[發明專利]一種強取向雙軸織構的鎳－銅金屬基帶層的制備方法

無效

• 申請號: 200810044501.4
• 申請日: 2008-04-01
• 公開（公告）號: CN101250705A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 鄭果;蒲明華;劉見芬;趙勇;王賀龍
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C22F1/08;C25F3/22;C25D3/12;B08B3/12
• 代理公司: 成都博通專利事務所
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本發明涉及一種雙軸織構擇優取向的金屬基帶層的制備方法。

背景技術

第二代高溫超導體--釔鋇銅氧(YBCO)超導涂層導體成為目前各國研究開發的焦點。超導涂層導體由金屬基帶層、過渡層(過渡層或緩沖層)、超導層構成。其中，金屬基帶層是超導涂層導體的基底，要求其晶體結構的取向主要集中在(200)方向上，也即具有極強取向的雙軸織構，以能夠在其上生長雙軸織構的過渡層，然后再在過渡層上沉積相同雙軸織構的超導層。因此，制備強取向雙軸織構的基帶層，是制備超導涂層導體的關鍵。

除了具有雙軸織構以外，作為高溫超導材料的基帶層還有以下要求：一、高溫超導薄膜是在500-900℃制備的，因此要求基帶層的晶格常數能與高溫超導薄膜相匹配，能夠外延生長中間導。二、在高溫超導薄膜的制備及后處理的高溫過程，要求基帶層與超導薄膜間沒有或很少擴散。三、為了避免降溫時高溫超導薄膜產生裂痕，要求基帶層的熱膨脹系數與高溫超導體材料要接近。

目前能夠滿足以上要求的金屬基帶層主要有：純鎳，鎳合金系列：Ni-Cr、Ni-V、Ni-W、Ni-Cu，哈司特鎳基合金(Hastelloy)；銀，銀合金，SrTiO₃、LaAlO₃等單晶。

金屬基帶層的制備主要通過物理方法，如軋制輔助雙軸織構基帶技術(RABiTS技術)等。其制備過程類似于傳統的軋制熱處理工藝，它是將真空熔煉或者粉末冶金制備的Ni或者Ni基合金的錠子，經過預處理后，進行大變形量軋制，然后在1000～1400℃退火處理。制備得到的基帶層，其內部為立方織構，取向為(001)。其主要優點是通過軋制形變和熱處理來生成強取向織構，使各種氧化物過渡層和YBCO超導膜能通過這種強取向的織構金屬基帶層，誘導、外延生長。但其同時也存在明顯的缺點：軋制工藝繁雜、需要專用的軋制設備，設備投入巨大，成本高；熱處理溫度高，能耗較高；不利于工業化大規模生產。

發明內容

本發明的目的就是提供一種雙軸織構擇優取向的金屬基帶層的制備方法，該方法制作工藝簡單，設備簡單，成本低；操作控制容易，且極易控制鍍層的厚度和物相取向；易于大規模制備生產；環保，不產生有害環境的污染物，節能。

本發明實現其發明目的，所采用的技術方案是：

一種強取向雙軸織構的鎳-銅金屬基帶層的制備方法，其具體作法是：

a、退火：將銅片放入管式爐中，并通入體積比重為5％氫氣、95％氬氣組成的氫氬混合氣體，按100-200℃/h的升溫速率升至590-610℃，保溫2小時左右，然后自然冷卻。

b、拋光：按三氧化鉻18-23g/L，85％磷酸940-960ml/L，95-98％硫酸40-60ml/L混合均勻，配制成拋光液；再在拋光液中以a步處理后的銅片為陽極，其他活性較好的金屬如鋁、銅等金屬為陰極，以200-400mA的電流進行電化學拋光，拋光時間2-5分鐘。

c、電鍍：按硫酸鎳95-110g/L，氯化鎳8-15g/L，硼酸25-30g/L的比例，配制成去離子水溶液，形成電鍍液；將b步拋光處理后的銅片作陰極，鎳片作陽極進行電鍍，電鍍時間5-15分鐘，電流10-50mA。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

采用退火、拋光、電鍍的電化學方法制備金屬基帶層，制備中不需要昂貴復雜的設備，成本低。制備工藝簡單，電鍍過程中，電鍍液及電鍍電流等參數易于控制，可精確控制生成的電鍍層的厚度和物相取向，使制備出的金屬基帶層性能易于控制。制備過程中溫度低，節約能源。制備中的拋光液和電鍍液一次配備，可多次重復使用，整個制備過程有良好的再現性和可重復性，并進一步降低了成本；并且拋光液和電鍍液重復使用，不對外排放有毒有害物質，有利于環保。

在進行上述的a步退火前，先將銅片放入丙酮或無水乙醇中進行0.5-1小時超聲清洗。這樣，可去除銅片表面的油污等雜質，使銅片的退火處理效果更好。

在進行止述的a步退火后，先將銅片放入3％-8％的稀鹽酸中清洗后，再對銅片進行b步的拋光處理。

這樣，可去除高溫退火時，在銅片表面形成的少量氧化雜質，更易于電化學拋光的順利進行。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步描述。

附圖說明

圖1是本發明方法使用的銅片原料的X射線衍射圖譜。

圖2是用本發明方法退火、拋光處理后的銅片的X射線衍射圖譜。

圖3是用本發明方法制備的銅-鎳金屬基帶層的X射線圖譜。