含碱土金属陶瓷层的前体组合物的利记博彩app_2

文档序号:9915898阅读:来源:国知局
033] 优选组分(i)的过渡金属为铜。可应用每一种簇酸盐,优选丙酸盐。尤其优选丙酸 铜,特别是非面化丙酸铜。
[0034] 通常,组分(ii)的碱±金属为领、锁或巧。优选的碱±金属为领。可应用每一种簇 酸盐,优选含氣簇酸盐。尤其优选二氣化乙酸盐和/或部分氣化丙酸盐。
[0035] 可应用组分(i i i)的每一种稀±金属,优选皿邸如锭、铺、巧,优选锭。可应用每一 种簇酸盐,优选丙酸盐。尤其优选丙酸锭。
[0036] 优选,二氣化乙酸盐用作组分(iv)。优选使用碱±金属二氣化乙酸盐。碱±金属为 领、锁或巧。优选的碱±金属为领。在碱±金属二氣化乙酸盐的情况下,组分(i i)和(i V)组 厶 1=1 〇
[0037] 二氣化乙酸领可通过将碳酸领在室溫下加入水中而制备。在几小时期间,可通过 滴落加入二氣乙酸。在加入二氣乙酸期间或W后,可将溫度提高至约50-100°C。应将反应混 合物揽拌几小时。可将反应混合物过滤。可除去滤液中的其余溶剂直至结晶。可将产物冷却 并干燥。
[0038] 过渡金属、碱±金属和稀±金属的原子数量通常为3:1~3:0.8~2,优选3:1.4~ 2:1~1.7。
[0039] 前体溶液中的金属浓度通常为0.3-2.4,优选0.6-1.8。
[0040] -般而言,前体组合物可通过将稀±、过渡金属和碱±金属与所需溶剂W及任选 添加剂,包括润湿剂和/或其它稳定剂组合而制备。添加剂可在将它们溶解W前或其后加入 盐中。
[0041] 本发明还设及形成高溫超导体的方法,其包括将本发明前体组合物置于下层的表 面上。
[0042] 在形成前体组合物W后,可将组合物置于下层如缓冲层、超导层、基底的表面上。 一般而言,前体组合物中所用溶剂和/或水的量可基于用于将前体组合物置于下层的表面 上的技术选择。
[0043] 前体组合物可通过设计用于制备具有基本均匀厚度的涂层的多种方法置于基底 或缓冲剂处理的基底上。例如,前体组合物可使用旋涂、条缝涂覆、凹版涂覆、浸涂、流延、喷 雾或喷墨印刷,优选连续涂覆系统,尤其是喷墨印刷布置。
[0044] 喷墨印刷可如本领域技术人员所知进行,例如Mosiadz等人,"Inkjet printing, pyrolysis and crystallization of YB曰2Cu3〇7-sprecursor layers for fully chemical solution deposited coated conductors'' ,Physics Procedia 36(2012),1450-1455或者 Jud曰等人,"superconducting properties of YBCO coated conductros produced by inkjet printing'Przeglad Elektrothechniczny,ISSN 0033-2097,R.88NR 7a/2012〇
[0045] 在置于下层的表面上W后,将溶液组合物处理W形成超导体材料层。该处理通常 设及W合适的速率W及在合适的气体环境中加热使得在前体组合物转化成金属中间体期 间,形成最少的碱±碳酸盐,并且在离散过渡金属分子之间发生最小的交联。然后有利地将 中间体进一步加热W形成所需超导材料。
[0046] -般而言,可使用多种反应条件,包括气体环境和溫度将前体组合物退火,例如 Knoth等人,Chemical solution deposition of YBa2Cu3〇7-x coated conductors", Qirr.Opin.Solid Sl:ate Mater.Sci. 10(2006)205-216所述。
[0047] 优选,退火步骤作为两步或Ξ步方法(热解-、稠化和反应-加再结晶步骤)进行,其 包括至少一个在包含水蒸气的流动气体气氛中至小于500°C,更优选至小于450°C,甚至更 优选至小于400°C的加热步骤(热解步骤)。气体气氛通常可包含2g/m3气体至化g/m3气体,优 选2g/m3气体至25g/m3气体,更优选小于5g/m3气体的量的水,0-95体积%的量的氮气,5-100 体积%的量的氧气W及任选0-100 %的量的取代氮气的惰性气体,例如(21 %化巧0 %化,与 另外llg水蒸气一起600sl/h)。
[004引可提供在0-还原湿气氛中在约550°C至700°C下,优选在600-650°C下用于稠化的 下一分开步骤。另外,运包括在另一步骤中。
