resultiert. Zusätzlich wird es unter Druck gesetzt, so daß es eine Beschaffenheit aufweist, wobei die Oxidpulver eng miteinander verbunden sind. Daneben wird die Reibungswärme, abhängig von den Verfahrensbedingungen, wie z. B. einem Extrusionsverhältnis und Extrusionsgeschwindigkeit, auf eine geeignete Weise reguliert, aber, wenn nötig, kann eine separate Heizvorrichtung zum Erwärmen des Kanals benutzt werden.
  • Mit dem Extruder des Friktionstyps, welcher durch die Formvorrichtung, wie sie oben beschrieben ist verkörpert wird, können funktionelle Oxidpulver in einem erwärmten Zustand gezogen werden. Die Oxidpulver können in der Form von einzelnen Sorten oder kombinierten Sorten zugeführt werden.
  • Beispielsweise können im Fall von Oxiden mit einer laminaren Perowskitstruktur, Oxidpulver, welche schon die laminare Perowskitstruktur haben, oder eine Pulvermischung von Oxiden, welche in einem solchen Verhältnis gemischt sind, daß die laminare Perowskitstruktur durch eine Festphasenreaktion gebildet werden kann, zugeführt werden. Eine solche Pulvermischung umfaßt eine Pulvermischung, welche wenigstens eine Sorte von Oxiden aus Elementen der Lanthanserie, wenigstens ein Sorte von Oxiden aus Elementen der Gruppen Ia, IIa und IIIa im Periodensystem, wenigstens eine Sorte von Oxiden aus Elementen der Gruppen Ib, IIb und IIIb im Periodensystem und wenigstens eine Sorte von Oxiden der Übergangselemente enthält. Beim Zuführen einer solchen Pulvermischung zu der oben beschriebenen Formvorrichtung, wird die Pulvermischung durch die Reibungswärme in dem Kanal erwärmt und unter der Bedingung (imitating condition) gezogen, daß sie vorgesintert wurde. Der längliche Oxidgegenstand, welcher in einem solchen vorgesinterten Zustand ist, wird maschinell in die gewünschte Form, wie z. B. eine Spule, gebracht und dann zusätzlich erwärmt, um die Festphasenreaktion zu bewirken, wodurch ein Oxidmaterial mit einer laminaren Perowskitstruktur erhalten werden kann. (La1-xBax)2CuO4-y und (La1-xSrx)&sub2;CuO4-y [0< x< 1, 0&le;y< 4], Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x [0< x< 1] und dergleichen sind unlängst mit Interesse als die funktionellen Oxide mit der laminaren Perowskitstruktur betrachtet worden, da sie eine vergleichsweise hohe supraleitende kritische Temperatur aufweisen.
  • Zusätzlich können nicht nur solche laminaren Perowskite sondern auch funktionelle Oxide mit einer Perowskitstruktur, wie z. B. Bariumtitanat, auf dieselbe Weise durch die vorliegende Erfindung hergestellt werden.
  • Weiterhin wird, gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Drahtes in dem Verfahren zur Herstellung des länglichen funktionellen Oxidgegenstandes der vorliegenden Erfindung, welche auf die Erfüllung der oben beschriebenen Aufgabe abzielt, ein keramischer Supraleiter mit einer Zusammensetzung, welche durch die folgende allgemeine Formel ausgedrückt ist, unter der Bedingung, daß er auf ca. 800ºC oder darüber erwärmt wird, dem Ziehen unterworfen, um einen Draht zu erhalten.
  • AaBbCc
  • wobei A wenigstens eine Sorte, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Elementen der Gruppe Ia im Periodensystem, Elementen der Gruppe IIa im Periodensystem und Elementen der Gruppe IIIa im Periodensystem ist; B wenigstens eine Sorte von Elementen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Elementen der Gruppe Ib im Periodensystem, Elementen der Gruppe IIb im Periodensystem und Elementen der Gruppe IIIb im Periodensystem ist; C Sauerstoff ist, und a, b, c ein Anteil von jedem Bestandteilelement ist.
