СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА
(51) 5 C04B35/00
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 27.03.2008 - прекратил действие
(21) Заявка: 4896219/33
(22) Дата подачи заявки: 1990.12.28
(45) Опубликовано: 1994.04.15
(71) Заявитель(и): Институт структурной макрокинетики РАН
(72) Автор(ы): Пересада А.Г.; Нерсесян М.Д.
(73) Патентообладатель(и): Институт структурной макрокинетики РАН
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА
Использование: в электронной и электротехнической промышленностях при изготовлении сверхпроводящих элементов общей формулы LnBa2Cu3O7-8, где Ln - У, Ув, Sm, Еи, Ду, Но. Сущность изобретения: смешивают исходные компоненты и проводят термическую обработку полученной смеси в кислородсодержащей атмосфере при 860 - 900С. В качестве Ва-Си-содержащего компонента используют смесь купрата бария BaCu2O2 с купратом бария BaCuO2 или оксидом меди и оксидом или пероксидом, или нитратом, или карбонатом бария, а в качестве Ln-содержащего компонента - соединения из ряда: Ln2Cu2O5, Ln2(CO3)3, Ln2O3, Ln(NO3)3. Положительный эффект: температура начала перехода в сверхпроводящее состояние не ниже 95 - 98 К, To=91-94K, содержание сверхпроводящей фазы 80 - 100% . 1 табл.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к способам получения высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) общей формулы LnBa2Cu3O7-б, где Ln= Y, Gd, Sm, Eu, Dy, Ho, которые могут быть использованы в электронной и электротехнической промышленностях при изготовлении сверхпроводящих элементов приборов и систем.
Известен способ получения высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7-б, включающий приготовление исходной шихты, содержащей порошки оксида иттрия, карбоната бария и оксида меди, термообработку шихты при 900-970оС в атмосфере кислорода в течение 16-32 ч, охлаждение шихты, измельчение до размеров частиц 1 мкм, прессование порошка при давлении 951 кг/см2 в компакт и повторную термообработку при 900-970оС в течение 16-32 ч и охлаждение компакта в течение 6 ч [1] .
Недостатком способа является длительность процесса, которая составляет не менее 50 ч и невысокий выход материала, содержащего сверхпроводящую фазу.
Известен способ получения высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7-б, включающий приготовление стехиометрической смеси купрата бария состава BaCuO2 и купрата иттрия Y2Cu2O5 и ее высокотемпературный отжиг при 900-920оС в атмосфере кислорода в течение 16-46 ч, затем отжиг с целью гомогенизации полученного продукта при 400-600оС в течение 16-34 ч [2] .
Недостатком способа является длительность процесса и невозможность получить однородную структуру целевого материала.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения высокотемпературного сверхпроводника состава YBa2Cu3O7-б, который включает приготовление шихты из купрата иттрия и купрата бария в качестве Y-Ba-Cu-содержащих компонентов и ее высокотемпературную 3-х стадийную обработку в течение не менее 3-х ч при 800, 900 и 950оС соответственно [3] .
Недостатком способа является невысокая критическая температура, выход сверхпроводящей фазы и однородность структуры.
Целью изобретения является повышение критической температуры и получение материала с высоким содержанием сверхпроводящей фазы и однородной структурой.
Цель достигается тем, что способ получения высокотемпературного сверхпроводника LnBa2Cu3O7-б включает приготов- ление шихты из Ln-Ba и Cu-содержащих компонентов, при этом в качестве Ba-Cu-содержащего компонента используют смесь купрата бария BaCu2O2 с купратом бария BaCuO2 или оксидом меди и оксидом или пероксидом, или нитридом, или карбонатом бария, в качестве Ln-содержащего компонента используют соединение из ряда L2O3, Ln2Cu2O5, Ln2(CO3)3, Ln(NO3)3.
