CN102509762A - 一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法，该方法为：一、将粘结剂溶解于有机溶剂中，然后加入Bi-2212粉末得到悬浊液；二、采用浸涂法将悬浊液涂敷于擦净的金属基带上，然后烘干；三、采用冷压机将烘干后的金属基带在压力为15MPa～20MPa的条件下冷压10min～20min；四、将冷压后的金属基带于纯氧气氛中进行烧结，得到厚度为10μm～80μm的Bi-2212高温超导厚膜。本发明采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，在避免超导层破损的前提下，增加Bi-2212超导层密度，从而增加超导层的有效载流面积，提高Bi-2212厚膜的工程电流密度。
Description
技术领域
本发明属于高温超导材料技术领域，具体涉及一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法。
背景技术
由于Bi-2212基高温超导材料在4.2K～20K温区内具有优异的高磁场载流性能，且是目前唯一可制备成各向同性圆线的高温超导材料，这些特点使Bi-2212线材成为制备高场磁体系统内插线圈的首选材料。同时，基于Bi-2212高温超导材料优异的高场抗磁性能，Bi-2212超导厚膜在磁屏蔽等领域具有广泛的应用；而通过刻蚀等方法还可以在厚膜表面制成电路，对超导器件的开发和研制以及超导技术的进步具有重要的意义。
与薄膜(厚度为纳米级)和线带材相比，Bi-2212厚膜具有较高的银超比，可以在保证相同性能的条件下，大大降低材料成本。另一方面，在厚膜的热处理过程中，银层对氧交换的阻挡作用较小，可以缩短热处理时间，对降低加工成本也有一定的意义。
但是，对于Bi-2212基高温超导材料而言，织构化生长过程对其最终传输性能具有极其重要的作用。在部分熔化热处理过程中，基带对织构的诱导作用是Bi-2212基超导材料织构形成的主要机制之一。而在传统浸涂法制备的厚膜中，由于粉末间结合比较疏松，在部分熔化热处理的织构形成过程中，比较容易形成孔隙，基带诱导织构的有效距离较小，最终导致超导层织构度较低，这严重制约了Bi-2212基超导厚膜性能的提高。因此，如何提高厚膜密度，以增加基带诱导作用的有效距离，从而增加超导层的有效载流厚度，是提高Bi-2212厚膜的载流性能所需要解决的最重要问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种方法简便，工艺重复性好，适合于批量化生产的Bi-2212高温超导厚膜的制备方法。该方法采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，在避免超导层破损的前提下，增加Bi-2212超导层密度，从而增加超导层的有效载流面积，提高Bi-2212厚膜的工程电流密度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将粘结剂溶解于有机溶剂中，然后向溶解有粘结剂的有机溶剂中加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述有机溶剂、粘结剂和Bi-2212粉末的质量比为0.4～1∶0.001～0.002∶1，所述有机溶剂为无水甲醇或无水乙醇，所述粘结剂为聚乙二醇或聚乙烯缩丁醛；
步骤二、采用浸涂法将步骤一中所述悬浊液涂敷于擦净的金属基带上，然后将涂敷有悬浊液的金属基带在温度为100℃～700℃的条件下烘干；
步骤三、采用冷压机将步骤二中烘干后的金属基带在压力为15MPa～20MPa的条件下冷压10min～20min；
步骤四、将步骤三中经冷压后的金属基带于纯氧气氛中进行烧结，得到基于金属基带的临界温度超过80K，厚度为10μm～80μm的Bi-2212高温超导厚膜；所述烧结的过程为：在温度为880℃～900℃的条件下保温10min～30min，然后以2℃/h～5℃/h的降温速率降温至810℃～850℃，保温10h～24h后随炉冷却至室温。
上述步骤二中所述金属基带为银基带、镍基带、银合金基带或镍合金基带。
上述步骤二中所述浸涂法为：将擦净的金属基带浸入步骤一中所述悬浊液中，然后以0.5m/s～2m/s的提拉速度提拉金属基带，使得金属基带表面涂敷悬浊液。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的制备方法简便，工艺重复性好，适合于批量化生产。
2、本发明采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，在避免超导层破损的前提下，增加Bi-2212超导层密度，从而增加超导层的有效载流面积，提高Bi-2212厚膜的工程电流密度(Je)。
3、采用本发明的方法制备的Bi-2212高温超导厚膜的临界温度超过80K，临界电流密度比常规方法(未采用冷压)制备的基于相同基底的Bi-2212高温超导厚膜的临界电流密度提高了20％以上。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