  • Der keramische Supraleiter, welcher durch die oben beschriebene allgemeine Formel ausgedrückt ist, wurde erneut als ein solcher mit einer hohen kritischen Temperatur gefunden und hat Eigenschaften, daß er eine solche Duktilität zeigt, die in der Lage ist, das Ziehverfahren mit Erwärmen bei ca. 800ºC oder darüber hinlänglich auszuhalten. Daher kann ein langer und einheitlicher keramischer supraleitender Draht erhalten werden, wenn dieser keramische Supraleiter unter einem Erwärmen bei ca. 800ºC oder darüber dem Ziehen unterworfen wird. Da außerdem die Flächenreduktion (eine Schnittfläche vor dem Ziehen/eine Schnittfläche nach dem Ziehen) auf 6 oder darüber gesetzt werden kann, kann der oben beschriebene supraleitende Draht effektiv hergestellt werden.
  • Der oben beschriebene keramische Supraleiter wird durch Sintern von Rohmaterialien, die den keramischen Supraleiter und dergleichen aufbauen, erhalten, und jedes Rohmaterial, das Elemente enthält, die den Supraleiter aufbauen, kann in jeder Form von Element oder Verbindung verwendet werden. Das oben beschriebene Element umfaßt Elemente der Gruppen I, II und III im Periodensystem, Sauerstoff, Stickstoff, Fluor, Kohlenstoff, Schwefel und dergleichen.
  • Insbesondere sind von den Elementen der Gruppe I Li, Na, K, Rb, Cs und dergleichen als die Elemente der Gruppe Ia im Periodensystem eingeschlossen, und Ag und Au sind als die Elemente der Gruppe Ib im Periodensystem eingeschlossen, zusätzlich zu dem oben beschriebenen Cu. Zusätzlich sind von den Elementen der Gruppe II im Periodensystem Be, Mg, Ca, Sr, Ba und Ra als die Elemente der Gruppe IIa eingeschlossen, und Zn, Cd und dergleichen sind als die Elemente der Gruppe IIb im Periodensystem eingeschlossen. Sc, Y, Elemente der Lanthanoidenreihe, wie z. B. La, Ce, Gd und Lu und Elemente der Actinoidenreihe, wie z. B. Th, Pa und Cf sind als die Elemente der Gruppe IIIa im Periodensystem eingeschlossen. Daneben sind Al, Ga In, Tl und dergleichen als die Elemente der Gruppe IIIb im Periodensystem eingeschlossen.
  • Von den oben beschriebenen Elementen ist es erwünscht, daß die Elemente, ausgewählt aus den Elementen der Gruppe Ib im Periodensystem, Elemente ausgewählt aus der Gruppe IIa, der Gruppe IIIa im Periodensystem, Sauerstoff und Fluor den keramischen Supraleiter bilden. Weiterhin werden Cu und Ag bevorzugt als die Elemente der Gruppe Ib im Periodensystem verwendet.
  • Auf der anderen Seite kann die rohe pulvrige Mischung von Oxiden, welche den keramischen Supraleiter aufbauen unter der Bedingung gezogen werden, daß sie von Cu oder auch Cu- Legierungen umgeben ist. In diesem Fall kann der keramische supraleitende Draht, der aus einem Verbundstoff gebildet ist, welcher mit Cu oder Cu-Legierungen beschichtet ist, welche als ein stabilisierendes Material geeignet sind, leicht erhalten werden.
  • Zusätzlich können Cu-Pulver oder Cu-Legierungspulver mit einem Durchschnitts-Teilchendurchmesser von 10 um (Mikrometer) oder weniger zu dem keramischen Supraleiter zugegeben werden. In diesem Fall kann die Bearbeitungsfähigkeit noch verbessert werden. Daneben wird der keramische Supraleiter, der durch Sintern von Pulvern aus Rohmaterialien mit einem Durchschnitts-Teilchendurchmesser von 10 um (Mikrometer) oder weniger erhalten wurde, bevorzugter benutzt.
  • Weiterhin wird der keramische Supraleiter vorzugsweise im halbgeschmolzenen Zustand gezogen. Insbesondere in diesem Fall ist der Deformationswiderstand gegen die Flächenreduktion vermindert und die Bearbeitungsfähigkeit ist beträchtlich verbessert. Es wurde bestätigt, daß selbst wenn der keramische Supraleiter auf eine solche Art halbgeschmolzen ist, die Eigenschaften des supraleitenden Materials überhaupt nicht beeinflußt werden.
