Composición para formación de film grueso de óxido superconductor y proceso para producción de film grueso de óxido superconductor en forma de cinta.

Una composición para formación de un film grueso de óxido superconductor,

siendo el óxido un óxido basadoen RE-BA-Cu, en donde RE es al menos un elemento seleccionado del grupo constituido por Y, Nd, Sm, Gd, Eu, Yb,Pr y Ho,

comprendiendo la composición una sal de RE de un ceto-ácido que tiene 4 a 8 átomos de carbono comocomponente RE, trifluoroacetato de bario como componente Ba, al menos una sal de cobre seleccionada del grupoconstituido por una sal de cobre de un ácido carboxílico alifático saturado ramificado que tiene 6 a 16 átomos decarbono y una sal de cobre de un ácido carboxílico alicíclico que tiene 6 a 16 átomos de carbono como componenteCu, y un disolvente orgánico que disuelve estos componentes de sales metálicas,

siendo la ratio molar RE a Ba a Cu 1:1,3 a 2,2:2,4 a 3,6, y

siendo el contenido del disolvente orgánico 25% a 80% en peso.

Composición para formación de film grueso de óxido superconductor y proceso para producción de film grueso de óxido superconductor en forma de cinta.

Campo Técnico Esta invención se refiere a una composición para formación de un film grueso de óxido superconductor basado en RE-Ba-Cu (RE es al menos un elemento seleccionado del grupo constituido por Y, Nd, Sm, Gd, Eu, Yb, Pr y Ho) y un proceso para producción de un film grueso de óxido superconductor en forma de cinta que utiliza la composición. La composición es adecuada para un método húmedo de deposición en el cual una composición precursora aplicada sobre un sustrato se calienta y/o se somete a cochura para formar un material cerámico (al que se hace referencia a veces en lo sucesivo como método MOD) y capaz de fabricar un film uniforme a velocidad elevada.

Técnica Anterior

Los óxidos superconductores, cuya temperatura crítica (Tc) excede de la temperatura del nitrógeno líquido, se han sometido a estudios extensos en la expectativa de aplicación a conductores y dispositivos.

Con objeto de que pueda aplicarse un óxido superconductor a conductores, es necesario producir un óxido superconductor que tenga una densidad crítica de corriente elevada (Jc) y una longitud continua. Para producir un óxido superconductor de longitud continua en forma de cinta, tiene que conformarse un óxido superconductor sobre una cinta metálica desde el punto de vista de resistencia y flexibilidad.

Dado que un óxido superconductor es cristalográficamente anisótropo, se requiere establecer una técnica de deposición en la cual se deje crecer epitaxialmente un óxido superconductor sobre un sustrato texturizado para conseguir la mejora de Jc.

El proceso MOD (proceso de deposición metal-orgánico) ha sido estudiado como método para fabricar un film de óxido superconductor en forma de cinta y basado en Re-Ba-Cu.

El proceso MOD es un método que implica pirólisis de una sal ácida metal-orgánica, en la cual se aplica una solución uniforme de un compuesto orgánico que contiene metal a un sustrato y se piroliza subsiguientemente para formar un film grueso sobre el sustrato. El proceso MOD tiene las ventajas de sistema sin vacío, Jc alta, bajo coste, y alta velocidad de fabricación, y es adecuado por tanto para la producción de un óxido superconductor en forma de cinta.

De acuerdo con el proceso MOD, la pirólisis del material de partida (sal ácida metal-orgánica) da generalmente como resultado la producción intermedia de un carbonato de un metal alcalinotérreo (v.g., Ba) . Se produce un óxido superconductor por una reacción en fase sólida del carbonato. Esta reacción requiere un tratamiento a temperatura elevada de 800ºC o mayor. Otro problema importante es una reducción en Jc con un aumento en el espesor del film.

