本發(fā)明屬于二代高溫超導(dǎo)領(lǐng)域，涉及一種用于制備二代高溫超導(dǎo)體過(guò)渡層的方法。

背景技術(shù)：

以YBa₂Cu₃O₇(YBCO)為代表的第二代高溫超導(dǎo)材料,是性能優(yōu)越且有廣泛應(yīng)用前景的功能材料。YBCO涂層高溫超導(dǎo)帶材是用織構(gòu)金屬基板Ni合金作為基底,同時(shí)需要在基底和超導(dǎo)層之間加入過(guò)渡層。過(guò)渡層主要是防止各種原子擴(kuò)散，并達(dá)到外延織構(gòu)的作用。因此制備出性能優(yōu)良的過(guò)渡層對(duì)YBCO超導(dǎo)帶材的實(shí)際應(yīng)用意義重大。

鋯酸鑭(La₂Zr₂O₇)因化學(xué)穩(wěn)定性高、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)可作為過(guò)渡層的材料。目前制備方法主要采用化學(xué)溶液法(CSD)和脈沖激光沉積法(PLD)，化學(xué)溶液法制備的鋯酸鑭過(guò)渡層工藝復(fù)雜且不穩(wěn)定，制備的過(guò)渡層較薄，而脈沖激光沉積法需要真空環(huán)境，制備成本高效率低。為改善傳統(tǒng)過(guò)渡層制備方法存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了以下制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)化學(xué)溶液法和脈沖激光沉積法制備鋯酸鑭過(guò)渡層存在的缺陷提出一種成本低、效率高的制備方法，該方法制備出的鋯酸鑭過(guò)渡層具有納米結(jié)構(gòu)并且性能穩(wěn)定。該方法以等離子噴涂替代傳統(tǒng)的過(guò)渡層制備方法，采用液料輸送，避免了晶粒的燒結(jié)與長(zhǎng)大，通過(guò)配置一定濃度的前驅(qū)液，將前驅(qū)體注入高溫等離子火焰中發(fā)生物理化學(xué)變化，前驅(qū)體氫氧化鑭、氫氧化鋯溶膠高溫分解形成氧化鑭和氧化鋯，最終沉積在NiW基帶上，形成性能穩(wěn)定的燒綠石結(jié)構(gòu)的鋯酸鑭(La₂Zr₂O₇)過(guò)渡層。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種過(guò)渡層的制備方法，選用鋯鹽和鑭鹽作為原料，配制成前驅(qū)體，經(jīng)霧化噴嘴霧化，形成細(xì)小的液滴快速注入高溫等離子火焰中，最終沉積在NiW基帶上形成過(guò)渡層。技術(shù)方案如下：

(1)：稱量一定量鑭鹽和鋯鹽，鑭離子和鋯離子的摩爾比例為1:1，溶于去離子水中，鑭離子濃度控制在0.2～1.0mol/L之間；

(2)：向步驟(1)溶解完全的混合溶液中加入表面活性劑，表面活性劑的添加量占溶液總體積的3％～5％，之后水浴加熱，溫度控制在50～80℃；

(3)：向上述步驟(2)溶液中加入沉淀劑，沉淀劑調(diào)節(jié)溶液pH值為3～5，使溶液形成澄清透明穩(wěn)定的溶膠前驅(qū)體；

(4)：將配制好的溶膠前驅(qū)體注入霧化噴嘴的前驅(qū)體容器中，采用二流霧化方式霧化溶膠前驅(qū)體溶液，使霧化溶膠前驅(qū)體溶液噴射入高溫等離子火焰中，在等離子火焰中瞬間發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)并被等離子火焰帶著沉積到NiW基帶上形成過(guò)渡層。

