[发明专利]一种铋系超导粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超导粉，具体涉及的是一种铋系超导粉的制备方法，利用该方法能控制相的组成和相的转变程度，制备出超导粉，从而显著提高超导材料的性能。

背景技术

自从超导材料发现以来，材料工作者在研究和开发具有高质量的长超导导线方面进行了广泛而深入的探索和研究。铋系超导带材现已广泛应用于制造各种电机、电缆、磁体、变压器等。高温超导材料如果能够实现大规模生产，将广泛应用于电力生产，并使电力的传输和利用的效率提高，从而降低能源的压力，减少不必要的损耗，因此从经济发展的角度来看，高温超导材料是一种极具开发潜力的新材料。

超导带材未能实现大规模生产的主要原因为性能及价格。作为超导带材制备的原材料，超导粉的性能及成本严重制约着超导带材的成本，依靠进口原材料的方式不仅提高了超导带材的成本，而且降低了可能提高超导带材的性能的途径。因此，制备出具有较好化学和物理性能的超导粉成为制备高质量的超导导线的必要条件。

超导粉的相组成直接影响超导带材的相组成，超导粉中2212相，Ca₂PbO₄相，CaCuO₂相，Ca₂CuO₃相和CuO相以不同比例存在将影响2223相的形成以及杂相含量，杂相的存在直接影响了带材的电流传输，使临界电流密度下降。同时超导粉组分对于Bi2212相到Bi2223相的完全转变，孔洞、第二相、裂纹等弱连接也有一定得影响，进而影响超导电性能。

超导粉的制备方法主要分为固相反应法、化学合成法，其中化学合成法又分为共沉淀法(Co-precipitation)，溶胶-凝胶法(Sol-gel)，喷雾干燥法(SprayDrying)，喷雾热分解法(Spray Pyrolysis)，有机酸络合物法等。目前主要使用的是喷雾裂解法及喷雾干燥法制备超导粉。喷雾干燥法具有超导粉末成分均匀，颗粒细小，反应活性高，工艺简单易行，质量易控，重现性好等特点，但干燥过程中会出现组元的损失，干燥产物易潮解，烧结易团聚，是我们要研究克服的问题。其他方法碳含量不易控制、有些元素成分挥发严重，不可避免地会出现污染粉末和产生非超导相等新的问题。

超导粉在制备前期使用盐溶液，增加了去除杂质的过程，同时超导粉的制备同时要为超导带材成相做相储备。因此对超导粉的反应程度需要进行控制。

超导粉粒度对超导粉质量也有较大影响，超导粉单相性好、颗粒细、成分均匀是Bi2212相后期使用的工艺要求，均匀的粒度分布有利于粉体的应用。使用喷雾干燥制备超导粉存在烧结易团聚的问题，同时烧结过程中粉体的粒度也严重影响成相反应；粒度过细粉末的表面能很大，使得反应活性很高，烧结温度降低，在达不到Bi2223成相温度就发生了其它的相变，形成非Bi2223相，同时影响反应过程中的气体流通，使成相反应的进行方向受到影响，粒度过粗则会使反应进行不彻底，且区域差异性大。但是烧结过程结束后，装管之前，颗粒过大则会使线材的拔制过程受阻，反应活性降低。在不同阶段需要获得合适的粒度，以期获得高性能的超导粉。

专利文献：CN 1956926A

专利文献：CN 101547862A

非专利文献1：吴玉龙，罗国华，魏飞，等.喷雾热解法合成铋系高温超导母体的工艺研究.稀有金属[J]，2004，28(4)：617-621.

非专利文献2：Jaimoo Yoo，et al.，”The fabrication of fine and homogenousBi-2223 precursor powder by a spray pyrolysis process”Supercond.Sci.Technol.17(2004)S538-S542.

非专利文献3：CH Jiang，et al.，“Optimization of precursor powders formanufacturing Bi-2223/Ag tapes”Supercond.Sci.Technol.16(2003)85-89.

发明内容