鉍系高溫超導材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及超導材料的制備工藝，特別涉及一種鉍系高溫超導材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 現有鉍系高溫超導材料的制備方法一般采用粉末套管法（Power in tube，簡稱 PIT)。該方法具體操作中一般采用銀或銀合金作為超導導線的基體，將超導粉塞入銀套管 或銀合金套管中進行多道拉拔、乳制和熱處理，制備出超導帶材。由于原始超導粉的顆粒尺 寸一般在微米量級，使得超導粉塞入銀管互相接觸后仍然存在較大空隙，導致拉拔和乳制 過程能夠提高的超導相密度有限。另外，乳制過程不能施加過分大的力，否則會破壞超導晶 粒，這使得通過形變誘發的c軸織構有限。因此，鉍系高溫超導材料的電學性能仍有較大提 升空間。
[0003] 現有技術中還有采用薄膜技術制備鉍系高溫超導薄膜(例如，（Bi, Pb)-2223薄 膜)。其中，采用薄膜技術制備鉍系高溫超導材料主要采用真空方法，如激光脈沖沉積、化學 氣相沉積、分子束外延和磁控濺射。采用真空方法制備鉍系高溫超導材料的優點是原位生 長，鉍系高溫超導薄膜的缺陷少，質量好；缺點是真空設備的引入增加成本，難以實現大規 模工業生產。利用非真空方法制備鉍系高溫超導薄膜的方法較少，原因是在制備鉍系高溫 超導薄膜時具有高溫燒結的過程，在高溫燒結過程中會產生元素的揮發導致各個元素的化 學配比偏離鉍系高溫超導薄膜的成相區間，從而形成更廣的成相區間及其它第二相，降低 鉍系高溫超導薄膜的質量及電學性能。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種采用非真空方式的、能夠提鉍系高溫超導帶材中超 導相的密度、改善超導相的c軸織構且能顯著提高鉍系高溫超導帶材的電學性能的鉍系高 溫超導材料的制備方法。
[0005] -種鉍系高溫超導材料的制備方法，該方法包括以下步驟：提供一基帶以及鉍系 超導溶液，在所述基帶上涂敷所述鉍系超導溶液，從而在所述基帶上形成一前驅薄膜；將該 形成有所述前驅薄膜的所述基帶進行熱處理，使所述前驅薄膜熱解，從而在所述基帶上形 成一熱解膜；在所述熱解膜的表面形成一阻擋層，從而形成一前驅結構體；密封所述前驅 結構體；對該密封后的所述前驅結構體進行熱處理，獲得所述鉍系高溫超導材料。
[0006] 相對于現有技術，本發明提供的鉍系高溫超導材料的制備方法具有以下有益效 果：第一、鉍系超導溶液可均勻的涂敷在基帶的表面，利于形成致密的超導層，提高了鉍系 高溫超導材料的超導相的密度，有效改善鉍系高溫超導材料的c軸織構，提高了鉍系高溫 超導材料的臨界電流密度。第二、在涂敷熱解膜的基帶上設置阻擋層，可防止高溫燒結過程 中由于元素揮發而導致成份缺失的問題，有效改善帶材的c軸織構，提高超導相的密度，提 高鉍系高溫超導材料的質量及電學性能。第三，高溫燒結過程中，密封前驅體結構形成密封 結構后進行熱處理，采用了非真空的方法制備鉍系高溫超導材料，工藝簡單，成本低，可進 行大規模工業生產。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發明提供的鉍系高溫超導材料的制備過程示意圖。
[0008] 圖2是本發明提供的包覆銀箱及超導粉的線盤結構示意圖。
[0009] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0010] 下面將結合附圖及具體實施例，對本發明提供的鉍系高溫超導材料的制備方法作 進一步的詳細說明。所述鉍系高溫超導材料可為Bi-2223高溫超導材料或Bi-2212高溫超 導材料。
