铋系高温超导材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超导材料的制备工艺，特别涉及一种铋系高温超导材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 现有铋系高温超导材料的制备方法一般采用粉末套管法（Power in tube，简称 PIT)。该方法具体操作中一般采用银或银合金作为超导导线的基体，将超导粉塞入银套管 或银合金套管中进行多道拉拔、乳制和热处理，制备出超导带材。由于原始超导粉的颗粒尺 寸一般在微米量级，使得超导粉塞入银管互相接触后仍然存在较大空隙，导致拉拔和乳制 过程能够提高的超导相密度有限。另外，乳制过程不能施加过分大的力，否则会破坏超导晶 粒，这使得通过形变诱发的c轴织构有限。因此，铋系高温超导材料的电学性能仍有较大提 升空间。
[0003] 现有技术中还有采用薄膜技术制备铋系高温超导薄膜(例如，（Bi, Pb)-2223薄 膜)。其中，采用薄膜技术制备铋系高温超导材料主要采用真空方法，如激光脉冲沉积、化学 气相沉积、分子束外延和磁控溅射。采用真空方法制备铋系高温超导材料的优点是原位生 长，铋系高温超导薄膜的缺陷少，质量好；缺点是真空设备的引入增加成本，难以实现大规 模工业生产。利用非真空方法制备铋系高温超导薄膜的方法较少，原因是在制备铋系高温 超导薄膜时具有高温烧结的过程，在高温烧结过程中会产生元素的挥发导致各个元素的化 学配比偏离铋系高温超导薄膜的成相区间，从而形成更广的成相区间及其它第二相，降低 铋系高温超导薄膜的质量及电学性能。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种采用非真空方式的、能够提铋系高温超导带材中超 导相的密度、改善超导相的c轴织构且能显著提高铋系高温超导带材的电学性能的铋系高 温超导材料的制备方法。
[0005] -种铋系高温超导材料的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一基带以及铋系 超导溶液，在所述基带上涂敷所述铋系超导溶液，从而在所述基带上形成一前驱薄膜；将该 形成有所述前驱薄膜的所述基带进行热处理，使所述前驱薄膜热解，从而在所述基带上形 成一热解膜；在所述热解膜的表面形成一阻挡层，从而形成一前驱结构体；密封所述前驱 结构体；对该密封后的所述前驱结构体进行热处理，获得所述铋系高温超导材料。
[0006] 相对于现有技术，本发明提供的铋系高温超导材料的制备方法具有以下有益效 果：第一、铋系超导溶液可均匀的涂敷在基带的表面，利于形成致密的超导层，提高了铋系 高温超导材料的超导相的密度，有效改善铋系高温超导材料的c轴织构，提高了铋系高温 超导材料的临界电流密度。第二、在涂敷热解膜的基带上设置阻挡层，可防止高温烧结过程 中由于元素挥发而导致成份缺失的问题，有效改善带材的c轴织构，提高超导相的密度，提 高铋系高温超导材料的质量及电学性能。第三，高温烧结过程中，密封前驱体结构形成密封 结构后进行热处理，采用了非真空的方法制备铋系高温超导材料，工艺简单，成本低，可进 行大规模工业生产。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明提供的铋系高温超导材料的制备过程示意图。
[0008] 图2是本发明提供的包覆银箱及超导粉的线盘结构示意图。
[0009] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0010] 下面将结合附图及具体实施例，对本发明提供的铋系高温超导材料的制备方法作 进一步的详细说明。所述铋系高温超导材料可为Bi-2223高温超导材料或Bi-2212高温超 导材料。
