專利名稱：制造電超導(dǎo)體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造電超導(dǎo)體的方法，按此方法， 一個釔-鋇-銅-氧化物
(YBCO)層作為超導(dǎo)材料直接或在事先涂覆上一個墊層后施加在金屬的織構(gòu) 化基層上并進行一次熱處理(US-A-5739086)。
背景技術(shù)：
電超導(dǎo)體用特殊材料組成，這種材料在溫度足夠低時轉(zhuǎn)為超導(dǎo)狀態(tài)。因 此一種相應(yīng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)體的電阻趨于零。適用的超導(dǎo)材料例如是YBCO(釔-鋇-銅-氧化物)或BSCCO(鉍-鍶-鈣-銅-氧化物)。為了達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)，此類陶瓷材 料足夠低的溫度例如在4K與IIOK之間。相應(yīng)的超導(dǎo)材料稱為高溫超導(dǎo)體。 適用的冷卻劑例如是液態(tài)的氮、氦、氖和氫或這些物質(zhì)的混合物。
前言提及的US-A-573卯86介紹了制造高溫超導(dǎo)體的不同方法。對于 BSCCO超導(dǎo)體，將例如粉末狀的BSCCO材料充填在銀制管內(nèi)并壓縮。通 過管的機械變形和接著的熱處理(退火)達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)。對于YBCO超導(dǎo)體(由 于其杰出的電特性特別適用于電纜和繞組)，在一條作為基層的例如雙軸織 構(gòu)化金屬帶上，首先施加一個同樣由金屬組成的墊層，接著在此墊層上涂覆 上YBCO材料。基層例如由鎳、銅或鐵或一種合金組成。對于墊層例如使用 銅或銀。最后YBCO材料同樣通過熱處理被置于超導(dǎo)狀態(tài)。如此制成的超導(dǎo) 體可以如已提及的那樣有利地使用于電纜和電機和磁體的繞組。但在這里由 于是帶狀，所以只能沿一個方向彎曲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，將前言所述方法設(shè)計成能提供一種更 容易加工的YBCO基超導(dǎo)體。
上述技術(shù)問題通過這樣一種制造電超導(dǎo)體的方法來解決，其中， 一個釔 -鋇-銅-氧化物(YBCO)層作為超導(dǎo)材料直接或在事先涂覆上一個墊層后施加 在金屬的織構(gòu)化基層上并進行一次熱處理，按照該方法
-首先在一個細(xì)長的金屬載體周圍施加一個金屬材料中間層，此金屬材
料與YBCO的晶體結(jié)構(gòu)或與一個適用于涂覆YBCO的墊層的結(jié)構(gòu)相容，
-接著處理設(shè)有中間層的載體，使中間層作為YBCO材料層或墊層的金
屬基層獲得預(yù)定的織構(gòu)化，
-之后直接在織構(gòu)化的中間層或在事先在此中間層上所涂覆的墊層的
周圍施加超導(dǎo)的YBCO材料層，以及 -最后實施熱處理。
采用這種方法，獲得一種可轉(zhuǎn)化為超導(dǎo)狀態(tài)具有優(yōu)選地圓形橫截面的電 導(dǎo)體，它可以用與傳統(tǒng)的線狀導(dǎo)體相同的方式加工。不再要求導(dǎo)體彎曲時的 特殊方向。因此它特別適用于制造電機和磁體的繞組，但也適用于在使用傳 統(tǒng)設(shè)備的情況下構(gòu)成電纜。


下面借助附圖作為實施例說明按本發(fā)明的方法。 其中
圖1示意表示實施按本發(fā)明的方法的設(shè)備布局；
圖2和3表示沿圖1中線II畫II和III-in的放大剖面圖;
圖4表示可用此方法制成的超導(dǎo)體的橫截面。
具體實施例方式
用l表示金屬載體，它可設(shè)計為繩、索或管。它有利地有圓形橫截面以 及優(yōu)選地由鋼組成，也可以作為耐拉伸的中心元件用于一種要制造的超導(dǎo) 體。載體1優(yōu)選地有外徑在0.5mm與3.0mm之間。
在設(shè)備2內(nèi)，在載體1周圍施加中間層3，它作為金屬基層用于YBCO 材料或用于一種適用的墊層，然后在此墊層上施加YBCO層。中間層3由一 種金屬材料，例如鎳、銅或鐵或一種合金組成，此金屬材料與YBCO的晶體 結(jié)構(gòu)或與一個適用于涂覆YBCO的墊層的結(jié)構(gòu)相容。為了施加中間層3可以 采用 一 些普通的涂覆層方法，例如PVD法(Physical Vapor Deposition:物理 汽相沉積)、CVD法(Chemical Vapor Deposition:化學(xué)汽相淀積)或CSD法 (Chemical Solution Deposition:化學(xué)溶解沉積)。PVD法可以包括所有傳統(tǒng)的 真空涂覆法，例如濺射、電子束蒸鍍和電弧蒸鍍以及還有受離子支持的方法。
施加具有壁厚有利地處于20nm與lmm之間的中間層3材料。接著， 對已涂覆該中間層的載體1在設(shè)備4內(nèi)進行處理，使中間層3獲得一種鮮明 的織構(gòu)化，以便有針對性地實現(xiàn)晶體的定向，在這種情況下使盡可能所有晶 體互相平行地定向。因此，載體1在周圍被一個封閉的織構(gòu)化的用于YBCO 或墊層的基層包圍，在此基層上施加YBCO材料。
