200027. lajstromszámú szabadalom • Eljárás jó mechanikai tulajdonságú, magas hőmérsékletű szupravezető anyagok kialakítására
1 HU 200027 B A találmány tárgya eljárás jó mechanikai tulajdonságú, magashőmérsékletü szupravezető anyagok kialakítására. Mint ismeretes, Bednorz és Müller [Z. für Physik B 64. 189 (1986)J felfedezése alapvetően változtatta meg a szupravezetés gyakorlati felhasználási lehetőségeit azzal, hogy új, lényegesen magasabb hőmérsékleteken szupravezető anyagokat fedeztek fel, de eléggé váratlan anyagokban, a fém-oxid kerámiákban. Ez az anyagok előállítási technológiájukat, mechanikai tulajdonságaikat tekintve is kerámiák. A gyakorlati életben azonban vezetékekre, tekercsekre lenne szükség, rugalmas, könnyen megmunkálható anyagokra. Az oxid-kerámiák azonban rideg, törékeny, nagy keménységű anyagok. Speciális formákban történő előállításuk szinte megoldhatatlan. Ez nagyban hátráltatja gyakorlati felhasználásukat. A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt nehézségek egyidejű kiküszöbölése. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően egy olyan eljárás kialakítása, mely alkalmas jó mechanikai tulajdonságú, magashőmérsékletü szupravezető anyagok előállítására. A találmány alapja az a felismerés, hogy a feladat egyszerűen megoldódik, ha a szupravezető anyagot hordozóba helyezzük. A találmány szerinti eljárás egy olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, melynek során a magashőmérsékletü szupravezető kerámia anyagot mikrométer nagyságrendű szemcsékben állítjuk elő. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a szupravezető szemcséket ötven százaléknál kisebb mennyiségben fém hordozóba ágyazzuk be, a beágyazást a fém hordozó kialakítása közben végezzük. A találmány értelmében célszerű, ha a fém hordozót olvadékból gyorshütéssel hozzuk létre, miközben a szupravezető szemcséket a megszilárduló olvadékba fújjuk. Nevezetesen célszerű, ha a fém hordozót kémiai leválasztással hozzuk létre, miközben a szupravezető szemcséket lebegtetve ülepítjük be a fém hordozóba. Célszerű továbbá, ha a kémiai leválasztást elektrolitikus úton végezzük. A találmány értelmében célszerű még az is, ha a kémiai leválasztást kémiai redukció útján végezzük. Nevezetesen célszerű még az is, ha a szupravezető szemcséket a beágyazás előtt a hordozó fém olvadéka által jól nedvesített fém bevonattal látjuk el kémiai leválasztással vagy fémgőzőléssel. Célszerű továbbá még az is, ha a szupravezető szemcséket, por alakú fém hordozóval keverjük össze, majd a keveréket préseljük és hőkezeljük. A találmány szerinti eljárás megvalósítása esetén a jó mechanikai tulajdonságú szupravezető anyagot a szupravezető szemcsék fém hordozóba ágyazásával érjük el, közismert kifejezéssel úgynevezett kompozit anyagot állítunk elő. Ennek egyik lehetséges módja, hogy a fém hordozót fém olvadékból, 5 gyorshütéssel hozzuk létre. Erre megfelelőek azok a berendezések, amelyekkel fémüveg, vagy igen kisméretű kristályokat tartalmazó (sendust) anyagot lehet előállítani. Ezekben a berendezésekben a fémolvasdék sugár gyor]Q san forgó hideg hengerek felületére esik, ahol a henger a dermedés során rátapadó fémet, mint szalagot viszi el, ahogy azt Element J. W. és társai INature 187,869 (1960)1, illetve Hillmann H. és Hilzinger H. R. tProc. 15 3rd In. Conf. on Rapidly Quenched Metals, Brighton 1, 34, (1978)1 ismertetik. A henger felszínén így egy olvadék tócsa alakul ki, amely a hengerrel ellentétesen forog. A szupravezető szemcséket levegőárammal a tó- 20 csa aljába fújjuk, ahogy azt J. Latuszkiewicz és P. G. Zielinski (Sixth Int. Conf. on Rap. Quench. Metals, Montreal, Canada 1987) tette kemény SiC és SiCN részecskékkel keményített szalagot állítva elő. 25 Kémiai leválasztás útján is készítenek fém rétegeket. A hordozót ilyen módon is előállíthatjuk. A módszer lehet elektrolitikus, vagy kémiai redukció. Valamilyen kémiai oldatból történik ez a kiválasztás, amely olda- 3Q tot előnyös a homogenitás miatt keringetni. A keringetés sebességével, valamint azzal, hogy a leválasztó tartályba milyen elrendezésben vezetjük be a keringető folyadék áramát (fölfelé, vagy oldalt áramoltatva, esetleg raa- 35 gára a céltárgyra irányítva) a folyadékban lebegő szupravezető szemcsék ülepedését szabályozni tudjuk. Ennek a kiülepedési sebességnek, valamint a hordozó kiválási sebességének az arányával a kompozit anyag 40 összetételét, a szupravezető kerámia hányad mennyiségét szabályozni tudjuk. A lebegő szemcsék felületét vagy már előzőleg bevontuk a hordozó által jól nedvesített bevonattal, vagy pedig az kémiai re- 45 dukciós módszert úgy is módosíthatjuk, hogy a kiválás a szupravezető szemcse felszínére is egyidejűleg történjen. Ugyanezt a nedvesítést elősegítő felszíni réteget a szupravezető szemcsék felszínére 50 fémgőzőléssel is felvihetjük olyan formában, hogy a gőzölő téren finom sugárban átáramoltatjuk, pl. szórással. Vigyáznunk keli azonban a szupravezető oxigén tartalmának megőrzésére azzal, hogy a szupravezető 55 anyag minimális időt töltsön vákuumban. Létrehozhatjuk még ezt a hordozó anyagot finomszemcsés fémpor préselésével is. Ekkor a hordozó fémszemcséket még por alakjában keverjük össze, homogenizáljuk, 50 majd úgy végezzük a préselést. A préselést követően szükség lehet hőkezelésre, hogy a mechanikai tulajdonságot javítsuk, illetve kovácsolásra, hogy a tömörségét fokozzuk. Mindegyik esetben természetesen fontos 65 paraméter a hordozó é6 a szupravezető 2 3
