YBCO黏性超导涂层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种YBCO黏性涂层及其制备方法。该方法将YBCO粉末与商用DB5015型号Ag粉导电胶充分混合，作为涂料利用丝网印刷等方式涂覆在基底上，之后进行低温胶水固化、中温渗氧处理、表面机械抛光、无水乙醇超声清洗以及氮气干燥，从而得到YBCO黏性超导涂层。本发明专利技术得到的超导涂层兼具YBCO的高临界温度与Ag粉导电胶的强结合力的优点，超导性质优良，涂层与基底结合较为牢固，涂层制备过程无需高温处理，且Ag元素掺杂可促进YBCO涂层的c轴取向生长，有利于提高涂层的超导特性。有利于提高涂层的超导特性。

【技术实现步骤摘要】
YBCO黏性超导涂层及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于射频超导加速腔
，具体涉及一种YBCO黏性超导涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]射频超导腔由于其表面损耗低、Q值高、具有在高占空比甚至连续波(CW)模式下工作的能力，已经被广泛地应用于高能物理、核物理、自由电子激光等一系列加速器领域中。目前制备超导腔的材料大多数采用Nb或者Nb3Sn，二者均为低温超导体，超导腔在运行过程中需要用液氦去冷却。然而，液氦为不可再生资源，中国的液氦储量只占有世界总量的0.2％，中国面临着较为严峻的氦危机挑战。YBCO高温超导材料的临界温度最高可达93K，用该种材料制备的超导腔可以在液氮的环境下运行，而液氮来源广泛，冷却设备运行维护相对简单，故发展高温超导材料制备的超导腔是一种解决目前面临的氦危机的一种有效手段。
[0003]对于射频超导材料而言，射频电场的有效作用区为距离表面几十纳米到几百纳米之间，故射频高温超导材料的研究主要集中于将高温超导材料涂层有效地附着于基底之上。对于YBCO涂层的制备而言，经常面临着YBCO与基底之间结合不牢固而导致膜层脱落的现象，基于此提供一种YBCO黏性超导涂层及其制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种YBCO黏性超导涂层及其制备方法。本专利技术提供的制备方法利用YBCO粉末与商用DB5015型号Ag粉导电胶混合制备黏性超导涂层，提高超导涂层与基底之间的膜基结合力，在整个制备过程无需高温处理。
[0005]本专利技术所提供的YBCO黏性超导涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0006]1)调制Ag粉导电胶，再将YBCO粉末放入其中，混合均匀形成前驱涂料；
[0007]2)将步骤1)所述前驱涂料涂覆在基底上制成前驱体涂层；
[0008]3)将步骤2)所述前驱体涂层依次进行低温胶水固化处理以及中温渗氧处理，得到表面粗糙的超导涂层；
[0009]4)利用机械抛光的方式对步骤3)所述表面粗糙的超导涂层进行抛光处理，得到表面光滑的超导涂层；
[0010]5)对步骤4)所述表面光滑的超导涂层利用无水乙醇进行超声清洗并进行氮气干燥，得到所述的YBCO黏性混合超导涂层。
[0011]上述方法步骤1)中，优选地，所述Ag粉导电胶可为商用DB5015型号Ag粉导电胶，分为粉末甲组份和液体乙组份，配比为3.5～5.5g：1mL。所述Ag粉导电胶具体可为武汉双键开姆密封材料有限公司生产的DB5015型号Ag粉导电胶。
[0012]上述方法步骤1)中，优选地，所述前驱涂料中Ag粉导电胶粉末甲组份和YBCO粉末的质量比为1.2～2.5:1，具体可为2：1。
[0013]上述方法步骤2)中，优选地，所述涂覆方式包括丝网印刷，旋涂法等方法。
[0014]上述方法步骤2)中，优选地，所述基底包括氧化铝陶瓷、铜和不锈钢等基底。
[0015]上述方法步骤2)中，优选地，所述前驱体涂层应该在10min之内用完，以免涂层固化。
[0016]上述方法步骤2)中，对涂覆厚度无要求，根据用户实际需求适量涂覆即可。
[0017]上述方法步骤3)中，所述低温胶水固化处理以及中温渗氧处理在石英管式炉中进行。
[0018]上述方法步骤3)中，优选地，所述低温胶水固化处理的具体方法为将步骤2)中所述前驱体涂层室温放置12～24h，升温至80
‑
150℃，维持2
‑
4h，升温速率为30～40℃/h。
[0019]上述方法步骤3)中，优选地，所述低温胶水固化处理的本底真空低于10
‑1Pa，以降低所述低温胶水固化处理过程中空气中的杂质元素对超导涂层的污染。
[0020]上述方法步骤3)中，优选地，所述中温渗氧处理的具体方法为在103‑
104Pa的氧气氛围下，以100
‑
150℃/h的升温速率从80
