專利名稱：一種鉍系高溫超導(dǎo)材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)線材制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉍系高溫超導(dǎo)材料的制備 方法。
背景技術(shù)：
由于Bi-2212高溫超導(dǎo)體在4. I 20K溫區(qū)具有優(yōu)異的高磁場(chǎng)載流性能，且是唯 一可制備成各向同性圓線的高溫超導(dǎo)材料，使其成為制備高場(chǎng)磁體系統(tǒng)內(nèi)插線圈的首選材 料。目前粉末裝管法(PIT)和熔化法相結(jié)合的制備技術(shù)是制備高性能Bi-2212線帶材 的主流技術(shù)。該技術(shù)是將Bi-2212粉末裝入銀管，通過旋鍛、拉拔、組裝制備成多芯復(fù)合體， 再加工到設(shè)計(jì)的線材尺寸或進(jìn)一步軋制成帶材，然后在900°C左右進(jìn)行熔化處理獲得成品 線帶材。這種Bi-2212線帶材的加工過程對(duì)銀超比有一定要求，如果銀超比(超導(dǎo)線帶材 加工后橫截面上銀與超導(dǎo)粉的面積比)過小，Bi-2212線帶材會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻現(xiàn)象， 影響線帶材最終性能的均勻性。目前Bi-2212線材的銀超比一般高于2. 5，帶材的銀超比 一般高于2，由于超導(dǎo)粉末的比例過低，難于將線帶材載流性能進(jìn)一步提高。所以發(fā)明一種 能減小Bi-2212線帶材銀超比的的方法，從而增加線帶材超導(dǎo)部分所占的比例，對(duì)于提高 Bi-2212線帶材載流性能有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種減小 Bi-2212線帶材銀超比，提高鉍系線帶材載流性能的鉍系高溫超導(dǎo)材料的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種鉍系高溫超導(dǎo)材料的制備 方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術(shù)將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為 4. 2mmX0. 2mm的帶材或直徑為0. 8mm 1. 5mm的線材；(2)將有機(jī)溶劑與粘結(jié)劑按50 100 1的質(zhì)量比混合配制成膠體，然后向膠體 中加入Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；所述有機(jī)溶劑為甲醇或乙醇，所述粘結(jié)劑為 氨基樹脂、酚醛樹脂或聚乙烯縮丁醛，所述Bi-2212粉末的加入量為粘結(jié)劑質(zhì)量的10 15 倍；(3)步驟(1)中所述線材或帶材用乙醇擦凈后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過裝有步驟O)中 所述懸濁液的液槽中浸涂，然后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐長(zhǎng)1米，溫度 100°C 700°C，線材或帶材的運(yùn)行速度為1米/秒 10米/秒；將烘干后的線材或帶材繞 到卷線機(jī)上，得到外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)線材或帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)線材或帶材于純氧氣氛中 進(jìn)行半熔化處理，隨爐冷卻至室溫，得到鉍系高溫超導(dǎo)線材或帶材。
上述步驟中所述半熔化處理的過程為在溫度為880°C 900°C條件下保溫 20分鐘，然后以1°C /h 5°C /h的速率降溫至810°C 850°C，保溫M小時(shí)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，制造成本低，工藝重復(fù)性好，適合于批量化制 備。2、本發(fā)明推廣面大，可有效適用于其他相關(guān)超導(dǎo)線材的制備過程中。3、本發(fā)明在PIT法制備的Bi-2212線帶材表面增加一層Bi-2212超導(dǎo)膜，在不影 響線帶材均勻性的情況下，減小了線帶材的銀超比，增加有效的超導(dǎo)面積，提高了 Bi-2212 線帶材的工程電流密度CL)。下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術(shù)將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為 4. 2mmX0. 2mm 的帶材；(2)將有機(jī)溶劑乙醇與粘結(jié)劑氨基樹脂按50 1的質(zhì)量比混合配制成膠體，然后 向膠體中加入12倍于氨基樹脂質(zhì)量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述帶材用乙醇擦凈后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐長(zhǎng)1米，溫度100°c，帶材的 運(yùn)行速度為1米/秒；將烘干后的帶材繞到卷線機(jī)上，得到外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo) 帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)帶材于純氧氣氛中進(jìn)行半 熔化處理，熔化溫度為880°C，保溫20分鐘，再以1°C /h的降溫速率降到810°C保溫M小時(shí) 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導(dǎo)帶材。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)帶材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2減低到1. 3，帶 材的臨界電流性能也增加了約18%。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結(jié)劑為酚醛樹脂 或聚乙烯縮丁醛。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)帶材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2減低到1. 5，帶 材的臨界電流性能也增加了約19%。實(shí)施例3(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術(shù)將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為 4. 2mmX0. 