PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR UNA BANDA DE MATERIAL SUPERCONDUCTOR DE ALTA TEMPERATURA.
Procedimiento para producir un superconductor de alta temperatura (SCAT) a partir de una banda (3) con una capa de precursor en la cara superior,
que se dispone sobre un soporte (2) para sinterizar esta última en un horno (1) en presencia de un gas de reacción introducido, caracterizado porque, mediante la introducción del gas de reacción desde abajo en el soporte poroso (2), por encima de la capa de precursor se forma una zona de turbulencia (5)
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08001328.
Solicitante: ZENERGY POWER GMBH.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: HEISENBERGSTRASSE 16,53359 RHEINBACH.
Inventor/es: BACKER,MICHAEL.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 24 de Enero de 2008.
Fecha Concesión Europea: 19 de Agosto de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- F27B9/04 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F27 HORNOS; APARATOS DE DESTILACIÓN. › F27B HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION, EN GENERAL; APARATOS DE SINTERIZACION A CIELO ABIERTO O APARATOS SIMILARES (aparatos de combustión F23; calefacción eléctrica H05B). › F27B 9/00 Hornos en los cuales la carga se desplaza mecánicamente, p. ej. de tipo túnel (F27B 7/14 tiene prioridad ); Hornos similares en los cuales la carga se desplaza por gravedad. › adaptados para el tratamiento de la carga bajo vacío o en atmósfera controlada.
- H01L39/24J2J
Clasificación PCT:
- B22F3/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B22 FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS. › B22F TRABAJO DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE OBJETOS A PARTIR DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE POLVOS METALICOS (fabricación de aleaciones mediante metalurgia de polvos C22C ); APARATOS O DISPOSITIVOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS PARA POLVOS METALICOS. › Fabricación de piezas a partir de polvos metálicos, caracterizada por el modo de compactado o sinterizado; Aparatos especialmente concebidos para esta fabricación.
- F27B9/04 F27B 9/00 […] › adaptados para el tratamiento de la carga bajo vacío o en atmósfera controlada.
- H01L39/24 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 39/00 Dispositivos que utilizan la superconductividad o la hiperconductividad; Procedimientos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o al tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas (dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común H01L 27/00; superconductores caracterizados por la técnica de formación o por la composición de las cerámicas C04B 35/00; conductores, cables o líneas de transmisión superconductores o hiperconductores H01B 12/00; bobinas o arrollamientos superconductores H01F; amplificadores que utilizan la superconductividad H03F 19/00). › Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de los dispositivos cubiertos por H01L 39/00 de sus partes constitutivas.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Descripción:
Procedimiento para producir una banda de material superconductor de alta temperatura.
La invención se refiere a un procedimiento para producir un superconductor de alta temperatura (SCAT) a partir de una banda con una capa de precursor en la cara superior, que se dispone sobre un soporte para sinterizar esta última en un horno en presencia de un gas de reacción introducido.
El documento WO 03/067672 A2, da a conocer un procedimiento de este tipo. El gas de reacción se dirige desde arriba hacia la banda por medio de boquillas. Junto a las boquillas, el gas de reacción usado es absorbido a través de una gran superficie de un material poroso. Con este tipo de alimentación de gas de reacción, el gas de reacción nuevo se mezcla de forma incontrolada con el gas de reacción usado, lo que conduce a una pérdida de calidad de la capa SCAT y/o a largos tiempos de permanencia de la banda en el horno.
La invención tiene por objetivo perfeccionar un procedimiento del tipo indicado en la introducción, de tal modo que se pueda producir un SCAT en forma de banda con una alta calidad constante. Otro objetivo de la invención consiste en poner a disposición un horno para la realización de dicho procedimiento.
Estos objetivos se resuelven mediante un procedimiento según la reivindicación 1 y un horno con las características indicadas en la reivindicación 10.
De acuerdo con la invención, la banda se dispone sobre un soporte poroso en el que se introduce continuamente el gas de reacción. Por ello, sobre el soporte y junto a la banda se produce una corriente laminar del gas de reacción nuevo introducido. Sobre la banda, en la zona de sombra de corriente de la misma, se forma una zona de turbulencia. En el límite entre la zona de turbulencia y las zonas de corriente laminar se produce un intercambio continuo de gas entre la zona de turbulencia y la corriente laminar lateralmente con respecto a la zona de turbulencia. De este modo, la zona de turbulencia se enriquece continuamente con suficiente gas de reacción nuevo. La turbulencia produce una buena mezcla del gas de reacción nuevo y el usado. Así se asegura una afluencia uniforme y constante de gas de reacción a la capa de precursor durante la sinterización.
Dado que una parte del gas de reacción introducido en el soporte no entra en interacción con la zona de turbulencia, el gas de reacción se conduce ventajosamente en un circuito y se introduce repetidas veces en el soporte. El gas de reacción usado se retira del circuito y se sustituye por gas de reacción nuevo.
El gas de reacción se puede calentar como mínimo a aproximadamente la temperatura de sinterización antes de introducirlo en el soporte. Preferentemente, el gas tiene una temperatura algo mayor que la temperatura de sinterización para que el gas de reacción también caliente la banda a la temperatura de sinterización.
A través del horno se pueden pasar varias bandas paralelas y preferentemente separadas entre sí. La distancia entre las bandas se ha de determinar preferentemente de tal modo que sobre cada banda se forme una zona de turbulencia. De este modo se pueden sinterizar simultáneamente varias bandas, produciéndose una afluencia suficiente y uniforme de gas de reacción a cada banda.
Preferentemente, el soporte se calienta como mínimo en la zona orientada hacia el lado de entrada de la banda en el horno.
De este modo, la banda se puede calentar rápidamente a la temperatura de sinterización.
