[實用新型]適用于釔系超導帶材生產、檢測、存放一體化設備

有效

• 申請號: 201520272643.1
• 申請日: 2015-04-29
• 公開（公告）號: CN204614539U
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 朱佳敏;陳思侃;劉杰;朱文華
• 申請（專利權）人: 上海超導科技股份有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本實用新型涉及超導帶材技術領域，具體地，涉及一種適用于釔系超導帶材生產、檢測、存放一體化設備。

背景技術

第二代高溫超導帶材是一種鍍層材料，在生產檢測過程中需要有相當多的工序。實用新型

由于高溫銅氧化物超導體相干長度短，原子級別的缺陷成為了釘扎中心，這也使得一些大的缺陷，比如大角度晶界成為了弱連接。外延生長的YBCO超導薄膜臨界電流密度很高，但薄膜質量對臨界電流的影響卻非常大，尤其是晶粒間弱連接。相鄰的晶粒間的晶界角直接決定了超導體承載電流的大小。研究發現對于YBCO來講，晶界的臨界值θc＝4°，θc超過后，帶材載流的能力就會大大的下降。這就要求超導層晶粒有相當整齊的排列，另外再加上YBCO材料延展性低，成相溫度高(＞900℃)，織構形成困難，因此采用常規加工手段很難形成有用的超導帶材，必須使用薄膜沉積方法進行制備。這也使得YBCO帶材被稱為涂層導體。

第二代高溫超導體是多層薄膜結構，一般由基帶、隔離層、種子層、帽子層、超導層、保護層等組成。第二代高溫超導帶材的制備工藝步驟包括：1、將基帶進行電化學拋光處理；2預處理表面和沉積隔離層；3、沉積兩道緩沖層；4、沉積種子層；5、沉積帽子層；6、沉積超導層；7、鍍銀保護層；8、氧氣下熱處理；9、分切帶材；10、封裝帶材；11、纏繞絕緣。

帶材生產的第一步會使用到電拋光設備，第二步到第七步每一步都會使用真空鍍膜設備進行動態鍍膜，第八步會對帶材進行退火處理，第九步會使用帶材分切裝置對帶材進行剪切處理，第十步會將超導帶和上下包覆層帶材用熱浸鍍的方式進行封裝處理，第十一步會用絕緣膠帶對超導帶材進行繞包處理。

在帶材的生產和檢測過程中，通常會遇到一系列問題：

第一個問題是將原料帶完好無損并且高效的裝入生產所用的帶材盤。

第二代高溫超導帶材中的每層薄膜最薄的只有納米級別，最厚的也就是微米級別，而且其材料為陶瓷氧化物，特性非常脆弱，因此超導帶材禁不起任何彎折。一旦彎折了超導帶材，將即刻損壞超導帶材。另外由于超導層晶粒間的晶界角直接決定了超導體承載電流的大小，超導帶材對于基帶表面和鍍膜的表面都有著極高的要求，表面的粗糙度要求幾乎在納米級別。因此任何帶材表面的彎折、坑紋都會對帶材的性能造成無法挽回的影響。

第二代高溫超導帶材所用的原料是哈氏合金或者鎳鎢合金作為的基帶，帶材的長度在50m-1000米，帶材的寬度在10mm-12mm，帶材的厚度在50um-100um，第二代高溫超導帶材封裝所用帶材長度在50m-1000米，帶材的寬度在4mm-12mm，帶材的厚度在50um-100um，材料有紫銅、黃銅、不銹鋼等多種材料。超導帶材在生產過程中一般放入帶材盤中，如圖1所示。而買來的原料帶材包括氏合金或者鎳鎢合金作為的基帶，或者是紫銅、黃銅、不銹鋼等多種材料作為的封裝包覆層材料都是如圖2所示捆扎運送而來。由于生產廠商，生產線的不同每一圈帶材的中心圈大小都不一樣，而且這些帶材也沒有裝盤。因此如何將這些原料帶材高效迅速地導入第二代高溫超導帶材生產使用的帶材盤，且要求整個過程中杜絕帶材的損傷，這成為了帶材生產過程中的一個重要的問題。一般水平式對水平式的倒帶機結構，帶材會刮蹭帶材盤的下邊緣造成一定的損傷。立式對立式的倒帶機結構，原料帶材又無法安放。

第二個問題是帶材的動態檢測問題

第二代高溫超導帶材基帶拋光以后，以及每一層的薄膜通常都會用光學顯微鏡、原子力顯微鏡、臺階儀、X射線衍射儀、反射高能衍射儀等設備對樣品進行檢測表征。由于超導帶材制作工藝中第二步到第七步每一步都會使用真空鍍膜設備進行動態鍍膜，而真空鍍膜設備在實際應用的狀態下，多多少少都會出現濺射靶打火放電的現象，而此類電弧放電的直接后果是導致薄膜在受到電弧沖擊下，表面出現凹凸不平，從而產生壞點，而這些凹凸不平甚至肉眼可見。因此我們通常會在每一道工序之后對帶材表面的薄膜進行視頻的監測，以測出這些壞點在所在帶材上的位置。

第三個問題是帶材的存放問題

帶材在每道工藝之間都需要進行暫時的保存，而這樣的保存也是有一定的要求，首先要盡量的潔凈，恒溫恒濕并且干燥。此時帶材卷繞在帶材盤上，生產車間中會有非常多的繞著帶材的帶材盤，而且這些帶材盤都非常的重。如果將這些帶材盤簡單的疊起來存放，會出現以下的問題：首先疊放的帶材盤要拿取堆疊在下層的帶材盤非常困難，需要把上面一盤盤帶材全都移開。另外時間長了以后這些帶材盤都會由于長時間受到壓力而變形。其變形會導致，帶材在后續的生產過程中刮蹭到帶材盤的邊緣，造成表面看似不大，但超導性能巨大的損壞。

第四個問題是帶材的擦拭問題