[发明专利]一种适用于生产二代高温超导带材的工艺方法

说明书

本发明提供了一种适用于生产二代高温超导带材的工艺方法，包括以下步骤：S1、将具有双轴织构缓冲层的金属基带放入镀膜腔中；S2、采用原位沉积方法，通过多个离子枪对镀膜腔中的金属基带表面进行超导薄膜的喷射沉积，所述金属基带位于所述离子枪上方，所述离子枪下方设置靶材；S3、对沉积有超导薄膜的金属基带进行吸氧处理，使超导薄膜由非超导相转化为超导相，得到二代高温超导带材。本发明的工艺方法中，超导薄膜通过多源离子枪喷射沉积技术方案实现，可以灵活地调节离子束功率，具有低成本，高镀膜效率，高均匀度，可镀大面积膜，工艺控制更加简单等优势，适用于工业大规模生产。

技术领域

本发明涉及超导材料制备技术领域，具体地，涉及一种适用于生产二代高温超导带材的工艺方法，尤其涉及一种用多源离子枪喷射原位沉积卷对卷生产二代高温超导带材的方法。

背景技术

二代高温超导带材拥有高临界转变温度以及大临界电流密度可广泛应用于传输电缆、储能器、限流器、高场磁体以及超导磁悬浮等领域。二代高温超导带材中超导层的质量直接决定了带材的性能，而超导层的质量与制备方法直接相关。为了提高超导层临界电流，降低规模化生产的成本，若干二代高温超导制备方案被提出，这些方案一般可分为原位制备和离位制备。典型的原位制备法之一是脉冲激光沉积方法，利用高能脉冲激光轰击靶材表面形成带有靶材成分的等离子体，然后在带有双轴织构缓冲层的基带上外延生长，形成超导层。脉冲激光沉积法有一些不可回避的缺点：

(1)对设备要求高，比如现在流行多通道脉冲激光沉积方法需要对激光光路的扫描系统精确校准而且后期维护困难；

(2)使用的工业准分子激光器价格昂贵，而且维护耗材也十分昂贵，其中准分子激光器的激光管经过几亿次脉冲之后就必须更换，此外激光器光路中反射镜片易被污染，造成激光能量迅速衰减，大大降低镀膜效率，需要定期更换；

(3)由于使用光路调节激光路径，激光投影后的角度会发生变化，导致激光单脉冲能量很难控制；

(4)受现有技术制约，激光器功率很难提高，极大地限制了镀膜效率提高。

经过对现有技术的检索，

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于生产二代高温超导带材的工艺方法。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种适用于生产二代高温超导带材的工艺方法，包括以下步骤：

S1、将具有双轴织构缓冲层的金属基带放入镀膜腔中；

S2、采用原位沉积方法，通过多个离子枪对镀膜腔中的金属基带表面进行超导薄膜的喷射沉积，即采用卷对卷连续化多源离子枪喷射沉积系统进行超导薄膜沉积，所述金属基带位于所述离子枪上方，所述离子枪下方设置靶材；其中，沉积就是利用多源离子枪喷射沉积，在带有缓冲层的拥有双轴织构的金属基带上生长稀土钡铜氧超导薄膜；

S3、对沉积有超导薄膜的金属基带进行吸氧处理，使超导薄膜由非超导相转化为超导相，得到二代高温超导带材。所述吸氧处理，是在一定温度、氧分压下，让稀土钡铜氧薄膜由非超导相转化为超导相。

优选地，所述具有双轴织构缓冲层的金属基带为镍基或铜基合金，所述金属基带上涂敷单层或多层氧化物薄膜。

优选地，所述氧化物薄膜的结构为CeO₂/YSZ/Y₂O₃,MgO或CeO₂/LaMnO₃/MgO/Y₂O₃。

优选地，步骤S2中，使用多源离子枪喷射沉积，所述离子枪的数量为2个以上，每个离子枪阴极之间的间距大于1cm，沉积前需要调节多源离子枪的几何位置，包括离子枪阴极与所述靶材的距离为1～5cm，离子枪阴极与所述金属基带的距离为1～10cm。