一種釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)帶材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)帶材的制備方法，特別涉及一種YBCO高溫超導(dǎo)帶材的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以YBa2Cu3O7 x(YBC0)超導(dǎo)涂層為導(dǎo)體的第二代高溫超導(dǎo)帶材由于其優(yōu)異的本征性 能（77K下不可逆場(chǎng)達(dá)到7T、臨界電流密度達(dá)10 6A/cm2)，吸引著人們不斷探索和研究其實(shí)用 成材技術(shù)。第二代高溫超導(dǎo)帶材是目前超導(dǎo)材料的重要發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景和 巨大的市場(chǎng)潛力，可廣泛用于能源、軍事工業(yè)、醫(yī)療、交通及科學(xué)研究等方面。因此，高溫超 導(dǎo)材料及制備技術(shù)被列為國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）的前沿技 術(shù)。
[0003] 第二代高溫超導(dǎo)帶材由金屬合金基帶、種子層、阻擋層、帽子層、稀土鋇銅氧超導(dǎo) 層、保護(hù)層以及穩(wěn)定層等構(gòu)成，是一種多層結(jié)構(gòu)。在YBCO帶材的研制中，如何得到具有雙軸 織構(gòu)特性的YBCO超導(dǎo)層是關(guān)鍵技術(shù)之一。圍繞織構(gòu)特性的來源、傳遞和加強(qiáng)，目前國(guó)內(nèi)外 形成了主要的三條技術(shù)路線：①美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出的通過大變形量的乳制加工并 進(jìn)行高溫退火獲得具有雙軸織構(gòu)特性的Ni合金基帶，即乳制輔助雙軸織構(gòu)基帶（RABiTS) 路線；②日本Fujikura公司Iijima等提出，并由美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等進(jìn)一步發(fā) 展的在非織構(gòu)的基帶上采用離子束轟擊迫使沉積的氧化物薄膜取向生長(zhǎng)獲得雙軸織構(gòu)氧 化物薄膜的方案，即離子束輔助沉積（IBAD)路線；③Bauer等提出、以德國(guó)Theva公司為主 發(fā)展的在氧化物薄膜沉積時(shí)，使非織構(gòu)基帶與沉積源以某一角度傾斜布置使氧化物薄膜獲 得織構(gòu)取向的方法，即傾斜基片沉積（ISD)路線。在基帶上獲得了雙軸織構(gòu)特性之后，幾乎 各種薄膜沉積方法，如蒸發(fā)、濺射、脈沖激光沉積、化學(xué)溶液沉積、化學(xué)氣相沉積等，都可以 成功制備出延續(xù)雙軸織構(gòu)特性的氧化物過渡層和超導(dǎo)層。然而，目前不管上述哪種方法制 備YBCO帶材的工藝非常復(fù)雜，緩沖層包括種子層、阻擋層和帽子層三種體系的薄膜，并且 制備成本極高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)制備的YBCO超導(dǎo)帶材工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，提供一種 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的YBCO超導(dǎo)帶材的制備方法。
[0005] 本發(fā)明采用全化學(xué)溶液法在金屬基帶上沉積緩沖層和超導(dǎo)層。首先在金屬基帶上 沉積一層鈦酸鋇薄膜，鈦酸鋇薄膜作為緩沖層，然后在鈦酸鋇薄膜上采用化學(xué)溶液法制備 YBCO超導(dǎo)層，最終制備出金屬基帶/BaTi03/YBC0結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)帶材
[0006] 本發(fā)明的具體步驟順序如下：
[0007] ⑴按照Ba :Ti = 1 :1的摩爾比將乙酸鋇和鈦酸四丁酯混合，于室溫下溶于二醇 甲醚和冰醋酸的混合溶液中，所述溶液中溶質(zhì)與溶劑的摩爾比為1 :50 ;
[0008] (2)將步驟（1)配制的溶液經(jīng)磁力攪拌器攪拌l-3h，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑 得到凝膠；