步骤一、将粘结剂聚乙二醇溶解于无水乙醇中，然后加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述无水乙醇、聚乙二醇和Bi-2212粉末的质量比为0.4∶0.001∶1；
步骤二、将擦净的银基带浸入步骤一中所述悬浊液中，再以0.5m/s的提拉速度提拉银基带，使得银基带表面涂敷悬浊液，最后将表面涂敷有悬浊液的银基带在温度为700℃的条件下烘干；
步骤三、采用冷压机将步骤二中烘干后的银基带在压力为15MPa的条件下冷压10min；
步骤四、将步骤三中经冷压后的银基带于纯氧气氛中进行烧结，得到基于银基带的临界温度超过80K，厚度为80μm的Bi-2212高温超导厚膜；烧结的过程为：在温度为889℃的条件下保温20min，然后以5℃/h的降温速率降温至810℃，保温24h后随炉冷却至室温。
本实施例采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，将超导层的相对密度从冷压前的20％提高到冷压后的35％，再通过烧结将Bi-2212高温超导厚膜的(00l)织构度从90％提高到97％左右，制备的基于银基带的Bi-2212高温超导厚膜的临界电流密度比常规方法(未采用冷压)制备的基于银基带的Bi-2212高温超导厚膜提高了约36％。
实施例2
步骤一、将粘结剂聚乙二醇溶解于无水甲醇中，然后加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述无水乙醇、聚乙二醇和Bi-2212粉末的质量比为1∶0.002∶1；
步骤二、将擦净的银基带浸入步骤一中所述悬浊液中，再以2m/s的提拉速度提拉银基带，使得银基带表面涂敷悬浊液，最后将表面涂敷有悬浊液的银基带在温度为500℃的条件下烘干；
步骤三、采用冷压机将步骤二中烘干后的银基带在压力为20MPa的条件下冷压10min；
步骤四、将步骤三中经冷压后的银基带于纯氧气氛中进行烧结，得到基于银基带的临界温度超过80K，厚度为60μm的Bi-2212高温超导厚膜；烧结的过程为：在温度为892℃的条件下保温15min，然后以5℃/h的降温速率降温至840℃，保温10h后随炉冷却至室温。
本实施例采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，将超导层的相对密度从冷压前的18％提高到冷压后的33％，再通过烧结将Bi-2212高温超导厚膜的(00l)织构度从89％提高到97％左右，制备的基于银基带的Bi-2212高温超导厚膜的临界电流密度比常规方法(未采用冷压)制备的基于银基带的Bi-2212高温超导厚膜提高了约30％。
实施例3
步骤一、将粘结剂聚乙烯缩丁醛溶解于无水甲醇中，然后加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述无水乙醇、聚乙二醇和Bi-2212粉末的质量比为0.6∶0.002∶1；
步骤二、将擦净的银锰合金基带浸入步骤一中所述悬浊液中，再以1m/s的提拉速度提拉银锰合金基带，使得银锰合金基带表面涂敷悬浊液，最后将表面涂敷有悬浊液的银锰合金基带在温度为100℃的条件下烘干；
步骤三、采用冷压机将步骤二中烘干后的银锰合金基带在压力为18MPa的条件下冷压20min；
步骤四、将步骤三中经冷压后的银锰合金基带于纯氧气氛中进行烧结，得到基于银锰合金基带的临界温度超过80K，厚度为10μm的Bi-2212高温超导厚膜；烧结的过程为：在温度为900℃的条件下保温10min，然后以2℃/h的降温速率降温至850℃，保温18h后随炉冷却至室温。
本实施例采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，将超导层的相对密度从冷压前的18％提高到冷压后的30％，再通过烧结将Bi-2212高温超导厚膜的(00l)织构度从89％提高到96％左右，制备的基于银锰合金基带的Bi-2212高温超导厚膜的临界电流密度比常规方法(未采用冷压)制备的基于银锰合金基带的Bi-2212高温超导厚膜提高了约30％。
实施例4
步骤一、将粘结剂聚乙烯缩丁醛溶解于无水乙醇中，然后加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述无水乙醇、聚乙二醇和Bi-2212粉末的质量比为1∶0.001∶1；
步骤二、将擦净的银锰合金基带浸入步骤一中所述悬浊液中，再以2m/s的提拉速度提拉银锰合金基带，使得银锰合金基带表面涂敷悬浊液，最后将表面涂敷有悬浊液的银锰合金基带在温度为700℃的条件下烘干；
步骤三、采用冷压机将步骤二中烘干后的银锰合金基带在压力为20MPa的条件下冷压15min；
步骤四、将步骤三中经冷压后的银锰合金基带于纯氧气氛中进行烧结，得到基于银锰合金基带的临界温度超过80K，厚度为50μm的Bi-2212高温超导厚膜；烧结的过程为：在温度为895℃的条件下保温20min，然后以5℃/h的降温速率降温至840℃，保温24h后随炉冷却至室温。