  • Zusätzlich wird der oben beschriebene keramische Supraleiter gewöhnlich mit Hilfe einer Wärmevorrichtung, wie z. B. einem Wärmeofen, auf 800ºC oder darüber erwärmt und dann in einen Heißextruder gefüllt, um in einen Draht umgewandelt zu werden, aber er kann sogar zufriedenstellend dem Ziehen unterworfen werden, wenn seine Temperatur um mehrere Zehngradeinheiten erniedrigt wurde, nachdem er aus dem Wärmeofen und dergleichen genommen wurde.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden beschrieben werden.
  • Beispiel 1
  • Pulvriges Lanthanoxid, Bariumoxid und Kupferoxid mit einer Reinheitsstufe von 3N, einem Durchschnitts-Teilchendurchmesser von 6 um (Mikrometer) und einem maximalen Teilchendurchmesser von 10 um (Mikrometer) wurden so eingewogen, daß La : Ba : Cu schließlich in etwa 3 : 1 : 2 betrug und wurden 3 Stunden lang in einer Kugelmühle gemahlen.
  • Die resultierende pulvrige Mischung wurde bei 800ºC mit Hilfe der in Fig. 1 gezeigten Formvorrichtung gezogen. Mit dieser Vorrichtung können die Pulver durch die Reibungswärme, die durch die Reibung der Pulver mit einem rotierenden Antriebsrad 1 erzeugt wurde, erwärmt werden, aber in der Praxis wurden der feststehende Schuhblock 4 und die Extrusionsform 9 mittels eines elektrischen Heizers erwärmt, so daß die Temperatur der pulvrigen Mischung im stationären Betrieb ca. 800ºC erreichen könnte.
  • Wenn das Extrusionsantriebsrad mit einem Durchmesser von 300 mm mit 30 rpm gedreht wurde, und die Form und der Schuhblock auf 400ºC erwärmt wurden, konnte ein einheitliches Ziehen erreicht werden und die längliche Oxidmischungssubstanz mit einem Durchmesser von 2 mm wurde erhalten.
  • Die resultierende längliche Substanz wurde in Luft bei 1100ºC 2 Stunden lang erwärmt und dann schrittweise abgekühlt (in dem Ofen abgekühlt), um einen länglichen Oxidsupraleiter zu erhalten. Ein Teil des resultierenden länglichen Oxidsupraleiters wurde heraus geschnitten und die supraleitende kritische Temperatur Tc wurde unter Leiten eines Transportstroms von 1 mA durch den Oxidsupraleiter durch die Gleichstrom-Vieranschluß-Methode gemessen, mit den Ergebnissen, daß der elektrische Widerstand bei 42 K sich auf Null belief und die Übergangstemperaturweite bei ca. 2 K lag.
  • Beispiel 2
  • Pulvriges Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;), Bariumcarbonat (BaCO&sub3;) und Kupferoxid mit einer Reinheitsstufe von 3N und einem Durchschnitts-Teilchendurchmesser von 3 um (Mikrometer) wurden so eingewogen, daß Y : Ba : Cu in etwa 1 : 2 : 3 betrug, und wurden 3 Stunden lang in einer Kugelmühle gemischt. Anschließend wurde die resultierende Mischung über eine Aluminiumschale ausgebreitet und 12 Stunden lang bei 900ºC an der Luft erwärmt. Die erwärmte Mischung wurde schrittweise in dem Ofen abgekühlt, um Sauerstoff zu absorbieren, wodurch eine supraleitende Phase, die hauptsächlich eine orthorhombische Struktur umfaßte, erhalten wurde. Anschließend wurde dieser Vorgang zweimal wiederholt, um ein qualitativ hochwertiges supraleitendes Pulver zu erhalten, welches auf der Basis der Messung von magnetischer Suszeptibilität fast völlig aus der supraleitenden Phase gebildet zu sein scheint. Die resultierenden qualitativ hochwertigen supraleitenden Pulver wurden bei einem Druck von 1000 kg/cm² (1 Tonne/cm²) gepreßt, um einen säulenförmig zusammengepreßten pulvrigen Körper mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 50 mm zu erhalten.
