[发明专利]一种自氧化外延制备双面织构涂层导体NiO缓冲层的方法

说明书

技术领域

本发明属于高温超导材料制备技术领域，尤其涉及高温超导涂层导体缓冲层薄膜的制备技术。

背景技术

第二代高温超导带材即稀土钡铜氧REBCO涂层导体，具有较第一代BSCCO系超导带材更高的临界电流密度以及磁场中更好的超导性能，在超导电缆、超导电机和超导变压器等方面将有着重大应用前景，各发达国家从本国电力能源的技术革新和长远利益，大力推进第二代高温超导体研究与实用化进程，国际间竞争愈来愈激烈。

但是REBCO超导层在制备过程中对氧的依赖很严重，很容易氧化金属基底，同时金属离子也会向超导层扩散，这都将严重影响了REBCO的超导性能。因此，在金属衬底和REBCO之间必须增加一层缓冲层材料，既要充当金属衬底从到REBCO外延生长的中间模板，又要阻挡两种材料的相互扩散，这样才能保证制备出性能优良的REBCO高温超导涂层导体。因此，高温超导涂层导体都具有衬底、缓冲层(至少一层)和REBCO超导涂层三层结构，并开发出了如CeO₂，LaAlO₃，MgO，La₂Zr₂O₇，BaZrO₃等缓冲层材料。另一方面，随着采用RABiTS(轧制辅助双轴织构法)制备双轴织构的Ni基合金基带的日趋成熟，在RABiTS的Ni基合金基带外延生长高品质的缓冲层以及后续的超导层已逐渐成为制备第二代高温超导带材的主要技术趋势。

此外，在Ni基合金基底上沉积氧化物缓冲层时，由于Ni基合金基底的自发不定向氧化，很容易导致取向杂乱的NiO的生成，进而严重影响后续超导层的织构生长。为了解决这个问题，通常采用还原气氛或者纯氩气氛中制备，以避免NiO的生成，这无疑提高了制备成本。另外一个有效的解决途径就是利用自氧化外延(SOE)技术使其预先生成织构的NiO，这样织构的NiO薄膜既可以做后续缓冲层和超导层织构的生长模板，又可以起到阻止Ni扩散的缓冲层作用，而自氧化外延(SOE)技术也将成为一种简单有效，成本低廉的制备涂层导体缓冲层的技术

国外Matsumoto等人[Physica C.2000，335：39]于2000年最早提出在RABiTS的Ni基带上利用SOE的方法制备出了双轴织构良好的NiO缓冲层，并在其上依次沉积了MgO和YBCO，得到Jc(77K，0T)＝3×10⁵A/cm²。近年，Huhne等人[Supercond.Sci.Technol.2006，19：169][Appl.Phys.Lett.2007，90：012510]发展了Mastsumoto等人的工作，分别在Ni-Ag，Ni-C，Ni-V，Ni-Ce和Ni-Mo合金基带上成功制备出了双轴织构良好的NiO缓冲层，并沉积了后续的BaZrO₃、SrZrO₃等缓冲层。但是他们大都是在高温1000℃-1200℃下进行制备，不仅工业设备要求高，高温下金属形变也高，而且向800℃左右超导层的制备温区过度的难度也大。开发一种低温下自氧化外延制备织构良好的NiO缓冲层的技术将对涂层导体的大规模应用起到非常重要的作用。

此外，在二代的超导带材的应用开发中，缺乏可靠，性价比高，易于推广的带材制备技术是制约其大规模应用的瓶颈，一方面要求带材越长越好，另一方面如何在基带上制备出双面织构的缓冲层是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自氧化外延制备双面织构涂层导体NiO(200)缓冲层的方法。该方法的制作成本低，工艺简单，易制得品质良好的双面NiO(200)缓冲层薄膜，并且厚度容易控制，能有效地发挥涂层导体缓冲层的作用。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种自氧化外延制备双面织构涂层导体NiO(200)缓冲层的方法，其步骤是：

a、基带的表面腐蚀修饰：将退火处理后双轴织构NiW合金(200)基带(宽为10mm)，正反两面先后经过酒精，丙酮清洗后，在稀释后浓度为30％-50％的硝酸溶液中悬空浸渍40-120s，取出洗净，双面晾干。再将其在150体积的双氧水和1-4体积的氨水配置的混合修饰液中悬空浸渍20-60s，取出，洗净，双面晾干；

b、氧化热处理：将a步表面腐蚀修饰后的NiW合金(200)基带(宽为10mm)悬空放入内径大于10mm，小于13mm的陶瓷管中，再将陶瓷管推入管式气氛烧结炉中在氩气气氛中740-800℃温度条件下，氧化热处理20-50分钟，取出即得。