[发明专利]用于制造带状高温超导体的前体和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造带材形式的高温超导体(HTS)的前体和方法，和可通过这种方法获得的带材形式的HTS。

现有技术

带材形式的高温超导体，也称作涂覆导体，包含带材形式的载体基底(通常由金属，包括贵金属、金属合金或金属复合材料构成，下文也被称作“金属的”)，在其上施加至少一个超导功能层，任选在施加一个或多个中间层或缓冲层后施加。

涂覆导体制造中的一个基本方面是要求超导层必须具有极高纹理(Textur)，即结晶取向。超导层的各个微晶相对于彼此可能仅轻微倾斜，以不损害在宏观长度上的超导性质(High Temperature Superconductivity 1:Materials,A.V.Narlikar(ed.)Springer-Verlag,2004,115-167)。

为了实现这样的高纹理度，依循两种不同的制造方法。在这两种方法中，都使用金属基底，因为只有这样才能实现后续使用所需的强度和同时实现最终产品的挠性。此外，在这两种方法中，在沉积超导层之前，都制造至少一个纹理化(texturierte)中间层或缓冲层，以在沉积超导层时将其纹理转移到超导层。

在第一种方法中，使用其结晶取向还不是特别合适的金属基底作为原材料，并随后在其上施加具有所需取向的缓冲层。这样的定向沉积只能借助物理涂布法，例如离子束辅助沉积(IBAD)和倾斜基底沉积(ISD)在高真空下实施。这些方法伴随着高装置复杂度。

在第二种方法中，金属基底本身通过特定方法纹理化(参见例如DE 101 43 680 C1、CN 1 117 879 C、DE 100 05 861 A1)。然后将金属基底的这种纹理转移到缓冲层并在后续步骤中从此处转移到超导层。由于不必使用定向沉积法施加进一步的层，在此可以使用物理方法或特别是化学方法，如化学溶液沉积(CSD)。

JP 2011 113662 A公开了“用于薄膜超导线网的金属基础材料、其制造方法和制造薄膜超导线的方法”(摘要的标题)。根据摘要，所述金属基础材料具有在超导线网的相反面上的两个陶瓷层。这两个陶瓷层通过在薄膜沉积装置中加热金属基底制成。

DE 101 59 646 C1公开了“用高温超导体材料仅单面涂布平面基底的方法”(标题)。基底已施加到高温超导体材料的仅一面上。该基底在高温超导体材料的背面上形成平坦化层(段落[0011]至[0013]、[0020]和图1)。

DE 10 2013 210 940 B3公开了“用于制造具有高过渡温度的超导层的工业基底的涂布”(标题)。另外公开了在用于随后制造高温超导体带材导体的带材基底上施加平滑层的方法，其具有步骤：(a)将包含聚硅氮烷的液体施加到带材基底的至少一面上；和(b)将包含聚硅氮烷的液体加热到≥450℃的温度以沉积层。

在设备方面和在运行成本两方面，化学方法如CSD法特别经济可行，因为它们通常在标准压力下操作并能够实现高沉积速率。当今的开发研究因此集中于涂覆导体的制造方法，其中经由化学沉积在纹理化金属基底上首先施加一个或多个缓冲层，然后施加超导层。预先施加并热解的每层的随后结晶实现这样的效果：在每种情况下紧邻的下方的纹理化层或金属基底的纹理被转移。

缓冲层的一个功能是防止金属基底被氧化腐蚀，所述氧化腐蚀会导致至少在金属表面的取向损失；其次，必须防止金属离子如镍或铁扩散到超导层中，以不损害其质量。在最糟糕的情况下，该材料的超导性质会丧失。

但是，在用于最后施加的HTS前体层的结晶的HTS前体的最终HTS结晶退火中(或甚至在HTS前体层或缓冲层的热解中)，该热处理中的所用高温和氧气氛和在一些情况下湿气氛会对纹理化金属基底造成破坏，尤其是通过氧化过程。这在正面(第一带材面)上不一定有害，只要已在其上施加已附着的缓冲层(尤其是非导电缓冲层)并另外仍可经背面电连接。

发明目的

因此本发明的一个目的是保护HTS前体，尤其是带材背面(第二带材面)在HTS结晶退火过程中或甚至在热解过程中免受氧化过程损害。同时，优选不阻碍电连接。

发明主题

根据本发明，这一目的通过根据所附权利要求的前体和通过相应的方法和相应的带材形式的HTS实现。

本发明(总体上)涉及用于制造带材形式的高温超导体(HTS)的前体，其包含

带材形式的金属基底，其具有第一带材面和第二带材面，其中，

在第一带材面上，

(a)所述基底具有作为用于缓冲层或HTS层的结晶配向生长的模板的限定纹理，

和