一種高溫超導(dǎo)金屬材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫超導(dǎo)金屬材料，由下列重量份的原料制成：二硼化鎂10?20份、鉬鈮合金8?14份、氧化鉍8?12份、氧化銅7?13份、碳酸鈣5?9份、氧化鈦4?9份、氧化鋯3?7份、氧化銦錫3?8份、氧化錫5?9份、硅化鎂5?7份、硫化鋅3?6份、稀土7?10份、納米陶瓷粉6?12份、聚氨酯4?10份、聚苯硫醚3?9份、丙烯酸甲酯3?6份、對氯苯胺5?8份、乙酸異丙烯酯4?7份、聚吡咯2?4份、變性劑5?8份、熱穩(wěn)定劑5?10份。制備而成的高溫超導(dǎo)金屬材料，其耐低溫、超導(dǎo)性能強、零電阻性質(zhì)。同時，還公開了相應(yīng)的制備方法。
【專利說明】
-種高溫超導(dǎo)金屬材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種高溫超導(dǎo)金屬材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高溫超導(dǎo)材料，是具有高臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)能在液氮溫度條件下工作的超導(dǎo)材 料。因主要是氧化物材料，故又稱高溫氧化物超導(dǎo)材料。高溫超導(dǎo)材料不但超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度 高，而且成分多是W銅為主要元素的多元金屬氧化物，氧含量不確定，具有陶瓷性質(zhì)。氧化 物中的金屬元素(如銅)可能存在多種化合價，化合物中的大多數(shù)金屬元素在一定范圍內(nèi)可 W全部或部分被其他金屬元素所取代，但仍不失其超導(dǎo)電性。除此之外，高溫超導(dǎo)材料具有 明顯的層狀二維結(jié)構(gòu)，超導(dǎo)性能具有很強的各向異性。
[0003] 超導(dǎo)體得天獨厚的特性，使它可能在各種領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但由于早期的超 導(dǎo)體存在于液氮極低溫度條件下，極大地限制了超導(dǎo)材料的應(yīng)用。人們一直在探索高溫超 導(dǎo)體，從1911年到1986年，75年間從水銀的4.2K提高到妮S錯的23.22K，才提高了 19K。1986 年，高溫超導(dǎo)體的研究取得了重大的突破。掀起了 W研究金屬氧化物陶瓷材料為對象，W尋 找高臨界溫度超導(dǎo)體為目標的"超導(dǎo)熱"。全世界有260多個實驗小組參加了運場競賽。1986 年1月，美國國際商用機器公司設(shè)在瑞±蘇黎世實驗室科學(xué)家柏諾茲和繆勒首先發(fā)現(xiàn)領(lǐng)銅 銅氧化物是高溫超導(dǎo)體，將超導(dǎo)溫度提高到30K;緊接著，日本東京大學(xué)工學(xué)部又將超導(dǎo)溫 度提高到37K; 12月30日，美國休斯敦大學(xué)宣布，美籍華裔科學(xué)家朱經(jīng)武又將超導(dǎo)溫度提高 到40.2K。所W現(xiàn)在研制出一款高溫超導(dǎo)金屬材料來滿足行業(yè)的要求，使高溫超導(dǎo)材料能應(yīng) 用于更多的行業(yè)和領(lǐng)域是一項尤為重要的任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高溫超導(dǎo)金屬材料及其制備方法，通過采 用特定原料進行組合，配合相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，得到了高溫超導(dǎo)金屬材料，其耐低溫、超導(dǎo)性 能強、零電阻性質(zhì)，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應(yīng)用前景。
