一种MgB2的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种MgB2的制造方法，包括如下步骤：首先，将二正丙醇镁和二硼烷溶解在非极性溶剂中，反应得到硼氢化镁，通过固液分离法将杂质分离，非极性溶剂优选为辛烷；其次，在标准压力下，通入氩气形成保护气氛，将所得到的硼氢化镁热分解，使得形成硼化镁。该制造方法可以在还原条件下制备二硼化镁，防止其被氧化物副产物污染，并且得到晶粒小且结晶度好的高纯度二硼化镁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超导材料的制造方法，尤其涉及一种二硼化镁的制造方法。
技术介绍
随着科技的高速发展，人们越来越多的开始利用各种超导体，例如超导带或超导线等。二硼化镁在金属超导体中具有最高的转变温度，由于其转变温度高，因此如果制造的二硼化镁材料纯度好，可以不用通过液氦冷却即可使用。现有技术中，可以工业应用的一种二硼化镁制造方法是制造元素镁和元素硼的混合物，然后在800°C -120(TC温度，在氩气作为保护气体的条件下经受炉工艺。该反应是强烈放热的。该方法具有下列的缺点，不提供纯的二硼化镁，也就是说无氧的二硼化镁，而 是由于金属镁和硼对氧有高的亲和力，总是具有氧化物杂质，这些氧化物杂质降低了作为超导材料的适用性。由此，在工业实施该方法时，几乎不可避免二硼化镁被氧化物杂质污染。人们不能通过用氢还原来除去氧化物杂质，这是因为由于元素硼会形成氢化硼。另一种二硼化镁制造方法包括如前述方法那样制造晶体镁和非晶态硼的混合物，然后在氩气下进行原料的机械合金化。由此显著地降低了反应温度。该方法的优点在于，该二硼化镁要比根据前述方法制造的MgB2更适合用作供二硼化镁超导线用的粉末填料。但是其缺点在于，机械合金化是非常缓慢的，此外材料中的杂质，例如通过磨损而增加了。炉工艺后，尽管如此必须对粉末进行研磨，因为虽然粉末与第一传统方法相比以更细颗粒产生，但是它总是含有显著部分的过粗颗粒。第二次产品研磨再一次提高了粉末中杂质的份额，耗时并且限制生产能力。为了使氧化物杂质保持尽可能的少，还在产品研磨时添加氢化镁。也可以在研磨之前向该粉末添加掺杂成分。因此，如何制备纯度好，杂质少的二硼化镁是本领域技术人员一致追求的目标。
技术实现思路
本专利技术公开了一种MgB2的制造方法，该制造方法可以在还原条件下制备二硼化镁，防止其被氧化物副产物污染，并且得到晶粒小且结晶度好的二硼化镁。本专利技术的MgB2的制造方法包括如下步骤首先，将二正丙醇镁和二硼烷溶解在非极性溶剂中，反应得到硼氢化镁，通过固液分离法将杂质分离，其中非极性溶剂优选是戊烷，己烷，庚烷，辛烷；更优选为辛烷；其次，在标准压力下，通入氩气形成保护气氛，将所得到的硼氢化镁热分解，使得形成硼化镁，其中，热分解的温度优选500°C -1000°C，更优选500°C _600°C。具体实施例方式为了使本领域技术人员更清楚地理解本专利技术的技术方案，下面通过具体实施方式详细描述该超导线的制造方法。本专利技术的MgB2的制造方法包括如下步骤首先，将二正丙醇镁和二硼烷溶解在非极性溶剂中，反应得到硼氢化镁，通过固液分离法将杂质分离，其中非极性溶剂可以是戊烷，己烷，庚烷，辛烷；优选使用辛烷。二正丙醇镁对于氧和湿气是敏感的，因此其总是含有氧化镁或氢氧化镁。如果将相对非极性的二正丙醇镁溶解在所述的溶剂中，那么二正丙醇镁进入溶液中，而氧化物杂质例如氧化镁和氢氧化镁由于它们的极性特性不进入溶液中。不溶解的组分将通过已知的固/液分离法，例如通过过滤或离心分离从二正丙醇镁溶液中分离出来。获得了无氧化物杂质的二正丙醇镁的溶液，将气态的二硼烷引入此溶液中，反应得到二(正丁基)硼和硼氢化镁。所使用的二硼烷在性质上不含氧和湿气，因为它与氧或湿气反应而生成氧化硼或硼酸。通过与二硼烷反应形成硼氢化镁，硼氢化镁作为极性盐在该溶剂中析出。同时形成的少量三有机基硼BR3或硼酸酯由于其非极性可溶于这种非极性溶剂中。通过重新相分离，例如通过过滤，将获得纯的不含氧化物杂质的固态硼氢化镁。这种硼氢化镁能在第二步热分解时使用。在整个方法期间必须注意严格隔绝氧和湿气。 其次，在标准压力下，通入氩气形成保护气氛，将所得到的硼氢化镁热分解，使得形成硼化镁。硼氢化镁的热解是在温度250 V -1600 °C的范围进行的，优选在温度5000C -1000°C的范围进行。