Способ получения высокотемпературного сверхпроводникового материала системы bi-pb-sr-ca-cu-o

Способ получения высокотемпературного сверхпроводникового материала системы bi-pb-sr-ca-cu-o

Реферат

 

Использование: электротехника, микроэлектроника. Сущность изобретения: смешивают оксиды висмута и меди, нитраты стронция и кальция, оксид или нитрат свинца. Получают вязкую смесь добавлением концентрированной азотной кислоты. Термообрабатывают при 860 - 870^oС в течение 16 - 24 ч. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения оксидных соединений высмута-свинца-стронция-кальция-меди, которые могут быть использованы для приготовления высокотемпературных сверхпроводящих материалов с критической температурой резистивного нуля выше 100 К. Известны способы получения оксидных соединений висмута-стронция-кальция-меди, включающие термообработку смеси оксидов, помол образующегося спека и повторную длительную термообработку [1] Основным недостатком описанных способов является трудоемкость и длительность процессов, а также невозможность получения однофазных продуктов, не содержащих примесей низкотемпературных ВТСП с критической температурой резистивного нуля ниже 80 К. Так, даже отжиг при 845^оС в течение 300 ч дает продукт со значительным содержанием низкотемпературной ВТСП-фазы. Помимо трудоемкости и длительности процессов спекания и помола, керамический способ имеет тот недостаток, что в результате существенных различий в упругости паров индивидуальных оксидов происходит расстехиометрирование продукта, в основном, за счет уменьшений концентраций свинца и висмута. Из известных способов наиболее близким по технической сущности является способ получения оксидных соединений висмута-стронция-кальция-меди путем термообработки смеси азотнокислых солей компонентов [2] путем выпаривания и термообработки при 500^оС в течение 20 ч раствора смеси азотнокислых соединений с целью последующего выращивания монокристаллов раствор-расплавным методом. При этом образуется смесь оксидов и для получения соединения ВТСП ее необходимо подвергать помолу и спеканию 2-3 раза в течение 300 ч. Применение смеси азотнокислых соединений имеет тот недостаток, что при нагревании смеси этих соединений происходит плавление кристаллизационной воды и частичное растворение в ней компонентов. При последующем медленном нагревании (для предотвращения разбрызгивания пульпы) происходит фракционное осаждение безводных или частично дегидратированных нитратов и в результате последующего термического разложения образуется не смешанный оксид, а фракционированная смесь оксидов, которую необходимо тщательно перемешивать перед последующим спеканием. Применение же распылительной сушки растворов, содержащих концентрированную азотную кислоту, для того, чтобы избежать выпадения в осадок гидроксонитрата висмута, требует применения специальной коррозионностойкой аппаратуры. Последующая термообработка смеси оксидов практически не отличается от керамического способа получения ВТСП. Данный способ вносит усложнения, так как стадия упаривания и термообработки при 500^оС должна проводиться в платиновой посуде, а последующая высокотемпературная стадия в огнеупорных тиглях. Цель изобретения заключается в повышении химической однородности высокотемпературного сверхпроводника и упрощении процесса. Это достигается благодаря тому, что к смеси оксидов висмута и меди и нитратов стронция и кальция, а также оксида или нитрата свинца добавляется концентрированная азотная кислота в количестве, не достаточном для образования средних нитратов, но достаточном для получения шликера со сметанообразной консистенцией. Благодаря тому, что шликер не расслаивается и не образуется жидкость, которая может проникать сквозь стенки огнеупорного тигля, операции смешения и приготовления шликера проводятся непосредственно в алундовом тигле и применение посуды из драгоценных металлов исключается. Роль азотной кислоты заключается в активации поверхности оксидов и облегчения взаимодействия компонентов при термообработке, а также в способствовании процессу гомогенизации шликера. Процесс термообработки проводится в одну стадию путем помещения огнеупорного тигля со шликером в холодную печь и доведения температуры до 860-870^оС. П р и м е р. Для приготовления 100 г порошка состава Bi_1,7Pb_0,4Sr₂Ca₂Cu₃O_x берется смесь 32,79 г оксида висмута (марки чда, ГОСТ 10216-75), 23,37 г оксида меди (марки чда, ГОСТ 16539-79), 42,2 г нитрата стронция (марки чда, ГОСТ 5429-74, содержание оксида стронция 48,1 мас.), 48,6 г нитрата кальция (марки чх, ГОСТ 4142-77, содержание оксида кальция 22,6 мас.) и 13,1 г нитрата свинца (марки хч, ГОСТ 4236-77, содержание оксида свинца 66,7 мас.). Смесь помещается в алундовый тигель и к ней добавляется при перемешивании 18 мл концентрированной азотной кислоты (марки хч, ГОСТ 4461-67). Однородная сметанообразная масса помещается в холодную камерную печь и температура повышается до 860.870^оС. Время выдержки 16-24 ч. Образуется смешанный оксид состава Bi_1,7Pb_0,4Sr₂Ca₂Cu₃O_x. Выход продукта 99,9 г 98% теор. Значения резистивного нуля таблеток, приготовленных из синтезированного порошка, в зависимости от температуры и времени отжига приведены в таблице. Электрофизические свойства ВТСП Bi_1,7Pb_0,4Sr₂Ca₂Cu₃O_x в зависимости от температуры и времени термообработки приведены в таблице. Из таблицы видно, что способ обеспечивает получение высокотемпературного сверхпроводника Bi_1,7Pb_0,4Sr₂Ca₂Cu₃O_x с воспроизводимым значением критической температуры резистивного нуля Т_с(R 0) 100 К. По сравнению с прототипом в изобретении достигается: снижение трудоемкости процесса за счет облегчения процесса гомогенизации шликера по сравнению с многократными процессами спекания, помола и перемешивания твердых продуктов; упрощение процесса за счет проведения синтеза в одну стадию; повышение химической однородности ВТСП системы Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O за счет воспроизводимости процесса синтеза.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА СИСТЕМЫ Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O, включающий формирование смеси соединений металлов системы и их последующую термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения химической однородности и упрощения процесса, смесь формируют из оксидов висмута и меди, нитратов стронция и кальция, оксида или нитрата свинца, затем добавляют концентрированную азотную кислоту до получения шликера сметанообразной консистенции, после чего проводят термообработку смеси при 860 - 870^oС в течение 16 - 24 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002