WO2005093865A1 - Antihaftbeschichtung für die herstellung von kompositwerkstoff-drähten - Google Patents
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Classifications
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- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0801—Manufacture or treatment of filaments or composite wires
Definitions
- the actual superconducting substance or one which is converted to a superconductor in the course of final heat treatments, is usually combined with another metal, usually not superconducting, e.g. Cu, Ag or other metal alloys, and you get a composite workpiece.
- This composite workpiece is e.g. obtained by the "powder in the tube” technique: the superconductor or the pre-substance (also called precursor) is filled into a metal tube and this is sealed on both sides. If necessary, this is evacuated beforehand.
- the superconductor is produced in one or more final heat treatments (also referred to in the specialist literature as annealing treatment).
- this step includes sintering, an alloy or a phase transition or combinations thereof.
- This heat treatment can be carried out to protect the materials or to influence the phase formation process - under a defined atmosphere or in a vacuum.
- the treatment temperatures to be used here are higher than those of the tempering steps; they can even come close to the melting temperature of the surrounding metals.
- This type of production - first mechanical forming and then one or more heat treatments that require protection against mutual contact of the material - is also used in numerous other areas. Here are a few examples without restricting the process to them: memory metals, thermocouples, powder-insulated wires. As long as the material to be treated is not yet finished, it is also called semi-finished product.
- [D4] provides an overview of the materials commonly used today and the associated manufacturing processes.
- the coating is removed after completion of the heat treatment, as possible mechanical forming steps follow or the end product is required without a coating.
- EP 322619A1 discloses a method according to which a layer of zirconium oxide, aluminum oxide or compounds made of aluminum oxide and other metal oxides ensures the connection between an oxide-ceramic material and a carrier and at the same time prevents chemical reactions and interactions between the substances.
- the coating must adhere well to the wire so that it does not flake off during the heat treatment.
- the removal is therefore very expensive by mechanical brushing or grinding. This is very time-consuming and can even damage or destroy the sensitive materials. In addition, the removal is usually not complete and residues interfere with further processing.
- the reason for the mechanical, disadvantageous removal of the coating is due to the fact that the coating materials used are so chemically and thermally inert that gentle detachment with solvents, acids or bases is not possible.
- the inventive method allows comparably simple application, a good-quality, thin protection during maintenance 'meà and a substantially improved removal of the protective layer. At the same time, the simpler handling makes the process cheaper and the surface quality of the wire better.
- the coating agent or method according to the invention is based on the use of soluble release agents or a combination of soluble and insoluble release agents.
- the solubility of the release agent makes it possible, on the one hand, to produce stable coating solutions without the known and undesirable phenomenon of sedimentation in suspensions, and on the other hand, this solubility enables the coating or the release agent to be simply washed off after the heat treatment without the need for mechanical treatment.
- the coating and separation systems can be adapted to the individual requirements in a wide range.
- the semi-finished product is provided with a protective layer of release agent before a heat treatment.
- a protective layer of release agent before a heat treatment.
- further mechanical treatments e.g. drawing, rolling without being restricted to this
- tempering steps can be carried out.
- the semi-finished product is drawn through a bath with a solution of solvent and salt.
- the semi-finished product is drawn through a bath with a suspension of slurry and separating agent.
- the solution can be applied to one or both sides by means of a meterable (manual or automatic) device for applying liquids and / or suspensions.
- the solvent or carrier liquid is then removed. This can be done by drying at room temperature or in an oven.
- the temperature is chosen so that the semi-finished product or the substances contained therein are not damaged or undergo phase changes.
- the material to be dried can be subjected to targeted temperature gradients in one Continuous furnace or corresponding temperature profiles are exposed in a closed furnace.
- a so-called rewinder is used.
- the semi-finished product is wound from a first spool or carrier onto a second spool or carrier.
- the application to the second coil or carrier can be done tightly or loosely with a distance between the individual turns. For this purpose, it may be necessary to control the winding force and speed precisely.