[0011] 请参阅图1，本发明实施例提供了一种铋系高温超导材料的制备方法，该方法包括 以下步骤： S10,提供一基带1以及铋系超导溶液，在所述基带1上涂敷铋系超导溶液，从而在所述 基带1上形成一前驱薄膜2 ; S20,将该形成有所述前驱薄膜2的所述基带1进行热处理，使所述前驱薄膜2热解，从 而在所述基带1上形成一热解膜3 ; S30,在所述热解膜3的表面形成一阻挡层4,从而形成一前驱结构体5 ; S40,密封所述前驱结构体5 ; S50,对该密封后的所述前驱结构体5进行热处理，获得所述铋系高温超导材料。
[0012] 所述步骤SlO中，所述基带1的材料为耐热透氧性好且不与所述前驱薄膜2反应 的材料。优选地，所述基带1的材料为银或银合金。所述基带1的厚度、宽度及长度可以根 据实际需要进行选择。
[0013] 所述铋系超导溶液为制备所述铋系超导材料的原材料。该铋系超导溶液的制备方 法包括以下步骤：（S1)，按照铋系超导材料中各个元素的化学计量比提供Bi盐溶液、Pb盐 溶液、Sr盐溶液、Ca盐溶液以及Cu盐溶液； (52) ，将所述Sr盐溶液、Ca盐溶液以及Cu盐溶液均匀混合形成一第一溶液； (53) ，将所述第一溶液加入到所述Bi盐溶液中均匀混合形成一第二溶液； (54) ，将所述Pb盐溶液加入到所述第二溶液中均匀混合形成一第三溶液； (S5 )，调节该第三溶液的pH值，使该第三溶液的pH值在5~6之间，获得一第四溶液， 以及 (S6 )，去除该第四溶液中的水以获得所述铋系超导溶液。
[0014] 在上述步骤Sl中，所述化学计量比可根据需要制备的铋系超导材料来制备。所述 铋系超导材料包括Bi-2223和Bi-2212。对应地，当制备Bi-2223时，所述化学计量比可以 为：Bi : Pb : Sr : Ca : Cu =1.84 : 0.34 : 1.92 : 2.00 : 3.00。当制备 Bi-2212 时， 所述化学计量比可以为：Bi : Sr : Ca : Cu =2 : 2 : 1 : 2。
[0015] 所述Bi盐溶液包括第一溶剂以及溶解在该第一溶剂中的Bi盐。所述第一溶剂优 选地可以为乙酸，所述Bi优选地可以为Bi (NO)3 · 5H20。该Bi盐溶液可通过将Bi盐溶于 乙酸中，搅拌直至固体的Bi盐全部溶解即可。
[0016] 所述Sr盐溶液包括第二溶剂以及溶解在该第二溶剂中的Sr盐。所述第二溶剂优 选地可以为氨水，所述Sr优选地可以为Sr (NO3) 2。该Sr盐溶液可通过将Sr盐溶于氨水中， 搅拌直至固体的Sr盐全部溶解即可。
[0017] 所述Ca盐溶液包括第三溶剂以及溶解在该第三溶剂中的Ca盐。所述第三溶剂优 选地可以为氨水，所述Ca盐优选地可以为Ca (CH3COO) 2 · H20。该Ca盐溶液可通过将Ca盐 溶于氨水中，搅拌直至固体的Ca盐全部溶解即可。
[0018] 所述Cu盐溶液包括第四溶剂以及溶解在该第四溶剂中的Cu盐。所述第四溶剂优 选地可以为氨水，所述Cu盐优选地可以为Cu (CH3C00) 2 · H2O。该Cu盐溶液可通过将Cu盐 溶于氨水中，搅拌直至固体的Cu盐全部溶解即可。
[0019] 所述Pb盐溶液包括第五溶剂以及溶解在该第五溶剂中的Pb盐。所述第五溶剂优 选地可以为去离子水，所述Pb盐优选地可以为Pb (CH3COO) 2 · 3H20。该Pb盐溶液可通过将 Pb盐溶于氨水中，搅拌直至固体的Pb盐全部溶解即可。
[0020] 在上述步骤S2中，优选地，可将所述Sr盐、Ca盐以及Cu盐共同溶于同一溶剂中 形成所述第二溶液，该同一溶剂可以为氨水。
[0021] 在上述步骤S5中，可通过添加 pH值调节剂调节所述第三溶液的pH值，使所述第 三溶液的PH值在5~6之间。所述pH值调节剂可以为氨水及乙酸。
[0022] 在上述步骤S6中，优