Procedimiento de producción de un elemento superconductor.

Procedimiento de producción de un elemento superconductor apropiado para su uso como superconductor de alambre en canal en aplicaciones de imagen por resonancia magnética

(RMI) y resonancia magnética nuclear (RMN), tal elemento superconductor contiene un alambre superconductor y un componente de cobre que tiene una ranura longitudinal y estando el alambre superconductor posicionado en la ranura,

el procedimiento comprende las etapas de:

a) revestir con un material de soldadura a base de estaño libre de plomo al menos una de las superficies del alambre superconductor y la ranura del componente de cobre,

b) disponer el alambre superconductor en la ranura del componente de cobre de manera que se consiga el contacto mecánico, en el que se forma un perfil de canal,

caracterizado porque el procedimiento comprende, además, la etapa

c) después del revestimiento, se trabaja el perfil de canal con un grado de deformación del 1 al 38%, de manera que se genera un contacto íntimo entre el alambre superconductor y la pared o paredes de la ranura del componente de cobre.

y porque el material de soladura a base de estaño libre de plomo es seleccionado en el grupo de:

- aleaciones de estaño-plata que contienen del 0,1 al 20% en peso de plata, preferiblemente del 0,1 al 5% en peso de plata.

- aleaciones estaño-cobre que contienen del 0,1 al 20% en peso de cobre, preferiblemente del 0,1 al 5% en peso de cobre,

- aleaciones de estaño-cinc que contienen del 0,1 al 20% en peso de cinc, preferiblemente del 0,1 al 5% en peso de cinc,

- aleaciones de estaño-antimonio que contienen del 0,1 al 20% en peso de antimonio, preferiblemente del 0,1 al 5% en peso de antimonio,

- aleaciones de estaño-bismuto que contienen del 0,1 al 20% en peso de bismuto, preferiblemente del 0,1 al 5% en peso de bismuto,

- aleaciones de estaño-indio que contienen del 0,1 al 20% en peso de indio, preferiblemente del 0,1 al 5% en peso de indio,

- aleaciones de estaño ternarias con componentes aleados del grupo del cobre, plata, cinc, antimonio, bismuto e indio de manera que el contenido de cada componente aleado sea del 0,1 al 20% en peso, preferiblemente del 0,1 al 5% en peso, siendo el resto estaño,

- aleaciones de estaño cuaternarias con componentes aleados del grupo del cobre, plata, cinc, antimonio, bismuto e indio de manera que el contenido de cada componente aleado sea del 0,1 al 20% en peso, preferiblemente del 0,1 al 5% en peso, siendo el resto estaño

- aleaciones de estaño que tienen incluso cuatro componentes aleados con el estaño del grupo del cobre, plata, cinc, antimonio, bismuto e indio de manera que el contenido de cada componente aleado sea del 0,1 40 al 20% en peso , preferiblemente del 0,1 al 5% en peso, siendo el resto estaño,

- aleaciones binarias de estaño-bismuto en las que el contenido de bismuto es del 20 al 60% en peso, una aleación binaria de estaño-indio en la que el contenido de indio es del 20 al 60% en peso

- aleaciones binarias de estaño-indio en las que el contenido es del 20 al 60% en peso.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FI2006/000153.

Solicitante: LUVATA ESPOO OY.

Nacionalidad solicitante: Finlandia.

Dirección: P.O. BOX 78 02101 ESPOO FINLANDIA.

Inventor/es: SOMERKOSKI,JUKKA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos que utilizan la superconductividad o... > H01L39/24 (Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de los dispositivos cubiertos por H01L 39/00 de sus partes constitutivas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos que utilizan la superconductividad o... > H01L39/14 (Dispositivos de superconductividad permanente)

PDF original: ES-2527532_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de producción de un elemento superconductor La invención se refiere a un procedimiento de producción de un elemento superconductor y al elemento superconductor producido por el procedimiento, tal superconductor se usará como superconductor de alambre en 5 canal en aplicaciones de imagen por resonancia magnética (RMI) y en resonancia magnética nuclear (RMN) .

Los superconductores de alambre en canal (WIC) han sido desarrollados para aplicaciones de RMI y RMN porque estas aplicaciones requieren grandes longitudes de unidad, grandes pesos de unidad y fracciones de volumen bastante grandes de cobre en el conductor. La solución preferida es procesar el alambre compuesto superconductor caro y el componente de cobre por separado y unirlos juntos en las etapas de procedimiento final con el fin de conseguir un conductor de alambre en canal. Para esta unión entre el componente de cobre y el alambre superconductor, el componente de cobre está provisto de una ranura longitudinal, en la que se inserta el alambre superconductor.

En la fabricación de conductor de alambre en canal es conocido el uso de una soldadura, que contiene el 60% en peso de plomo y el 40% en peso de estaño. Cuando se produce este conductor el alambre se inserta dentro del componente de cobre ranurado de manera que el alambre queda situado esencialmente en la ranura. La combinación del alambre y el componente de cobre ranurado se consigue llevando a ambos a través de una fusión de plomo-estaño y a continuación a través de una matriz de estirado, que proporciona al superconductor dimensiones precisas y propiedades mecánicas apropiadas. El plomo sirve como lubricantes apropiado en esta etapa de estirado en estado fundido.