本实施例采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，将超导层的相对密度从冷压前的18％提高到冷压后的40％，再通过烧结将Bi-2212高温超导厚膜的(00l)织构度从89％提高到98％左右，制备的基于银锰合金基带的Bi-2212高温超导厚膜的临界电流密度比常规方法(未采用冷压)制备的基于银锰合金基带的Bi-2212高温超导厚膜提高了约40％。
实施例5
步骤一、将粘结剂聚乙烯缩丁醛溶解于无水甲醇中，然后加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述无水乙醇、聚乙二醇和Bi-2212粉末的质量比为0.8∶0.0015∶1；
步骤二、将擦净的镍钨合金基带浸入步骤一中所述悬浊液中，再以0.5m/s的提拉速度提拉镍钨合金基带，使得镍钨合金基带表面涂敷悬浊液，最后将表面涂敷有悬浊液的镍钨合金基带在温度为200℃的条件下烘干；
步骤三、采用冷压机将步骤二中烘干后的镍钨合金基带在压力为15MPa的条件下冷压20min；
步骤四、将步骤三中经冷压后的镍钨合金基带于纯氧气氛中进行烧结，得到基于镍钨合金基带的临界温度超过80K，厚度为40μm的Bi-2212高温超导厚膜；烧结的过程为：在温度为880℃的条件下保温20min，然后以3℃/h的降温速率降温至810℃，保温20h后随炉冷却至室温。
本实施例采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，将超导层的相对密度从冷压前的18％提高到冷压后的37％，再通过烧结将Bi-2212高温超导厚膜的(00l)织构度从88％提高到95％左右，制备的基于镍钨合金基带的Bi-2212高温超导厚膜的临界电流密度比常规方法(未采用冷压)制备的基于镍钨合金基带的Bi-2212高温超导厚膜提高了约20％。
实施例6
步骤一、将粘结剂聚乙二醇溶解于无水甲醇中，然后加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述无水乙醇、聚乙二醇和Bi-2212粉末的质量比为1∶0.001∶1；
步骤二、将擦净的镍基带浸入步骤一中所述悬浊液中，再以2m/s的提拉速度提拉镍基带，使得镍基带表面涂敷悬浊液，最后将表面涂敷有悬浊液的镍基带在温度为100℃的条件下烘干；
步骤三、采用冷压机将步骤二中烘干后的镍基带在压力为20MPa的条件下冷压20min；
步骤四、将步骤三中经冷压后的镍基带于纯氧气氛中进行烧结，得到基于镍基带的临界温度超过80K，厚度为20μm的Bi-2212高温超导厚膜；烧结的过程为：在温度为892℃的条件下保温30min，然后以2℃/h的降温速率降温至810℃，保温10h后随炉冷却至室温。
本实施例采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，将超导层的相对密度从冷压前的18％提高到冷压后的38％，再通过烧结将Bi-2212高温超导厚膜的(00l)织构度从88％提高到94％左右，制备的基于镍基带的Bi-2212高温超导厚膜的临界电流密度比常规方法(未采用冷压)制备的基于镍基带的Bi-2212高温超导厚膜提高了约22％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将粘结剂溶解于有机溶剂中，然后向溶解有粘结剂的有机溶剂中加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述有机溶剂、粘结剂和Bi-2212粉末的质量比为0.4～1∶0.001～0.002∶1，所述有机溶剂为无水甲醇或无水乙醇，所述粘结剂为聚乙二醇或聚乙烯缩丁醛；
步骤二、采用浸涂法将步骤一中所述悬浊液涂敷于擦净的金属基带上，然后将涂敷有悬浊液的金属基带在温度为100℃～700℃的条件下烘干；
步骤三、采用冷压机将步骤二中烘干后的金属基带在压力为15MPa～20MPa的条件下冷压10min～20min；
步骤四、将步骤三中经冷压后的金属基带于纯氧气氛中进行烧结，得到基于金属基带的临界温度超过80K，厚度为10μm～80μm的Bi-2212高温超导厚膜；所述烧结的过程为：在温度为880℃～900℃的条件下保温10min～30min，然后以2℃/h～5℃/h的降温速率降温至810℃～850℃，保温10h～24h后随炉冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法，其特征在于，步骤二中所述金属基带为银基带、镍基带、银合金基带或镍合金基带。
3.根据权利要求1所述的一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法，其特征在于，步骤二中所述浸涂法为：将擦净的金属基带浸入步骤一中所述悬浊液中，然后以0.5m/s～2m/s的提拉速度提拉金属基带，使得金属基带表面涂敷悬浊液。