‑
150℃升温至400
‑
500℃，保温2
‑
5h，然后自然冷却至室温。所述中温渗氧处理的目的在于使得YBCO中的氧含量充足，有利于提高样品的超导性能。
[0021]上述方法步骤4)中，优选地，所述机械抛光的方式可以为砂纸打磨，目的是去除涂覆过程中造成的表面不平整。
[0022]上述方法步骤5)中，优选地，所述无水乙醇进行超声清洗时间为20min。超声清洗的目的在于去除步骤四中机械抛光带来的表面污染。步骤5)中所述利用无水乙醇进行超声清洗之后，要用去离子水冲洗，之后再进行氮气干燥，以免样品表面有残留的乙醇分子。
[0023]上述方法制备得到的YBCO黏性超导涂层也属于本专利技术的保护范围。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]本专利技术在基底材料上制备YBCO黏性超导涂层，兼具YBCO的高临界温度与Ag粉导电胶的强结合力的优点，制备出的超导涂层超导性能优良，膜基结合牢固，且整个制备过程中无需高温处理。
附图说明
[0026]图1是本专利技术中氧化铝陶瓷基底YBCO黏性超导涂层的XRD图谱的示意图。
[0027]图2是本专利技术中氧化铝陶瓷基底YBCO黏性超导涂层的PPMS测试结果的示意图。
[0028]图3是本专利技术对比例中用ergo1665胶水制备的氧化铝陶瓷基底YBCO黏性涂层的PPMS测试结果。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步阐述，但本专利技术并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
[0030]下述实施例中使用的YBCO粉末可按照下述常规制备方法获得：选用纯度为99.95％的Y2O3，99％的BaCO3和CuO粉末做原料，按照YBa2Cu3O7‑
x
标准配比混合，将粉末研磨为粒度1
‑
2μm之间；在氧气氛围将混合充分的粉末进行900℃，20h的烧结，即可获得YBCO粉末。
[0031]实施例1.氧化铝陶瓷基底上YBCO黏性超导涂层的制备
[0032]一.原料
[0033]DB5015型号Ag粉导电胶粉末甲组份、液体乙组分，YBCO粉末，氧化铝陶瓷基底
[0034]二.制备方法
[0035]步骤一：取Ag粉导电胶粉末甲组份3.6g与液体乙组分1mL，充分混合，搅拌均匀，待Ag粉导电胶成银灰色浆料停止，此时取1.8g YBCO粉末放入所述Ag粉导电胶中，混合均匀形成前驱涂料。
[0036]步骤二：取表面光洁的氧化铝陶瓷基底样片放置在工作平台上，用丝网印刷的方式将步骤一中所述前驱涂料均匀涂覆在所述氧化铝陶瓷基底样片上，得到前驱体涂层。
[0037]步骤三：将步骤二所述前驱体涂层放入石英管式炉中，然后将所述石英管式炉进行抽真空至10
‑1Pa；接下来进行低温胶水固化处理，具体流程为室温放置12h，然后以40℃/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种YBCO黏性超导涂层的制备方法，包括如下步骤：1)调制Ag粉导电胶，再将YBCO粉末加入其中，混合均匀形成前驱涂料；2)将步骤1)所述前驱涂料涂覆在基底上制成前驱体涂层；3)将步骤2)所述前驱体涂层依次进行低温胶水固化处理以及中温渗氧处理，得到表面粗糙的超导涂层；4)利用机械抛光的方式对步骤3)所述表面粗糙的超导涂层进行抛光处理，得到表面光滑的超导涂层；5)对步骤4)所述表面光滑的超导涂层利用无水乙醇进行超声清洗并进行氮气干燥，得到所述的YBCO黏性混合超导涂层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述Ag粉导电胶为商用DB5015型号Ag粉导电胶，包括粉末甲组份和液体乙组份，两者的配比为3.5～5.5g：1mL。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述前驱涂料中Ag粉导电胶中粉末甲组份和YBCO粉末的质量比为1.2
‑
2.5:1。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述涂覆方式包括丝网印刷，旋涂法；所述基底包括氧化铝陶瓷基底、铜基底或不锈钢基底。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述低温胶水固化处理以及中温渗氧处理在石英...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝亮，鲁向阳，谢大弢，肖丽，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：