一种Bi-2212前驱粉末的处理方法
技术领域
本发明属于材料制备工艺技术领域，尤其涉及一种Bi-2212前驱粉末的处理方法。
背景技术
Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)超导材料是一种非常有商业化前景的高温超导材料，与Nb3Sn等低温超导体相比，它在高磁场下具有无法比拟的优势。在4.2K的温度下，Bi-2212材料的不可逆场高达100T以上，即使在50T的磁场下也可以安定地工作，并具有较高的载流能力。因此，人们认为它是制备高场磁体的理想材料，而高场磁体被广泛应用于高能物理，大科学装置及工业生产等方面，所以Bi-2212材料对于科学和工业的发展有着重要意义。
人们通常采用共沉淀法或喷雾热分解法来制备Bi-2212的前驱粉末，然后用粉末装管法(PIT)将其制备成多芯超导圆线，最后再对线材进行热处理。Bi-2212的前驱粉末质量对线材的最终性能有决定性的影响，其中前驱粉末中残留的C、H元素含量是Bi-2212超导材料的主要限流因素之一。因为残留的C、H元素在线材的部分熔化热处理过程中，会变成CO2和H2O气体，并在融化的液相中流动聚集，形成较大的气泡，液态凝固后变成气孔，阻碍氧化芯中电流的导通，因此，降低前驱粉末中的C、H元素含量，减少线材氧化芯中气孔的形成源，对提高载流能力是十分重要的。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出了Bi-2212前驱粉末的处理方法，有效去除了Bi-2212前驱粉末中的C和H元素，操作简单，成本低廉，整个过程都在隔绝空气的条件下进行，避免了外界C和H元素侵入的可能性。
本发明提供的具体解决方案包括如下步骤：
S1、将Bi-2212前驱粉末装入一端封闭的第一石英管中，将Na2O2粉末装入一端封闭的第二石英管中；
S2、将第一石英管放入第二石英管中，所述第一石英管的第一开口端和第二石英管的第二开口端的开口方向相同；
S3、用真空泵将第一石英管与第二石英管抽真空，并将第二开口端封闭，得到组合石英管；
S4、将得到的组合石英管放入热处理炉中进行热处理，使得Bi-2212前驱粉末中的C和H元素在受热后以CO2和H2O的形式扩散逸出，逸出的CO2和H2与Na2O2粉末反应从而被吸收；
S5、将步骤S4中热处理后的组合石英管放入充满氩气的手套箱中，将Bi-2212粉末取出并保存。
可选地，所述步骤S1中的Bi-2212前驱粉末放置在第一石英管1中靠近第一封闭端5的一侧，将Na2O2粉末放置在第二石英管2中靠近第二封闭端6的一侧。
可选地，所述步骤S1中Bi-2212前驱粉末中各金属元素的原子比为Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:1:2。
可选地，所述步骤S1中Bi-2212前驱粉末的质量为100g～500g，Na2O2粉末的质量为10g～20g。
可选地，所述步骤S3中组合石英管中真空度为10-5Pa量级。
可选地，所述步骤S4中热处理的温度为400℃～450℃，热处理的时间为10h～20h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过本发明的处理方法获得的Bi-2212前驱粉末，其C、H元素的含量大幅降低，操作简单，成本低廉，整个过程都在隔绝空气的条件下进行，避免了外界C和H元素侵入的可能性。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的Bi-2212前驱粉末的处理装置图；
其中，1、第一石英管；2、第二石英管；3、第一开口端；4、第二开口端；5、第一封闭端；6、第二封闭端
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明的一种Bi-2212前驱粉末的处理方法做进一步详细描述，如图1所示，其方法包括以下步骤：
S1、将Bi-2212前驱粉末装入第一石英管1中靠近第一封闭端5的一侧，将Na2O2粉末装入第二石英管2中靠近第二封闭端6的一侧，其中，Bi-2212前驱粉末中各金属元素的原子比为Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:1:2，Bi-2212前驱粉末的质量为100g～500g，Na2O2粉末的质量为10g～20g；S2、将第一石英管1放入第二石英管2中，所述第一石英管1的第一开口端3和第二石英管2的第二开口端4的开口方向相同；S3、用真空泵将第一石英管1与第二石英管2抽真空，真空度为10-5Pa量级，并将第二开口端4封闭，得到组合石英管；S4、将得到的组合石英管放入热处理炉中进行热处理，热处理的温度为400℃～450℃，热处理的时间为10h～20h，使得Bi-2212前驱粉末中的C和H元素在受热后以CO2和H2O的形式扩散逸出，逸出的CO2和H2与Na2O2粉末反应从而被吸收；S5、将步骤S4中热处理后的组合石英管放入充满氩气的手套箱中，将Bi-2212粉末取出并保存。
下面结合具体的工艺处理过程进行说明：
实施例1：
S1、将100g Bi-2212前驱粉末装入第一石英管1中靠近第一封闭端5的一侧，将10gNa2O2粉末装入第二石英管2中靠近第二封闭端6的一侧，其中，Bi-2212前驱粉末中各金属元素的原子比为Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:1:2；
S2、将第一石英管1放入第二石英管2中，所述第一石英管1的第一开口端3和第二石英管2的第二开口端4的开口方向相同；
S3、用真空泵将第一石英管1与第二石英管2抽真空，真空度为5×10-5Pa，并将第二开口端4封闭，得到组合石英管；