- a second belt to be run along can also serve as a spacer, which is removed again before further processing.
- the salt solution is applied to the semi-finished product between this first and second coil or carrier. If the solvent is removed in a continuous furnace, there is a continuous furnace after the device for solvent application and before the second coil or carrier, through which the semi-finished product provided with solution is carried out for drying.
- a solution with 12% by weight potassium sulfate (K2S04, 99%; Roth) is prepared in deionized (VE) water.
- the solution is kept constant at a temperature of 30-40 ° C.
- the solution is applied on one side and continuously to an HTS ribbon conductor using a capillary.
- the strip conductor surface is wetted with the solution.
- the order is at a feed rate of 3m / min. Drying takes place in a 3m long drying section at 480 ° C.
- FIG. 1 and FIG. 2 show cross sections of coated strip conductors. 1 and FIG. 2 on the left represent a strip conductor coated according to Example 1, FIG. 2 on the right a strip conductor coated conventionally (according to the prior art) with aluminum oxide suspension. It can clearly be seen that the coating with potassium sulfate according to the example results in a significantly thinner coating, since here the minimum layer thickness does not depend on the size of the dispersed particles.
- the coating is removed by simply rinsing with water solves. The removal takes place in a pass through a water basin with a downstream scraper.
- an inert gas e.g. nitrogen
- FIG. 3 shows X-ray fluorescence measurements (XRF) of the conductor surface with and without coatings / release agents.
- XRF X-ray fluorescence measurements
- Soda water glass (Roth) was used for the coating.
- the solution is applied on one side and continuously to the HTS strip conductor by means of a capillary on the strip conductor surface.
- the application takes place with a feed of 2.5m / min. Drying takes place in a divided, 3 m long drying section at a pre-drying temperature of 120 ° C and a final drying temperature of 500 ° C.
- the coating is removed by ultrasound-assisted rinsing with 1-molar sodium hydroxide solution. The removal takes place in a pass through an ultrasound tank with a downstream scraper.
- the solution is applied on one side and continuously to the HTS strip conductor by means of a capillary on the strip conductor surface.
- the application takes place with a feed of 3m / min. Drying takes place in a divided, 3 m long drying section at a predrying temperature of 200 ° C and a final drying temperature of 500 ° C.
- the coating is removed by ultrasound-assisted rinsing with demineralized water. The removal takes place in a pass through an ultrasound tank with a downstream scraper.
- a soluble component also makes it possible to remove the inherently insoluble particles from the strip conductor to be protected by destroying the cohesion of the separating layer upon contact with the solvent.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Supraleitern mit einer wenigstens temporären, vollständigen oder teilweise Beschichtung mit einem organischen oder anorganischen Salz, dadurch gekennzeichnet, dass dieses vor mindestens einer Wärmebehandlung aufgetragen, von Lösungsmittelresten befreit und nach einer oder mehrerer Wärmebehandlungen und/oder anderen Fertigungsschritten wieder entfernt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Description
Bezeichnung: Antihaftbeschichtung für die Herstellung von Kompositwerkstoff-Drähten
1 Zitierte Dokumente
• Dl: DE 19815096C2
• D2: EP 0044144B1
• D3: EP 322619A1
• D4 : B. Fischer, H. Helldörfer, A. Jenovelis, S. Kautz, M. Kühnl, J. Müller, 0 . Eibl, C. Peuker, und B. Roas; Herstellung von Bi-2223 Bandleitern für das Kabel-Funktionsmodel, VDI 1996, Supraleiter und Tieftemperaturtechnik
2 Stand der Technik
Mit der Entdeckung des Supraleitereffektes im Jahre 1911 den holländischen Physiker Kammerlingh-Onnes begann eine umfangreiche Entwicklung, um Supraleiter industriell nutzbar zu machen. Dies beinhaltete die Suche nach Materialien mit höherer kritischer Temperatur aber auch Herstellungsverfahren, um diese Nutzen zu können.
