本发明是关于用电沉积技术形成各种形状和尺寸的有用超导制品方面的。 一类新型的金属-氧化物陶瓷材料，通常被认为是超导体的，在液态氮沸点温度（77K或-196℃）以上，事实上能够无电阻导电。这类超导体的一种是由钇-钡-铜的氧化物，其组成近似为Y1.2Ba0.8CuO4。这种Y-Ba-Cu-O超导体（其可有两个不同的相，一种绿的，另一种为黑的）一直是关于钇、钡、铜的适宜替代物方面重视的实验研究对象，为的是测定这类替代物对转变温度的影响（即为：该材料转变成超导材料的温度）。例如：钇可被大多数其它稀土元素所替代，钡可被其它碱土金属所替代，而氧至少是部分地能被氟替代。然而，目前尚未找到铜的良好替代物，至少是下列元素尚不能成功地替代，它们是Ag、Au、Fe、Ni和Co。
大多数普通制备工艺包括固态反应和溶液的共沉淀，生成了疏松的Y-Ba-Cu-O基的材料。汽相沉积，溅射、等离子喷镀和分子束晶体取向生长是制备薄膜的几种方法。对于合成极其均匀和细小颗粒的溶胶凝胶方法已引起了人们的关注。目前人们正在探寻在大规模应用中所需要的显示出具有很高的临界电流密度地超导体类。
这方面遇到的困难部分是由于斜方晶系的陶瓷材料固有的大量各向异性和复杂的晶粒边界。结果各种努力都放在发展适宜的技术，以提高晶粒的规则排列和控制晶界。
生产Y-Ba-Cu-O超导材料的一种典型方法要求在温度为900℃～1100℃之间加热含有这些元素的氧化物或碳酸盐粉末的紧密的混合物。这样从碳酸盐中排除二氧化碳，同时将碳酸盐转化为氧化物，经过再研磨和重加热之后，该混合物被压制成丸粒状，并在上述提及的相同温度下烧结（无熔化粘结）几个小时。然后将这些丸粒状物在较低温度下，典型的在400～550℃重新再氧化。
通常，丸粒或试样的形状很容易从超导材料中制造，但这并不特别适用。管状或线状是最为希望得到的。然而易脆和易碎的试样不能象铜和其它可塑性金属那样拉伸成线状。在一种制造有用的线状外形的方法中，将陶瓷超导粉末与有机粘合剂混合在一起，然后填充到金属管中，通过拉模拉伸以减小其直径。另一种尝试是将粘合剂和超导体粉末的混合物粘结在一基体上，比如，一种由铜制成的非超导线上。
为了寻找从超导陶瓷材料中形成有用的制品的有效方法，下述制造过程已经被采用或提出：蒸发、溅射、和在基体上快速固化，然后煅烧-研磨-烧结成最终形状，或者到一个半成品的形状，再经机械加工，高压氧气烧结和恒压压制成形，共沉淀-烧结，挤压，爆炸成型。不幸的是上述的技术在效率方面和能够制造的超导制品的类型方面是极其有限的。因而，目前超导体工业面临的主要问题之一是：研究适宜的制造技术能够使超导陶瓷材料形成有用的形状和制品。
因此，本发明的一个目的就在于提供一种制造方法能够使超导陶瓷材料制成有用的形状和制品。
本发明的第二个目的就是应用电沉积工艺将超导陶瓷材料制成有用的形状和制品。
本发明的另一个方面是使用电泳和介电泳方法将超导陶瓷材料制成有用的形状和制品。
本发明进一步目的是应用电沉积技术将超导陶瓷材料制成复杂形状的制品。
本发明又一个目的是应用电沉积技术将超导陶瓷材料镀覆在制品上。
本发明的另一个目的是使用电沉积的方法在制品表面获得一有均匀厚度的超导陶瓷材料层。
本发明是使用电沉积技术（特别是电泳和介电泳）由超导陶瓷材料制造有用的制品。本文所应用的术语：“超导陶瓷材料”包括Y-Ba-Cu-O超导体，也包括添加组份的或替代某些组份（包括铜的替代物）的超导体，以及将来研制出来的其它化学式的超导体。在以Y-Ba-Cu-O为基的化合物中一种或多种元素可以被其它元素所取代，典型的例子是：稀土元素代替Y，Sr或Ca代替Ba，其它金属元素代替Cu，而F代替O。这种替代的作用或许能改进所制的超导体的机械性能、热稳定性和耐环境的稳定性。
电泳需要一些精细地分割的物质在液体中悬浮，而这些细小物质发现具有电荷。这种电荷取决于该物质和分散介质的性质。例如：碳、金属、硫和纤维素在高纯水中是由于吸附了氢氧根离子带负电荷;然而，金属氧化物和氢氧化物由于吸附了氢离子而带正电荷。事实上，这些悬浮的固体颗粒带有电荷意味着其将在直流电场的作用下移动。
正是由于这种基本的移动使沉积出各种类型的镀层成为可能。能用这种方法沉积的物质有：橡胶、胶乳、氧化物、金属、润滑油、纤维素、石墨和天然树脂、合成树脂和现在的超导陶瓷材料。