[0049] 至700-850°C的结晶溫度的另一退火过程(反应加再结晶步骤)期间的气体气氛可 在不同的退火溫度期间改变或变化。例如,对于最终结晶中至多800°C的溫度,在具有约 lOg/scm至200g/scm反应气流浓度的水蒸气的惰性气体或氮气中约100-5000ppm的氧气压 力是合适的。
[0050] 有利地,在膜基底处产生端流,如EP 1419538所述。在运类条件下,界面处的局部 气体组成基本保持与大宗气体中相同。因此,膜中气体产物/反应物的浓度不是由扩散通过 气体/膜表面边界层条件,而是由扩散通过膜控制。
[0051] 有利地,前体组合物分解和/或形成领氣化物和/或氣氧化物在375°CW下,优选在 360°C W下;更优选在350°C W下完成。有利地,前体组合物分解和/或形成领氣化物和/或氣 氧化物不在200°C下,优选不在225°CW下;更优选不在250°CW下开始。有利地,氣化领的形 成在200-375°C,优选225-360°C,更优选250-350°C的溫度范围内进行。
[0052] 应当理解可将几种HTSC前体组合物施涂于基底或缓冲剂处理的基底上,然后可热 处理。类似地,可将另一 HTSC层施涂于HTSC层上。优选可将一个或多个HTSC前体层连续施涂 于基底或缓冲剂处理的基底上。优选,下一前体组合物层在下层的热解步骤W后施涂,W保 持尽可能短的设及扩散长度。
[0化3] 优选,在总体转化W后HTSC层的总厚度为500-7000加1。优选,500-500化m,更优选 600-3000的厚度可由1-5个HTS薄膜层形成。
[0054]优选,将HTSC层的结构主要双轴纹理化,取向误差相对于基底上的垂直取向倾斜 大于5°优选为20% W下,更优选10% W下,甚至更优选5% W下。优选,HTSC层的孔体积为 10%W下(经105μπι3的平均值)。
[00对优选,最终膜化热解W后)的Υ/化原子比除W前体溶液的Υ/化原子比的值为0.8- 1.2,优选0.9-1.1 (通过ICP分析W体积10Λ?πι3测量)。
[0056] 有利地,稀±金属-碱±金属-过渡金属氧化物层在热解W后的中间阶段中包含中 间体内为中间体的任何体积元素的小于约10%的缺陷,其通过1平方厘米的中间体表面的 投影定义。
[0057] 稀±金属-碱±金属-过渡金属氧化物层有利地具有至少大于106A/cm2的临界电流 密度。
[0058] 基底可由能够支撑缓冲和/或超导层的任何材料形成。例如,合适的基底公开于EP 830 218、EP 1 208 244、EP 1 198 846、EP 2 137 330中。通常,基底可 W为金属和/或合金 条/带,而金属和/或合金可W为儀、银、铜、锋、侣、铁、铭、饥、钮、钢、鹤和/或其合金。优选金 属和/或合金条为儀基的且包含3-10原子%鹤。也可使用层压金属带、涂有第二金属如电涂 层的带或者具有合适表面的任何其它多材料带。
[0059] 基底优选为纹理化的,即它具有缓冲层或HTSC层置于其上的纹理化表面,其中纹 理转移从基底至HTSC进行。
[0060] 金属基底通常为20-200皿厚,优选40-100皿。长度通常为大于1米,宽度通常为1cm 至1米。可将带在用HTSC(W及可能一些其它保护层)涂覆W后切成较小的宽度,例如l-5cm。
[0061] 有利地,将金属表面改性W使缓冲层或另一中间层外延沉积于其上和/或使定向 高溫超导层沉积于其上,如W0 2010/058031所述。通常,该方法包括使金属基底表面经受抛 光处理,特别是电抛光处理,并在表面抛光处理W后和/或W前W及在进行设及HTSC涂层排 列的层外延沉积的随后涂覆W前使金属基底经受(后)退火。可重复抛光和/或退火处理。
[0062] 抛光有利地进行至根据DIN EN ISO 4287和4288为<15皿的rms表面粗糖度。粗糖 度分别指基底表面的微晶的晶粒界面内10X10皿的面积,使得金属基底的晶粒界面不使所 述粗糖度变形。
[0063] 优选,后退火在800°CW上,优选在850°CW上的溫度下进行。在抛光处理W后的后 退火处理时,可使用惰性或还原气氛,优选还原气氛。
[0064] 有利地,超导体制品包含在基底与陶瓷材料之间的一个或多个缓冲层。缓冲层可 由能够支撑陶瓷层的任何材料形成。例如,缓冲层可由一个或多个缓冲层材料的层形成。缓 冲层材料的实例包括金属和金属氧化物,例如银、儀、TbOx、GaOx、Ce〇2、氧化锭稳定化的氧化 错(YSZ)、Υ2〇3、LaAl〇3、SrTi〇3、Gd2〇3、L
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