Heute unterscheidet man zwei Klassen von Supraleitern, so genannte Tieftemperatur Supraleiter, deren kritische Temperatur die Verwendung von Helium im Betrieb verlangt und Hochtemperatur Supraleiter, die eine höhere Betriebstemperatur erlauben.
Für die meisten elektrotechnischen Anwendungen, in denen Supraleiter heute zum Einsatz kommen, benötigt man einen Draht mit supraleitenden Eigenschaften. Typischerweise wird bei einem solchen die eigentlich supraleitende Substanz, oder eine solche, die bei abschließenden Wärmebehandlungen zu einem Supraleiter umgewandelt wird, mit einem anderen Metall, zumeist nicht supraleitend wie z.B. Cu, Ag oder anderen Metalllegierungen, umgeben und man erhält ein Kompositwerkstück. Dieses Kompositwerkstück wird z.B. durch die „Pulver im Rohr"-Technik erhalten: Der Supraleiter oder die Vorsubstanz (auch Precursor genannt) wird in ein Metallrohr gefüllt und dieses auf beiden Seiten verschlossen. Ggf. wird dieses vorher noch evakuiert.
Im Verlauf des Fertigungsprozesses erfolgen dann verschiedene mechanische, deformierende Bearbeitungsschritte, die meist, aber nicht ausschließlich, der Querschnittsreduktion dienen. Da das umgebende Metall bei dieser Bearbeitung erhärten kann, können Zwischentem- perschritte (z.B. Rekristalisation) durchgeführt werden, um das Metall wieder umformbar zu machen. Hierbei wird eine Temperatur gewählt, die den gewünschten Effekt bei dem umgebenden, nicht supraleitenden Material erfüllt und gleichzeitig keinen oder keinen nachteiligen Einfluss auf die supraleitende oder zukünftig supraleitende Substanz hat. Ggf. muss dieser Temperschritt unter Schutzgasatmosphäre oder im Vakuum stattfinden. Man erhält einen Draht oder
Kabel des Kompositmaterials. Dieses Halbzeug bedarf der Weiterverarbeitung.
In einer oder mehreren abschließenden Wärmebehandlungen (in der Fachliteratur auch als Glühbehandlung bezeichnet) wird der Supraleiter hergestellt. Je nach Ausgangsmaterial beinhaltet dieser Schritt eine Sinterung, eine Legierung oder eine Phasenumwandlung bzw. Kombinationen daraus. Diese Wärmebehandlung kann zum Schutz der Materialien oder zur Einflussnahme auf den Phasehbildungsprozess -unter definierter Atmosphäre oder im Vakuum erfolgen. Die hierbei zu verwendenden Behandlungstemperaturen sind höher als die der Temperschritte, sie können sogar in die Nähe der Schmelztemperatur der umgebenden Metalle kommen. Diese Art der Herstellung - zunächst mechanische Umformung und abschließend eine oder mehrere Wärmebehandlungen, die einen Schutz vor gegenseitiger Berührung des Materials benötigt - wird auch in zahlreichen anderen Bereichen eingesetzt. Hier seien einige Beispiele genannt, ohne das Verfahren auf diese einzuschränken: Memorymetalle, Thermoelemente, Pulverisolierte Drähte. Solange das zu behandelnde Material noch nicht fertig produziert ist, nennt man es auch Halbzeug.
Eine Übersicht über heute gängige Materialien und die zugehörigen Herstellverfahren gibt [D4] .