[0011] 請參閱圖1，本發明實施例提供了一種鉍系高溫超導材料的制備方法，該方法包括 以下步驟： S10,提供一基帶1以及鉍系超導溶液，在所述基帶1上涂敷鉍系超導溶液，從而在所述 基帶1上形成一前驅薄膜2 ; S20,將該形成有所述前驅薄膜2的所述基帶1進行熱處理，使所述前驅薄膜2熱解，從 而在所述基帶1上形成一熱解膜3 ; S30,在所述熱解膜3的表面形成一阻擋層4,從而形成一前驅結構體5 ; S40,密封所述前驅結構體5 ; S50,對該密封后的所述前驅結構體5進行熱處理，獲得所述鉍系高溫超導材料。
[0012] 所述步驟SlO中，所述基帶1的材料為耐熱透氧性好且不與所述前驅薄膜2反應 的材料。優選地，所述基帶1的材料為銀或銀合金。所述基帶1的厚度、寬度及長度可以根 據實際需要進行選擇。
[0013] 所述鉍系超導溶液為制備所述鉍系超導材料的原材料。該鉍系超導溶液的制備方 法包括以下步驟：（S1)，按照鉍系超導材料中各個元素的化學計量比提供Bi鹽溶液、Pb鹽 溶液、Sr鹽溶液、Ca鹽溶液以及Cu鹽溶液； (52) ，將所述Sr鹽溶液、Ca鹽溶液以及Cu鹽溶液均勻混合形成一第一溶液； (53) ，將所述第一溶液加入到所述Bi鹽溶液中均勻混合形成一第二溶液； (54) ，將所述Pb鹽溶液加入到所述第二溶液中均勻混合形成一第三溶液； (S5 )，調節該第三溶液的pH值，使該第三溶液的pH值在5~6之間，獲得一第四溶液， 以及 (S6 )，去除該第四溶液中的水以獲得所述鉍系超導溶液。
[0014] 在上述步驟Sl中，所述化學計量比可根據需要制備的鉍系超導材料來制備。所述 鉍系超導材料包括Bi-2223和Bi-2212。對應地，當制備Bi-2223時，所述化學計量比可以 為：Bi : Pb : Sr : Ca : Cu =1.84 : 0.34 : 1.92 : 2.00 : 3.00。當制備 Bi-2212 時， 所述化學計量比可以為：Bi : Sr : Ca : Cu =2 : 2 : 1 : 2。
[0015] 所述Bi鹽溶液包括第一溶劑以及溶解在該第一溶劑中的Bi鹽。所述第一溶劑優 選地可以為乙酸，所述Bi優選地可以為Bi (NO)3 · 5H20。該Bi鹽溶液可通過將Bi鹽溶于 乙酸中，攪拌直至固體的Bi鹽全部溶解即可。
[0016] 所述Sr鹽溶液包括第二溶劑以及溶解在該第二溶劑中的Sr鹽。所述第二溶劑優 選地可以為氨水，所述Sr優選地可以為Sr (NO3) 2。該Sr鹽溶液可通過將Sr鹽溶于氨水中， 攪拌直至固體的Sr鹽全部溶解即可。
[0017] 所述Ca鹽溶液包括第三溶劑以及溶解在該第三溶劑中的Ca鹽。所述第三溶劑優 選地可以為氨水，所述Ca鹽優選地可以為Ca (CH3COO) 2 · H20。該Ca鹽溶液可通過將Ca鹽 溶于氨水中，攪拌直至固體的Ca鹽全部溶解即可。
[0018] 所述Cu鹽溶液包括第四溶劑以及溶解在該第四溶劑中的Cu鹽。所述第四溶劑優 選地可以為氨水，所述Cu鹽優選地可以為Cu (CH3C00) 2 · H2O。該Cu鹽溶液可通過將Cu鹽 溶于氨水中，攪拌直至固體的Cu鹽全部溶解即可。
[0019] 所述Pb鹽溶液包括第五溶劑以及溶解在該第五溶劑中的Pb鹽。所述第五溶劑優 選地可以為去離子水，所述Pb鹽優選地可以為Pb (CH3COO) 2 · 3H20。該Pb鹽溶液可通過將 Pb鹽溶于氨水中，攪拌直至固體的Pb鹽全部溶解即可。
[0020] 在上述步驟S2中，優選地，可將所述Sr鹽、Ca鹽以及Cu鹽共同溶于同一溶劑中 形成所述第二溶液，該同一溶劑可以為氨水。
[0021] 在上述步驟S5中，可通過添加 pH值調節劑調節所述第三溶液的pH值，使所述第 三溶液的PH值在5~6之間。所述pH值調節劑可以為氨水及乙酸。
[0022] 在上述步驟S6中，優