一种低成本Bi-2212超导薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本Bi

【技术实现步骤摘要】
一种低成本Bi
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2212超导薄膜的制备方法


[0001]本专利技术属于高温超导材料
，具体涉及一种低成本Bi
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2212超导薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]Bi2Sr2CaCu2O
x
(简称Bi
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2212)高温超导体是超导材料中的一个重要的分支，由于其在高场磁体系统中具有不可替代的优势，包括美、日、欧盟等发达国家对该材料的研究非常重视。
[0003]圆形的各向同性的Bi
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2212线材主要应用在强电方面，如超高磁场磁体、电缆和储能系统等等。目前，粉末装管法(PIT)是制备Bi
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2212线材的主流技术，采用该技术制备的线材已经达到了实用化的水平，国际上主要是牛津公司为代表，国内以西北有色金属研究院为代表。
[0004]对于弱电领域，如超导微波器、超导天线和超导计算机等，则需要制备各向异性的Bi
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2212超导薄膜来实现，Bi
‑
2212薄膜的制备方法包括物理的磁控溅射、脉冲激光沉积技术等，这些制备方法的优点是薄膜致密度高，缺陷少，具有较强的载流能力，其缺点是工作环境需要高真空，设备购置成本以及维护成本高；Bi
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2212超导薄膜的化学制备方法主要包括溶胶凝胶法、化学气相沉积法和金属有机盐化学气相沉积法等，化学法制备工艺相对简单，对设备要求低，厚度可控，缺点是制备薄膜质量较差，稳定性较差，乙酸盐溶液法制备Bi
‑/>2212薄膜是以成相Bi2212粉末为原料，将其与溶剂和分散剂按照一定的比例混合均匀，获得涂覆溶液，然后再使用浸涂法获得不同厚度的薄膜，最后经过部分融化热处理后得到Bi
‑
2212超导薄膜。上述几种方法制备薄膜均选用银带作为基底，由于银为贵金属，其制作成本较高，并其制备的Bi
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2212超导薄膜厚度较小。
[0005]因此需要一种低成本Bi
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2212超导薄膜的制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种低成本Bi
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2212超导薄膜的制备方法。该方法通过采用镀银的金属镍带作为基底，并通过配合调整制备参数，大幅度降低Bi
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2212超导薄膜的制作成本，膜层的厚度可控，薄膜致密度较高，制备效率高，热处理周期短，制备成本低，使用的试剂均为碳氢化合物，释放物仅为二氧化碳和水，环境适应性好。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种低成本Bi
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2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0008]步骤一、将金属镍带表面双面镀银，得到银镍复合带；
[0009]步骤二、将喷雾燃烧制备的纳米级Bi
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2212前驱粉进行高温成相后与无水乙醇和聚乙烯醇羧丁醛混合，搅拌均匀后得到制膜浆体；
[0010]步骤三、将步骤二中得到的制膜浆体采用浸涂法涂覆于步骤一中得到的银镍复合
带上，然后在85℃～90℃下进行烘干，并重复进行涂覆和烘干1次或2次，得到前驱体材料；
[0011]步骤四、将步骤三中得到的前驱体材料进行部分融化热处理，得到Bi
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2212超导薄膜。
[0012]本专利技术将金属镍带表面双面镀银防止镍基带的氧化，通过控制镀银时的电流和时间，控制银厚度在20μm～30μm，无需采用纯银作为基底，降低了制备成本，采用喷雾燃烧制备的纳米级Bi
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2212前驱粉与普通的Bi
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2212前驱粉相比粉末粒度小、反应活性高，采用无水乙醇为配制浆体的溶剂，聚乙烯醇羧丁醛为分散剂，保证粉末更好的分散到无水乙醇中形成制膜浆体，采用的无水乙醇和聚乙烯醇羧丁醛均为碳氢化合物，部分融化热处理过程中释放物仅仅为二氧化碳和水，环境适应性好，通过浸涂法将制膜浆体涂覆在金属镍带表面，通过控制浆体浓度和涂覆次数控制涂覆的厚度，从而控制Bi
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2212超导薄膜的厚度，通过烘干并控制烘干温度去除无水乙醇，再通过部分融化热处理，分解聚乙烯醇羧丁醛，在银镍复合带上得到厚度较厚的Bi
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2212超导薄膜。
[0013]上述的一种低成本Bi
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2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，步骤二中所述制膜浆体中成相Bi
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2212粉、无水乙醇和聚乙烯醇羧丁醛的质量比为1：2.4～4：0.001～0.005。本专利技术通过控制原料的质量比，控制制膜浆体的浓度，控制了制膜浆体在银镍复合带上涂覆的厚度，从而控制Bi
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2212超导薄膜的厚度，并且保证了制膜浆体稳定，且粉末分散程度高。
[0014]上述的一种低成本Bi
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2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，步骤四中所述部分融化热处理温度为886℃～892℃，部分融化热处理的气氛为流通氧气。本专利技术通过采用较高的部分融化热处理温度，仅需一步加热即可得到Bi
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2212超导薄膜，无需预分解过程，降低了制备成本。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0016]1、本专利技术通过采用镀银的金属镍带作为基底，并通过配合调整制备参数，大幅度降低Bi
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2212超导薄膜的制作成本，且工艺简单、制备效率高、热处理周期短，制备成本低。
[0017]2、本专利技术使用的喷雾燃烧制备的纳米级Bi
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2212前驱粉，粒度小，反应活性高，通过配合银镍复合带，仅需一步加热处理即可发生部分融化，节能效果好，降低了制备成本。
[0018]3、本专利技术使用的无水乙醇和聚乙烯醇羧丁醛均为碳氢化合物，部分融化热处理过程中释放物仅仅为二氧化碳和水，环境适应性好。
[0019]下面通过实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
[0020]实施例1
[0021]本实施例包括以下步骤：
[0022]步骤一、将金属镍带表面双面镀银，得到银镍复合带；
[0023]步骤二、将喷雾燃烧制备的纳米级Bi
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2212前驱粉在860℃下进行高温成相后与无水乙醇和聚乙烯醇羧丁醛混合，搅拌均匀后得到制膜浆体；所述制膜浆体中成相Bi
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2212粉、无水乙醇和聚乙烯醇羧丁醛的质量比为1：2.4：0.005；
[0024]步骤三、将步骤二中得到的制膜浆体采用浸涂法涂覆于步骤一中得到的银镍复合带上，然后在85℃下进行烘干，并重复进行涂覆和烘干1次，得到前驱体材料；
[0025]步骤四、将步骤三中得到的前驱体材料在流通氧气气氛下进行部分融化热处理，得到Bi
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2212超导薄膜；所述部分融化热处理温度为886℃。
[0026]实施例2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本Bi
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2212超导薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将金属镍带表面双面镀银，得到银镍复合带；步骤二、将喷雾燃烧制备的纳米级Bi
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2212前驱粉进行高温成相后与无水乙醇和聚乙烯醇羧丁醛混合，搅拌均匀后得到制膜浆体；步骤三、将步骤二中得到的制膜浆体采用浸涂法涂覆于步骤一中得到的银镍复合带上，然后在85℃～90℃下进行烘干，并重复进行涂覆和烘干1次或2次，得到前驱体材料；步骤四、将步骤三中得到的前驱体材料进行部分融化热处理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国庆，金利华，焦高峰，徐晓燕，郝清滨，姚凯，李珍宝，冯建情，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：