[发明专利]一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温超导材料技术领域，具体涉及一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法。

背景技术

由于Bi-2212基高温超导材料在4.2K～20K温区内具有优异的高磁场载流性能，且是目前唯一可制备成各向同性圆线的高温超导材料，这些特点使Bi-2212线材成为制备高场磁体系统内插线圈的首选材料。同时，基于Bi-2212高温超导材料优异的高场抗磁性能，Bi-2212超导厚膜在磁屏蔽等领域具有广泛的应用；而通过刻蚀等方法还可以在厚膜表面制成电路，对超导器件的开发和研制以及超导技术的进步具有重要的意义。

与薄膜(厚度为纳米级)和线带材相比，Bi-2212厚膜具有较高的银超比，可以在保证相同性能的条件下，大大降低材料成本。另一方面，在厚膜的热处理过程中，银层对氧交换的阻挡作用较小，可以缩短热处理时间，对降低加工成本也有一定的意义。

但是，对于Bi-2212基高温超导材料而言，织构化生长过程对其最终传输性能具有极其重要的作用。在部分熔化热处理过程中，基带对织构的诱导作用是Bi-2212基超导材料织构形成的主要机制之一。而在传统浸涂法制备的厚膜中，由于粉末间结合比较疏松，在部分熔化热处理的织构形成过程中，比较容易形成孔隙，基带诱导织构的有效距离较小，最终导致超导层织构度较低，这严重制约了Bi-2212基超导厚膜性能的提高。因此，如何提高厚膜密度，以增加基带诱导作用的有效距离，从而增加超导层的有效载流厚度，是提高Bi-2212厚膜的载流性能所需要解决的最重要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种方法简便，工艺重复性好，适合于批量化生产的Bi-2212高温超导厚膜的制备方法。该方法采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，在避免超导层破损的前提下，增加Bi-2212超导层密度，从而增加超导层的有效载流面积，提高Bi-2212厚膜的工程电流密度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Bi-2212高温超导厚膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将粘结剂溶解于有机溶剂中，然后向溶解有粘结剂的有机溶剂中加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述有机溶剂、粘结剂和Bi-2212粉末的质量比为0.4～1∶0.001～0.002∶1，所述有机溶剂为无水甲醇或无水乙醇，所述粘结剂为聚乙二醇或聚乙烯缩丁醛；

步骤二、采用浸涂法将步骤一中所述悬浊液涂敷于擦净的金属基带上，然后将涂敷有悬浊液的金属基带在温度为100℃～700℃的条件下烘干；

步骤三、采用冷压机将步骤二中烘干后的金属基带在压力为15MPa～20MPa的条件下冷压10min～20min；

步骤四、将步骤三中经冷压后的金属基带于纯氧气氛中进行烧结，得到基于金属基带的临界温度超过80K，厚度为10μm～80μm的Bi-2212高温超导厚膜；所述烧结的过程为：在温度为880℃～900℃的条件下保温10min～30min，然后以2℃/h～5℃/h的降温速率降温至810℃～850℃，保温10h～24h后随炉冷却至室温。

上述步骤二中所述金属基带为银基带、镍基带、银合金基带或镍合金基带。

上述步骤二中所述浸涂法为：将擦净的金属基带浸入步骤一中所述悬浊液中，然后以0.5m/s～2m/s的提拉速度提拉金属基带，使得金属基带表面涂敷悬浊液。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的制备方法简便，工艺重复性好，适合于批量化生产。

2、本发明采用冷压机对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行冷压，在避免超导层破损的前提下，增加Bi-2212超导层密度，从而增加超导层的有效载流面积，提高Bi-2212厚膜的工程电流密度(Je)。

3、采用本发明的方法制备的Bi-2212高温超导厚膜的临界温度超过80K，临界电流密度比常规方法(未采用冷压)制备的基于相同基底的Bi-2212高温超导厚膜的临界电流密度提高了20％以上。

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1

步骤一、将粘结剂聚乙二醇溶解于无水乙醇中，然后加入粒度为400～500目的Bi-2212粉末得到悬浊液，持续搅拌以保持悬浊液成分均匀；所述无水乙醇、聚乙二醇和Bi-2212粉末的质量比为0.4∶0.001∶1；