In industriellen Fertigungsprozessen ist ein hoher Materialdurchsatz bei möglichst geringem Aufwand erwünscht, daher verwendet man für diese Wärmebehandlungen Ofenanlagen, die eine dichte Packung der zu glühenden Materialien erlaubt. Aus diesem Grund kann es zu unerwünschten Berührungen nebeneinander liegender Materialien kommen, die ein „aneinanderbacken" oder gar Versinterung oder Verschmelzung zur Folge haben. An diesen Stellen ist das Material, der Draht dann zerstört. Um dies zu verhindern, bringt man vor einer solchen Wärmebehandlung eine Schutzschicht auf, die dieses „aneinanderbacken" unterbindet. Für Hochtemperatur Supraleiter (HTS) ist ein solches Verfahren z.B. in der DE 19815096C1 vorgeschlagen. Hier wird eine Suspension mit A1203 (Korund) aufgetragen und mittels eines Ofens getrocknet. Anschließend erfolgt die Wärmebehandlung. Es können auch andere hochschmelzende Keramikoxide zum Einsatz kommen wie z.B. MgO,' Zr02, Zirkonate oder Titanate.
Die Beschichtung wird nach Abschluss der Wärmebehandlung entfernt, da eventuelle mechanische Umformschritte folgen oder das Endprodukt beschichtungsfrei benötigt wird.
Würde die Beschichtung auf dem Draht gelassen, so würde diese zu Beschädigungen von Umformmaschinen (z.B. Walzen) führen, das Verlöten bzw. die elektrische Kontaktierung verhindern oder die Aufbringung anderer Beschichtungen (z.B. eine elektrische Isolation) verhindern.
In EP 044144B1 wird zwischen einem Träger aus z. B. Strontiumtitanat, aber auch aus einem Metall, und seiner Beschichtung mit einem oxidkeramischen Hochtemperatur-Supraleiterwerkstoff eine Schicht vorgesehen, die gute Haftung zwischen Träger und Beschichtung bewirkt und chemische Reaktionen und Wechselwirkungen zwischen Trägermaterial und dem oxidkeramischen Werkstoff verhindert. Für diese Zwischenschicht ist dort U. a. Aluminiumoxid vorgesehen, das als alkoholische Suspension auf der Trägeroberfläche aufgebracht wird und zwecks dauerhafter Verbindung mit dem Trägermaterial bei 950°C gesintert wird.
Aus EP 322619A1 ist ein Verfahren bekannt, wonach eine Schicht aus Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid oder Verbindungen aus Aluminiumoxid und anderen Metalloxiden die Verbindung zwischen einem oxidkeramischen Werkstoff und einem Träger gewährleistet und gleichzeitig chemische Reaktionen und Wechselwirkungen zwischen den Substanzen verhindert.
3 Nachteil
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass diese Entfernung sehr aufwendig ist oder gar nur teilweise gelingt.
Die Beschichtung muss gut auf dem Draht haften, damit sie während der Wärmebehandlung nicht abplatzt . Die Entfernung erfolgt daher sehr aufwendig durch mechanisches Abbürsten oder Abschleifen. Dies ist sehr zeitintensiv und kann bei den empfindlichen Materialien sogar zu Beschädigungen oder zur Zerstörung führen. Außerdem erfolgt die Entfernung in der Regel nicht vollständig und Reste stören bei der Weiterverarbeitung. Die Notwendigkeit der mechanischen, nachteilhaften Entfernung der Beschichtung ist darin begründet, dass die verwendeten Beschichtungsmaterialien chemisch und thermisch so inert sind, dass ein schonendes Ablösen mit Lösungsmitteln, Säuren oder Basen nicht möglich ist.
4 Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt das vergleichbar einfachere Auftragen, einen qualitativ guten und dünnen Schutz während der War- ' mebehandlung und eine wesentlich verbesserte Entfernung der Schutzschicht. Gleichzeitig wird durch die einfachere Handhabung das Verfahren kostengünstiger und die Oberflächenqualität des Drahtes besser.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel bzw. -verfahren beruht auf der Verwendung löslicher Trennmittel bzw. einer Kombination löslicher und unlöslicher Trennmittel.