El caudal o la presión del gas introducido en el soporte se pueden ajustar de tal modo que también salga gas de reacción del soporte entre la banda y el soporte. De este modo se reduce el rozamiento entre el soporte y la banda. La banda se puede disponer más fácilmente sobre el soporte y se produce menos abrasión. Un material fino de desgaste por abrasión se introduciría en el soporte con el gas que fluye en circuito y, al menos a largo plazo, taponaría los poros del soporte.
De forma especialmente preferente, el gas de reacción se aspira por encima de la banda o las bandas. De este modo, la zona de turbulencia adquiere una sección transversal aproximadamente en forma de cebolla. Mediante la posición y la forma de las aberturas de evacuación se puede ajustar el tamaño de la zona de turbulencia, el régimen de flujo en la zona de turbulencia y el intercambio de gas entre la zona de turbulencia y la corriente laminar.
Mediante unas aberturas de evacuación dispuestas en paralelo a la dirección de paso, en la zona de turbulencia se obtiene una concentración media de gas de reacción nuevo en gran medida constante en la dirección de paso.
La corriente del gas de reacción se puede controlar especialmente bien si las aberturas de evacuación consisten en ranuras que se extienden paralelas a la dirección de paso y/o si para cada banda pasada a través del horno está prevista una fila propia de aberturas de evacuación paralela a la dirección de paso.
Para la realización del procedimiento arriba descrito es adecuado un horno de sinterización que incluye un soporte poroso como apoyo para una banda con una capa de precursor de SCAT, como mínimo una entrada y como mínimo una salida para un gas de reacción. El soporte está comunicado con la entrada de gas de reacción. De este modo, la corriente de gas de reacción puede entrar en el soporte (por ejemplo lateralmente o desde abajo) y rodear la banda tal como se describe más arriba.
Preferentemente, el horno tiene por encima del soporte como mínimo una aspiración que se extiende paralela a la dirección de paso de la banda para evacuar gas de reacción.
La invención se explica más detalladamente con referencia a los dibujos. En los dibujos:
La figura 1, muestra una representación esquemática muy simplificada de un horno según la inven- ción.
La figura 2, muestra el curso de la corriente en el horno según la figura 1 con el soporte bajado.
La figura 3, muestra el curso de la corriente en el horno según la figura 1 con el soporte en la posición media.
La figura 4, muestra el curso de la corriente en el horno según la figura 1 con el soporte levantado.
Las figuras 5 a 8, muestran las configuraciones de las figuras 1 a 4, pero con velocidades de corriente identificadas por colores.
El horno 1 mostrado en sección transversal en la figura 1 tiene una cámara de horno delimitada por una pared interior 1.1. Dentro de la cámara de horno hay un soporte 2 formado por una placa porosa que se puede subir y bajar de nivel. La placa porosa termina por ambos lados en la pared interior de horno 1.1. Sobre el soporte 2 se encuentra una banda 3 que tiene en su cara superior una capa de precursor. La banda 3 se dispone sobre el soporte 2 en posición ortogonal al plano de corte. La pared interior de horno 1.1 presenta una abertura de evacuación 4 por encima de la banda 3.
Si se introduce gas de reacción en el horno 1 por debajo del soporte 2, junto a la banda 3 y por encima del soporte 2 se forma una corriente 6 en gran medida laminar hacia la abertura de evacuación 4 (véanse las figuras 2 a 4). Sobre la banda, en la zona de sombra de corriente de la misma, se forma una zona de turbulencia 5 con sección transversal aproximadamente en forma de cebolla. La distancia entre la banda 3 y la abertura de evacuación 4 se puede modificar subiendo y bajando el soporte 2. De este modo, con un caudal constante del gas de reacción, se puede ajustar el tamaño y la forma de la zona de turbulencia y, con ello, la velocidad de la corriente cerca de la capa de precursor y también el grado del intercambio de gases entre la zona de turbulencia 5 y la zona de la corriente laminar 6.
Reivindicaciones:
1. Procedimiento para producir un superconductor de alta temperatura (SCAT) a partir de una banda (3) con una capa de precursor en la cara superior, que se dispone sobre un soporte (2) para sinterizar esta última en un horno (1) en presencia de un gas de reacción introducido, caracterizado porque, mediante la introducción del gas de reacción desde abajo en el soporte poroso (2), por encima de la capa de precursor se forma una zona de turbulencia (5).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como mínimo una parte del gas de reacción se introduce repetidas veces en el soporte (2) y el resto se sustituye por gas nuevo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el gas de reacción se calienta.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque a través del horno (1) se pasa como mínimo otra banda paralela a la primera y separada de la misma.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el soporte (2) se calienta como mínimo en la zona orientada hacia el lado de entrada de la banda (3).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el caudal del gas de reacción introducido se ajusta de tal modo que el rozamiento entre el soporte (2) y la banda (3) se reduce mediante la salida de gas de reacción entre el soporte (2) y la banda (3).
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el gas de reacción es aspirado por encima del soporte 2.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el gas de reacción es aspirado a través de como mínimo una fila de aberturas de evacuación (4) paralela a la dirección de paso.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque cada banda (3) se asocia como mínimo con una fila de aberturas de evacuación (4).
10. Horno de sinterización (1) que incluye un soporte (2) como apoyo para una banda (3) con una capa de precursor de SCAT, como mínimo una entrada y como mínimo una salida (4) para un gas de reacción, caracterizado porque el soporte (2) es poroso y la entrada del gas de reacción está comunicada con el soporte (2) de modo que el gas de reacción se puede introducir en el soporte desde abajo.
11. Horno de sinterización según la reivindicación 10, caracterizado por como mínimo una aspiración (4) que se extiende paralela a la dirección de paso de la banda por encima del soporte (2) para la evacuación de gas de reacción.
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