一种钇钡铜氧高温超导带材的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高温超导带材的制备方法，特别涉及一种YBCO高温超导带材的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 以YBa2Cu3O7 x(YBC0)超导涂层为导体的第二代高温超导带材由于其优异的本征性 能（77K下不可逆场达到7T、临界电流密度达10 6A/cm2)，吸引着人们不断探索和研究其实用 成材技术。第二代高温超导带材是目前超导材料的重要发展方向，具有广阔的应用前景和 巨大的市场潜力，可广泛用于能源、军事工业、医疗、交通及科学研究等方面。因此，高温超 导材料及制备技术被列为国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）的前沿技 术。
[0003] 第二代高温超导带材由金属合金基带、种子层、阻挡层、帽子层、稀土钡铜氧超导 层、保护层以及稳定层等构成，是一种多层结构。在YBCO带材的研制中，如何得到具有双轴 织构特性的YBCO超导层是关键技术之一。围绕织构特性的来源、传递和加强，目前国内外 形成了主要的三条技术路线：①美国橡树岭国家实验室提出的通过大变形量的乳制加工并 进行高温退火获得具有双轴织构特性的Ni合金基带，即乳制辅助双轴织构基带（RABiTS) 路线；②日本Fujikura公司Iijima等提出，并由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室等进一步发 展的在非织构的基带上采用离子束轰击迫使沉积的氧化物薄膜取向生长获得双轴织构氧 化物薄膜的方案，即离子束辅助沉积（IBAD)路线；③Bauer等提出、以德国Theva公司为主 发展的在氧化物薄膜沉积时，使非织构基带与沉积源以某一角度倾斜布置使氧化物薄膜获 得织构取向的方法，即倾斜基片沉积（ISD)路线。在基带上获得了双轴织构特性之后，几乎 各种薄膜沉积方法，如蒸发、溅射、脉冲激光沉积、化学溶液沉积、化学气相沉积等，都可以 成功制备出延续双轴织构特性的氧化物过渡层和超导层。然而，目前不管上述哪种方法制 备YBCO带材的工艺非常复杂，缓冲层包括种子层、阻挡层和帽子层三种体系的薄膜，并且 制备成本极高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术制备的YBCO超导带材工艺复杂的缺点，提供一种 具有结构简单的YBCO超导带材的制备方法。
[0005] 本发明采用全化学溶液法在金属基带上沉积缓冲层和超导层。首先在金属基带上 沉积一层钛酸钡薄膜，钛酸钡薄膜作为缓冲层，然后在钛酸钡薄膜上采用化学溶液法制备 YBCO超导层，最终制备出金属基带/BaTi03/YBC0结构的高温超导带材
[0006] 本发明的具体步骤顺序如下：
[0007] ⑴按照Ba :Ti = 1 :1的摩尔比将乙酸钡和钛酸四丁酯混合，于室温下溶于二醇 甲醚和冰醋酸的混合溶液中，所述溶液中溶质与溶剂的摩尔比为1 :50 ;
[0008] (2)将步骤（1)配制的溶液经磁力搅拌器搅拌l-3h，再采用旋转蒸发仪蒸除溶剂 得到凝胶；
[0009] (3)将所述步骤（2)制得的凝胶加入二醇甲醚、冰醋酸和乙酰丙酮中，此步骤中的 凝胶与二醇甲醚、冰醋酸和乙酰丙酮的摩尔比为1 :50,在温度为60~70°C条件下磁力搅拌 器搅拌0. 5-1. 5h，制成Ba和Ti两种金属总离子浓度为0. 1-0. 3mol/L的前驱液；
[0010] (4)将上述步骤（4)制成的所述前驱液采用旋涂或提拉方法涂覆在基片上；
[0011] (5)将经步骤（4)涂覆后的基片置于高温管式石英炉中，在780°C -850°C温度下进 行2h的热处理，得到钛酸钡薄膜；该步骤的升温速率为40°C /h ;
[0012] (6)在钛酸钡薄膜上采用化学溶液法沉积YBCO薄膜，最终制备出基片/BaTiO3/ YBCO结构的高温超导带材。
[0013] 所述步骤（4)中所述基片为具有双轴织构的NiW合金基带。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0015] 本发明采用全化学溶液法制备缓冲层和超导层，与磁控溅射、金属有机化学气相 沉积和脉冲激光沉积制备缓冲层和超导层需要使用昂贵的真空系统相比，化学溶液法不需 要真空设备，因此具有成本比较低、沉积速率高、成份容易控制等优点。更为重要的是本发 明采用单层钛酸钡薄膜作为缓冲层，大大简化了 YBCO超导带材的结构，提高了制备效率， 降低了制备成本。
【附图说明】
[0016] 图1是实施例1制备的YBCO带材的场发射扫描电子显微镜图片；
[0017] 图2是实施例2制备的YBCO带材的X射线衍射极图；
[0018] 图3是实施例3制备的YBCO带材（005)面的X射线衍射半高宽图谱；
[0019] 图4是实施例4制备的YBCO带材的临界电流密度（77K，0T)。
【具体实施方式】 [0020] 实施例1
[0021] (1)称取0· 005mol的乙酸钡和0· 005mol的钛酸四丁酯，将乙酸钡和钛酸四丁酯混 合后溶于25ml二醇甲醚和25ml冰醋酸的混合溶液中；
[0022] (2)将步骤（1)配制的溶液经磁力搅拌器搅拌lh，再采用旋转蒸发仪蒸除溶剂得 到凝胶；
[0023] (3)将所述步骤⑵制得的凝胶加入25ml二醇甲醚、25ml冰醋酸和50ml乙酰丙 酮中，此步骤中的凝胶与二醇甲醚、冰醋酸和乙酰丙酮的摩尔比为1 :50,在温度为60°C条 件下磁力搅拌器搅拌0. 5h，制成Ba和Ti两种金属总离子浓度为0. lmol/L的前驱液；
[0024] (4)将步骤（3)制得的前驱液以1500转/分的速度旋涂在NiW合金基带上，旋涂 时间为90s ;
[0025] (5)将经步骤（4)涂覆后的基片置于高温管式石英炉中，在780°C温度下进行2h 的热处理，得到钛酸钡薄膜；该步骤的升温速率为40°C /h ;
[0026] 所述的低温热处理是湿润的氧气条件下进行，是将IOOsccm的氧气经过装有蒸馏 水的玻璃瓶把水蒸气带入反应室，使反应室中水蒸气压力为l〇〇hPa，从室温平均以40°C /h 的升温速率升温至780°C，然后再炉冷却至室温。
[0027] (6)在钛酸钡薄膜上采用化学溶液法沉积YBCO薄膜，最终制备出基片/BaTiO3/ YBCO结构的高温超导带材。用场发射扫描电镜对该样品进行了表面形貌观察，YBCO厚膜表 面平整、致密，没有裂纹，如图1所示。
[0028] 实施例2
[0029] (1)称取0· Olmol的乙酸钡和0· Olmol的钛酸四丁酯分别，将乙酸钡和钛酸四丁酯 混合后溶于25ml二醇甲醚和25ml冰醋酸的混合溶液中；
[0030] (2)将步骤（1)配制的溶液经磁力搅拌器搅拌2h，再采用旋转蒸发仪蒸除溶剂得 到凝胶；
[0031] (3)将所述步骤