專利名稱：一種鉍系高溫超導材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于高溫超導線材制備技術領域，具體涉及一種鉍系高溫超導材料的制備 方法。
背景技術：
由于Bi-2212高溫超導體在4. I 20K溫區具有優異的高磁場載流性能，且是唯 一可制備成各向同性圓線的高溫超導材料，使其成為制備高場磁體系統內插線圈的首選材 料。目前粉末裝管法(PIT)和熔化法相結合的制備技術是制備高性能Bi-2212線帶材 的主流技術。該技術是將Bi-2212粉末裝入銀管，通過旋鍛、拉拔、組裝制備成多芯復合體， 再加工到設計的線材尺寸或進一步軋制成帶材，然后在900°C左右進行熔化處理獲得成品 線帶材。這種Bi-2212線帶材的加工過程對銀超比有一定要求，如果銀超比(超導線帶材 加工后橫截面上銀與超導粉的面積比)過小，Bi-2212線帶材會出現嚴重的不均勻現象， 影響線帶材最終性能的均勻性。目前Bi-2212線材的銀超比一般高于2. 5，帶材的銀超比 一般高于2，由于超導粉末的比例過低，難于將線帶材載流性能進一步提高。所以發明一種 能減小Bi-2212線帶材銀超比的的方法，從而增加線帶材超導部分所占的比例，對于提高 Bi-2212線帶材載流性能有重要的意義。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種減小 Bi-2212線帶材銀超比，提高鉍系線帶材載流性能的鉍系高溫超導材料的制備方法。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種鉍系高溫超導材料的制備 方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為 4. 2mmX0. 2mm的帶材或直徑為0. 8mm 1. 5mm的線材；(2)將有機溶劑與粘結劑按50 100 1的質量比混合配制成膠體，然后向膠體 中加入Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；所述有機溶劑為甲醇或乙醇，所述粘結劑為 氨基樹脂、酚醛樹脂或聚乙烯縮丁醛，所述Bi-2212粉末的加入量為粘結劑質量的10 15 倍；(3)步驟(1)中所述線材或帶材用乙醇擦凈后經滑輪導向通過裝有步驟O)中 所述懸濁液的液槽中浸涂，然后經滑輪導向通過烘干爐進行烘干，烘干爐長1米，溫度 100°C 700°C，線材或帶材的運行速度為1米/秒 10米/秒；將烘干后的線材或帶材繞 到卷線機上，得到外層涂有超導膜的鉍系高溫超導線材或帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導膜的鉍系高溫超導線材或帶材于純氧氣氛中 進行半熔化處理，隨爐冷卻至室溫，得到鉍系高溫超導線材或帶材。
上述步驟中所述半熔化處理的過程為在溫度為880°C 900°C條件下保溫 20分鐘，然后以1°C /h 5°C /h的速率降溫至810°C 850°C，保溫M小時。本發明與現有技術相比具有以下優點1、本發明制備工藝簡單，設計合理，制造成本低，工藝重復性好，適合于批量化制 備。2、本發明推廣面大，可有效適用于其他相關超導線材的制備過程中。3、本發明在PIT法制備的Bi-2212線帶材表面增加一層Bi-2212超導膜，在不影 響線帶材均勻性的情況下，減小了線帶材的銀超比，增加有效的超導面積，提高了 Bi-2212 線帶材的工程電流密度CL)。下面通過實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
具體實施例方式實施例1(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為 4. 2mmX0. 2mm 的帶材；(2)將有機溶劑乙醇與粘結劑氨基樹脂按50 1的質量比混合配制成膠體，然后 向膠體中加入12倍于氨基樹脂質量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述帶材用乙醇擦凈后經滑輪導向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經滑輪導向通過烘干爐進行烘干，烘干爐長1米，溫度100°c，帶材的 運行速度為1米/秒；將烘干后的帶材繞到卷線機上，得到外層涂有超導膜的鉍系高溫超導 帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導膜的鉍系高溫超導帶材于純氧氣氛中進行半 熔化處理，熔化溫度為880°C，保溫20分鐘，再以1°C /h的降溫速率降到810°C保溫M小時 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導帶材。本實施例制備的鉍系高溫超導帶材的銀超比從增加超導膜前的2減低到1. 3，帶 材的臨界電流性能也增加了約18%。實施例2本實施例與實施例1制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結劑為酚醛樹脂 或聚乙烯縮丁醛。本實施例制備的鉍系高溫超導帶材的銀超比從增加超導膜前的2減低到1. 5，帶 材的臨界電流性能也增加了約19%。實施例3(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為 4. 2mmX0. 