[其他]液氮温区超导线材，带材及其制法

说明书

本发明是属于钇钡铜氧化物体系的液氮温区超导材料及其制备工艺。

自从1986年4月瑞士科学家柏兹（J.G.Bednorz）和缪勒（K.A.Müller）首先发现钡铜氧化物超导转变温度有可能达到30k〔Z.Phys.B.Condensed Matt，64（1986）189〕以来，人们积极寻找新的高临界温度超导体。1987年2月15日美国报导朱经武获得了起始转变温度为98k的超导体〔报刊报导〕。中国赵忠贤等于1987年2月20日宣布在液氮温区发现超导钇钡铜氧化物体系〔Kexue Tongbao，No.6（1987）〕。液氮温区超导体的出现，引起了人们普遍关心如何尽快地开发其应用。

目前，关键问题是如何将上述金属氧化物超导物质制作成材，即制成线材、带材、薄膜等提供可能的实际应用。1987年3月日本东京大学工学部研制成锶铜氧化物体系的薄膜超导材料，起始转变温度为40k，10k时出现零电阻〔报刊报导〕。1987年3月24日中国科学院物理所宣布研制成超导薄膜，起始转变温度89.5k，零电阻温度20k。又据日本报导，日本科学家已用金属铜管和陶瓷超导材料一起拉制成线材。

本发明是研制成可供在液氮温区使用的超导线材和带材，提供这些类型材料的一整套工艺方法，包括超导粉料的制备、表面处理、挤出料的配制、挤压成材和成型品的热处理等。

本发明的目的是寻找对上述金属氧化物超导物质制备和加工成各种形状诸如纤维、线、带、膜等和不同规格尺寸诸如一定直径、形状、厚度和长度等可供实际使用的材料，以期应用于诸如电力输送、信息能量传递、超导磁铁、磁悬浮列车等方面。现在完成了线材和带材的制备工艺方法，提供有可能使用的这些超导材料。

本发明的基本构思和主要技术构成如下：

目前所发现的液氮温区的钇钡铜氧体系的超导金属氧化物是坚硬又脆的含有细微多孔的陶瓷，很难直接加工成材。本发明的技术构思正是针对这一关键问题，采用钇钡铜氧体系先通过高分子化合物粘接，变成容易加工成不同形状，尺寸的前躯体，然后进行热处理制成具有在液氮温区呈现超导的线材和带材。实践证明这种构思方案是成功的和可行的。

本发明采用一套特殊的制备加工方法，可制成质量均一的线材和带材。这些材料产品具有如下技术特征：（1）在形状规格方面，线材的直径为50μm～10mm，为不同粗细连续长丝，有一定强度;带材的厚度为50μm～10mm。（2）钇-钡-铜氧化物超导粉的混合比例分别采用0.2～1.8∶0.2～1.8∶1重量份数。（3）线材、带材和薄膜的挤出料配比为：超导金属粉∶高分子粘合剂溶剂＝100%∶3-8%，溶剂或增塑剂适量。高分子粘合剂包括聚乙烯醇，聚烯烃（聚乙烯、聚丙烯等），聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚醋酸乙烯脂，某些合成橡胶（乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁二烯橡胶、丁基橡胶，丁苯橡胶等）。所说的溶剂或增塑剂可为石油醚、环己酮、甲乙酮、乙醚，苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺、苯二甲酸酯（邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二丁酯等）。（4）这些类型的线材产品达到的性能指标：经四探针法电阻与温度关系测试和交流磁化率与温度关系测定，均在液氮温区呈现出超导性，即在100k发生超导起始转变，于83.7k出现零电阻和抗磁性（见附图）。

本发明提供了一整套制备和加工上述超导材料的新技术工艺。包括超导粉料的制备，超导粉料的表面处理，线、带材的挤出料配制和成型品的热处理。

（1）超导粉料的制备：

本发明制备Y-Ba-Cu氧化物体系超导粉料，可采用干法或湿法两种。干法是Y₂O₃，BaO和CuO以适当比例（分别为0.3～1.8∶1.1～1.8∶1重量份数），进行机械混合，在大气中于850～1100℃烧结4～8小时，自然降温和粉碎，反复进行数次上述工艺。湿法是将混合盐溶液（Y，Ba和Cu的比例＝0.2～1.6∶1重量份数）经草酸盐共沉淀法，得到细粉料，洗涤、干燥，然后在温度850～1100℃范围内经过4～8小时的烧结，制成超导粉料。

（2）超导粉料表面处理：

以超导粉料重量3～7%的石蜡和7～3%硬脂酸，在硬脂酸熔点以上（80℃）进行搅拌混合。

（3）线材、带材挤出料的制备：