一種涂層導(dǎo)體rebco超導(dǎo)層的生長方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂層導(dǎo)體REBC0的制備方法，尤其涉及到用有機(jī)金屬溶液沉積法在鋁酸鑭基片上生長REBC0超導(dǎo)層的方法，同時(shí)涉及到用該方法所產(chǎn)生的一種REBC0涂層導(dǎo)體。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，電力供應(yīng)日趨緊張，然而大量電能卻被浪費(fèi)在傳統(tǒng)電纜上。如果使用超導(dǎo)帶材，不僅這些損耗完全可以避免，而且可以節(jié)約大量的金屬材料。
[0003]當(dāng)今超導(dǎo)帶材的研究熱點(diǎn)在基于YBC0(釔鋇銅氧)體系的第二代高溫超導(dǎo)帶材，但是基于YBC0體系的涂層導(dǎo)體存在厚度效應(yīng)，即當(dāng)其厚度大于一定值(約2 μπι)時(shí)，臨界電流密度、甚至臨界電流出現(xiàn)減少的現(xiàn)象，所以克服厚度效應(yīng)成為突破的關(guān)鍵點(diǎn)。
[0004]通過在傳統(tǒng)的YBC0涂層導(dǎo)體中進(jìn)行金屬陽離子的摻雜能夠有效地克服超導(dǎo)層的厚度效應(yīng)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，通過在前驅(qū)液中用Gd替代部分Υ，利用脈沖激光沉積(PLD)方法制備的涂層導(dǎo)體，在比較厚時(shí)也可以保持良好的c軸取向生長，并且通過這種替代方式可以制備出厚度為2.8 μπι后且臨界電流達(dá)到780A/cm的涂層導(dǎo)體。[參考文獻(xiàn)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，通過金屬陽離子摻雜制備的涂層導(dǎo)體能有效的克服超導(dǎo)層的厚度效應(yīng)，大大提高涂層導(dǎo)體的超導(dǎo)載流能力。
[0005]雖然通過脈沖激光沉積(PLD)方法通過Gd替代部分Y有效的克服了超導(dǎo)層的厚度效應(yīng)，但是采用脈沖激光沉積法進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)需要在真空環(huán)境下，而且對于設(shè)備的要求比較嚴(yán)格，成本較高，不利于高質(zhì)量YBC0涂層導(dǎo)體的工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種低成本，高效率，有利于工業(yè)化生產(chǎn)高質(zhì)量REBC0涂層導(dǎo)體的方法，采用有機(jī)金屬溶液沉積(MOD)法，通過Gd或者Sm部分替代Y的方法配置前驅(qū)液，在LA0基片上多次鍍膜，來得到可以達(dá)到5.0 μ m厚且具有高載流能力的涂層導(dǎo)體。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種涂層導(dǎo)體REBC0超導(dǎo)層的生長方法，其特征在于包括如下步驟:
[0009]步驟1:將乙酸釔與乙酸釓或者乙酸釤，再與乙酸鋇以及乙酸銅按照金屬陽離子濃度比:Y:RE:Ba:Cu:0= 1_χ:χ:2:3.10溶于去離子水得到陽離子濃度為lmol/L的溶液Α，其中，RE為Gd或者Sm，X的值為0.1?0.5 ;
[0010]步驟2:在溶液A加入過量丙酸，并且攪拌均勻充分反應(yīng)，真空65V?75°C條件下減壓蒸餾得到溶液B;
[0011]步驟3:在溶液B中加入甲醇，調(diào)整溶液中的金屬陽離子濃度到1.5mol/L?2mol/L，加入PVB (聚乙烯醇縮丁醛)作為增稠劑，增稠劑與溶液的質(zhì)量比為1:10?1:20，攪拌均勻，得到膠體前驅(qū)液；
[0012]步驟4:采用浸漬提拉機(jī)對鋁酸鑭基片進(jìn)行鍍膜，使膠體前驅(qū)液均勻附著在鋁酸鑭基片上，鍍膜后依次進(jìn)行熱解、退火，最終完成超導(dǎo)層的生長。
[0013]上述的涂層導(dǎo)體REBC0超導(dǎo)層的生長方法，所述的步驟4具體為:
[0014]采用浸漬提拉機(jī)進(jìn)行鍍膜，浸漬和提拉速度都為5?10mm/min，浸漬時(shí)間為5?10分鐘，提拉間隔為10分鐘，使膠體前驅(qū)液均勻附著在鋁酸鑭基片上，真空環(huán)境下干燥10?15分鐘，重復(fù)2?10次，完成多次鍍膜。
[0015]上述的涂層導(dǎo)體REBCO超導(dǎo)層的生長方法，所述的步驟4中熱解具體為:
[0016]將鍍膜后的鋁酸鑭基片放入管式爐，通入氧氣和氬氣(其中氧氣氬氣的流量都為
