[发明专利]由锌掺杂的氧化铜材料制成的超导体

说明书

本发明涉及基于铜酸盐的超导体，在制备超导体中可应用的粉末及超导体的应用。

“基于铜酸盐材料的超导体”的概念在本发明中表示所有的氧化陶瓷(其以成型体，以层材的形式施加到带材或基材上，以“粉末管材(powder-in-tube)”的形式用作为线材或在镀层方法中用作为靶(Target))，这些氧化陶瓷含有氧化铜，且在足够低的温度下具有超导性能。

超导体例如超导成型体，能在较高的外磁场里被用于例如低温磁应用。这涉及例如超导线或在电动机中零部件。根据外磁场的强度可观察到，外磁场强度越大，临界电流密度越往下降。本发明的任务就是，制备出基于铜酸盐材料的超导体，该超导体在外磁场存在下具有提高了的临界电流密度。该任务通过按照发明基于铜酸盐材料的超导体被解决。

按照发明的基于铜酸盐材料的超导体，由于含有50至5000ppm的锌阳离子而具有特色。通常锌以氧化物形式存在。超导体最好含有100至1000ppm的锌阳离子。在此所给出的该重量范围优选针对超导体的具有超导能力的物相(辅助材料特别如添加物，填料，靶及可能的中间层，其他的载体或在“粉末管材”超导体中的(银)管，在这种情况下是不被计算在内的)。

通常具有按照本发明的锌阳离子含量的基于铜酸盐材料的物体具有本发明的优点。优选所采用的铜酸盐材料是稀土金属-碱土金属-铜酸盐类的铜酸盐材料，特别是钇钡铜酸盐，以及铋(铅)-碱土金属-氧化铜类的铜酸盐材料。这些材料为人们所熟知，好的合适材料在开头已被提及。具有2∶2∶1∶2和2∶2∶2∶3的原子比的铋-锶-钙-铜酸盐是特别有用的，在此，对后一种情况，部分铋可由铅代替。上述原子比有所变动的铋-锶-钙-铜酸盐当然仍然是有用的。

超导铜酸盐材料及其成型形式(层状形式、熔融织构(Schmelztexturierung)形式等等)已为人们所熟知。

例如在WO 88/05029中所描述的稀土金属-碱土金属-铜酸盐是很有用的，特别是YBa₂Cu₃O_7-x，简称“YBCO”；铋(铅)-碱土金属-铜酸盐，如铋-锶-钙-铜酸盐和铋-铅-锶-铜酸盐特别如2212型(铋∶锶∶钙∶铜＝2∶2∶1∶2)和2223型(铋∶锶∶钙∶铜＝2∶2∶2∶3)是很有用的，在此部分铋能被铅代替。含铋的铜酸盐如在EP-A 0 336450，DE-OS 37 39 886，EP-A 0 330 214，EP-A 0 332 291和EP-A 0330 305被描述。

一些原料(金属氧化物或碳酸盐)转化为超导粉末是众所周知的。

在德国专利说明书DE 4 216 545 C1中公开了这样一种方法。材料经过多级温度处理直到加热至温度为950℃，然后再冷却。

特别是通过熔融织构法，各种物体，例如成型体被制备出来。国际专利申请WO 97/06567发表了一种钇钡铜酸盐混合物，该混合物特别适合于制备具有高悬浮力的熔融加工的高温超导体。对这种混合物重要的是，小于0.6重量百分比的自由氧化铜，该氧化铜不结合入钇钡铜酸盐相中，以及含有小于0.1重量百分比的碳。对于熔融织构法，要添加添加剂，这些添加剂形成“钉扎”(Pinning)中心或促进它们的形成。这些中心使得提高超导体中的临界电流密度成为可能。促进“通量钉扎”(Fluxpinning)的添加剂例如可以是Y₂BaCuO₅，三氧化二钇，PtO₂，氧化银，二氧化铈，二氧化锡，氧化锆，铈酸钡和钛酸钡。这些添加剂能以0.1至50重量百分比的量被加入。在此钇钡铜酸盐以100重量百分比计算。例如宜加入0.5至5重量百分比的氧化铂。

另外的超导体是例如薄层，见DE-OS 38 26 924(由均质溶液沉积出)，以带材形式的厚层或通过锻烧施加到载体上的前体相而具有夹层的线材(EP-A0 339801)，通过压力汽相沉积(PVD)法(EP-A 0 299870)，化学汽相沉积(CVD)法(EP-A 0 388 754)的层沉积，以陶瓷粉末填充的金属管材形式的线材(粉末管材技术)，DE-OS 37 31 266。

EP-A 0 375 134公开了一种玻璃陶瓷-成型体，EP-A 0 362 492公开了一种由熔体凝固的浇铸体。