El procedimiento que implica la etapa simultánea del estañado en caliente y el estirado en estado fundido posee inconvenientes inherentes, por ejemplo reacciones de flujo con la fusión y la disolución del cobre en la fusión que dan como resultado frecuentes necesidades de limpieza y descobrado y de este modo se consigue una producción reducida, longitudes de unidad menores y mayores tasas de desechos inesperadas. Además, el uso de soldadura libre de plomo para lubricar la acción del estirado por matriz creará nuevos desafíos.

La publicación JP 2000-294053 se refiere a un procedimiento de producción de un superconductor de alambre en canal para aplicaciones de imagen por resonancia magnética. En este procedimiento los inconvenientes del plomo quedan eliminados de manera que no se usa cualquier soldadura en la producción de un superconductor de alambre en canal. Se consigue un contacto mecánico estable entre el alambre superconductor y el componente de cobre ranurado trabajando el componente de cobre ranurado de manera que el alambre circule esencialmente y completamente por el componente de cobre ranurado. Sin embargo, este tipo de contacto mecánico no es suficiente, porque en particular las aplicaciones de imagen por resonancia magnética requieren un contacto que tiene una buena conductividad térmica y una buena conductividad eléctrica entre el alambre y la pared de la ranura.

El documento DE 2749052 A1 divulga un superconductor y un procedimiento de producción de un superconductor. El superconductor está fijado en una ranura de un alambre de cobre mediante soladura.

El documento JP 56053871 A divulga un procedimiento para fijar un superconductor en una ranura de un alambre de cobre mediante soldadura sin introducir burbujas de aire en una interfaz entre el alambre y el superconductor.

El objeto de la presente invención es eliminar algunos inconvenientes de la técnica anterior y conseguir un procedimiento mejorado para la producción de un elemento superconductor de alambre en canal para su uso en aplicaciones de imagen por resonancia magnética (RMI) y resonancia magnética nuclear (RMN) en cuyo procedimiento se usa soldadura libre de plomo en el contacto mecánico entre el alambre superconductor y la pared del componente de cobre ranurado. La invención se refiere asimismo al elemento superconductor de alambre en canal producido por este procedimiento mejorado. Las características esenciales de la invención se enuncian en las reivindicaciones adjuntas.

Según la invención, un superconductor de alambre en canal para su uso en aplicaciones de imagen por resonancia 45 magnética (RMI) y resonancia magnética nuclear (RMN) contiene un alambre superconductor y un componente de cobre de manera que el alambre superconductor se posiciona en una ranura longitudinal formada en el componente de cobre, y el contacto mecánico ente el alambre superconductor y la pared de la ranura en el componente de cobre se consigue con un material de soldadura libre de plomo. El material de soldadura está revestido por al menos una de sus superficies, el alambre superconductor y/o la pared de la ranura en el componente de cobre, antes de 50 conseguir en contacto mecánico para producir un elemento superconductor de alambre en canal.

En una realización preferida de la invención, el alambre superconductor antes de su posicionamiento en la ranura del componente de cobre se reviste con una soldadura, tal como aleaciones a base de estaño libres de plomo. El estaño puro tiene a baja temperatura una fase de transición y se vuelve frágil. Por lo tanto se prefiere usar aleaciones a base de estaño libres de plomo tales como la aleación binaria de estaño-plata que contiene del 0, 1 al 20% en peso 55 de plata, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso de plata. Otras aleaciones basadas en estaño libres de plomo son por ejemplo aleaciones binarias tales como estaño-cobre, estaño-cinc, estaño-antimonio, estaño-bismuto y estañoindio. Como las aleaciones basadas en estaño libres de plomo son asimismo también aleaciones ternarias y 2

cuaternarias así como aleaciones que tienen incluso cuatro componentes aleados con el estaño del grupo del cobre, plata, cinc, antimonio, bismuto e indio de manera que el contenido de cada componente aleado sea del 0, 1 al 20% en peso, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso, siendo el resto estaño y posibles impurezas.

Es además ventajoso usar como aleaciones preferidas basadas en estaño libres de plomo una aleación binaria de estaño-bismuto en cuya aleación el contenido de bismuto es del 20 al 60% en peso, siendo el resto estaño y posibles impurezas. La aleación binaria de estaño-bismuto con el contenido de bismuto del 20 al 60% en peso puede además alearse con uno o dos componentes del grupo de cobre, plata, cinc, antimonio e indio de manera que el contenido de cada componente aleado sea del 0, 1 al 20% en peso, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso y siendo el resto estaño y posibles impurezas.