2mm 的帶材；( 將有機(jī)溶劑甲醇與粘結(jié)劑氨基樹脂按100 1的質(zhì)量比混合配制成膠體，然后 向膠體中加入15倍于氨基樹脂質(zhì)量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述帶材用乙醇擦凈后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐長(zhǎng)1米，溫度700°C，帶材的 運(yùn)行速度為10米/秒；將烘干后的帶材繞到卷線機(jī)上，得到外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)帶材于純氧氣氛中進(jìn)行半 熔化處理，熔化溫度為890°C，保溫20分鐘，再以5°C /h的降溫速率降到830°C保溫M小時(shí) 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導(dǎo)帶材。本實(shí)施例制備鉍系高溫超導(dǎo)帶材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2減低到1. 27，帶材 的臨界電流性能也增加了約19%。實(shí)施例4本實(shí)施例與實(shí)施例3制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結(jié)劑為酚醛樹脂 或聚乙烯縮丁醛。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)帶材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2減低到1. 34，帶 材的臨界電流性能也增加了約18. 5%。實(shí)施例5(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術(shù)將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為 4. 2mmX0. 2mm 的帶材；( 將有機(jī)溶劑乙醇與粘結(jié)劑聚乙烯縮丁醛按80 1的質(zhì)量比混合配制成膠體， 然后向膠體中加入10倍于聚乙烯縮丁醛質(zhì)量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述帶材用乙醇擦凈后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐長(zhǎng)1米，溫度400°C，帶材的 運(yùn)行速度為5米/秒；將烘干后的帶材繞到卷線機(jī)上，得到外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo) 帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)帶材于純氧氣氛中進(jìn)行半 熔化處理，熔化溫度為900°C，保溫20分鐘，再以3°C /h的降溫速率降到850°C保溫M小時(shí) 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導(dǎo)帶材。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)帶材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2減低到1. 25，帶 材的臨界電流性能也增加了 20%以上。實(shí)施例6本實(shí)施例與實(shí)施例5制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結(jié)劑為氨基樹脂 或酚醛樹脂。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)帶材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2減低到1. 3，帶 材的臨界電流性能也增加了 20%以上。實(shí)施例7(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術(shù)將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為Φ0. 8mm 的線材；( 將有機(jī)溶劑乙醇與粘結(jié)劑聚乙烯縮丁醛按80 1的質(zhì)量比混合配制成膠體， 然后向膠體中加入15倍于聚乙烯縮丁醛質(zhì)量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述線材用乙醇擦凈后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過裝有步驟O)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐長(zhǎng)1米，溫度100°c，線材的 運(yùn)行速度為1米/秒；將烘干后的線材繞到卷線機(jī)上，得到外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo) 線材；
(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)線材于純氧氣氛中進(jìn)行半 熔化處理，熔化溫度為900°C，保溫20分鐘，再以5°C /h的降溫速率降到810°C保溫M小時(shí) 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導(dǎo)線材。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)線材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2. 57減低到 2. 03，線材的臨界電流性能也增加了 19%以上。實(shí)施例8本實(shí)施例與實(shí)施例7制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結(jié)劑為氨基樹脂 或酚醛樹脂。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)線材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2. 57減低到 2. 05，線材的臨界電流性能也增加了 19%以上。實(shí)施例9(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術(shù)將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為Φ 1. 2mm 的線材；( 將有機(jī)溶劑乙醇與粘結(jié)劑氨基樹脂按50 1的質(zhì)量比混合配制成膠體，然后 向膠體中加入12倍于氨基樹脂質(zhì)量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述線材用乙醇擦凈后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐長(zhǎng)1米，溫度700°C，線材的 運(yùn)行速度為10米/秒；將烘干后的線材繞到卷線機(jī)上，得到外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超 導(dǎo)線材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)線材于純氧氣氛中進(jìn)行半 熔化處理，熔化溫度為880°C，保溫20分鐘，再以1°C /h的降溫速率降到830°C保溫M小時(shí) 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導(dǎo)線材。