[其他]氧化物超導線圈及其制造方法

無效

• 申請號: 87101048
• 申請日: 1987-05-23
• 公開（公告）號: CN87101048A
• 公開（公告）日: 1988-12-14
• 發明（設計）人: 馬圣駟;楊廷萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海冶金研究所
• 主分類號: H01F41/04
• 分類號: H01F41/04;H01F5/08;H01L39/00
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 季良赳,沈德新

本發明涉及氧化物超導線圈及其制造方法，屬于超導體及有超導繞阻的線圈的技術領域。

釔鋇銅氧陶瓷超導材料具有超導轉變溫度高，零電阻溫度在液氮溫度（77K）以上的良好超導性能，近半年來受到國際物理學界的極大關注。由于這種材料制備簡單，容易掌握，因而國內外大批實驗室已能重復制備出這種超導材料。但這種氧化物超導材料具有陶瓷固有的脆性，不易成材。雖然有些新聞報導了用這種超導材料制成了各種線材、線圈、薄膜等，但都沒有提供完整的技術方案。

本發明的目的是提出一種氧化物超導線圈的制備方法并提供一種有77K以上零電阻溫度的超導線圈。它是用熱噴涂方法將粉末狀氧化物超導材料噴涂在金屬或氧化物陶瓷（如氧化鋁、氧化鋯、鈦酸鋇等）管上而成的。

本發明的方法由三部分組成：

1.制備超導涂層材料：將氧化釔、碳酸鋇、氧化銅按原子比Y∶Ba∶Cu＝1∶2∶3充分混合后，加無水酒精壓成薄片或塊狀，然后在900-1000℃下通氧燒結2-6小時，燒結后破碎過篩制成50-200目的細粉。

當然也可用La-Ba-Cu-O或Y-Ba-Cu-U-O等制備成粉末用于噴涂。

2.噴涂：用等離子或火焰（包括氫-氧焰、氧-乙炔或氧-煤氣焰）等熱噴涂方法把上述粉末狀超導涂層材料噴涂在管狀基體材料上。管狀基體材料可以是金屬管（如不銹鋼管、鎳管、鉭管等）或氧化物陶瓷管（如氧化鋁管、氧化鋯管、鈦酸鋇管等）。為形成螺旋狀線圈，要在噴涂超導涂層前用金屬帶（如Ni、NiCr或Mo帶）或遮蓋劑（如發明人早先發明的中國專利申請87100234《熱噴涂遮蓋劑》）螺旋狀地局部遮蓋不需噴涂超導涂層的管狀基體材料。為形成多層超導線圈，在每噴涂一層超導涂層材料后，要噴涂一層氧化物（如氧化鋁、氧化鋯、鈦酸鋇）絕緣層以使層間絕緣，絕緣層厚為0.10-0.25mm。

管狀基體材料在噴涂前要預熱，預熱溫度150-300℃。噴涂時，管狀基體材料要不斷旋轉，以使噴涂均勻。在噴涂了一層超導涂層材料后，剝去遮蓋的金屬片或用水洗去熱噴涂遮蓋劑，待干燥后，噴涂絕緣層，然后再次涂復遮蓋劑（或用金屬帶遮蓋），即可噴涂第二層超導線圈。在涂復遮蓋劑時，應注意第二層線圈與第一層線圈間的連接。這樣重復噴涂，可制得所需層數的超導線圈。

3.熱處理：噴涂后的超導線圈必須經過熱處理才能呈現超導特性。將線圈置于850-1000℃的恒溫爐中，在氧氣氛下處理1-5小時，即可呈超導特性。

熱處理冷卻后，可以在最后一層超導螺線上再噴上銅層，也可以不再涂銅。

用本發明的方法制得的超導線圈其特征是，在管狀基體材料（金屬管或陶瓷管）外，噴涂有螺旋狀超導線圈涂層。如要制造多層線圈，則可進一步順次噴涂絕緣層-超導層。絕緣層可以是氧化鋁、氧化鋯或鈦酸鋇。這樣可根據需要得到一層或多層超導繞阻的超導線圈。在最外一層超導繞阻上可以噴涂銅，也可不噴銅。在最內層與最外層超導繞阻的一端各有一電極，在二層超導繞阻的一端由超導層直接電連接。

使用本發明的方法可方便地制得氧化物超導線圈，其工藝簡單，特別是采用普通的火焰噴涂方法，成本低、效果好。得到的超導線圈其起始超導轉變溫度為95-100K，零電阻溫度為80-90K。

圖1是本發明的氧化物超導線圈結構圖，也作為本發明的實施例。圖中1是金屬管或陶瓷管可以是不銹鋼管、鎳管、鉭管、氧化鋁管、氧化鋯管、鈦酸鋇管等，2是氧化物超導螺旋狀涂層（本實施例用Y-Ba-Cu-O超導材料，當然也可以是La-Ba-Cu-O或Y-Ba-Cu-U-O材料），3是氧化物絕緣層，可以是氧化鋁、氧化鋯或鈦酸鋇，4是銅層，5是電極。

本實施例是有三層螺旋狀超導涂層的超導線圈，當然也可以是單層或多層的，示需要而定。螺旋狀超導涂層的厚度和寬度也可根據實際需要確定。噴涂銅層4是為改善導熱性能，也可兼作電極引線。但涂銅層并不是必須的。

下面結合圖1說明本發明的工藝流程：

a.用金屬帶（如Ni、Ni-Cr、Mo帶）或熱噴涂遮蓋劑（中國專利申請87100234）掩蔽金屬或陶瓷管1，即遮蓋金屬或陶瓷管不需噴涂超導涂層的部位（即圖1中螺旋狀超導層螺旋圈之間的以后被絕緣層填充的區域）。

b.將金屬管或陶瓷管在150-300℃溫度下預熱，由熱噴涂法（可以用等離子噴涂，也可以用氫-氧、氧-乙炔或氧-煤氣火焰噴涂）將粉末狀氧化物超導材料噴涂在金屬或陶瓷管上。粉末狀超導材料通常為Y-Ba-Cu-O，當然也可以是La-Ba-Cu-O或Y-B-Cu-U-O。粉末狀超導材料是這些元素按組分配比壓成片狀或塊狀并通氧燒結后，破碎過篩成50-200目的細粉。