在温度大约500°C _600°C的热解是特别优选的。产生了非晶态至部分结晶的二硼化镁。在根据本专利技术的二硼化镁的情况下，反应对于掺杂的友好性要比根据现有技术的结晶二硼化镁的情况高得多。与根据常规的方法制造的二硼化镁相比，根据本专利技术制造的二硼化镁还具有更高的烧结活性。热解反应的压力优选是标准压力；在标准压力下，优选使用氩气形成保护气氛。备选地，也可以使用氢气过压。如果硼氢化镁的热解在高真空下进行，那么导致对于这种化合物形成反应的逆反应。结果又产生了氢化镁和二硼烷。优选考虑具有移动床的反应器作为标准压力下硼氢化镁热解的反应器。为此的实例包括回转炉或流化床反应器，备选地，也能使用具有静止床的反应器。硼氢化镁的热解反应具有下列的优点与镁原子配位的给体溶剂在50_250°C温度时已经挥发到氩气流中。然而在这个温度的场合下硼氢化镁对于分解是稳定的。因此在这个意义上，硼氢化镁和给体溶剂的加合物没有下面缺陷，也即在硼氢化镁分解时起分解作用，后者是在高于250°C温度才分解。在热解反应期间只形成氢作为唯一的副产物。因此热解期间不会形成氧或者没有氧参加热解反应，由于氧化物杂质的形成会造成污染。所形成氢能作为气体容易地与固体二硼化镁分离。此外在这个步骤中未使用溶剂或助剂，所述溶剂或助剂占据所形成的二硼化镁表面并由此任选地喷出气体并影响二硼化镁的超导性。在根据本专利技术的方法的场合下，一开始就避免了表面被占据，因此不会形成反应产物或副产物。因此从这方面来看，氢的形成经证明是理想的。硼氢化镁容易和完全地热解。热解在大约250°C温度就已经开始。通过硼氢化镁的热解形成二硼化镁的反应的热效应与由元素形成相比是相对低的。在制造供超导应用的二硼化镁时，这种情况是有益的。二硼化镁形成反应的温度或热效应越低，则所得到的二硼化镁的粒度和晶体成长就越低，二硼化镁的结晶度就越差。根据塔曼定律，如果混合物的温度位于理论熔点附近，则晶体成长就特别大。因此高的热效应促进了晶体成长。但是对于本专利技术的超导应用，尽可能低的粒度是优选的。所形成的二硼化镁具有下面优点，也即其以细颗粒产生，和随后不必再研磨，因为在热解反应期间，它不发生烧结，和它可以直接用作供填充导线用的材料。由于磨损，研磨步骤还意味着污染。所得到的二硼化镁具有单模态的粒度分布Dltltl < 15微米，优选Dltltl < 10微米。根据本发 明制造的二硼化镁是无定形的或部分结晶的。因此本专利技术的非晶态的或部分结晶的二硼化镁具有至多25%重量，优选至多15%重量，和特别优选至多10%重量的晶体份额。与此相反，根据现有技术结晶的二硼化镁不含显著份额的非晶态二硼化镁。与现有技术的几乎排他性的结晶二硼化镁相比较，根据本专利技术制造的二硼化镁具有更高延展性的优点。在填充有二硼化镁的粉末填充导线通过拉丝和轧制而进行加工时，该材料性能是重要的。此外根据本专利技术制造的二硼化镁具有比现有技术制造的二硼化镁更高的载流能力。根据本专利技术的方法制造的二硼化镁不含氧化物杂质，具有至高2000ppm的氧含量，优选至高500ppm的氧含量,特别优选至高IOOppm的氧含量。根据本专利技术用气体进行掺杂，在硼氢化镁热解步骤中，向保护气体混入所述气体。因此能达到了掺杂剂的特别好的分布，也就是达到了所希望的“固溶体”。掺杂碳能够在热解工艺期间使保护气体富含在分解时释放碳的气体实现。合适的气体是例如乙炔，乙烯，丙烷和丁烷。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MgB2的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：？首先，将二正丙醇镁和二硼烷溶解在非极性溶剂中，反应得到硼氢化镁，通过固液分离法将杂质分离，其中非极性溶剂优选是戊烷，己烷，庚烷，辛烷；？其次，在标准压力下，通入氩气形成保护气氛，将所得到的硼氢化镁热分解，使得形成硼化镁，其中，热分解的温度为500℃？1000℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：虞浩辉，周宇杭，吕锁方，顾忠杰，
申请(专利权)人：江苏威纳德照明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：