中間層3的織構(gòu)化可以通過機械、熱或有利地機械/熱處理獲得，或也 可以通過使用^f茲場獲得。在機械處理時，涂覆中間層的載體1可例如被軋制 或特別有利地通過至少一個拉模拉拔以減小直徑。相應(yīng)的設(shè)備"W"和"Z" 示意表示在圖1的設(shè)備4中。在可有利地實施的熱機械處理時，包圍載體l 的中間層3的厚度在室溫與300。C之間的溫度范圍內(nèi)通過拉伸減小到其原始 橫截面的約1%至5%。所述的減小理想地應(yīng)分成多個步驟實現(xiàn)，例如每一 步橫截面減小不超過10% 。接著，有利地在700。C至1200°C時實施再結(jié)晶 退火。在這里，此溫度取決于中間層3使用的合金。對于純鎳可采用溫度為 700。C，而對于添加5 %鴒的鎳合金則施加1000。C至1100°C的溫度。
為了通過磁性處理促使晶體定向，被中間層3包圍的載體1可在設(shè)備4 內(nèi)通過相應(yīng)的強力；茲場拉伸。
中間層3經(jīng)所述處理后可以在設(shè)備5內(nèi)在其周圍被施加一個YBCO材 料層6,后者的厚度有利地可處于lpm至5pm之間。這仍可以用已提及的 那些已知的涂覆方法實現(xiàn)，亦即例如PVD法、CVD法或CSD法。因此， 在設(shè)備5之后存在一種帶有超導(dǎo)的YBCO材料涂覆層的圓形導(dǎo)體7,它最后 在一個設(shè)備8內(nèi)為了獲得超導(dǎo)性經(jīng)受一次熱處理，優(yōu)選地退火。這有利地在 溫度為700°C至850°C時實施。
為了保護中間層3,在施加YBCO材料層6之前還可以在中間層周圍施 加一個封閉的厚度例如為1 OOnm至200nm的墊層9(圖4)，它例如由陶瓷組 成。適用的材料例如是鈰-氧化物或鑭-鋯-氧化物。墊層9可借助那些針對中 間層3和YBCO材料層6已說明的相同的涂覆方法施加。然后，在墊層9 上如已說明的那樣施加YBCO材料層6，以及接著還要在設(shè)備8內(nèi)進行熱處 理。
所述的墊層9可例如由鋯酸鑭(La2Zr207)組成。它例如通過中間層3在 一種溶液內(nèi)浸涂獲得，在溶液內(nèi)所述鋯酸鑭材料溶解在丙酸中。載體l被牽 引通過該溶液。 一種液態(tài)的且接著(溶劑蒸發(fā))被干燥的層均勻地留在載體1 表面上。然后該干燥層被導(dǎo)引通過約1000°C的退火爐，從而使有機成分分
解并隨過程氣體排出。 一個外延生長的La2Zr207層留在中間層3上，接著 可以在La2Zr207層上同樣外延施加YBCO材料層6。
權(quán)利要求
1.一種制造電超導(dǎo)體的方法，其中，一個釔-鋇-銅-氧化物(YBCO)層作為超導(dǎo)材料直接或在事先涂覆上一個墊層后施加在金屬的織構(gòu)化基層上并進行一次熱處理，其特征為-首先在一個細(xì)長的金屬載體(1)周圍施加一個金屬材料中間層(3)，此金屬材料與YBCO的晶體結(jié)構(gòu)或與一個適用于涂覆YBCO的墊層(9)的結(jié)構(gòu)相容，-接著處理這個設(shè)有中間層(3)的載體(1)，使該中間層(3)作為YBCO材料層(6)或墊層(9)的金屬基層獲得預(yù)定的織構(gòu)化，-之后直接在該織構(gòu)化的中間層(3)或在事先在此中間層(3)上所涂覆的墊層(9)的周圍施加超導(dǎo)的YBCO材料層(6)，以及-最后實施熱處理。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述中間層(3)通過機械變 形織構(gòu)化。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述中間層(3)通過熱處理 織構(gòu)化。
4. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述中間層(3)通過熱機械 處理織構(gòu)化。
5. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述中間層(3)通過使用磁 場織構(gòu)化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造電超導(dǎo)體(7)的方法，按此方法，一個釔-鋇-銅-氧化物(YBCO)層作為超導(dǎo)材料直接或在事先涂覆上一個墊層后施加在金屬的織構(gòu)化基層上并進行一次熱處理。為此，首先在一個細(xì)長的金屬載體(1)周圍施加一個金屬材料中間層(3)，此金屬材料與YBCO的晶體結(jié)構(gòu)或與一個適用于涂覆YBCO的墊層(9)的結(jié)構(gòu)相容。接著處理設(shè)有中間層(3)的載體(1)，使中間層(3)作為YBCO材料層(6)或墊層(9)的金屬基層獲得預(yù)定的織構(gòu)化。之后直接在織構(gòu)化的中間層(3)或在事先在此中間層(3)上所涂覆的墊層(9)的周圍施加超導(dǎo)的YBCO材料層(6)，以及，最后實施熱處理。
文檔編號H01B13/00GK101183573SQ20071018707
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者德克·艾斯福特, 阿諾·阿萊斯 申請人:尼克桑斯公司