  • Der resultierende säulenförmig zusammengepreßte pulvrige Körper wurde mit einem sauerstofffreien Kupferrohr mit einem Innendurchmesser von 21 mm und einem Außendurchmesser von 32 mm umhüllt, wobei die Front- und Endseite durch eine Kupferscheibe verschlossen wurden, um einen Stab (billet) zu erhalten. Der resultierende Stab wurde bei 850ºC erwärmt und dann in einen Behälter einer Heißziehpresse für 5 · 10&sup4; kg (50 Tonnen) gegeben, die vorläufig bei 500ºC erwärmt wurde, um zu einem Außendurchmesser von 2 mm gezogen zu werden, wodurch eine supraleitende Drahthülle mit Kupfer mit einer Länge von 6 m erhalten wurde. Die Ziehgeschwindigkeit betrug 1 mm/min.
  • Zusätzlich wurde so eine Vorrichtung genommen, daß das Material auf eine erwärmte Eisenplatte gezogen werden könnte, um schrittweise abgekühlt zu werden, um das Material, nachdem es gezogen wurde, an einem raschen Abkühlen zu hindern.
  • Der keramische supraleitende Draht, der auf die oben beschriebene Weise erhalten wurde, zeigte eine hervorragende Qualität, d. h. er zeigte kaum Risse und andere Defekte.
  • Zusätzlich konnte Kupfer als das stabilisierende Material leicht integriert werden. Die kritische Temperatur Tc des resultierenden Materials wurde unter Leiten eines Transportstroms von 1 mA durch das Material durch die Gleichstrom-Vieranschluß-Methode gemessen, auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, mit den Ergebnissen, daß der elektrische Widerstand sich bei 87 K auf Null belief und die Temperaturübergangsweite bei ca. 5 K lag.
  • Ein länglicher Oxidkörper, der in dem oben beschriebenen Beispiel 1 und Beispiel 2 erhalten wurde, ist ein Supraleiter, so daß er als ein länglicher funktioneller Oxidgegenstand nützlich ist. Jedoch werden in vielen Fällen allgemein leitende Metalle, wie z. B. Kupfer und Aluminium als ein stabilisierendes Material für den supraleitenden Draht verwendet. Demgemäß wird das stabilisierende Material mit einem niedrigen elektrischen Widerstand vorzugsweise auch für den länglichen Oxidgegenstand benutzt, welcher die Supraleitfähigkeit zeigt, die in Beispiel 1 und auf ähnliche Weise in Beispiel 2 erhalten wurde.
  • Da jedoch äußeres Kupfer in Beispiel 2 bei hohen Temperaturen behandelt wird, wird es teilweise zu schwarzem Kupferoxid umgewandelt, was einen Wert für kommerzielle Produkte reduziert, und es gibt Raum, um ebenfalls die supraleitenden Eigenschaften, wie z. B. die kritische Stromdichte, zu verbessern. Demgemäß sorgten die derzeitigen Erfinder für einen Fortschritt des Verfahrens, indem sie den supraleitenden Draht gemäß Beispiel 2 verwendeten.
  • Das heißt, schmutziges Kupfer auf der Oberfläche eines kupferumhüllten keramischen supraleitenden Drahtes wurde mit Salpetersäure (1 : 1) gelöst und dann 6 Stunden lang bei 950ºC in Luft gesintert, gefolgt von Tempern für 12 Stunden bei 700ºC in einer Sauerstoffatmosphäre von 1 Atmosphäre Druck. Anschließend wurde er in dem Ofen abgekühlt, um schrittweise abgekühlt zu werden.
  • Die supraleitenden Eigenschaften des resultierenden Supraleiters wurden gemessen, mit den Ergebnissen, daß die kritische Temperatur auf 91 K angehoben war, außerdem die Übergangsweite auf 2 K oder weniger vermindert wurde und die kritische Stromdichte bei 77 K 200 A/cm² betrug.
  • Ein Verfahren zum Zusammensetzen des stabilisierenden Materials zu dem resultierenden Supraleiter ist nicht speziell begrenzt, aber z. B. wird der längliche Oxidgegenstand an ein Kupferblockkabel gelötet. Dieses Verfahren wird unten mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben werden.