2mm 的帶材；( 將有機溶劑甲醇與粘結劑氨基樹脂按100 1的質量比混合配制成膠體，然后 向膠體中加入15倍于氨基樹脂質量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述帶材用乙醇擦凈后經滑輪導向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經滑輪導向通過烘干爐進行烘干，烘干爐長1米，溫度700°C，帶材的 運行速度為10米/秒；將烘干后的帶材繞到卷線機上，得到外層涂有超導膜的鉍系高溫超導帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導膜的鉍系高溫超導帶材于純氧氣氛中進行半 熔化處理，熔化溫度為890°C，保溫20分鐘，再以5°C /h的降溫速率降到830°C保溫M小時 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導帶材。本實施例制備鉍系高溫超導帶材的銀超比從增加超導膜前的2減低到1. 27，帶材 的臨界電流性能也增加了約19%。實施例4本實施例與實施例3制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結劑為酚醛樹脂 或聚乙烯縮丁醛。本實施例制備的鉍系高溫超導帶材的銀超比從增加超導膜前的2減低到1. 34，帶 材的臨界電流性能也增加了約18. 5%。實施例5(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為 4. 2mmX0. 2mm 的帶材；( 將有機溶劑乙醇與粘結劑聚乙烯縮丁醛按80 1的質量比混合配制成膠體， 然后向膠體中加入10倍于聚乙烯縮丁醛質量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述帶材用乙醇擦凈后經滑輪導向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經滑輪導向通過烘干爐進行烘干，烘干爐長1米，溫度400°C，帶材的 運行速度為5米/秒；將烘干后的帶材繞到卷線機上，得到外層涂有超導膜的鉍系高溫超導 帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導膜的鉍系高溫超導帶材于純氧氣氛中進行半 熔化處理，熔化溫度為900°C，保溫20分鐘，再以3°C /h的降溫速率降到850°C保溫M小時 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導帶材。本實施例制備的鉍系高溫超導帶材的銀超比從增加超導膜前的2減低到1. 25，帶 材的臨界電流性能也增加了 20%以上。實施例6本實施例與實施例5制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結劑為氨基樹脂 或酚醛樹脂。本實施例制備的鉍系高溫超導帶材的銀超比從增加超導膜前的2減低到1. 3，帶 材的臨界電流性能也增加了 20%以上。實施例7(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為Φ0. 8mm 的線材；( 將有機溶劑乙醇與粘結劑聚乙烯縮丁醛按80 1的質量比混合配制成膠體， 然后向膠體中加入15倍于聚乙烯縮丁醛質量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述線材用乙醇擦凈后經滑輪導向通過裝有步驟O)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經滑輪導向通過烘干爐進行烘干，烘干爐長1米，溫度100°c，線材的 運行速度為1米/秒；將烘干后的線材繞到卷線機上，得到外層涂有超導膜的鉍系高溫超導 線材；
(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導膜的鉍系高溫超導線材于純氧氣氛中進行半 熔化處理，熔化溫度為900°C，保溫20分鐘，再以5°C /h的降溫速率降到810°C保溫M小時 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導線材。本實施例制備的鉍系高溫超導線材的銀超比從增加超導膜前的2. 57減低到 2. 03，線材的臨界電流性能也增加了 19%以上。實施例8本實施例與實施例7制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結劑為氨基樹脂 或酚醛樹脂。本實施例制備的鉍系高溫超導線材的銀超比從增加超導膜前的2. 57減低到 2. 05，線材的臨界電流性能也增加了 19%以上。實施例9(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為Φ 1. 2mm 的線材；( 將有機溶劑乙醇與粘結劑氨基樹脂按50 1的質量比混合配制成膠體，然后 向膠體中加入12倍于氨基樹脂質量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述線材用乙醇擦凈后經滑輪導向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經滑輪導向通過烘干爐進行烘干，烘干爐長1米，溫度700°C，線材的 運行速度為10米/秒；將烘干后的線材繞到卷線機上，得到外層涂有超導膜的鉍系高溫超 導線材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導膜的鉍系高溫超導線材于純氧氣氛中進行半 熔化處理，熔化溫度為880°C，保溫20分鐘，再以1°C /h的降溫速率降到830°C保溫M小時 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導線材。