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)線材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2. 57減低到 2.01，線材的臨界電流性能也增加了約19. 5 %。實(shí)施例10本實(shí)施例與實(shí)施例9制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結(jié)劑為酚醛樹脂 或聚乙烯縮丁醛。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)線材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2. 57減低到 2.01，線材的臨界電流性能也增加了約20 %。實(shí)施例11(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術(shù)將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為Φ 1. 5mm 的線材；( 將有機(jī)溶劑甲醇與粘結(jié)劑酚醛樹脂按100 1的質(zhì)量比混合配制成膠體，然后 向膠體中加入10倍于酚醛樹脂質(zhì)量的Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；(3)步驟(1)中所述線材用乙醇擦凈后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過裝有步驟(2)中所述懸濁 液的液槽中浸涂，然后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐長(zhǎng)1米，溫度400°C，線材的 運(yùn)行速度為5米/秒；將烘干后的線材繞到卷線機(jī)上，得到外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo) 線材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)線材于純氧氣氛中進(jìn)行半熔化處理，熔化溫度為890°C，保溫20分鐘，再以3°C /h的降溫速率降到850°C保溫M小時(shí) 后，隨爐冷卻到室溫，制得鉍系高溫超導(dǎo)線材。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)線材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2. 57減低到2，線 材的臨界電流性能也增加了 20%以上。實(shí)施例12本實(shí)施例與實(shí)施例11制備方法相同，其中不同之處在于所述粘結(jié)劑為氨基樹脂 或聚乙烯縮丁醛。本實(shí)施例制備的鉍系高溫超導(dǎo)線材的銀超比從增加超導(dǎo)膜前的2. 57減低到 2. 03，線材的臨界電流性能也增加了 20%以上。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技 術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù) 方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鉍系高溫超導(dǎo)材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)采用粉末裝管法和集束拉拔技術(shù)將Bi-2212粉末制備成截面尺寸為4.2mmX0. 2mm 的帶材或直徑為0. 8mm 1. 5mm的線材；(2)將有機(jī)溶劑與粘結(jié)劑按50 100 1的質(zhì)量比混合配制成膠體，然后向膠體中加 入Bi-2212粉末并攪拌均勻得到懸濁液；所述有機(jī)溶劑為甲醇或乙醇，所述粘結(jié)劑為氨基 樹脂、酚醛樹脂或聚乙烯縮丁醛，所述Bi-2212粉末的加入量為粘結(jié)劑質(zhì)量的10 15倍；(3)步驟(1)中所述線材或帶材用乙醇擦凈后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過裝有步驟O)中所述 懸濁液的液槽中浸涂，然后經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過烘干爐進(jìn)行烘干，烘干爐長(zhǎng)1米，溫度100°C 700°C，線材或帶材的運(yùn)行速度為1米/秒 10米/秒；將烘干后的線材或帶材繞到卷線機(jī) 上，得到外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)線材或帶材；(4)將步驟(3)中所述外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)線材或帶材于純氧氣氛中進(jìn)行 半熔化處理，隨爐冷卻至室溫，得到鉍系高溫超導(dǎo)線材或帶材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉍系高溫超導(dǎo)材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中 所述半熔化處理的過程為在溫度為880°C 900°C條件下保溫20分鐘，然后以1°C /h 50C /h的速率降溫至810°C 850°C，保溫M小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉍系高溫超導(dǎo)材料的制備方法，包括以下步驟一、采用粉末裝管法和集束拉拔技術(shù)將Bi-2212粉末制備成鉍系線帶材；二、以甲醇或乙醇作為溶劑溶解粘結(jié)劑，并加入Bi-2212粉末攪拌均勻得到懸濁液；三、將鉍系線帶材通過裝有懸濁液的液槽中，并經(jīng)滑輪導(dǎo)向通過烘干爐，烘干后得到外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)線帶材；四、對(duì)外層涂有超導(dǎo)膜的鉍系高溫超導(dǎo)線帶材進(jìn)行半熔化處理，隨爐冷后得到鉍系高溫超導(dǎo)線帶材。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，制造成本低，推廣面大。本發(fā)明在PIT法制備的鉍系線帶材表面增加一層Bi-2212超導(dǎo)膜，減小了線帶材的銀超比，增加有效的超導(dǎo)面積，提高了鉍系線帶材的工程電流密度。
文檔編號(hào)H01B13/00GK102097184SQ20111004726
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者宋璐璐, 張勝楠, 李成山, 李高山, 熊曉梅, 賈佳林, 郝清濱 申請(qǐng)人:西北有色金屬研究院