  • Fig. 2 ist eine Schnittansicht, welche einen Zustand zeigt, bei dem das Kupferblockkabel 11 an den länglichen Oxidgegenstand 10 gelötet ist. Das Kupferblockkabel 11 ist mit einer Rille 11a versehen, in welche der längliche Oxidgegenstand 10 eingebettet ist, wobei der längliche Oxidgegenstand 10 mit Hilfe eines Lötmittels 12 in der genannten Rille 11a an das Kupferblockkabel 11 gelötet ist. Der längliche Oxidgegenstand 10 kann durch Tauchen des Erstgenannten zusammen mit dem Letztgenannten in ein Lötbad und anschließendes Hochziehen an das Kupferblockkabel 11 gelötet werden. In diesem Fall wird der längliche Oxidgegenstand 10 unter der Bedingung in das Lötbad getaucht, daß er in die Rille 11a des Kupferblockkabels 11 gelegt wurde. Das Lötmittel 12 befindet sich in der Rille 11a des Kupferblockkabels 11, wenn es aus dem Lötbad gezogen und abgekühlt wird, um sich zu verfestigen, wodurch der längliche Oxidgegenstand 10 an das Kupferblockkabel 11 gelötet wird. Zusätzlich war es notwendig, daß die Oberfläche des länglichen Oxidgegenstands vorher einer Oberflächenbehandlung durch das Ultraschallöten unterworfen wurde, um die Feuchtigkeit für das Lötmittel zu verbessern.
  • Zusätzlich können ebenfalls andere leitende Metalle, wie z. B. Aluminium, anstelle des dargestellten Kupfers als das metallische Blockkabel benutzt werden.
  • Beispiel 3
  • Pulvriges Bi&sub2;O&sub3;, SrCO&sub3;, CaO und CuO mit einer Reinheitsstufe von 3N und einem Durchschnitts-Teilchendurchmesser von 5 um (Mikrometer) oder weniger wurden so eingewogen, daß ein Verhältnis von Bi : Sr : Ca : Cu in etwa 1 : 1 : 1 : 2 betrug, und wurden dann in einem Achatmörser gemischt und pulverisiert. Die resultierende pulvrige Mischung wurde 6 Stunden lang bei 800ºC an der Luft erwärmt und dann bei einem Druck von 1000 kg/cm² (1 Tonne/cm²) in eine metallische Form aus Carbidlegierungen gepreßt, um einen säulenförmig zusammengepreßten pulvrigen Körper mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Länge von 50 mm zu erhalten.
  • Der resultierende säulenförmig zusammengepreßte pulvrige Körper wurde mit einem sauerstofffreien Kupferrohr mit einem Innendurchmesser von 20,5 mm und einem Außendurchmesser von 35 mm umhüllt, wobei die Front- und Endseite mittels einer Kupferscheibe abgeschlossen wurden, um einen Stab zu erhalten.
  • Der resultierende Stab wurde bei 800ºC erwärmt und dann in einen Behälter einer Heißziehpresse für 5 · 10&sup4; kg (50 Tonnen) gegeben, welcher vorher bei 500ºC erwärmt wurde, gefolgt von Ziehen zu einem Außendurchmesser von 3 mm, um einen Cu-umhüllten supraleitenden Draht mit einer Länge von 3 m zu erhalten. Obwohl eine Maßnahme zum schrittweisen Abkühlen nach dem Ziehen in Beispiel 3 im Unterschied zu Beispiel 2 nicht ergriffen wurde, belief sich der elektrische Widerstand bei der kritischen Temperatur von 81 K auf Null und die kritische Stromdichte bei 77 K betrug 20 A/mm².
  • Da die Ziehtemperatur im Vergleich mit der in Beispiel 2 niedrig war und der gezogene supraleitende Draht abgeschreckt wurde, war der Oberflächenzustand des Kupfers gut und somit konnte es so wie es war als das stabilisierende Material benutzt werden.
  • Dieses Material wurde durch Wiederholen des Erwärmungsprozesses, welcher 6 Stunden lang bei 800ºC in Luft durchgeführt wurde, in der supraleitenden Eigenschaft leicht verbessert, zweimal, um ein Produkt von guter industrieller Qualität zu erhalten, aber die übermäßige Wiederholung eines solchen Erwärmungsprozesses führte nicht zu einem besonderen Unterschied.
