一种涂层导体rebco超导层的生长方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涂层导体REBC0的制备方法，尤其涉及到用有机金属溶液沉积法在铝酸镧基片上生长REBC0超导层的方法，同时涉及到用该方法所产生的一种REBC0涂层导体。
【背景技术】
[0002]当前，电力供应日趋紧张，然而大量电能却被浪费在传统电缆上。如果使用超导带材，不仅这些损耗完全可以避免，而且可以节约大量的金属材料。
[0003]当今超导带材的研究热点在基于YBC0(钇钡铜氧)体系的第二代高温超导带材，但是基于YBC0体系的涂层导体存在厚度效应，即当其厚度大于一定值(约2 μπι)时，临界电流密度、甚至临界电流出现减少的现象，所以克服厚度效应成为突破的关键点。
[0004]通过在传统的YBC0涂层导体中进行金属阳离子的掺杂能够有效地克服超导层的厚度效应。经过实验证明，通过在前驱液中用Gd替代部分Υ，利用脉冲激光沉积(PLD)方法制备的涂层导体，在比较厚时也可以保持良好的c轴取向生长，并且通过这种替代方式可以制备出厚度为2.8 μπι后且临界电流达到780A/cm的涂层导体。[参考文献fabricat1nof Thick REBCO - Coated Conductors with High Performance on Metal Tapes byPulsed Laser Deposit1n Processl, Supercond.J Supercond Nov Magn(2015)28:403 -406]。因此，通过金属阳离子掺杂制备的涂层导体能有效的克服超导层的厚度效应，大大提高涂层导体的超导载流能力。
[0005]虽然通过脉冲激光沉积(PLD)方法通过Gd替代部分Y有效的克服了超导层的厚度效应，但是采用脉冲激光沉积法进行本实验需要在真空环境下，而且对于设备的要求比较严格，成本较高，不利于高质量YBC0涂层导体的工业化生产。
【发明内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低成本，高效率，有利于工业化生产高质量REBC0涂层导体的方法，采用有机金属溶液沉积(MOD)法，通过Gd或者Sm部分替代Y的方法配置前驱液，在LA0基片上多次镀膜，来得到可以达到5.0 μ m厚且具有高载流能力的涂层导体。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种涂层导体REBC0超导层的生长方法，其特征在于包括如下步骤:
[0009]步骤1:将乙酸钇与乙酸钆或者乙酸钐，再与乙酸钡以及乙酸铜按照金属阳离子浓度比:Y:RE:Ba:Cu:0= 1_χ:χ:2:3.10溶于去离子水得到阳离子浓度为lmol/L的溶液Α，其中，RE为Gd或者Sm，X的值为0.1?0.5 ;
[0010]步骤2:在溶液A加入过量丙酸，并且搅拌均匀充分反应，真空65V?75°C条件下减压蒸馏得到溶液B;
[0011]步骤3:在溶液B中加入甲醇，调整溶液中的金属阳离子浓度到1.5mol/L?2mol/L，加入PVB (聚乙烯醇缩丁醛)作为增稠剂，增稠剂与溶液的质量比为1:10?1:20，搅拌均匀，得到胶体前驱液；
[0012]步骤4:采用浸渍提拉机对铝酸镧基片进行镀膜，使胶体前驱液均匀附着在铝酸镧基片上，镀膜后依次进行热解、退火，最终完成超导层的生长。
[0013]上述的涂层导体REBC0超导层的生长方法，所述的步骤4具体为:
[0014]采用浸渍提拉机进行镀膜，浸渍和提拉速度都为5?10mm/min，浸渍时间为5?10分钟，提拉间隔为10分钟，使胶体前驱液均匀附着在铝酸镧基片上，真空环境下干燥10?15分钟，重复2?10次，完成多次镀膜。
[0015]上述的涂层导体REBCO超导层的生长方法，所述的步骤4中热解具体为:
[0016]将镀膜后的铝酸镧基片放入管式炉，通入氧气和氩气(其中氧气氩气的流量都为