Сущность изобретения состоит в следующем: готовят исходную шихту, содержащую порошки купрата бария состава BaCu2O2 или смесь BaCu2O2 и купрата состава BaCuO2, к приготовленной смеси добавляют любой из компонентов, содержащий Ln, например, купрат Ln-Ln2Cu2O5, Ln2O3, Ln2(CO3)3, Ln(NO3)3, при этом соотношение компонентов в смеси берут в количестве необходимом для обеспечения соотношения в целевом продукте Ln: Ba: Cu, равном 1: 2: 3. При необходимости для обеспечения заданного соотношения Ln: Ba: Cu в шихту в качестве Ва - содержащего компонента может быть введен его пероксид, нитрат, оксид или карбонат, а в качестве Cu - содержащего компонента ее оксид. Шихту гомогенизируют перемещением компонентов, прессуют в виде таблеток, либо компактов заданной формы и подвергают термической обработке в кислородсодержащей среде при 860-900оС в течение 30-120 мин. При такой термообработке получают компакт черного цвета по составу LnBa2Cu3O7-б, имеющий температуру начала перехода в сверхпроводящее состояние (Тн) в зависимости от входящего в него Ln 95-99 К и То= 91-94 К.
В качестве исходных компонентов используют порошки соответствующих соединений иттрия, бария и меди марок "хч" или "осч". Купрат бария состава BaCuO2 получают термическим отжигом смеси ВаСО3 и CuO при 850оС. Купрат бария состава BaCu2O2 получают в режиме горения из смеси ВаО2+2Сu BaO2+2Cu BaCu2O2 BaCu2O2 или используют BaCu2O2, полученный термическим отжигом в вакууме смеси ВаО и Cu2O при 800оС в течение 20 ч.
При этом достижение цели с максимальным результатом наблюдается при использовании BaCu2O2, полученного в режиме горения (см. таблицу).
П р и м е р 1. Готовят 100 г смеси из Y-Ba и Сu - содержащих компонентов, в качестве которых берут оксид иттрия и Ba-Cu - содержащий компонент, в качестве которого используют смесь купратов бария состава BaCu2O2 и BaCuO2 при соотношении 1/2M Y2O3+1MBaCu2O2+1M BaCuO2, обеспечивающих соотношение Y: Ba: Cu в целевом продукте, равном 1: 2: 3, при этом BaCu2O2 получен в режиме горения. Смесь прессуют в виде заготовки, помещают в муфельную печь и при температуре 860оС выдерживают в течение 30 мин в атмосфере кислорода. После охлаждения получают компакт черного цвета, состав которого YBa2Cu3O7-б. Температура начала перехода полученного материала в сверхпроводящее состояние 98 К, То = 94 К.
Результаты примера 1 и другие примеры способа представлены в таблице с указанием составов компонентов шихты, режимов синтеза.
Материалы, полученные по всем примерам имеют состав LnBa2Cu3O7-б, однородную структуру, температуру начала перехода в сверхпроводящее состояние не ниже 95-98 К, То= 91-94 К и высокое содержание сверхпроводящей фазы (80-100% ) и равномерное ее распределение по образцу. (56) 1. Заявка РСТ/US 88/01659, опубл. 088/09312, С 04 В 35/50, 1988 г.
2. Сhoy Jin-Ho, Choe Won-Jaend e. a. "Preparation of 90K superconductor JBa2Cu307-б via oxide precursors BaCuO2 and J2Cu2O5 "Mater. Res. Bull".
3. Заявка ФРГ N 3817319 А1, С 04 В 35/50, 1988 г.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА формулы
LnBa2Cu3Ox,
где Ln - Y, Gd, Sm, Eu, Dy, Ho,
путем перемешивания компонентов и последующей термической обработки полученной смеси в кислородсодержащей атмосфере, отличающийся тем, что, с целью увеличения критической температуры и получения материала с высоким содержанием сверхпроводящей фазы и однородной структурой, в качестве Ba - Cи-содержащего компонента используют смесь купрата бария BaCu2O2 с купратом бария BaCuO2 или оксидом меди и оксидом, или пероксидом, или нитратом, или карбонатом бария, а термообработку проводят при 860 - 900oС.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве Ln-содержащего компонента используют соединения из ряда: Ln2Cu2O5, Ln2(CO3)3, Ln2O3, Ln(NO3)3.
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
