[發(fā)明專利]一種柔性金屬帶材表面快速溶液平坦化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410172901.9
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN103981484B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙遵成;田曉光;盧濤
• 申請（專利權(quán)）人: 趙遵成
• 主分類號(hào): C23C14/02
• 分類號(hào): C23C14/02;B05D3/00;B05D7/14
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一種柔性金屬帶材表面快速溶液平坦化方法，屬于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體帶材制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括以下步驟：（1）將硝酸鋁、乙醇和醋酸釔按比例制備前驅(qū)液1；（2）將醋酸釔與丙酸按比例制備前驅(qū)液2；（3）以一定速度用丙酮連續(xù)清洗金屬帶材；（4）以一定速度用乙醇連續(xù)清洗金屬帶材；（5）用連續(xù)走帶、階梯升溫設(shè)備涂覆并熱處理前驅(qū)液1制備非晶釔鋁氧化膜；（6）用連續(xù)走帶、階梯升溫設(shè)備涂覆并熱處理前驅(qū)液2，制備表面光滑的非晶氧化釔膜。本發(fā)明利用連續(xù)走帶、階梯加熱退火提高了制備非晶氧化物薄膜的速度，制備的氧化物薄膜既平坦了金屬基帶表面，又阻擋了金屬原子高溫下向超導(dǎo)層的擴(kuò)散，是低成本制備高溫超導(dǎo)帶材的關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于第二代高溫超導(dǎo)帶材技術(shù)領(lǐng)域，涉及第二代高溫超導(dǎo)帶材中金屬基帶表面溶液快速平坦化的方法。

背景技術(shù)

第二代高溫超導(dǎo)帶材是高溫超導(dǎo)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，它的制備包括兩部分：雙軸織構(gòu)基帶制備和功能層制備。雙軸織構(gòu)基帶制備工藝可分為兩大類：離子束輔助沉積技術(shù)(Ion Beam Assisted Deposition, 縮寫為IBAD)和軋制輔助雙軸織構(gòu)技術(shù)(RolledAssisted Biaxially Textured Substrates, 縮寫為RABiTS)。離子束輔助沉積技術(shù)（IBAD）對金屬基帶的材料沒有特殊要求，哈氏合金和不銹鋼都可作為基帶材料，離子束輔助沉積氧化鎂可以快速獲得所需要的織構(gòu)。但是，離子束輔助沉積氧化鎂要求表面非常光滑的金屬基帶，要求表面粗糙度小于2納米。拋光金屬基帶可以采用傳統(tǒng)的拋光工藝如機(jī)械拋光和電化學(xué)拋光。機(jī)械拋光工藝成本高、效率低，不適于柔性金屬長帶的表面拋光；電化學(xué)拋光工藝僅適合一些特定的金屬帶材，而且化學(xué)廢液對環(huán)境造成污染，廢液處理成本較高。

一種新的使金屬基帶表面光滑的方法是溶液平坦化方法，它通過在柔性金屬基帶表面涂覆一層氧化物前驅(qū)液，利用表面張力作用，在突起區(qū)域殘留液少，在溝槽區(qū)域殘留液多，液膜作為連續(xù)的整體對基帶表面起到平整化作用；然后經(jīng)過熱處理，前驅(qū)液膜揮發(fā)、分解成非晶氧化物膜。非晶氧化物膜相比原始金屬基帶，表面粗糙大大降低。通過多次重復(fù)以上步驟，表面粗糙度不斷降低，表面粗糙度可以達(dá)到1納米以下，可用作離子束輔助沉積雙軸織構(gòu)氧化鎂的基帶。通過溶液平坦化方法制備的非晶氧化物膜不但表面光滑，而且厚度可調(diào)，還可以阻擋高溫下金屬基帶原子的擴(kuò)散，防止金屬原子擴(kuò)散進(jìn)入超導(dǎo)層而破壞超導(dǎo)性。此方法具有低成本，適合規(guī)模化生產(chǎn)的特點(diǎn)。但是，此方法也有缺點(diǎn)，溶液平坦化方法熱處理生成非晶氧化物膜過程中，既存在有機(jī)物揮發(fā)過程，也存在分解過程，為防止出現(xiàn)缺陷，升溫速度不能太大，導(dǎo)致走帶速度較慢。為了實(shí)現(xiàn)低成本、快速溶液平坦化柔性金屬表面，采用連續(xù)走帶，階梯升溫是一條有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種連續(xù)、快速的將柔性金屬帶材粗糙表面平坦化技術(shù)，能應(yīng)用于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體帶材和其它需要表面光滑柔性金屬基帶的情況。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，采用連續(xù)走帶，階梯升溫，高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體基帶溶液平坦化方法，其特征在于，包括下述步驟：

（1）前驅(qū)液1制備：將硝酸鋁與乙醇溶劑按預(yù)定比例溶解，使用超聲波震蕩加快溶解，待完全溶解后，加入一定比例的醋酸釔，攪拌加熱到50-60度加快溶解,然后加入再加入乙醇，使前驅(qū)液1中，鋁離子與釔離子濃度之比為1：1，鋁離子濃度為0.1-0.4mol/l。

（2）前驅(qū)液2制備：將醋酸釔與丙酸按比例溶解，最后加入丙酸溶劑，使前驅(qū)液2中釔離子濃度0.05-0.3mol/l。

（3）金屬基帶丙酮清洗：按圖1所示安裝好柔性金屬帶材，將丙酮倒入圖1所示3個(gè)液槽中，保證能淹沒金屬帶材，三個(gè)液槽置入盛水的超聲容器中，超聲設(shè)備工作，同時(shí)使金屬帶材以30-50米/小時(shí)的速度順序經(jīng)過三個(gè)丙酮液槽。往返工作多次。