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|---|---|
| CN (1) | CN102509762A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102807362A (zh) * | 2012-09-14 | 2012-12-05 | 西北有色金属研究院 | 一种Bi-2212基高温超导块体材料的制备方法 |
| CN106024195A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 陕西国际商贸学院 | 一种尺寸可控的钨纳米点的制备方法 |
| CN113735166A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-03 | 西北有色金属研究院 | 一种Bi-2212超导薄膜的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030096709A1 (en) * | 2001-11-22 | 2003-05-22 | Dowa Mining Co., Ltd. | Oxide superconductor thick film and method for manufacturing the same |
| US20040110641A1 (en) * | 2002-12-05 | 2004-06-10 | Dowa Mining Co., Ltd. | Oxide superconductor thick film and method for manufacturing the same |
| US20040192558A1 (en) * | 2002-11-08 | 2004-09-30 | Holcomb Matthew J. | Gallium-based superconducting composite |
| CN102097184A (zh) * | 2011-02-28 | 2011-06-15 | 西北有色金属研究院 | 一种铋系高温超导材料的制备方法 |
-
2011
- 2011-10-24 CN CN2011103261527A patent/CN102509762A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030096709A1 (en) * | 2001-11-22 | 2003-05-22 | Dowa Mining Co., Ltd. | Oxide superconductor thick film and method for manufacturing the same |
| US20040192558A1 (en) * | 2002-11-08 | 2004-09-30 | Holcomb Matthew J. | Gallium-based superconducting composite |
| US20040110641A1 (en) * | 2002-12-05 | 2004-06-10 | Dowa Mining Co., Ltd. | Oxide superconductor thick film and method for manufacturing the same |
| CN102097184A (zh) * | 2011-02-28 | 2011-06-15 | 西北有色金属研究院 | 一种铋系高温超导材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 宋洋，赵亮等: "银线表面浸涂法制备Bi2Sr2Ca1Cu2Ox超导膜", 《硅酸盐学报》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102807362A (zh) * | 2012-09-14 | 2012-12-05 | 西北有色金属研究院 | 一种Bi-2212基高温超导块体材料的制备方法 |
| CN106024195A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 陕西国际商贸学院 | 一种尺寸可控的钨纳米点的制备方法 |
| CN113735166A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-03 | 西北有色金属研究院 | 一种Bi-2212超导薄膜的制备方法 |
| CN113735166B (zh) * | 2021-09-08 | 2022-04-26 | 西北有色金属研究院 | 一种Bi-2212超导薄膜的制备方法 |
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