用于超导薄膜条形导体的金属基片制造技术

本发明专利技术涉及一种用于超导薄膜条形导体的金属基片，所述导体包括金属基片、化学地产生在该金属基片上并相对于金属基片非旋转地结晶生长的缓冲层以及在该缓冲层上化学地产生的超导涂层，其优点在于，当金属基片的表面粗糙度为ＲＭＳ＜５０ｎｍ、优选为ＲＭＳ＜２０ｎｍ特别优选为ＲＭＳ＜１０ｎｍ，以及缓冲层直接地而没有中间层、相对于金属基片的结晶结构非旋转结晶地在该金属层的表面上生长时，所述缓冲层具有高的织构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高温超导薄膜条形导体，特别是涉及所述条形导体的 金属基片。
技术介绍
在下文中称为HTSL-CC的高温超导薄膜条形导体(简称为涂覆导体) 根据现有技术由结构金属条制成。在下文中称为金属基片的条优选地包括 面心立方晶格的金属(例如镍、铜、金)。镍是特别合适，特别是含有数 个百分数的钨的镍，参见DE 101 43 680C1。织构金属基片用緩冲层涂覆， 该緩冲层用于将金属基片的结构传递到然后由已知的方式产生的超导层 上。对金属基片以及待结晶的高温超导薄膜都具有较小的晶格失配的材料 特别适于緩冲层。不仅使用了在金属基片上旋转45。地生长的材料，例如 锆酸锎以及其它具有氟化物或焦氯化物结构(Pyrochlorstruktur)的材料，而 且使用了不旋转地生长的并经常具有钾钛矿(型)结构(例如钛酸锶和钬酸 钙)或尖晶石结构例如钌酸锶以及镍酸钕的材料。由Effect of sulphur on cube texture formation in microalloyed nickel substrate tapes (J. Eickemeyer等)，Phyisca C 418( 2005 ) 9-15、 Growth of oxide seed layers on nickel and other technologically interesting metal substrates: issues related to formation and control of sulfur superstructures for texture optimization (C. Cantoni 等)，IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 13， No. 2， 2003以及其它 文献已知，通常已由金属基片的杂质形成的疏属元素化物的超结构特别是 硫超结构促进緩冲层的外延(epitactic)生长，该緩冲层是用物理方法沉积的，特別是通过金属基片在高度真空中的气相沉积。因此，在现有技术 中的目的是实现可重复地产生尽可能均匀的具有高度覆盖的超结构。然而，緩冲层的物理沉积是一种成本高的方法，因此该方法不适于制造HTSL-CC 或者还有其载体基片。利用化学涂覆方法来制造HTSL-CC是同样已知的而且成本明显更 寸氐，参见Chemical solution deposition of <100> oriented SrTi03 buffer layers on nickel substrates; J.T. Dawley等；J. Mater. Res.， Vol. 17, No. 7， 2002。由包括硫超结构的镍基片实现了良好的结果，在该基片上可生长锆 酸镧，参见Detailed investigations on La2Zr207 buffer layers for YBCO coated conductors prepared by chemical solution deposition (K. Knoth 等)，Acta Materialica 55， 2007， 517-529。然而，利用没有如锆酸镧那样旋转45。生长，而是不旋转地生长的材 料例如钛酸锶并不能得到相当的结果，目前已知，即使利用表面粗糙度小 的金属基片也不能得到。所施加的钛酸锶层不形成织构或者仅很弱地形成 织构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种以化学方式产生的具有高度织构的緩冲 层的HTSL-CC，特别是作为HTSL-CC的起始材料的金属基片。根据本专利技术，所述目的通过权利要求l所述的方法来实现，其中在施 加緩冲层之前从金属基片表面除去超结构。具体地，令人惊讶地发现，对于用物理方法产生的緩冲层以及用化学 方法产生的包括氟化物或焦氯化物的緩冲层所必需的超结构，特别是硫属 元素化物的超结构，主要是硫超结构，在利用不旋转地生长的材料(如具 有钙钬矿或尖晶石结构的材料)的化学处理的情况下，却相反地阻止实现 良好的织构。这种结果既与除去超结构的方式(机械抛光、电解抛光、用喷射体例 如干冰颗粒的喷射，或利用低浓度的硝酸选择性地蚀刻)也与化学涂覆技术的类型亦即旋涂、浸渍涂覆、或印刷(狹缝压铸(Slot-die-casting)、 喷墨印刷)无关，同样还与以下工艺参数如退火温度、气氛和保持时间无 关。