[发明专利]二硼化镁

说明书

背景技术

二硼化镁是一种金属化合物，该化合物在金属超导体中具有实际上最高的转变温度，也就是说39K。因此通过冷冻机也能产生超导作用所必需的冷却；在这种相对高的转变温度下能够免去通过液氦冷却。

从现有技术出发，已知各种制造二硼化镁的方法。

Hanada等人在J.Mater.Chem.18(2008)，2611-2614公开了在氦气氛围或者不同氢压的条件下，通过硼氢化镁(Mg(BH₄)₂)的热分解制造二硼化镁的方法。该项研究的目的是在氢储存器技术的框架内，研究硼氢化镁(Mg(BH₄)₂)作为可逆储存氢的材料。已经确认，硼氢化镁(Mg(BH₄)₂)主要在250至410℃发生分解，在升高温度形成氢化镁(MgH₂)。在温度进一步从410升高到580℃之后，氢化镁(MgH₂)还释放出氢气，在X射线衍射分析中能够证实晶体二硼化镁(MgB₂)的存在。

Chlopek等人在J.Mater.Chem.17(2007)，3496-3503描述了硼氢化镁(Mg(BH₄)₂)的制造方法和它的热力学性质，目的是将该化合物用作氢气可逆储存介质。作为硼氢化镁(Mg(BH₄)₂)的制造方法提到氯化镁与硼氢化锂或硼氢化钠的复分解反应。此外还列举了由氢化镁和三乙胺-硼烷-加合物直接合成Mg(BH₄)₂。在450℃温度和更高时，在Mg(BH₄)₂的分解反应中，除了Mg和其它的未知产物外，通过X射线衍射分析证实了MgB₂的存在。

US 2007/0286 787 A1描述了在烃溶剂中由烷基镁或镁醇盐和碱稳定化的硼烷制造结晶的硼氢化镁的方法。

EP 1 842 838 A2公开了制造超导材料的方法，其中含有镁，硼和二硼化镁并具有核壳结构的粉末借助于粉末装管技术(Pulver-im-Rohr-Technologie)加工成超导导线(supraleitenden)。在氩气氛围下在400至900℃转化为二硼化镁。

WO 2006/040199公开了二硼化镁的制造方法，在此方法中，将元素镁和硼的粉末相互混合和压制，然后将电流脉冲传输通过压制品，该电流脉冲在颗粒之间的空腔中导致等离子体放电，使得能够制备致密的MgB₂材料。

DE 10 2004 014 315 A1公开了通过具有特定的硼金属比例的反应熔体制造富硼的单晶金属硼化物的方法。

在现有技术中，二硼化镁还根据下列方法制造：制造元素镁和元素硼的混合物，然后在800℃-1200℃温度，在氩气作为保护气体的条件下经受炉工艺(Ofenprozess)。该反应是强烈放热的。该方法具有下列的缺点，不提供纯的二硼化镁，也就是说无氧的二硼化镁，而是由于金属镁和硼对氧有高的亲和力，总是具有氧化物杂质，这些氧化物杂质降低了作为超导材料的适用性。由此，在工业实施该方法时，几乎不可避免二硼化镁被氧化物杂质污染。人们不能通过用氢还原来除去氧化物杂质，这是因为由于元素硼会形成氢化硼。

本方法的另外一个缺点在于，所得到的二硼化镁具有粗的(＞250微米)和多模态的颗粒分布—也即这样的情况，该情况使得难于进一步用作供MgB₂-超导导线用的粉末填料。由于反应的强烈的热效应和由由此导致的加热该混合物，所得到的二硼化镁粉末不具有足够的烧结活性。反应在镁熔化的条件下进行。

另一已知的二硼化镁制造方法(WO 02/072 501)包括如前述方法那样制造晶体镁和非晶态硼的混合物，然后在氩气下进行原料的机械合金化。由此显著地降低了反应温度。

根据后一方法制造的二硼化镁的优点在于，该二硼化镁要比根据前述方法制造的MgB₂(通过由元素合成制造的)更适合用作供二硼化镁超导导线用的粉末填料。

本方法的缺点在于，机械合金化是非常缓慢的，此外材料中的杂质，例如通过磨损而增加了。炉工艺后，尽管如此必须对粉末进行研磨，因为虽然粉末与第一传统方法相比以更细颗粒产生，但是它总是含有显著部分的过粗颗粒。第二次产品研磨再一次提高了粉末中杂质的份额，耗时并且限制生产能力。为了使氧化物杂质保持尽可能的少，还在产品研磨时添加氢化镁。也可以在研磨之前向该粉末添加掺杂成分。