对于超导陶瓷材料在使用电泳工艺时有必要采用非水溶液介质，因为稀土元素（钇）、碱土金属（钡）氧化物都与水反应（这些反应将破坏超导陶瓷材料）。正如在所有的工业电泳过程一样，该介质也应为不导电的。
该超导陶瓷材料是不溶于介质中的，仅仅是悬浮在溶液中。可使用的介质包括：例如，丙酮、甲苯和甲乙酮。两个电极置于同一电解槽中。两电极一个为阳极，一个为阴极，可使用通常的电极材料，例如：钢、铜、碳、铝等制成。
将几百伏的电压施加到电极的两端，则产生了物质朝阳极或阴极的迁移，而迁移的方向取决于该物质所携带的电荷。该物质失去电荷，并沉积在适宜的电极上，而该电极可有所希望的外形（例如，铜导线）。这种技术的显著的优点在于：即使电极具有不规则的形状，也能得到该种材料的均匀镀层，这是因为镀层的形成而产生的附加电阻。正因如此，这种技术对于形成具有复杂形状的超导制品是理想的。
一旦一定量的粉末被沉积（这也许需要几分钟到几个小时），则已被镀覆的电极可从电解槽中移离，如果需要的话，也可以进一步处理。在获得最终期望的形状后，可以进行加热（烧结）以使得被沉积的粒子彼此相粘结，结果产生较坚固的制品。烧结可在300℃～1000℃下进行。然而，在温度高于300℃烧结之后，有必要对超导体进行再氧化以补偿由于高温而产生的氧损失。
包括在本发明中的一种变换方式是介电泳。在这一工艺中（其类似于电泳），电场强度是不均匀的，粒子朝着电场强度增加的区域移动，而与事先存在的电荷无关。以一个介电电泳池为例：由一根置于中央的导线和一个同轴圆筒作为电极，粒子朝导线方向迁移（即为电解槽中心区域）。这一技术极为适用于在导线上覆盖一层超导材料。
本发明的具体实施包括起始步骤：即在非导电性的极性有机介质中制备由钇、钡和铜的碳酸盐或由这些元素全部或部分替代物组成的胶态分散体系。本文中所用的术语“胶体”意指颗粒的大小为直径小于1微米，而该种粒子不易从介质中沉降。改变钇、钡和铜的碳酸盐粒子的大小对于获得致密的沉积层也许是有利的。
由上可见，分散介质可以是丙酮、甲苯、甲乙酮、异丁醇、丙烯碳酸酯、乙酸戊酯、乙酸丁酯等，或者是这些的混合物以及在电泳中通常使用的其它介质。有机介质对湿气很敏感，需控制环境的条件。为了使超导陶瓷材料在介质中分散，通常需要在胶体研磨机或研钵中研磨，随后采用超声波振荡方法或任何其它方法使得超导陶瓷材料在介质中得以悬浮。加入少量表面活性剂以增加粒子的电荷。
制备悬浮液的另一种可选择的方法是先制得由钇、钡和铜的硝酸盐的水溶液，随后加入草酸和氨以产生Y、Ba和Cu的草酸盐沉淀。这将获得比胶体研磨制得的更为精细的混合物。当然，阴离子不一定是草酸根，碳酸盐和氢氧化物同样可以使用，而其各自的草酸盐解离常数都是很小的，各自为kp＝8×10-23，1.6×10-7，和2.3×10-8。沉淀物在古氏过滤器上过滤，洗涤，干燥，然后可用如前所述的超声分散方法分散。
该材料的电泳沉积是在采用典型的每厘米电极距离之间加上5～100伏电压的条件下完成的。所需的时间取决于带电粒子的浓度和电场强度，每沉积1密耳厚度的沉积层所需的时间从几分钟到几小时范围内，这是一个快速沉积过程。然而，高电场强度使粒子是呈较好的轴向排列。因而，低浓度的带电粒子是允许使用较高的电压。电极可由任何导电材料构成，如：金属或合金，且可为任何形状，如条状、线状等。
沉积步骤之后，该材料采用，例如射频感应加热方法进行烧结。
由于快速加热而使得这是一个快速的过程。由于快速加热，基体的扩散和随后的由于扩散原子沾污超导体程度将明显减少或消除。采用射频感应加热代替了其它漫长的加热保温过程，其典型的是：如温度为900～930℃，则需要10至16小时。
最后，在较低温度下逐渐冷却的氧重新确立合适的氧比例。这一步骤与在任何其它粉末冶金方法制备超导体过程中是一样的。
实施例1
分别取钇、钡和铜的碳酸盐各一克用丙酮润湿，并在玻璃研钵中手工研磨（不用胶体研磨机）30分钟。将所形成的糊状物用超声波方法在玻璃烧杯中分散在200ml的甲乙酮中。两个1厘米宽的铝条电极相隔2.5吋置于玻璃烧杯中。