Para abordar los problemas anteriores, los documentos de patente 1 a 3 enumerados más adelante dan a conocer una técnica para fabricación de un óxido superconductor basado en RE-Ba-Cu, en la cual se utiliza una sal de un ácido orgánico alifático (v.g., un octilato o naftenato) o una sal de un ácido orgánico que contiene flúor representado por ácido trifluoroacético como material de partida para calcinar y someter a cochura.

Por ejemplo, el documento de patente 3 da a conocer una composición para film grueso de óxido superconductor que contiene una sal de un ácido carboxílico alifático saturado ramificado con 6 o más átomos de carbono o un ácido carboxílico alicíclico con 6 o más átomos de carbono como compuesto precursor de cobre; una sal de un ácido carboxílico alifático saturado ramificado con 6 o más átomos de carbono, un ácido carboxílico alicíclico con 6 o más átomos de carbono, o un ácido trifluoroacético como un compuesto precursor de itrio; y trifluoroacetato de bario como un compuesto precursor de bario. De acuerdo con la descripción, los compuestos precursores tienen solubilidad satisfactoria; la composición exhibe propiedades de revestimiento excelentes para proporcionar un film grueso en forma de cinta con grosor y características eléctricas uniformes a una velocidad elevada; y se obtiene un óxido superconductor uniforme en forma de cinta a un ritmo de aumento de temperatura de aproximadamente 5ºC/min durante la calcinación.

Con objeto de establecer la producción en escala industrial de cinta de longitud continua, es necesaria una mejora adicional en la eficiencia de producción y, desde este punto de vista, se ha demandado aumentar adicionalmente el ritmo de aumento de temperatura durante la calcinación. No obstante, si el ritmo de aumento de temperatura durante la calcinación de la composición para un film grueso de óxido superconductor del documento de patente 3 se incrementa, la cinta podría tener un espesor mayor a lo largo de los bordes que en la porción lateral central, lo cual puede dar como resultado problemas tales como falta de uniformidad en las características eléctricas y desarrollo de grietas.

El documento de patente 4 da a conocer una sal de un ceto-ácido, tal como ácido acetoacético, ácido propionilbutírico, o ácido benzoilfórmico, como material de partida del MOD, (sal ácida metal-orgánica) para un de óxido superconductor.

Lista de Citas Documentos de Patente Documento de Patente 1: US 5231074A

Documento de Patente 2: US 2002/076567A

Documento de Patente 3: US 2006/043347A

Documento de Patente 4: JP 63-277770A

Sumario de la Invención Problema Técnico Un objeto de la invención es proporcionar una composición para formar un film grueso de óxido superconductor de un óxido basado en RE-Ba-Cu (RE es al menos un elemento seleccionado del grupo constituido por Y, Nd, Sm, Gd, Eu, Yb, Pr y Ho) , composición que es adecuada para producción de un film grueso de óxido superconductor basado en RE-Ba-Cu por MOD y susceptible de deposición de film uniforme de alta velocidad así como un proceso para producir de un film grueso de óxido superconductor en forma de cinta que utiliza la composición.

Solución al Problema Los autores de la presente invención han encontrado que el objeto anterior se consigue por el uso de una sal de un ceto-ácido con 4 a 8 átomos de carbono como componente RE.

La invención se ha logrado basándose en el descubrimiento anterior. La invención proporciona una composición para formar un film grueso de óxido superconductor basado en RE-Ba-Cu (RE es al menos un elemento seleccionado del grupo constituido por Y, Nd, Sm, Gd, Eu, Yb, Pr y Ho) . La composición contiene esencialmente una sal de RE de un ceto-ácido que tiene 4 a 8 átomos de carbono como componente RE, trifluoroacetato de bario como componente Ba, al menos una sal de cobre seleccionada del grupo constituido por una sal de cobre de un ácido carboxílico alifático saturado ramificado que tiene 6 a 16 átomos de carbono y una sal de cobre de un ácido carboxílico alicíclico que tiene 6 a 16 átomos de carbono como componente Cu, y un disolvente orgánico que disuelve estos componentes de sales metálicas. En la composición, la ratio molar de Re a Ba a Cu es 1:1, 3 a 2, 2:2, 4 a 3, 6, y el contenido del disolvente orgánico es 25% a 80% en peso.