0.2L/min，混合后通過25°C的洗氣瓶)，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進(jìn)行熱解，得到熱解后的鋁酸鑭基片。
[0017]上述的涂層導(dǎo)體REBCO超導(dǎo)層的生長方法，所述的步驟4中退火具體為:
[0018]在管式爐中，將熱解后的鋁酸鑭基片在流量都為lL/min的氧氬混合氣體中以5°C /min的速度升到800?830°C保持10分鐘，之后降溫到400°C保持60分鐘，管式爐中只通入氣體流量為lL/min的氧氣，直至冷卻完成退火。
[0019]本發(fā)明提供一種MOD法Gd或者Sm部分替代Y制備涂層導(dǎo)體REBC0超導(dǎo)層的生長方法，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0020]1、采用有機(jī)金屬溶液沉積(MOD)法，具有成本低廉、成分控制精確、制備效率高等優(yōu)點(diǎn)，有利于高質(zhì)量REBC0涂層導(dǎo)體的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0021 ] 2、采用Gd或者Sm部分替代Y，可以有效的克服厚度效應(yīng)，使超導(dǎo)層在達(dá)到5.0 μ m時(shí)依然可以保持良好的c軸取向生長，并且臨界電流可以達(dá)到500A/cm。
【附圖說明】
[0022]圖1為REBC0涂層導(dǎo)體超導(dǎo)層XRD衍射圖。
[0023]圖2為臨界電流密度Jc和臨界電流Ic隨厚度變化圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施例為在LA0基片上上制備厚度為1 μπι的REBC0超導(dǎo)層。采用常規(guī)的有機(jī)金屬溶液沉積工藝，通過浸漬提拉機(jī)設(shè)備進(jìn)行。具體工藝如下:
[0026](1)、將乙酸釔，乙酸釓或者乙酸釤，乙酸鋇，乙酸銅四種乙酸鹽按照金屬陽離子濃度比:Υ:Gd:Ba: Cu: 0 = 0.9:0.1:2:3.10溶于去離子水得到陽離子濃度為lmol/L的溶液A ；
[0027](2)、在溶液A中加入過量丙酸，并且攪拌均勻使其充分反應(yīng)，在真空70°C減壓蒸餾得到溶液B ;
[0028](3)、在溶液B中加入甲醇，調(diào)整溶液金屬陽離子濃度到1.5mol/L，并加入PVB作為增稠劑，增稠劑與溶液的質(zhì)量比為1:20，攪拌均勻，得到膠體前驅(qū)液；
[0029](4)、采用浸漬提拉機(jī)進(jìn)行鍍膜，浸漬和提拉速度都為5mm/min，浸漬時(shí)間為10分鐘，提拉間隔為10分鐘，使前驅(qū)液均勻附著在LA0基片上，得到的樣品在75°C真空環(huán)境下干燥10分鐘，并重復(fù)此步驟2次，得到厚度為1 μ m的REBCO超導(dǎo)層；
[0030](5)、將樣品放入管式爐，通入潮濕的氧氣和氬氣，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進(jìn)行熱解；
[0031](6)、將熱解后的樣品在干燥的氧氬混合氣體中以5°C /min的速度升到815°C并保持10分鐘，之后降溫到400°C保持60分鐘，管式爐中只保留干燥的氧氣，直至冷卻完成退火。
[0032]實(shí)施例2
[0033]本實(shí)施例為在LA0基片上上制備厚度為2 μπι的REBC0超導(dǎo)層。采用常規(guī)的有機(jī)金屬溶液沉積工藝，通過浸漬提拉機(jī)設(shè)備進(jìn)行。具體工藝如下:
[0034]本實(shí)施例的制備方法除步驟⑴、(3)、(4)與實(shí)施例1不同，其余重復(fù)實(shí)施例1中的步驟，具體工藝如下:
[0035](1)、將乙酸釔，乙酸釓或者乙酸釤，乙酸鋇，乙酸銅四種乙酸鹽按照金屬陽離子濃度比:Υ:Gd:Ba: Cu: 0 = 0.8:0.2:2:3.10溶于去離子水得到陽離子濃度為lmol/L的溶液A ；
[0036](2)、重復(fù)實(shí)施例1中的步驟⑵；
[0037](3)、在溶液B中加入甲醇，調(diào)整溶液金屬陽離子濃度到1.5mol/L，并加入PVB作為增稠劑，增稠劑與溶液的質(zhì)量比為1:18，攪拌均勻，得到膠體前驅(qū)液；
[0038](4)、采用浸漬提拉機(jī)進(jìn)行鍍膜，浸漬和提拉速度都為6mm/min，浸漬時(shí)間為10分鐘，提拉間隔為10分鐘，使前驅(qū)液均勻附著在LA0基片上，得到的樣品在75°C真空環(huán)境下干燥10分鐘，并重復(fù)此步驟4次，得到厚度為2 μ m的REBCO超導(dǎo)層；
[0039](5)、重復(fù)實(shí)施例1中的步驟(5)；
[0040](6)、重復(fù)實(shí)施例1中的步驟(6)；
[0041]實(shí)施例3
[0042]本實(shí)施例為在LA0基片上