专利名称：一种钇钡铜氧超导粉末的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种钇钡铜氧超导粉末的制备方法，特别适用于制取钇钡铜氧大块超导材料所需原始粉末的制备过程。
目前，国内外制备钇钡铜氧超导粉末通常采用固相机械混合-高温合成法、草酸盐共沉淀-高温合成法、溶胶-凝胶-高温合成法及喷雾热解-高温合成法。固相机械混合法，由于化学组分分布均匀性差，需要多次重复进行烧结-研磨过程，才能获得单相粉末。劳动强度大，周期长。溶胶-凝胶法所制粉末，虽然化学组成分布均匀性好，但周期长、产量低，难实现批量化生产。喷雾热解法粉末的均匀性好，但设备复杂，投资较大，且粉末的收集难度大。实际应用存在一系列技术难题。草酸盐共沉淀法由于操作简单，不需要复杂设备，且粉末的质量与上述其它方法比较也毫不逊色，因而已成为制备钇钡铜氧超导粉末的一种主要方法。但以往所采用的草酸盐共沉淀法是将钇钡铜三种元素按Y∶Ba∶Cu=1∶2∶3的克原子比配制成混合硝酸盐溶液。在有机液相介质中用草酸沉淀。由于硝酸钡的溶解度很低，要配成Y、Ba、Cu共存的透明溶液。则溶液中三种离子的总浓度不得高于0.4mol/L。如果要制备1kg(总摩尔数为9)钇钡铜氧超导粉末，则需配制混合盐溶液25升，消耗有机溶剂90升，耗时近1个月。成本高、效率低，无法批量生产，不能满足大块超导体批量生产需要。
本发明的目的在于克服以往用草酸盐共沉淀法制备钇钡铜氧超导粉中所存在的上述缺点，提供一种生产效率高、成本低，适合于制备钇钡铜氧大块超导材料用原始粉末的制备方法。
一种钇钡铜氧超导粉末的制备方法，包括将Y2O3,BaCO3及金属铜或CuO原料用硝酸溶解配制成硝酸盐溶液、真空过滤、高温合成过程，其特征在于a．其过程所需的硝酸盐溶液分二组配制，一组为硝酸钡与硝酸钇混合溶液，按Y∶Ba=1∶2的克原子比的比例配制，另一组为硝酸铜溶液；b．将硝酸钇、硝酸钡混合溶液用草酸在水相中进行沉淀，将硝酸铜用草酸在乙醇介质中沉淀；c．将二组沉淀悬浮液在PH值为5-7，聚乙二醇为0.01-0.08g/L的介质中搅拌混合形成钇钡铜的化学组分的克原子比为Y∶B∶Cu=1∶2∶3的均匀沉淀混合物；将钇钡铜草酸混合沉淀物进行干燥及高温分解、粉碎得到钇钡铜氧超导粉末。
由于本发明的钇钡铜氧超导粉的制备方法是采用草酸盐分组沉淀法，因而铜可在高浓度下(≥3mol/L)进行沉淀。其效率比以往的草酸盐共沉淀法提高20倍。而且钇钡在水相介质中进行沉淀，省去了大量有机溶剂。生产成本降低到原来的1/3。同时粉末中碳含量也大幅下降。
由于本发明的方法是将两组沉淀在液相中混合，沉淀物中各化学组分分布均匀。过程中间不需研磨，经高温热处理，一次即可烧成单相粉末，碳含量一般为0.02％，平均粒径＜40μm。可直接作为钇钡铜氧大块超导体批量生产的原始粉末。因而本发明是一种非常经济实用的钇钡铜氧超导粉的制备方法。
下面用实例对本发明方法作进一步说明。