S4、将得到的组合石英管放入热处理炉中进行热处理，热处理的温度为410℃，热处理的时间为13h，使得Bi-2212前驱粉末中的C和H元素在受热后以CO2和H2O的形式扩散逸出，逸出的CO2和H2与Na2O2粉末反应从而被吸收；
S5、将步骤S4中热处理后的组合石英管放入充满氩气的手套箱中，将Bi-2212粉末取出并保存。
在本实施例里，原始Bi-2212前驱粉末中C含量为655ppm，H含量为518ppm。经此方法处理后的Bi-2212前驱粉末中C含量为45ppm，H含量为40ppm。
实施例2：
S1、将400g Bi-2212前驱粉末装入第一石英管1中靠近第一封闭端5的一侧，将18gNa2O2粉末装入第二石英管2中靠近第二封闭端6的一侧，其中，Bi-2212前驱粉末中各金属元素的原子比为Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:1:2；
S2、将第一石英管1放入第二石英管2中，所述第一石英管1的第一开口端3和第二石英管2的第二开口端4的开口方向相同；
S3、用真空泵将第一石英管1与第二石英管2抽真空，真空度为4×10-5Pa，并将第二开口端4封闭，得到组合石英管；
S4、将得到的组合石英管放入热处理炉中进行热处理，热处理的温度为430℃，热处理的时间为15h，使得Bi-2212前驱粉末中的C和H元素在受热后以CO2和H2O的形式扩散逸出，逸出的CO2和H2与Na2O2粉末反应从而被吸收；
S5、将步骤S4中热处理后的组合石英管放入充满氩气的手套箱中，将Bi-2212粉末取出并保存。
在本实施例里，原始Bi-2212前驱粉末中C含量为670ppm，H含量为525ppm。经此方法处理后的Bi-2212前驱粉末中C含量为43ppm，H含量为39ppm。
实施例3：
S1、将300g Bi-2212前驱粉末装入第一石英管1中靠近第一封闭端5的一侧，将15gNa2O2粉末装入第二石英管2中靠近第二封闭端6的一侧，其中，Bi-2212前驱粉末中各金属元素的原子比为Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:1:2；
S2、将第一石英管1放入第二石英管2中，所述第一石英管1的第一开口端3和第二石英管2的第二开口端4的开口方向相同；
S3、用真空泵将第一石英管1与第二石英管2抽真空，真空度为8×10-5Pa，并将第二开口端4封闭，得到组合石英管；
S4、将得到的组合石英管放入热处理炉中进行热处理，热处理的温度为440℃，热处理的时间为20h，使得Bi-2212前驱粉末中的C和H元素在受热后以CO2和H2O的形式扩散逸出，逸出的CO2和H2与Na2O2粉末反应从而被吸收；
S5、将步骤S4中热处理后的组合石英管放入充满氩气的手套箱中，将Bi-2212粉末取出并保存。
在本实施例里，原始Bi-2212前驱粉末中C含量为632ppm，H含量为545ppm。经此方法处理后的Bi-2212前驱粉末中C含量为39ppm，H含量为36ppm。
实施例4：
S1、将500g Bi-2212前驱粉末装入第一石英管1中靠近第一封闭端5的一侧，将20gNa2O2粉末装入第二石英管2中靠近第二封闭端6的一侧，其中，Bi-2212前驱粉末中各金属元素的原子比为Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:1:2；
S2、将第一石英管1放入第二石英管2中，所述第一石英管1的第一开口端3和第二石英管2的第二开口端4的开口方向相同；
S3、用真空泵将第一石英管1与第二石英管2抽真空，真空度为2×10-5Pa，并将第二开口端4封闭，得到组合石英管；
S4、将得到的组合石英管放入热处理炉中进行热处理，热处理的温度为400℃，热处理的时间为18h，使得Bi-2212前驱粉末中的C和H元素在受热后以CO2和H2O的形式扩散逸出，逸出的CO2和H2与Na2O2粉末反应从而被吸收；
S5、将步骤S4中热处理后的组合石英管放入充满氩气的手套箱中，将Bi-2212粉末取出并保存。
在本实施例里，原始Bi-2212前驱粉末中C含量为713ppm，H含量为596ppm。经此方法处理后的Bi-2212前驱粉末中C含量为47ppm，H含量为45ppm。
实施例5：
S1、将200g Bi-2212前驱粉末装入第一石英管1中靠近第一封闭端5的一侧，将13gNa2O2粉末装入第二石英管2中靠近第二封闭端6的一侧，其中，Bi-2212前驱粉末中各金属元素的原子比为Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:1:2；
S2、将第一石英管1放入第二石英管2中，所述第一石英管1的第一开口端3和第二石英管2的第二开口端4的开口方向相同；
S3、用真空泵将第一石英管1与第二石英管2抽真空，真空度为6×10-5Pa，并将第二开口端4封闭，得到组合石英管；
S4、将得到的组合石英管放入热处理炉中进行热处理，热处理的温度为450℃，热处理的时间为10h，使得Bi-2212前驱粉末中的C和H元素在受热后以CO2和H2O的形式扩散逸出，逸出的CO2和H2与Na2O2粉末反应从而被吸收；
S5、将步骤S4中热处理后的组合石英管放入充满氩气的手套箱中，将Bi-2212粉末取出并保存。
在本实施例里，原始Bi-2212前驱粉末中C含量为643ppm，H含量为574ppm。经此方法处理后的Bi-2212前驱粉末中C含量为40ppm，H含量为42ppm。
通过本发明的处理方法获得的Bi-2212前驱粉末，其C、H元素的含量大幅降低，操作简单，成本低廉，整个过程都在隔绝空气的条件下进行，避免了外界C和H元素侵入的可能性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权力要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