将电压缓慢升高至500伏，而无任何沉积的迹象。该实验又重复的进行，然而，此次加入0.2ml ZONYL FCA，（DOpont公司出的表面活性剂的商品名）。推荐的表面活性剂用量范围是每单位介质的体积0.005到0.1%。其它表面活性剂也可以使用，例如TRITON（Rohm和Haas公司）和TERGITOL（Union Carbicle公司）。较佳的是在研磨过程中加入表面活性剂，而此例中表面活性剂是加到已有的槽液中。由于使用了表面活性剂，一旦电压达到15～30伏范围（钇的沉积电压较低，而钡的沉积电压较高。），沉积现象立即开始在阳极上产生。沉积物非常均匀，粘附性很好，易于烧结，沉积物具有类似于在粉末冶金中典型的“湿态强度”特性。
沉积量与所加电压成线性函数关系，当电压为50V时，对碳酸钡来说，沉积量为1.4mg/Cm2;对碳酸钇来说是4.3mg/Cm2，而碳酸铜介于两者之间。
下面是电泳的基本线性方程：
W＝Xpets（c/6）（3.14）V
其中：W：沉积物重量;
X：电位梯度;
p：动电电位;
e：介质的介电常数;
t：时间;
s：电极表面积;
c：粒子的浓度;
v：介质的粘度。
对于获得某一成份的沉积，通过这个方程可确定必要的沉积速度。一种简单的方法为对于较快沉积的碳酸盐采用较低的浓度，反之亦然。精细调节可以通过改变其它参数来达到，例如，粒径（即p），采用其它介质（即改变e等）。
将三种糊状物混合，施电压30伏，经5分钟，能获得一个3密耳厚的均匀的均相Y-Ba-Cu碳酸盐沉积物。接着，人们发现较高电压（几百伏和几百伏以上）能使沉积物呈较规则的结晶排列。
依据本发明所做的进一步实验是将Y-Ba2Cu3O7-x粉末电泳沉积在铜和银线圈上。
和目前已知的其它工艺相比较，电泳沉积工艺是一种成本低、简单和快速的超导体制备工艺。它具有下述非常重要的优点：取消了在粉末冶金时所需的恒压压制过程（因为沉积物是致密的和结实的），去除了为保证内部扩散所需的很长的高温加热过程，（因为粒子是如此紧密地混合，而晶粒又是非常均匀的），同理，这种方法排除了由于基体扩散到超导体中引起的沾污。此外，薄膜厚度可通过调节电压而改变，且在复杂的外形上也能获得均匀的镀层。
进而，电泳沉积可促使晶粒有序和控制晶界。在这一过程中，几个可控的参数为：各个单一成份的浓度、介电常数和介质粘度、所施电压及表面活性剂类型。最后两个参数有助于沉积过程的择优取向，而所有四个参数都可以选择为产品微观结构的其它方面提供条件。电子显微镜观察依据本发明的电泳沉积方法形成的超导体，发现单个粒子某些有序排列。目前的超导体仅导电500amp/cm，因为仅有1%的粒子是呈有序的排列（也就是说，连续的细丝大约只占1%的体积百分数）。因而，增加有序排列的百分比是极其有意义的。
如上可见，本发明可以生产任何形状的超导体。这可通过在予先成型的电极上进行沉积而制得。因为该氧化物陶瓷材料的易碎性，它使得大多数惯用的金属成型工艺都无法应用，故对于指定用途的特定形状而言，这一优点是很有价值的。
电泳沉积的起始原料既可以是精细磨碎的Y-Ba-Cu-O化合物颗粒，也可以是如Y-，Ba-，和Cu-氧化物的单个组分。对于后种情况，将各单一组分粒子以分子数量级混合，处理与合成同时进行，其优点类似于溶胶凝胶方法。最终得到的细小颗粒产物由于是短程扩散可在相对低温下烧结。
对于大规模的超导体应用如：发电机、马达、电磁铁，超导材料一定要为线状，这样能够卷成线圈。由上可见，本发明的介电泳沉积方法对于形成导线是理想的。电泳过程是基于由于在两电极极板间相对均匀的电位差作用下移动的规律而进行的，与电泳过程所不同的是介电泳过程是根据在电极周围存在着很高的电位梯度。高度极化分子或颗粒能够排列成的形状取决于所设计的电极的形状。在细小半径导线电极周围能感生出很高的电位梯度。因此用一个细小的导线为电极，通过介电泳过程，使超导材料沉积在该电极上，故能方便地制得超导导线。
这一工艺对形成线圈更有吸引力，尤其是仅仅需要一层的线圈。在这种情况下，电极只是一个简单的所需几何形状的线圈，另一种方法是：将一个与所需线圈相同半径的绝缘管涂覆一层导电层，然后刻蚀成所需间距的螺旋导电通路。那么可用螺旋导电通路作电极进行介电泳过程。如果电极是低熔点材料或是采用可伸缩的电极设计，则在必要时，可在完成后加热移去电极本身。
尽管本发明于此已通过特定的实施例而描述，但易于理解到这些实施例只是作为本发明的例证方面。因而，可以认为不脱离本发明的实质和范围在所例举的实施例中可以做许多改进，并可产生其它方案。