一种钇钡铜氧超导粉末的制备方法，首先用Y2O3,BaCO3配制硝酸及硝酸钡混合溶液，用硝酸溶解金属铜或CuO原料的配制硝酸铜溶液。将钇钡混合溶液中Y∶Ba=1∶2(克原子比)，用用量为理论用量的100％-160％草酸在水相介质中沉淀；硝酸铜用量为理论用量的90％-100％草酸，在6-8％的乙醇介质中沉淀；然后将两组沉淀在PH值为5-7，聚乙二酵为0.01-0.08g/L的介质中搅拌混合形成钇钡铜的化学组分克原子比为Y∶B∶Cu=1∶2∶3的均匀沉淀混合物；将混合草酸沉淀干燥后，在400-600℃下热分解0.5-3h，粉碎后，于850℃下保温8-14h，然后升温到900℃-940℃下保温8～14h。实施例首先将高纯Y2O3,BaCO3按Y∶Ba=1∶2的比例准确称取Y2O3和BaCO3分别用硝酸溶解，混合，以蒸馏水稀释到3500ml，得到钇钡的硝酸盐溶液。将草酸及聚乙二醇与1升无水乙醇混合，加热溶解，得到草酸-乙醇溶液，然后在电动搅拌机的剧烈搅拌下，将钇钡硝酸盐溶液以2ml/s的流速滴入草酸-乙醇溶液中，并适时用氨水将溶液的pH值调到5-7之间，沉淀完毕，搅拌20min，静置，弃去上层清液。将高纯金属铜或氧化铜溶于硝酸，将草酸及聚乙二醇溶于无水乙醇中，在电动搅拌机的剧烈搅拌下以2ml/s的流速将硝酸铜溶液滴入草酸-乙醇溶液中，并适时用氨水控制溶液pH值在5～7之间。随后将钇钡草酸盐沉淀与铜的草酸盐沉淀混合，搅拌30min，静置，弃去上层清液，真空过滤，将沉淀在80℃恒温箱中干燥，粉碎后，在400℃～600℃下热分解0.5～2h，冷却后研磨成粉末状。于850℃下保温12h，升温到900℃后再保温12h，随炉冷到室温，研磨后得到平均粒径＜40μm，碳含量≤0.02％的单相粉末。
权利要求
一种钇钡铜氧超导粉末的制备方法，包括将Y2O3,BaCO3及金属铜或CuO原料用硝酸溶解配制成硝酸溶液、真空过滤、高温合成过程，其特征在于a．其过程所需的硝酸溶液分二组配制，一组为硝酸钡与硝酸钇混合溶液，按Y∶Ba=1∶2的克原子比的比例配制，另一组为硝酸铜溶液；b．将硝酸钇、硝酸钡混合溶液用草酸在水相中进行沉淀，将硝酸铜用草酸在乙醇介质中沉淀；c．将二组沉淀悬浮液在PH值为5-7，聚乙二醇为0.01-0.08g/L的介质中搅拌混合形成钇钡铜的化学组分的克原子比为Y∶Ba∶Cu=1∶2∶3的均匀沉淀混合物；将钇钡铜草酸混合沉淀物进行干燥及高温分解、粉碎得到钇钡铜氧超导粉末。
全文摘要
一种钇钡铜氧超导粉末的制备方法,特别适用于制备钇钡铜氧大块超导体所需的原始超导粉末的制备。其特征在于将钇钡铜三种元素的硝酸溶液分成钇钡及铜两组分别在水介质中和乙醇介质中进行草酸沉淀。然后将两组沉淀的悬浮液在液相中混合均匀。用本发明的方法制备的钇钡铜氧超导粉末纯度高,碳含量低,平均粒径< 40μm。比以往的草酸共沉淀法提高效率20倍,降低成本三分之二。可批量生产,用于大块钇钡铜氧超导体的制备,实用可靠。
文档编号C04B35/622GK1209424SQ9810321
公开日1999年3月3日 申请日期1998年7月15日 优先权日1998年7月15日
发明者杜泽华, 周廉, 冯勇, 张翠萍, 杨万民, 于泽民, 汪京荣, 吴晓祖 申请人:西北有色金属研究院