0.2L/min，混合后通过25°C的洗气瓶)，先以5°C /min的速度升到150°C，然后再以2°C /min的速度升到450?500°C进行热解，得到热解后的铝酸镧基片。
[0017]上述的涂层导体REBCO超导层的生长方法，所述的步骤4中退火具体为:
[0018]在管式炉中，将热解后的铝酸镧基片在流量都为lL/min的氧氩混合气体中以5°C /min的速度升到800?830°C保持10分钟，之后降温到400°C保持60分钟，管式炉中只通入气体流量为lL/min的氧气，直至冷却完成退火。
[0019]本发明提供一种MOD法Gd或者Sm部分替代Y制备涂层导体REBC0超导层的生长方法，其优点在于:
[0020]1、采用有机金属溶液沉积(MOD)法，具有成本低廉、成分控制精确、制备效率高等优点，有利于高质量REBC0涂层导体的工业化生产。
[0021 ] 2、采用Gd或者Sm部分替代Y，可以有效的克服厚度效应，使超导层在达到5.0 μ m时依然可以保持良好的c轴取向生长，并且临界电流可以达到500A/cm。
【附图说明】
[0022]图1为REBC0涂层导体超导层XRD衍射图。
[0023]图2为临界电流密度Jc和临界电流Ic随厚度变化图像。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
[0025]本实施例为在LA0基片上上制备厚度为1 μπι的REBC0超导层。采用常规的有机金属溶液沉积工艺，通过浸渍提拉机设备进行。具体工艺如下:
[0026](1)、将乙酸钇，乙酸钆或者乙酸钐，乙酸钡，乙酸铜四种乙酸盐按照金属阳离子浓度比:Υ:Gd:Ba: Cu: 0 = 0.9:0.1:2:3.10溶于去离子水得到阳离子浓度为lmol/L的溶液A ；
[0027](2)、在溶液A中加入过量丙酸，并且搅拌均匀使其充分反应，在真空70°C减压蒸馏得到溶液B ;
[0028](3)、在溶液B中加入甲醇，调整溶液金属阳离子浓度到1.5mol/L，并加入PVB作为增稠剂，增稠剂与溶液的质量比为1:20，搅拌均匀，得到胶体前驱液；
[0029](4)、采用浸渍提拉机进行镀膜，浸渍和提拉速度都为5mm/min，浸渍时间为10分钟，提拉间隔为10分钟，使前驱液均匀附着在LA0基片上，得到的样品在75°C真空环境下干燥10分钟，并重复此步骤2次，得到厚度为1 μ m的REBCO超导层；
[0030](5)、将样品放入管式炉，通入潮湿的氧气和氩气，先以5°C /min的速度升到150°C，然后再以2°C /min的速度升到480°C进行热解；
[0031](6)、将热解后的样品在干燥的氧氩混合气体中以5°C /min的速度升到815°C并保持10分钟，之后降温到400°C保持60分钟，管式炉中只保留干燥的氧气，直至冷却完成退火。
[0032]实施例2
[0033]本实施例为在LA0基片上上制备厚度为2 μπι的REBC0超导层。采用常规的有机金属溶液沉积工艺，通过浸渍提拉机设备进行。具体工艺如下:
[0034]本实施例的制备方法除步骤⑴、(3)、(4)与实施例1不同，其余重复实施例1中的步骤，具体工艺如下:
[0035](1)、将乙酸钇，乙酸钆或者乙酸钐，乙酸钡，乙酸铜四种乙酸盐按照金属阳离子浓度比:Υ:Gd:Ba: Cu: 0 = 0.8:0.2:2:3.10溶于去离子水得到阳离子浓度为lmol/L的溶液A ；
[0036](2)、重复实施例1中的步骤⑵；
[0037](3)、在溶液B中加入甲醇，调整溶液金属阳离子浓度到1.5mol/L，并加入PVB作为增稠剂，增稠剂与溶液的质量比为1:18，搅拌均匀，得到胶体前驱液；
[0038](4)、采用浸渍提拉机进行镀膜，浸渍和提拉速度都为6mm/min，浸渍时间为10分钟，提拉间隔为10分钟，使前驱液均匀附着在LA0基片上，得到的样品在75°C真空环境下干燥10分钟，并重复此步骤4次，得到厚度为2 μ m的REBCO超导层；
[0039](5)、重复实施例1中的步骤(5)；
[0040](6)、重复实施例1中的步骤(6)；
[0041]实施例3
[0042]本实施例为在LA0基片上