La invención proporciona también un proceso para producción de un film grueso de óxido superconductor en forma de cinta. El proceso incluye los pasos de aplicar la composición para formar un film grueso de óxido superconductor a un sustrato de, someter la composición aplicada a tratamiento térmico para calcinación a fin de formar un precursor del óxido superconductor sobre el sustrato de, y someter el precursor del óxido superconductor a tratamiento térmico para cristalización a fin de formar un film grueso de óxido superconductor basado en RE-Ba-Cu sobre el sustrato.

Efectos Ventajosos de la Invención La composición para formación de un film grueso de óxido superconductor de la invención es adecuada para producir un film grueso de óxido superconductor basado en RE-Ba-Cu por MOD capaz de deposición de film uniforme a alta velocidad. La composición permite la fabricación de un film grueso de óxido superconductor en forma de cinta sin implicación de problemas, tales como agrietamiento, aun cuando el tratamiento térmico durante la calcinación se lleva a cabo a un ritmo de aumento de temperatura de 10ºC/min o mayor. El film grueso de óxido superconductor en forma de cinta obtenido por el proceso de la invención exhibe características eléctricas satisfactorias.

Descripción de las Realizaciones La invención se describirá en detalle.

Como se utiliza en esta memoria, la expresión "de óxido superconductor basado en RE-Ba-Cu" (en donde RE es al menos un elemento seleccionado del grupo constituido... [Seguir leyendo]

1. Una composición para formación de un film grueso de óxido superconductor, siendo el óxido un óxido basado en RE-BA-Cu, en donde RE es al menos un elemento seleccionado del grupo constituido por Y, Nd, Sm, Gd, Eu, Yb, Pr y Ho,

comprendiendo la composición una sal de RE de un ceto-ácido que tiene 4 a 8 átomos de carbono como componente RE, trifluoroacetato de bario como componente Ba, al menos una sal de cobre seleccionada del grupo constituido por una sal de cobre de un ácido carboxílico alifático saturado ramificado que tiene 6 a 16 átomos de carbono y una sal de cobre de un ácido carboxílico alicíclico que tiene 6 a 16 átomos de carbono como componente Cu, y un disolvente orgánico que disuelve estos componentes de sales metálicas,

siendo la ratio molar RE a Ba a Cu 1:1, 3 a 2, 2:2, 4 a 3, 6, y

siendo el contenido del disolvente orgánico 25% a 80% en peso.

2. La composición para formación de un film grueso de óxido superconductor según la reivindicación 1, en donde el componente RE comprende una sal de itrio de un ceto-ácido que tiene 4 a 8 átomos de carbono.

3. La composición para formación de un film grueso de óxido superconductor según la reivindicación 1 ó 2, en

donde el componente RE comprende una sal de RE de un ceto-ácido que tiene el grupo cetona en la posición γ del mismo.

4. La composición para formación de un film grueso de óxido superconductor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el disolvente orgánico comprende un disolvente alcohol que tiene 4 a 8 átomos de carbono.

5. Un proceso para producción de un film grueso de óxido superconductor en forma de cinta que comprende los pasos de aplicar la composición para formación de un film grueso de óxido superconductor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 a un sustrato de, someter la composición aplicada a tratamiento térmico para calcinación a fin de formar un precursor de óxido superconductor sobre el sustrato de, y someter el precursor de óxido superconductor a tratamiento térmico para cristalización a fin de formar un film grueso de óxido superconductor

basado en RE-Ba-Cu sobre el sustrato.

6. El proceso para producción de un film grueso de óxido superconductor en forma de cinta según la reivindicación 5, en donde el tratamiento térmico para calcinación se lleva a cabo a un ritmo de aumento de temperatura de 10ºC/min o mayor.