其中步驟(1)中前驅(qū)體原料鑭鹽可以選自硝酸鹽、乙酰丙酮鹽，鋯鹽可以選自硝酸鹽、氧氯化鹽或乙酰丙酮鹽。

其中優(yōu)選采用的原料是六水硝酸鑭和五水硝酸鋯。

其中表面活性劑選自乙二醇、聚乙二醇、異丙醇或異丁醇，優(yōu)選乙二醇。

其中沉淀劑選用的是氨水，氨水的濃度為0.5～1.0mol/L。

其中上述步驟(4)過(guò)渡層制備中液料流量為10～25ml/min，霧化氣壓為0.1～0.3Mpa，NiW基帶與等離子槍的距離為5～10cm，霧化噴嘴與等離子槍的距離為3～6mm。

本發(fā)明以等離子噴涂制備過(guò)渡層替代化學(xué)溶液法和脈沖激光沉積法，大大提高了成膜速率，制備成本低，獲得的過(guò)渡層厚度高具有納米結(jié)構(gòu)，并且性能穩(wěn)定，適合未來(lái)企業(yè)快速生產(chǎn)，為釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

附圖說(shuō)明

圖1為采用本發(fā)明制備鋯酸鑭過(guò)渡層的工藝流程示意圖。

1：前驅(qū)體容器 2：前驅(qū)體傳輸管道

3：二流霧化噴嘴 4：前驅(qū)體注入壓力閥

5：霧化氣體壓力閥 6：等離子射流

7：鎳鎢(NiW)基帶 8：清洗液容器

9：清洗液傳輸管道 10：清洗液壓力閥

圖2為AFM掃描圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。

為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體內(nèi)容，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明制備鋯酸鑭過(guò)渡層的工藝流程示意圖。本發(fā)明所提出鋯酸鑭過(guò)渡層制備新方法的技術(shù)方案是以鑭鹽和鋯鹽為原料，乙二醇等為表面活性劑，氨水作為沉淀劑配制溶液前驅(qū)體，以等離子噴涂替代傳統(tǒng)的化學(xué)溶液法和脈沖激光沉積法制備過(guò)渡層，將制備好的前驅(qū)體置于前驅(qū)體容器1中，通過(guò)前驅(qū)體注入壓力閥4控制前驅(qū)體的流量，經(jīng)前驅(qū)體傳輸管道2注入到二流霧化噴嘴3中，在霧化氣體壓力閥5的調(diào)控下霧化成細(xì)小的霧化液滴，霧化液滴液滴快速注入等離子射流6(等離子火焰)中，在等離子火焰下經(jīng)歷溶劑蒸發(fā)、濃縮、析出、燒結(jié)、熔化等物理化學(xué)變化最終沉積到NiW基帶7上形成過(guò)渡層。待制備完過(guò)渡層，將去離子水注入清洗液容器8中，經(jīng)清洗液傳輸管道9注入二流霧化噴嘴3中通過(guò)清洗液壓力閥10的調(diào)節(jié)對(duì)霧化噴嘴進(jìn)行清洗。

實(shí)施例1：

稱量一定固體六水硝酸鑭和五水硝酸鋯置于燒杯中，加入去離子水溶解，鑭離子和鋯離子的比例為1:1，鑭離子濃度控制在0.6mol/L，在室溫下電磁攪拌，使充分溶解，之后加入表面活性劑乙二醇，乙二醇添加量為溶液總體積的4％，并在60℃下水浴加熱，加入沉淀劑氨水，氨水濃度為0.8mol/L,調(diào)節(jié)溶液pH值至3～5之間，溶液形成溶膠前驅(qū)體。

將配制完成的前驅(qū)體以20ml/min的流量輸送，經(jīng)霧化噴嘴充分霧化，霧化氣壓為0.2Mpa，化噴嘴與等離子槍的距離為5mm,NiW基帶與等離子槍距離為8cm，前驅(qū)體在等離子火焰下經(jīng)歷溶劑蒸發(fā)、濃縮、析出、燒結(jié)、熔化等一系列物理化學(xué)變化，最終沉積到NiW基帶上形成過(guò)渡層，根據(jù)圖2AFM掃描分析鋯酸鑭過(guò)渡層具有納米結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定并且分布均勻，粗糙度在3nm以下。

以上所述實(shí)施例是本發(fā)明的較佳實(shí)施例之一而已，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的簡(jiǎn)單修改，等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。