Según una realización preferida de la invención, la aleación a base de estaño libre de plomo es una aleación binaria de estaño-indio en cuyas aleaciones el contenido de indio es del 20 al 60% en peso, siendo el resto estaño y posibles impurezas. La aleación binaria de estaño-indio con el contenido de indio del 20 al 60% en peso puede asimismo alearse con uno o dos componentes del grupo de cobre, plata, cinc, antimonio y bismuto de manera que el contenido de cada componente aleado sea del 0, 1 al 20% en peso, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso y siendo el resto estaño o posibles impurezas.

En otra realización de la invención, la ranura del componente de cobre está revestido con estaño o una de las aleaciones a base de estaño libres de plomo. En este caso, el alambre superconductor está libre de cualquier revestimiento.

En otra realización adicional de la invención, tanto el alambre superconductor como la ranura del componente de 20 cobre está revestidos con estaño o una de las aleaciones a base de estaño libres de plomo.

El revestimiento de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de producción de un elemento superconductor apropiado para su uso como superconductor de alambre en canal en aplicaciones de imagen por resonancia magnética (RMI) y resonancia magnética nuclear (RMN) , tal elemento superconductor contiene un alambre superconductor y un componente de cobre que tiene una ranura longitudinal y estando el alambre superconductor posicionado en la ranura, el procedimiento comprende las etapas de:

a) revestir con un material de soldadura a base de estaño libre de plomo al menos una de las superficies del alambre superconductor y la ranura del componente de cobre, b) disponer el alambre superconductor en la ranura del componente de cobre de manera que se consiga el 10 contacto mecánico, en el que se forma un perfil de canal, caracterizado porque el procedimiento comprende, además, la etapa c) después del revestimiento, se trabaja el perfil de canal con un grado de deformación del 1 al 38%, de 15 manera que se genera un contacto íntimo entre el alambre superconductor y la pared o paredes de la ranura del componente de cobre.

y porque el material de soladura a base de estaño libre de plomo es seleccionado en el grupo de:

- aleaciones de estaño-plata que contienen del 0, 1 al 20% en peso de plata, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso de plata. -aleaciones estaño-cobre que contienen del 0, 1 al 20% en peso de cobre, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso de cobre, -aleaciones de estaño-cinc que contienen del 0, 1 al 20% en peso de cinc, preferiblemente del 0, 1 al 5% en 25 peso de cinc, -aleaciones de estaño-antimonio que contienen del 0, 1 al 20% en peso de antimonio, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso de antimonio, -aleaciones de estaño-bismuto que contienen del 0, 1 al 20% en peso de bismuto, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso de bismuto.

30. aleaciones de estaño-indio que contienen del 0, 1 al 20% en peso de indio, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso de indio, -aleaciones de estaño ternarias con componentes aleados del grupo del cobre, plata, cinc, antimonio, bismuto e indio de manera que el contenido de cada componente aleado sea del 0, 1 al 20% en peso, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso, siendo el resto estaño, -aleaciones de estaño cuaternarias con componentes aleados del grupo del cobre, plata, cinc, antimonio, bismuto e indio de manera que el contenido de cada componente aleado sea del 0, 1 al 20% en peso, preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso, siendo el resto estaño -aleaciones de estaño que tienen incluso cuatro componentes aleados con el estaño del grupo del cobre, plata, cinc, antimonio, bismuto e indio de manera que el contenido de cada componente aleado sea del 0, 1 40 al 20% en peso , preferiblemente del 0, 1 al 5% en peso, siendo el resto estaño, -aleaciones binarias de estaño-bismuto en las que el contenido de bismuto es del 20 al 60% en peso, una aleación binaria de estaño-indio en la que el contenido de indio es del 20 al 60% en peso -aleaciones binarias de estaño-indio en las que el contenido es del 20 al 60% en peso.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la pared de la ranura en el componente de cobre está 45 revestida con el material de soldadura libre de plomo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el alambre superconductor y la pared de la ranura en el componente de cobre están revestidos con el material de soldadura libre de plomo.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la superficie de contacto se reviste usando técnicas de galvanoplastia.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la superficie de contacto se reviste usando técnicas de estañado en caliente.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la superficie de contacto se reviste usando técnicas de deposición química de vapor.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la superficie de contacto se reviste 55 usando técnicas de deposición física de vapor.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procedimiento contiene además la etapa de:

d) recocido de la combinación del alambre superconductor y el componente de cobre a una temperatura superior a la temperatura sólida de la aleación de soldadura para conseguir una interfaz metálica o intermetálica entre el alambre y la pared o paredes de la ranura.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el recocido se lleva a cabo por recocido en lote.

10. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el recocido se lleva a cabo por recocido de tubo de convección de flujo forzado.

11. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el recocido se lleva a cabo por recocido de alambre.

12. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el recocido se lleva a cabo por recocido inductivo.

13. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el recocido se lleva a cabo por recocido resistivo.

14. Elemento superconductor apropiado para su uso como superconductor de alambre en canal en aplicaciones de imagen por resonancia magnética (RMI) y de resonancia magnética nuclear (RMN) en el que el elemento superconductor es producido según el procedimiento de las reivindicaciones 1-13.