[0005] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種高溫超導(dǎo)金屬材料，由下列重量份的原料制成:二棚化儀10-20份、鋼妮合金8-14 份、氧化祕8-12份、氧化銅7-13份、碳酸巧5-9份、氧化鐵4-9份、氧化錯3-7份、氧化銅錫3-8 份、氧化錫5-9份、娃化儀5-7份、硫化鋒3-6份、稀±7-10份、納米陶瓷粉6-12份、聚氨醋4-10 份、聚苯硫酸3-9份、丙締酸甲醋3-6份、對氯苯胺5-8份、乙酸異丙締醋4-7份、聚化咯2-4份、 變性劑5-8份、熱穩(wěn)定劑5-10份。
[0006] 優(yōu)選地，所述的變性劑選自二氯苯甲酸、組胺憐酸鹽、嫁蠟燒=甲基漠化錠、1-氨 基戊燒中的一種或幾種。
[0007] 優(yōu)選地，所述熱穩(wěn)定劑選自4-苯基下酷氯、1，1 -二異丙氧基S甲胺、3-氨基-2-甲 基苯甲酸甲醋、丙二酸單叔下醋中的一種或幾種。
[0008] 所述的局溫超導(dǎo)金屬材料的制備方法，包括W下步驟： (1) 按照重量份稱取各原料； (2) 將二棚化儀、鋼妮合金、氧化祕、氧化銅、碳酸巧、氧化鐵、氧化錯、氧化銅錫、氧化 錫、娃化儀、硫化鋒、稀±、納米陶瓷粉、熱穩(wěn)定劑加入相蝸電阻爐，抽真空，真空燒結(jié)，燒結(jié) 溫度為940-970°C，燒結(jié)時間為2-3.5小時，得到真空燒結(jié)混合物； (3 )再將真空燒結(jié)混合物在惰性氣體中冷卻至380-420 °C，然后注入S漉混煉機內(nèi)攬拌 密煉30-60分鐘，密煉溫度為560°C，并依次加入聚氨醋、聚苯硫酸、丙締酸甲醋、聚化咯，攬 拌速度為500-650轉(zhuǎn)/分鐘； (4)往步驟(3)得到的混合物中加入對氯苯胺、乙酸異丙締醋、變性劑，攬拌均勻后加壓 至20-30MPa，攬拌速度為500-650轉(zhuǎn)/分鐘，攬拌溫度為560°C，保溫攬拌1小時； 巧)將步驟(4)得到的混合物直接注入模具壓制成型，將成型后的材料直接放入-8(TC 的低溫箱中冷卻20-30分鐘； (6)將低溫冷卻后的成型物料放入惰性氣體保存箱，冷卻至室溫，得到成品。
[0009] 優(yōu)選地，步驟(3)和步驟(6)中的惰性氣體為氮氣。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為： (1)本發(fā)明的高溫超導(dǎo)金屬材料W二棚化儀、鋼妮合金、氧化祕、氧化銅、碳酸巧、氧化 鐵、氧化錯、氧化銅錫、氧化錫、娃化儀、硫化鋒、稀±、納米陶瓷粉為主要成分，通過加入聚 氨醋、聚苯硫酸、丙締酸甲醋、聚化咯、對氯苯胺、乙酸異丙締醋、變性劑、熱穩(wěn)定劑，輔W真 空燒結(jié)、高溫密煉、加壓攬拌、壓模冷卻等工藝，使得制備而成的高溫超導(dǎo)金屬材料，其耐低 溫、超導(dǎo)性能強、零電阻性質(zhì)，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應(yīng)用前景。
[0011] (2)本發(fā)明的高溫超導(dǎo)金屬材料原料廉價、工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化運用，實 用性強。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合具體實施例對發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[OOU]實施例1 (1) 稱取二棚化儀10份、鋼妮合金8份、氧化祕8份、氧化銅7份、碳酸巧5份、氧化鐵4份、 氧化錯3份、氧化銅錫3份、氧化錫5份、娃化儀5份、硫化鋒3份、稀±7份、納米陶瓷粉6份、聚 氨醋4份、聚苯硫酸3份、丙締酸甲醋3份、對氯苯胺5份、乙酸異丙締醋4份、聚化咯2份、二氯 苯甲酸5份、4-苯基下酷氯5份； (2) 將二棚化儀、鋼妮合金、氧化祕、氧化銅、碳酸巧、氧化鐵、氧化錯、氧化銅錫、氧化 錫、娃化儀、硫化鋒、稀±、納米陶瓷粉、4-苯基下酷氯加入相蝸電阻爐，抽真空，真空燒結(jié)， 燒結(jié)溫度為940°C，燒結(jié)時間為2小時，得到真空燒結(jié)混合物； (3) 再將真空燒結(jié)混合物在氮氣中冷卻至380°C，然后注入=漉混煉機內(nèi)攬拌密煉30分 鐘，密煉溫度為560°C，并依次加入聚氨醋、聚苯硫酸、丙締酸甲醋、聚化咯，攬拌速度為500 轉(zhuǎn)/分鐘； (4) 往步驟(3)得到的混合物中加入對氯苯胺、乙酸異丙締醋、二氯苯甲酸，攬拌均勻后 加壓至20MPa，攬拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，攬拌溫度為560°C，保溫攬拌1小時； 巧)將步驟(4)得到的混合物直接注入模具壓制成型，將成型后的材料直接放入-8(TC 的低溫箱中冷卻20分鐘； (6)將低溫冷卻后的成型物料放入氮氣保存箱，冷卻至室溫，得到成品。
