[發明專利]制造超導線材的方法、尤其是使用無鉛焊料制造的方法

在審

• 申請號: 201310645803.8
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103714910A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: B·普勞澤;M·托內;A·蘇爾齊克
• 申請（專利權）人: 布魯克EAS有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 蔣旭榮

技術領域

本發明涉及一種用于制造超導線材的方法，其具有包含超導絲的內部導線，該內部導線具有常規導電的穩定結構。

背景技術

這種方法用于制造如“溝道內導線”類型的NbTi超導線材，參照布魯克刊物“NbTi?for?MRI?application”中，文件“NbTi?wires.pdf”的第1頁，該文件可從http：//www.bruker-est.com/low-temperature-supercons.html下載，日期為2012年1月10日。

超導體幾乎可以無電阻損耗地輸送電流。包含超導絲的超導線材被廣泛使用，尤其是在電纜和磁場繞組中。經常使用的金屬超導材料尤其為NbTi和Nb₃Sn。

除其他因素外，超導性能受臨界溫度和臨界電流的限制，不同材料的這兩個值也不相同。如果超過臨界溫度和臨界電流，超導線材的超導性能會突然喪失(“終止”)。電阻顯著增加，此時發生的電阻損耗將會導致相當大的溫度上升，該溫度上升可能會損壞超導線材。

在超導線材中，通常具有常規導電的電流路徑，該路徑具有足夠大的直徑，并平行于超導絲，如果發生終止，其輸送之前由超導線材傳導的電流，從而減少或進一步分散局部溫度的升高。常規的電流傳導路徑也是“穩定化”的，銅元素經常被用于穩定性中。

最常見的用于制造超導線材的工藝，例如，利用NbTi絲，其基于擠壓與拉伸技術，其中的銅基質材料或銅包管將與超導材料同時、或在之前的階段中變形，通常被制造成桿或半成品。如有必要，多個捆扎和拉伸步驟可結合。在這些技術中，拉伸的超導線材中的銅組分通常由復合材料(核心破損問題)擠壓與拉伸過程中的鋼坯結構、材料特性值/拉力狀態確定。在大導線長度的情況下，特別是，如果使用傳統的拉伸方法，通常無法達到足夠的穩定性。

對于利用大量銅實現穩定性的長導線，如必需，例如，在醫學工程，提供一種包含具有由銅制成的穩定結構的超導絲的內部導線，如上所提及的“溝道內導線”(＝WIC)技術的一部分，是已知的。在這里，由銅構成的穩定結構具有大致矩形的橫截面，并具有槽(溝道)，該槽用于沿矩形橫截面的多條長邊中的一條長邊保持內部導線。為確保內部導線的良好的電接觸和良好的機械支撐，內部導線以及穩定結構被拉拽通過液態含錫焊料。

利用“溝道內導線”手段所生產的超導線材，在制得后僅能在窄范圍內變形，其排除了某些應用，特別是那些需要圓形超導線材橫截面的應用。同樣，具有較大寬高比的超導線材也不能從WIC超導線材軋制。

WIC技術的另一個缺點是含錫焊料中通常也含有鉛。這對人類(和許多其他生物)有毒，因此，出于環境因素也是不希望的。雖然無鉛焊料是已知的，但不幸的是在β-Sn轉變為α-Sn中它們會遭受所謂的“錫瘟”，其伴隨著體積的增加，在一定時間后，會導致焊料接縫惡化。

發明內容

本發明的目的是提供一種制造超導線材的方法，其對超導線材的橫截面限制較少，并允許使用無鉛焊料。

本發明的簡要說明

這個目的由在引言中提到的類型的方法實現，其特征在于，在連續或類似連續的過程，一個或多個鞘元件被成形和/或放置在內部導線周圍，從而使內部電線的整個圓周由一個或多個鞘元件封閉，以及彼此面對的鞘元件端部的所有接縫均被錫焊和/或焊接。

封閉的鞘元件形成內部導線的穩定結構。本發明提出了利用一個或多個鞘元件完全封閉內部導線(圍繞內部導線的整個圓周)。這避免了當使用WIC技術時，在穩定結構中產生槽。特別是，內部導線可插入穩定結構中間，這允許在隨后的重塑(例如，滾壓)中有極大的自由，避免了由制造帶來的例如在WIC中內部導線裸露側區域產生的缺點。

內部導線和鞘元件之間的接觸表面基本上是密封的，這最大限度地減少了在這些接觸表面上使用含錫的無鉛焊料時，錫瘟發生和傳播的風險。錫瘟和須晶通常開始形成在自由表面上；根據本發明，正是內部導線和鞘元件之間的不是自由的接觸表面。因此，當接觸表面上使用無鉛含錫焊料時，這種方法尤其合適。原則上，相互接觸但不焊接也可以。