  • (Wirkungen der Erfindung)
  • Wie oben beschrieben können gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung Oxide mit verschiedenen Arten von Funktion leicht in der Form eines länglichen Gegenstandes erzeugt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der längliche Gegenstand kontinuierlich extrudiert, so daß die Länge des länglichen Gegenstandes frei bestimmt werden kann. Zusätzlich kann der Herstellungsprozeß im Vergleich zu den herkömmlichen vereinfacht werden, so daß die Produktivität erhöht werden kann und die Produktionskosten gesenkt werden können.
  • Daneben wird, gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Drahtes der vorliegenden Erfindung, der keramische Supraleiter mit der Zusammensetzung, welche durch die genannte allgemeine Formel ausgedrückt wird, unter Erwärmen bei ca. 800ºC oder darüber gezogen, unter der Bedingung, daß die hervorragende Bearbeitungsfähigkeit sichergestellt ist, so daß es einen einzigartigen Effekt zeigt, wonach der keramische supraleitende Draht wirkungsvoll, ohne Bildung von Rissen, Brüchen und dergleichen, hergestellt werden kann.
  • Wenn weiterhin die vorliegende Erfindung bei niedrigen Temperaturen von 700ºC oder weniger durchgeführt werden soll, ist ein einheitlicher langer Körper wegen der schlechten Bearbeitungsfähigkeit der Oxidpulver schwer zu erhalten, aber wenn die vorliegende Erfindung bei Temperaturen von ca. 800ºC oder darüber durchgeführt wird, kann eine ausgezeichnete Extrudierbarkeit erhalten werden. Zusätzlich kann, wenn organische Bindemittel und Pasten zu den Oxidpulvern hinzugegeben werden, die Extrudierbarkeit von 700ºC oder weniger erhalten werden, aber die Funktion, wie z. B. hervorragende supraleitende Eigenschaften, kann wegen des Zurückbleibens der Bindemittel als Verunreinigungen nicht erhalten werden.
  • Daneben ist, obwohl ein Extruder des Friktionstyps in dem oben beschriebenen Beispiel 1 und ein gewöhnlicher Heißextruder in den oben beschriebenen Beispielen 2, 3 benutzt wurde, das Ziehen nicht auf diese Verfahren beschränkt. Verschiedene Arten von Extrudern, wie z. B. ein Schneckenextruder, ein Rückextruder (rear extruder) und ein hydrostatischer Heißextruder können benutzt werden.

Claims (5)

1. Ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen supraleitenden Drahtes, dadurch gekennzeichnet, daß
eine pulvrige Mischung aus Oxiden mit einer Zusammensetzung, ausgedrückt durch eine allgemeine Formel AaBbCc, worin A wenigstens ein Mitglied, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Elementen der Gruppen Ia, IIa und IIIa des Periodensystems, welche die pulvrige Mischung bilden, ist, B wenigstens ein Mitglied, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Elementen der Gruppen Ib, IIb und IIIb des Periodensystems ist, C Sauerstoff ist und a, b, c ein Anteil eines jeden Bestandteilelements ist;
in der Form eines Drahtes unter der Bedingung ausgezogen wird, daß dieser bei Temperaturen von 800ºC oder darüber erwärmt wird, wobei die Wärme, wenigstens teilweise, durch Reibungswärme erzeugt wird, und die Ziehkraft durch Reibungskraft erzeugt wird; und
daß der Draht einer zweiten Wärmebehandlung unterworfen wird, um ein Oxidmaterial mit einer Perowskitstruktur zu erhalten.
2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der Draht, welcher der Wärmebehandlung unterworfen wurde, zusammen mit einem metallischen Blockkabel in ein Lötbad eingetaucht wird und dann aus dem Lötbad herausgezogen wird, um den Draht an das genannte metallische Blockkabel zu löten.
3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, worin eine Mischung, welche Cu-Pulver oder Cu-Legierungspulver mit einem Durchschnitts-Teilchendurchmesser von 10 um (Mikrometer) oder weniger umfaßt, zu dem keramischen Supraleiter zugegeben wird.
4. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und/oder 3, worin der keramische Supraleiter durch Sintern von pulvrigen Rohmaterialien mit einem Durchschnitts-Teilchendurchmesser von 10 um (Mikrometer) oder weniger erhalten wird.
5. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, worin der keramische Supraleiter unter der Bedingung ausgezogen wird, daß er halbgeschmolzen ist.
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