[0014]制得的高溫超導(dǎo)金屬材料的性能測試結(jié)果如表1所示。
[001引實施例2 (1) 稱取二棚化儀13份、鋼妮合金11份、氧化祕9份、氧化銅10份、碳酸巧6份、氧化鐵5 份、氧化錯5份、氧化銅錫5份、氧化錫6份、娃化儀5份、硫化鋒4份、稀±8份、納米陶瓷粉8份、 聚氨醋6份、聚苯硫酸5份、丙締酸甲醋4份、對氯苯胺6份、乙酸異丙締醋5份、聚化咯3份、組 胺憐酸鹽6份、1，1-二異丙氧基=甲胺7份； (2) 將二棚化儀、鋼妮合金、氧化祕、氧化銅、碳酸巧、氧化鐵、氧化錯、氧化銅錫、氧化 錫、娃化儀、硫化鋒、稀±、納米陶瓷粉、1,1-二異丙氧基立甲胺加入相蝸電阻爐，抽真空，真 空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為950°C，燒結(jié)時間為2.5小時，得到真空燒結(jié)混合物； (3) 再將真空燒結(jié)混合物在氮氣中冷卻至395°C，然后注入=漉混煉機內(nèi)攬拌密煉40分 鐘，密煉溫度為560°C，并依次加入聚氨醋、聚苯硫酸、丙締酸甲醋、聚化咯，攬拌速度為550 轉(zhuǎn)/分鐘； (4) 往步驟(3)得到的混合物中加入對氯苯胺、乙酸異丙締醋、組胺憐酸鹽，攬拌均勻后 加壓至23MPa，攬拌速度為550轉(zhuǎn)/分鐘，攬拌溫度為560°C，保溫攬拌1小時； 巧)將步驟(4)得到的混合物直接注入模具壓制成型，將成型后的材料直接放入-8(TC 的低溫箱中冷卻24分鐘； (6)將低溫冷卻后的成型物料放入氮氣保存箱，冷卻至室溫，得到成品。
[0016] 制得的高溫超導(dǎo)金屬材料的性能測試結(jié)果如表1所示。
[0017] 實施例3 (1) 稱取二棚化儀17份、鋼妮合金13份、氧化祕11份、氧化銅12份、碳酸巧8份、氧化鐵8 份、氧化錯6份、氧化銅錫7份、氧化錫7份、娃化儀6份、硫化鋒5份、稀±9份、納米陶瓷粉10 份、聚氨醋8份、聚苯硫酸8份、丙締酸甲醋5份、對氯苯胺7份、乙酸異丙締醋6份、聚化咯3份、 嫁蠟燒=甲基漠化錠7份、3-氨基-2-甲基苯甲酸甲醋9份； (2) 將二棚化儀、鋼妮合金、氧化祕、氧化銅、碳酸巧、氧化鐵、氧化錯、氧化銅錫、氧化 錫、娃化儀、硫化鋒、稀±、納米陶瓷粉、3-氨基-2-甲基苯甲酸甲醋加入相蝸電阻爐，抽真 空，真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為960°C，燒結(jié)時間為3小時，得到真空燒結(jié)混合物； (3) 再將真空燒結(jié)混合物在氮氣中冷卻至410°C，然后注入=漉混煉機內(nèi)攬拌密煉50分 鐘，密煉溫度為560°C，并依次加入聚氨醋、聚苯硫酸、丙締酸甲醋、聚化咯，攬拌速度為600 轉(zhuǎn)/分鐘； (4) 往步驟(3)得到的混合物中加入對氯苯胺、乙酸異丙締醋、嫁蠟燒=甲基漠化錠，攬 拌均勻后加壓至27MPa，攬拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘，攬拌溫度為560°C，保溫攬拌1小時； 巧)將步驟(4)得到的混合物直接注入模具壓制成型，將成型后的材料直接放入-8(TC 的低溫箱中冷卻28分鐘； (6)將低溫冷卻后的成型物料放入氮氣保存箱，冷卻至室溫，得到成品。
[0018] 制得的高溫超導(dǎo)金屬材料的性能測試結(jié)果如表1所示。