[0009] (3)將所述步驟（2)制得的凝膠加入二醇甲醚、冰醋酸和乙酰丙酮中，此步驟中的 凝膠與二醇甲醚、冰醋酸和乙酰丙酮的摩爾比為1 :50,在溫度為60~70°C條件下磁力攪拌 器攪拌0. 5-1. 5h，制成Ba和Ti兩種金屬總離子濃度為0. 1-0. 3mol/L的前驅(qū)液；
[0010] (4)將上述步驟（4)制成的所述前驅(qū)液采用旋涂或提拉方法涂覆在基片上；
[0011] (5)將經(jīng)步驟（4)涂覆后的基片置于高溫管式石英爐中，在780°C -850°C溫度下進(jìn) 行2h的熱處理，得到鈦酸鋇薄膜；該步驟的升溫速率為40°C /h ;
[0012] (6)在鈦酸鋇薄膜上采用化學(xué)溶液法沉積YBCO薄膜，最終制備出基片/BaTiO3/ YBCO結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)帶材。
[0013] 所述步驟（4)中所述基片為具有雙軸織構(gòu)的NiW合金基帶。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0015] 本發(fā)明采用全化學(xué)溶液法制備緩沖層和超導(dǎo)層，與磁控濺射、金屬有機(jī)化學(xué)氣相 沉積和脈沖激光沉積制備緩沖層和超導(dǎo)層需要使用昂貴的真空系統(tǒng)相比，化學(xué)溶液法不需 要真空設(shè)備，因此具有成本比較低、沉積速率高、成份容易控制等優(yōu)點(diǎn)。更為重要的是本發(fā) 明采用單層鈦酸鋇薄膜作為緩沖層，大大簡(jiǎn)化了 YBCO超導(dǎo)帶材的結(jié)構(gòu)，提高了制備效率， 降低了制備成本。
【附圖說明】
[0016] 圖1是實(shí)施例1制備的YBCO帶材的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片；
[0017] 圖2是實(shí)施例2制備的YBCO帶材的X射線衍射極圖；
[0018] 圖3是實(shí)施例3制備的YBCO帶材（005)面的X射線衍射半高寬圖譜；
[0019] 圖4是實(shí)施例4制備的YBCO帶材的臨界電流密度（77K，0T)。
【具體實(shí)施方式】 [0020] 實(shí)施例1
[0021] (1)稱取0· 005mol的乙酸鋇和0· 005mol的鈦酸四丁酯，將乙酸鋇和鈦酸四丁酯混 合后溶于25ml二醇甲醚和25ml冰醋酸的混合溶液中；
[0022] (2)將步驟（1)配制的溶液經(jīng)磁力攪拌器攪拌lh，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得 到凝膠；
[0023] (3)將所述步驟⑵制得的凝膠加入25ml二醇甲醚、25ml冰醋酸和50ml乙酰丙 酮中，此步驟中的凝膠與二醇甲醚、冰醋酸和乙酰丙酮的摩爾比為1 :50,在溫度為60°C條 件下磁力攪拌器攪拌0. 5h，制成Ba和Ti兩種金屬總離子濃度為0. lmol/L的前驅(qū)液；
[0024] (4)將步驟（3)制得的前驅(qū)液以1500轉(zhuǎn)/分的速度旋涂在NiW合金基帶上，旋涂 時(shí)間為90s ;
[0025] (5)將經(jīng)步驟（4)涂覆后的基片置于高溫管式石英爐中，在780°C溫度下進(jìn)行2h 的熱處理，得到鈦酸鋇薄膜；該步驟的升溫速率為40°C /h ;
[0026] 所述的低溫?zé)崽幚硎菨駶?rùn)的氧氣條件下進(jìn)行，是將IOOsccm的氧氣經(jīng)過裝有蒸餾 水的玻璃瓶把水蒸氣帶入反應(yīng)室，使反應(yīng)室中水蒸氣壓力為l〇〇hPa，從室溫平均以40°C /h 的升溫速率升溫至780°C，然后再爐冷卻至室溫。
[0027] (6)在鈦酸鋇薄膜上采用化學(xué)溶液法沉積YBCO薄膜，最終制備出基片/BaTiO3/ YBCO結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)帶材。用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)該樣品進(jìn)行了表面形貌觀察，YBCO厚膜表 面平整、致密，沒有裂紋，如圖1所示。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] (1)稱取0· Olmol的乙酸鋇和0· Olmol的鈦酸四丁酯分別，將乙酸鋇和鈦酸四丁酯 混合后溶于25ml二醇甲醚和25ml冰醋酸的混合溶液中；
[0030] (2)將步驟（1)配制的溶液經(jīng)磁力攪拌器攪拌2h，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸除溶劑得 到凝膠；
[0031] (3)將所述步驟