Um dies zu erreichen, ergeben sich folgende Anforderungen an ein Beschichtungsmittel, bzw. das darin gelöste Trennmittel:
• Schmelzpunkt oberhalb der Temperatur der Wärmebehandlung
• Inert gegen das zu schützende Substrat, d.h. keine Schädigung der Oberfläche des zu schützenden Halbzeugs
• Hohe Löslichkeit im Lösungsmittel (wichtig für Auftragen und Abwaschen)
• Möglichst nicht hygroskopisch oder Kristallwasser enthaltend
• Keine Zersetzung während der Wärmebehandlung
• Möglichst nicht toxisch, ohne einschränkend auf die Auswahl zu wirken
• Preisgünstig (Salz + Lösungsmittel) , ohne einschränkend auf die Auswahl zu wirken
Die Löslichkeit der Trennmittel ermöglicht es einerseits stabile Be- schichtungslösungen herzustellen, ohne dass bei Suspensionen bekannte und unerwünschte Phänomen der Sedimentation, andererseits ermöglicht diese Löslichkeit ein einfaches Abwaschen der Beschichtung bzw. des Trennmittels nach der Wärmebehandlung ohne die Notwendigkeit einer mechanischen Behandlung. Durch die Kombination verschiedener löslicher und unlöslicher Komponenten, verschiedener Lösungsmittel und Additiven, wie z.B. Benetzungsmitteln, können die Beschichtungsund Trennsysteme in einem weiten Spektrum den individuellen Anforderungen angepasst werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vor einer Wärmebehandlung das Halbzeug mit einer Schutzschicht aus Trennmittel versehen. Zwischen dem Auftragen der Schutzschicht und der Wärmebehandlung können noch weitere mechanische Behandlungen (z.B. Ziehen, Walzen, ohne darauf einzuschränken) oder Temperschritte durchgeführt werden.
Zum Zweck des Auftragens dieser Schutzschicht wird das Halbzeug durch ein Bad mit einer Lösung aus Lösungsmittel und Salz durchgezogen. Alternativ wird das Halbzeug durch ein Bad mit einer Suspension aus AufSchlämmflüssigkeit und Trennmittel gezogen. Alternativ kann die Lösung mittels einer dosierbaren (manuell oder automatisch) Einrichtung zum Auftragen von Flüssigkeiten und / oder Suspensionen auf eine oder beide Seiten aufgetragen werden.
Anschließend wird das Lösungsmittel bzw. Trägerflüssigkeit entfernt. Dies kann durch trocknen bei Raumtemperatur oder in einem Ofen geschehen. Die Temperatur wird dabei so gewählt, dass das Halbzeug o- der darin befindliche Substanzen keinen Schaden nehmen oder Phasenveränderungen durchlaufen. Um eine ggf. vorsichtige Erwärmung des Halbzeugs und langsame Trocknung ohne Rissbildung zu gewährleisten kann das zu trocknende Gut gezielten Temperaturgradienten in einem
Durchlaufofen oder entsprechenden Temperaturprofilen in einem geschlossenen Ofen ausgesetzt werden.
Um eine solche Beschichtung zu erreichen, kommt ein so genannter Umspuler zum Einsatz. Bei diesem wird das Halbzeug von einer ersten Spule oder Träger auf eine zweite Spule oder Träger gespult. Das aufbringen auf die zweite Spule bzw. Träger kann dicht oder locker mit Abstand zwischen den einzelnen Windungen geschehen. Zu diesem Zweck kann es notwendig sein, die Spulkraft und -geschwindigkeit genau zu kontrollieren. Als Abstandhalter kann auch ein zweites, mitzulaufendes Band dienen, das vor einer Weiterverarbeitung wieder entfernt wird.
Zwischen dieser ersten und zweiten Spule bzw. Träger wird die Salzlösung auf das Halbzeug aufgetragen. Im Falle einer Entfernung des Lösungsmittels in einem Durchlaufofen befindet sich nachfolgend nach der Einrichtung für die Losungsmittelauftragung und vor der zweiten Spule bzw. Träger ein Durchlaufofen, durch den das mit Lösung versehene Halbzeug zur Trocknung durchgeführt wird.