本實施例制備的鉍系高溫超導線材的銀超比從增加超導膜前的2. 57減低到 2.01，線材的臨界電流性能也增加了約19. 5 %。實施例10本實施例與實施例9制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結劑為酚醛樹脂 或聚乙烯縮丁醛。本實施例制備的鉍系高溫超導線材的銀超比從增加超導膜前的2. 57減低到 2.01，線材的臨界電流性能也增加了約20 %。實施例11(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為Φ 1. 5mm 的線材；( 將有機溶劑甲醇與粘結劑酚醛樹脂按100 1的質量比混合配制成膠體，然后 向膠體中加入10倍于酚醛樹脂質量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述線材用乙醇擦凈后經滑輪導向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經滑輪導向通過烘干爐進行烘干，烘干爐長1米，溫度400°C，線材的 運行速度為5米/秒；將烘干后的線材繞到卷線機上，得到外層涂有超導膜的鉍系高溫超導 線材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導膜的鉍系高溫超導線材于純氧氣氛中進行半熔化處理，熔化溫度為890°C，保溫20分鐘，再以3°C /h的降溫速率降到850°C保溫M小時 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導線材。本實施例制備的鉍系高溫超導線材的銀超比從增加超導膜前的2. 57減低到2，線 材的臨界電流性能也增加了 20%以上。實施例12本實施例與實施例11制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結劑為氨基樹脂 或聚乙烯縮丁醛。本實施例制備的鉍系高溫超導線材的銀超比從增加超導膜前的2. 57減低到 2. 03，線材的臨界電流性能也增加了 20%以上。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明做任何限制，凡是根據發明技 術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術 方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種鉍系高溫超導材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為4.2mmX0. 2mm 的帶材或直徑為0. 8mm 1. 5mm的線材；(2)將有機溶劑與粘結劑按50 100 1的質量比混合配制成膠體，然后向膠體中加 入Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；所述有機溶劑為甲醇或乙醇，所述粘結劑為氨基 樹脂、酚醛樹脂或聚乙烯縮丁醛，所述Bi-2212粉末的加入量為粘結劑質量的10 15倍；(3)步驟(1)中所述線材或帶材用乙醇擦凈后經滑輪導向通過裝有步驟O)中所述 懸濁液的液槽中浸涂，然后經滑輪導向通過烘干爐進行烘干，烘干爐長1米，溫度100°C 700°C，線材或帶材的運行速度為1米/秒 10米/秒；將烘干后的線材或帶材繞到卷線機 上，得到外層涂有超導膜的鉍系高溫超導線材或帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導膜的鉍系高溫超導線材或帶材于純氧氣氛中進行 半熔化處理，隨爐冷卻至室溫，得到鉍系高溫超導線材或帶材。
2.根據權利要求1所述的一種鉍系高溫超導材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中 所述半熔化處理的過程為在溫度為880°C 900°C條件下保溫20分鐘，然后以1°C /h 50C /h的速率降溫至810°C 850°C，保溫M小時。
全文摘要
本發明公開了一種鉍系高溫超導材料的制備方法，包括以下步驟一、采用粉末裝管法和集束拉拔技術將Bi-2212粉末制備成鉍系線帶材；二、以甲醇或乙醇作為溶劑溶解粘結劑，并加入Bi-2212粉末攪拌均勻得到懸濁液；三、將鉍系線帶材通過裝有懸濁液的液槽中，并經滑輪導向通過烘干爐，烘干后得到外層涂有超導膜的鉍系高溫超導線帶材；四、對外層涂有超導膜的鉍系高溫超導線帶材進行半熔化處理，隨爐冷后得到鉍系高溫超導線帶材。本發明制備工藝簡單，設計合理，制造成本低，推廣面大。本發明在PIT法制備的鉍系線帶材表面增加一層Bi-2212超導膜，減小了線帶材的銀超比，增加有效的超導面積，提高了鉍系線帶材的工程電流密度。
文檔編號H01B13/00GK102097184SQ20111004726
公開日2011年6月15日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者宋璐璐, 張勝楠, 李成山, 李高山, 熊曉梅, 賈佳林, 郝清濱 申請人:西北有色金屬研究院