当在除去超结构的过程中基片被抛光到表面粗糙度小于10nm时，得 到最优的结果。优选地，利用其晶格常数与金属基片晶格常数的偏差小于±15%，优 选小于± 10%的材料作为緩冲层。另外，本专利技术涉及具有权利要求9所述特征的双轴织构金属基片的应用。緩冲层特别是可包括其晶格常数与金属基片晶格常数的偏差小于± 15%、优选小于±10%的材料，然而也可考虑其晶格常数与金属基片晶格 常数的偏差在-5%到+15%之间的材料。因此，本专利技术提供了一种具有权利要求11的特征的高温超导薄膜条状 导体。镍或镍含量为85%、优选为卯％的镍合金特别适于用作金属基片。在 这种情况下，适于用作緩冲层材料的主要有钛酸盐、钌酸盐、锰酸盐、镍 酸盐和铜酸盐，例如CaTi03， La2M04， Sr2Ru04， NdBa2Cu3Ox， Gd2Cu04， SrTi03， Nd2Cu04， BaTi03， (CaxSi^TiOs和(SigBan國x)Ti03。具体实施例方式应用了 Evico公司的两种不同的镍(5%的W洽属基片(条宽度10mm, 条厚度80fim)。这两种金属基片均具有半高全宽(FWHM)为5.5°的立 方晶体结构(001)。两种基片都经历相同的轧制成形(Walzumformung)并随后在箱式炉 退火处理中再结晶。通过在箱式炉退火处理中的慢冷却在两种基片上形成 疏超结构。用AFM显微镜测得两种金属基片的粗糙度如下 基片1: RMS=40nm基片2: RMS=5nm基片1的一部分被机械抛光。抛光在磨床上(Struers公司)以O.lnm 的金刚石悬浮液进行。基片的粗糙度能够通过抛光减小到RMS=5nm。所 有的粘附超结构即硫超结构通过抛光除去。因为在涂覆之前不再进行退火 处理，所以不会再产生这种结构。基片1 (已抛光)RMS=5nm所有基片都在超声波浴中首先用丙酮然后用异丙醇分别清洁5分钟。 因此可为下面的实验得到以下基片 基片1: RMS=40nm;硫超结构 基片2: RMS=5nm;硫超结构基片3: RMS=5nm;无硫超结构，即被抛光的基片1。制造三种涂覆溶液溶液l:纯钛酸锶(STO)溶液2:掺加铌的STO，导电溶液3:掺加钓的STO，与镍基片的晶格匹配更好对于溶液1,将0.15mol的Ti(OCH2CH2CH2CH3)4以1: 2的摩尔比溶 解在乙酰丙酮中。然后将0.15mo1乙酸锶以1: 5的摩尔比溶解在冰醋酸中。 将两种溶液合并并用由水醋酸和甲氧基乙醇构成的混合物稀释到500mL, 使得冰醋酸与曱氧基乙醇的总比例为1: 2。然后过滤该溶液以除去任何可 能出现的沉淀。ICP-OES分析(SPECTRO Genesis )显示化学计量为0.3M 的溶液。对于溶液2,将0.1425mol的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理双轴织构金属基片的方法，该金属基片是高温超导薄膜条状导体（ＨＴＳＬ－ＣＣ）的起始材料，该导体包括金属基片、化学地产生在该金属基片上并相对于金属基片不旋转地结晶生长的缓冲层以及在该缓冲层上化学地产生的超导涂层，其特征在于，金属基片的超结构在产生缓冲层之前被除去。

【技术特征摘要】
DE 2007-5-24 102007024166.81. 一种用于处理双轴织构金属基片的方法，该金属基片是高温超导薄膜条状导体(HTSL-CC)的起始材料，该导体包括金属基片、化学地产 生在该金属基片上并相对于金属基片不旋转地结晶生长的緩沖层以及在该 緩冲层上化学地产生的超导涂层，其特征在于，金属基片的超结构在产生 緩冲层之前被除去。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硫属元素化物-超结构 被除去。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述金属基片 处理成表面粗糙度为RMS〈50nm，优选RMS<20nm ，特别优选 RMS<10nm。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述超 结构通过抛光除去。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，利用其 晶格常数与金属基片晶格常数的偏差小于± 15%、优选小于± 10%的材料 作为緩冲层。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在除去 超结构之后清洁金属基片。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属基片在超声 波浴中清洁。8. 根据权利要求6或7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M贝克尔，
申请(专利权)人：泽奈基电力公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]