5 Beispiele
Folgende Beispiele der Beschichtung mit einer Salzlösung seien angeführt, ohne sich auf diese zu beschränken:
(1) Beschichtung mit Kaliumsulfat
Zunächst wird bei einer Temperatur von 30°C 31 einer Lösung mit 12Gew.-% Kaliumsulfat (K2S04, 99%; Fa. Roth) in vollentsalztem (VE) Wasser hergestellt. Die Lösung wird dabei konstant bei einer Temperatur von 30-40°C gehalten.
Die Lösung wird einseitig und kontinuierlich auf einen HTS- Bandleiter mittels einer Kapillare aufgetragen. Dabei wird die Bandleiter-Oberfläche mit der Lösung benetzt . Die Auf ragung erfolgt mit einem Vorschub von 3m/min. Die Auftrocknung erfolgt in einer 3m langen Trocknungsstrecke bei 480°C.
Figur 1 und Figur 2 zeigen Querschliffe beschichteter Bandleiter. Figur 1 und Figur 2 links stellen eine gemäß Beispiel 1 beschichteten Bandleiter dar, Figur 2 rechts zum Vergleich ein mit Aluminiumoxid-Suspension konventionell (nach dem Stand der Technik) beschichteter Bandleiter. Deutlich zu sehen ist, dass die Beschichtung mit Kaliumsulfat gemäß Beispiel eine deutlich dünnere Beschichtung ergibt, da hier die MindestSchichtdicke nicht von der Größe der dispergierten Teilchen abhängt.
Nach der Wärmebehandlung der beschichteten HTS Bandleiter bei Temperaturen von 800 - 840°C über einen Zeitraum von 5 - 120h bei einer Atmosphäre von 5 - 15% Sauerstoff in einem inerten Gas (z.B. Stickstoff) wird die Beschichtung durch einfaches Spülen mit Wasser abge-
löst. Das Entfernen erfolgt dabei im Durchlauf durch ein Wasserbecken mit einem nachgeschalteten Abstreifer.
Bei der Wärmebehandlung wurden keinerlei Anhaftungen oder Versinte- rungen der Bandleiter festgestellt.
Figur 3 zeigt Röntgenfluoreszenzmessungen (RFA) der Leiteroberfläche mit und ohne Beschichtungen / Trennmittel. Die Untersuchungen wurden mit einer standardlosen Methode auf einem S4-Explorer, Fa. Bruker AXS durchgeführt. Die Kennzahlen zeigen zum einen, dass die Beschichtung mit Kaliumsulfat deutlich dünner ist als die Vergleichs- beschichtung mit Aluminiumoxid. Abzulesen ist daran, dass bedingt durch die Austrittstiefe des Silbersignals durch die Oberfläche von wenigen Mikrometern bei der dickeren Aluminiumoxid-Beschichtung nahezu kein Silbersignal detektiert wird (ebenfalls abzulesen am Ag/Al Verhältnis) . Zum Anderen zeigen die Kennzahlen, dass die Entfernung der Kaliumsulfatbeschichtung praktisch vollständig möglich ist, abzulesen am Verhältnis Ag/K, welches für den gereinigten Leiter wieder dem des Rohleiters entspricht. Die Reinigung des mit Aluminiumoxid beschichteten Leiters erfolgt dagegen nur unvollständig.
(2) Beschichtung mit Natronwasserqlas
Für die Beschichtung wurde Natronwasserglas (Fa. Roth) verwendet.
Die Lösung wird einseitig und kontinuierlich auf den HTS-Bandleiter mittels einer Kapillare auf die Bandleiter-Oberfläche aufgetragen. Die Auftragung erfolgt mit einem Vorschub von 2,5m/min. Die Auf- trocknung erfolgt in einer geteilten insgesamt 3m langen Trocknungs- strecke bei einer Vortrocknungstemperatur von 120°C und einer End- trocknungstemperatur von 500 °C.