[0019] 實施例4 (1)稱取二棚化儀20份、鋼妮合金14份、氧化祕12份、氧化銅13份、碳酸巧9份、氧化鐵9 份、氧化錯7份、氧化銅錫8份、氧化錫9份、娃化儀7份、硫化鋒6份、稀±10份、納米陶瓷粉12 份、聚氨醋10份、聚苯硫酸9份、丙締酸甲醋6份、對氯苯胺8份、乙酸異丙締醋7份、聚化咯4 份、1-氨基戊燒8份、丙二酸單叔下醋10份； (2) 將二棚化儀、鋼妮合金、氧化祕、氧化銅、碳酸巧、氧化鐵、氧化錯、氧化銅錫、氧化 錫、娃化儀、硫化鋒、稀±、納米陶瓷粉、丙二酸單叔下醋加入相蝸電阻爐，抽真空，真空燒 結(jié)，燒結(jié)溫度為970°C，燒結(jié)時間為3.5小時，得到真空燒結(jié)混合物； (3) 再將真空燒結(jié)混合物在氮氣中冷卻至420°C，然后注入=漉混煉機內(nèi)攬拌密煉60分 鐘，密煉溫度為560°C，并依次加入聚氨醋、聚苯硫酸、丙締酸甲醋、聚化咯，攬拌速度為650 轉(zhuǎn)/分鐘； (4) 往步驟(3)得到的混合物中加入對氯苯胺、乙酸異丙締醋、1-氨基戊燒，攬拌均勻后 加壓至30MPa，攬拌速度為650轉(zhuǎn)/分鐘，攬拌溫度為560°C，保溫攬拌1小時； 巧)將步驟(4)得到的混合物直接注入模具壓制成型，將成型后的材料直接放入-8(TC 的低溫箱中冷卻30分鐘； (6)將低溫冷卻后的成型物料放入氮氣保存箱，冷卻至室溫，得到成品。
[0020] 制得的高溫超導(dǎo)金屬材料的性能測試結(jié)果如表1所示。
[0021] 對比例1 (1) 稱取二棚化儀10份、鋼妮合金8份、碳酸巧5份、氧化鐵4份、氧化錯3份、氧化銅錫3 份、氧化錫5份、娃化儀5份、硫化鋒3份、稀±7份、納米陶瓷粉6份、聚苯硫酸3份、丙締酸甲醋 3份、對氯苯胺5份、乙酸異丙締醋4份、聚化咯2份、二氯苯甲酸5份、4-苯基下酷氯5份； (2) 將二棚化儀、鋼妮合金、碳酸巧、氧化鐵、氧化錯、氧化銅錫、氧化錫、娃化儀、硫化 鋒、稀±、納米陶瓷粉、4-苯基下酷氯加入相蝸電阻爐，抽真空，真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為940 °C，燒結(jié)時間為2小時，得到真空燒結(jié)混合物； (3) 再將真空燒結(jié)混合物在氮氣中冷卻至380°C，然后注入=漉混煉機內(nèi)攬拌密煉30分 鐘，密煉溫度為560°C，并依次加入聚苯硫酸、丙締酸甲醋、聚化咯，攬拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘； (4) 往步驟(3)得到的混合物中加入對氯苯胺、乙酸異丙締醋、二氯苯甲酸，攬拌均勻后 加壓至20MPa，攬拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，攬拌溫度為560°C，保溫攬拌1小時； 巧)將步驟(4)得到的混合物直接注入模具壓制成型，將成型后的材料直接放入-8(TC 的低溫箱中冷卻20分鐘； (6)將低溫冷卻后的成型物料放入氮氣保存箱，冷卻至室溫，得到成品。
[0022] 制得的高溫超導(dǎo)金屬材料的性能測試結(jié)果如表1所示。
[0023] 對比例2 (1) 稱取二棚化儀20份、氧化祕12份、氧化銅13份、氧化鐵9份、氧化錯7份、氧化銅錫8 份、氧化錫9份、娃化儀7份、硫化鋒6份、稀±10份、納米陶瓷粉12份、聚氨醋10份、丙締酸甲 醋6份、對氯苯胺8份、乙酸異丙締醋7份、聚化咯4份、1-氨基戊燒8份、丙二酸單叔下醋10份； (2) 將二棚化儀、氧化祕、氧化銅、氧化鐵、氧化錯、氧化銅錫、氧化錫、娃化儀、硫化鋒、 稀±、納米陶瓷粉、丙二酸單叔下醋加入相蝸電阻爐，抽真空，真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為97(TC， 燒結(jié)時間為3.5小時，得到真空燒結(jié)混合物； (3) 再將真空燒結(jié)混合物在氮氣中冷卻至420°C，然后注入=漉混煉機內(nèi)攬拌密煉60分 鐘，密煉溫度為560°C，并依次加入聚氨醋、丙締酸甲醋、聚化咯，攬拌速度為650轉(zhuǎn)/分鐘； (4) 往步驟(3)得到的混合物中加入對氯苯胺、乙酸異丙締醋、1-氨基戊燒，攬拌均勻后 加壓至30MPa，攬拌速度為650轉(zhuǎn)/分鐘，攬拌溫度為560°C，保溫攬拌1小時； 巧)將步驟(4)得到的混合物直接注入模具壓制成型，將成型后的材料直接放入-8(TC 的低溫箱中冷卻30分鐘； (6)將低溫冷卻后的成型物料放入氮氣保存箱，冷卻至室溫，得到成品。
[0024] 制得的高溫超導(dǎo)金屬材料的性能測試結(jié)果如表1所示。
[0025] 將實施例1-4和對比例1-2的高溫超導(dǎo)金屬材料分別進行電阻、臨界電流密度、電 導(dǎo)率的性能測試。 r00261 親 1
' 本發(fā)明的高溫超導(dǎo)金屬材料W二棚化儀、鋼妮合金、氧化祕、氧I化銅、碳酸巧、氧化鐵、I 氧化錯、氧化銅錫、氧化錫、娃化儀、硫化鋒、稀±、納米陶瓷粉為主要成分，通過加入聚氨 醋、聚苯硫酸、丙締酸甲醋、聚化咯、對氯苯胺、乙酸異丙締醋、變性劑、熱穩(wěn)定劑，輔W真空 燒結(jié)、高溫密煉、加壓攬拌、壓模冷卻等工藝，使得制備而成的高溫超導(dǎo)金屬材料，其耐低 溫、超導(dǎo)性能強、零電阻性質(zhì)，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的高溫超 導(dǎo)金屬材料原料廉價、工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化運用，實用性強。
[0027] W上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng) 域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種高溫超導(dǎo)金屬材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成:二硼化鎂10-20份、 鉬銀合金8-14份、氧化祕8-12份、氧化銅7-13份、碳酸媽5-9份、氧化鈦4-9份、氧化錯3-7份、 氧化銦錫3_8份、氧化錫5_9份、娃化儀5_7份、硫化鋅3_6份、稀土7-10份、納米陶瓷粉6-12 份、聚氨酯4-10份、聚苯硫醚3-9份、丙烯酸甲酯3-6份、對氯苯胺5-8份、乙酸異丙烯酯4-7 份、聚吡咯2-4份、變性劑5-8份、熱穩(wěn)定劑5-10份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)金屬材料，其特征在于:所述的變性劑選自二氯苯甲 酸、組胺磷酸鹽、鯨蠟烷三甲基溴化銨、1-氨基戊烷中的一種或幾種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)金屬材料，其特征在于:所述熱穩(wěn)定劑選自4-苯基丁 酰氯、1，1_二異丙氧基三甲胺、3-氨基-2-甲基苯甲酸甲酯、丙二酸單叔丁酯中的一種或幾 種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的高溫超導(dǎo)金屬材料的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1)按照重量份稱取各原料； (2 )將二硼化鎂、鉬銀合金、氧化祕、氧化銅、碳酸媽、氧化鈦、氧化錯、氧化銦錫、氧化 錫、硅化鎂、硫化鋅、稀土、納米陶瓷粉、熱穩(wěn)定劑加入坩堝電阻爐，抽真空，真空燒結(jié)，燒結(jié) 溫度為940-970°C，燒結(jié)時間為2-3.5小時，得到真空燒結(jié)混合物； (3) 再將真空燒結(jié)混合物在惰性氣體中冷卻至380-420 °C，然后注入三輥混煉機內(nèi)攪拌 密煉30-60分鐘，密煉溫度為560°C，并依次加入聚氨酯、聚苯硫醚、丙烯酸甲酯、聚吡咯，攪 拌速度為500-650轉(zhuǎn)/分鐘； (4) 往步驟(3)得到的混合物中加入對氯苯胺、乙酸異丙烯酯、變性劑，攪拌均勻后加壓 至20-30MPa，攪拌速度為500-650轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌溫度為560°C，保溫攪拌1小時； (5) 將步驟(4)得到的混合物直接注入模具壓制成型，將成型后的材料直接放入-80°C 的低溫箱中冷卻20-30分鐘； (6) 將低溫冷卻后的成型物料放入惰性氣體保存箱，冷卻至室溫，得到成品。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟(3)和步驟(6)中的惰性氣體為氦 氣。
【文檔編號】C22C32/00GK106048370SQ201610446766
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】黃潤翔
【申請人】蘇州洪河金屬制品有限公司