Nach der Wärmebehandlung der beschichteten HTS Bandleiter bei Temperaturen von 800 - 840°C über einen Zeitraum von 5 - 120h bei einer Atmosphäre von 5 - 15% Sauerstoff in Stickstoff wird die Beschichtung durch ultraschallunterstütztes Spülen mit 1-molarer Natronlauge abgelöst. Das Entfernen erfolgt dabei im Durchlauf durch ein Ultraschallbecken mit einem nachgeschalteten Abstreifer.
Bei der Wärmebehandlung wurden keinerlei Anhaftungen oder Versinte- rungen der Bandleiter festgestellt.
Auf dem Bandleiter sind nach dem Entfernen der Beschichtung keinerlei Beschichtungsreste oder Oberflächenschädigungen festzustellen. Die Beurteilung erfolgte dabei über optische Mikroskopie (Axiotech, 500x Vergrößerung; Fa. Zeiss)
(3) Beschichtung mit einer Mischung aus herkömmlicher Beschichtung und K2S04
Zunächst wird bei Raumtemperatur 11 einer Lösung mit 8Gew.-% Kaliumsulfat (K2S04, 99%; Fa. Roth) in vollentsalztem (VE) Wasser hergestellt. Die Lösung wurde anschließend mit 11 handelsüblicher Aluminiumoxid-Suspension gemischt.
Die Lösung wird einseitig und kontinuierlich auf den HTS-Bandleiter mittels einer Kapillare auf die Bandleiter-Oberfläche aufgetragen. Die Auftragung erfolgt mit einem Vorschub von 3m/min. Die Auftrock- nung erfolgt in einer geteilten insgesamt 3m langen Trocknungsstrecke bei einer Vortrocknungstemperatur von 200°C und einer Endtrock- nungstemperatur von 500°C.
Nach der Wärmebehandlung der beschichteten HTSL Bandleiter bei Temperaturen von 800 - 840°C über einen Zeitraum von 5 - 120h bei einer Atmosphäre von 5 - 15% Sauerstoff in Stickstoff wird die Beschichtung durch ultraschallunterstütztes Spülen mit VE-Wasser abgelöst. Das Entfernen erfolgt dabei im Durchlauf durch ein Ultraschallbecken mit einem nachgeschalteten Abstreifer.
Bei der Wärmebehandlung wurden keinerlei Anhaftungen oder Versinte- rungen der Bandleiter festgestellt.
Auf dem Bandleiter sind nach dem Entfernen der Beschichtung keinerlei Beschichtungsreste oder Oberflächenschädigungen festzustellen. Die Beurteilung erfolgte dabei über optische Mikroskopie (Axiotech, 500x Vergrößerung; Fa. Zeiss) .
Die Verwendung einer löslichen Komponente ermöglicht es durch die Zerstörung des Trennschichtzusammenhalts bei Kontakt mit dem Lös- dungsmittel auch die an sich unlöslichen Partikel vom zu schützenden Bandleiter zu entfernen.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines bandförmigen oder runden länglichen Halbzeugs mit einer wenigstens temporären Beschichtung dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Wärmebehandlung ein Trennmittel aufgebracht wird, dass nach besagter Wärmebehandlung einfach mittels eines Lösungsmittels entfernt werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittellösung mittels einer Kapillare, im Durchlaufbad, durch Tauchen, durch sprühen, mittels Schwamm oder Bürste oder durch einen dosierbaren Tropf aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittellösung oder das Trennmittel direkt mittels Drucken, Walzen, MOD oder Aufdampfen aufgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel in einem Durchlaufofen mittels Trocknung (Verdampfung) entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel unter Unterdruck mittels Verdampfung entfernt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel aus einem Salz besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel aus einem Metallsalz besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel eine Mischung aus einem Salz mit einem hochschmelzenden keramischen Werkstoff ist, das als Mischung einer Lösung mit Suspension aufgetragen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass als Trennmittel zur Verwendung kommt ein lösliches Metallsalz, Mischungen aus lösl. Metallsalzen, Mischungen aus lösl. und unlösl. Metallsalzen.
10. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass als Trennmittel zur Verwendung kommen Salze von Alkalimetallen, insbesondere Sulfate, Hydrogenphosphate, Oxide oder Silikate oder Mischungen aus löslichen Sulfaten, Oxiden und/oder Silikaten und unlöslichen Sulfaten, Oxiden, Zirkonaten, Titanaten und/oder Silikaten.
11. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel für die Auftragung des Trennmittels zur Verwendung kommen Wasser, Säuren, Laugen, organische Lösungsmittel oder Mischungen daraus .
12. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel nach einer Wärmebehandlung und ggf. stattgefundenen Umwickelschritten und mechanischen Umformungen durch einfaches Abspülen mit Wasser, VE-Wasser, Laugen oder Säuren entfernt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung des Trennmittels erfolgt durch aufsprühen, abspülen, abbürsten, Ultraschallbad, Tauchen, Abwischen mittels Schwamm oder Kombinationen daraus.
14. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 12, dadurch gekennzeichnet dass, dieses auf bandförmige Halbzeuge aus Hochtemperatur-Supraleiter Drähte oder Kabel angewendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 12, dadurch gekennzeichnet dass, die Temperatur für die Lösungsmittelentfernung, so gewählt wird, dass sie unterhalb der Wärmebehandlungstemperatur gewählt wird.
16. Anlage zum Aufbringen eines Trennmittels auf ein bandförmiges Halbzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige Halbzeug von einer ersten Spule mit gezielter Zugspannungskontrolle auf eine zweite Spule gewickelt wird und zwischen diesen beiden Spulen mit einem Gemisch aus Trennmittel und Lösungsmittel beschichtet wird und das Lösungsmittel vor einer Wärmebehandlung entfernt wird.
17. Anlage nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel in einem Durchlaufofen vor Aufwickeln auf die zweite Spule verdampft wird.
18. Anlage nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel an der Luft bei Raumtemperatur vor Aufwickeln auf die zweite Spule verdampft wird.
19. Anlage nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel nach Aufwickeln auf die zweite Spule in einem Wärmebehandlungsofen verdampft wird.
20. Anlage nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel oder Rest davon nach Aufwickeln auf die zweite Spule in einem Vakuumschrank verdampft wird.
21. Anlage nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel-Lösungsmittel Gemisch durch einen dosierbaren Tropf tropfenweise aufgebracht wird.
22. Anlage nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel-Lösungsmittel Gemisch durch eine Kapillardosiereinheit kontinuierlich aufgebracht wird.
23. Anlage nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel-Lösungsmittel Gemisch durch ein Tauchbad oder einen Schwamm kontinuierlich aufgebracht wird.
24. Anlage nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel-Lösungsmittel Gemisch durch einen Tintenstrahldruckkopf aufgebracht wird.
25. Besc ichtungslösung zur Verwendung in einem Verfahren nach Anspruch 1 bis 15 bestehend aus einem Salz in einem Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet dass es sich auf eine Metalloberfläche auftragen lässt und nach Trocknung des Lösungsmittels und einer Wärmebehandlung durch Verwendung eines Lösungsmittels einfach abwaschen lässt.
26. Beschichtungslösung nach Anspruch 25, gekennzeichnet dadurch, dass neben Salz auch ein nicht löslicher Anteil in der Lösung suspendiert ist.
27. Beschichtungslösung nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet dadurch, dass als Salz K2S04, verwendet wird.
28. Beschichtungslösung nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet dadurch, dass als nicht löslicher Bestandteil Aluminiumoxid verwendet wird.
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