[發明專利]一種高溫超導帶接頭的制備方法

在審

• 申請號: 201811340868.0
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109560439A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 黃大興;丁發柱;古宏偉;董澤斌;商紅靜;許文娟;謝波瑋;蔡淵
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01R43/02
• 分類號: H01R43/02;H01R4/68;C23F1/14;C23F1/02
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜

本發明屬于超導電工技術領域，具體涉及一種高溫超導帶接頭的制備方法。本發明將超導帶材的待焊接區域的銅保護層用硝酸銀溶液刻蝕至2?5μm，刻蝕后的區域涂抹焊料并進行焊接，這種方法可以去除銅層表面的氧化層、降低接頭處超導層之間的電流路徑和增加銅層表面粗糙度，在一定程度上縮短了接頭處兩個超導層之間的電流路徑從而降低接頭電阻率，降低了接頭相對原始帶材在結構上的不對稱性，增加了層間的連接強度。使接頭同時具備非常好的機械性能和電學性能，本發明制備方法簡單，利于規模化應用。

技術領域

本發明屬于超導電工技術領域，具體涉及一種高溫超導帶接頭的制備方法。

背景技術

以YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)為代表的第二代高溫超導帶材以其優異的綜合性能(77K下不可逆場到達7T、自場下的臨界電流密度達到10⁶A/cm²)，突破了第一代高溫超導帶材(Bi系帶材)只能用于弱磁場的限制，可全面滿足高溫區(液氮溫區)、強磁場的強電領域應用，大大推動超導電力技術實用化進程。近些年來，隨著二代高溫超導體工業生產技術的提高，生產商已經能夠提供單根長度超過千米并且具有均勻的高臨界電流密度的帶材，但還是不能滿足大規模應用如制作電纜和繞制線圈時所需要的數千米長度。因此，制備連接超導帶材的接頭成為超導裝置研發過程中需要面臨的關鍵問題。例如，超導電纜、超導磁體雙餅線圈、超導開關、電流引線終端等的連接都需要制備高性能的接頭。

影響超導接頭性能的主要因素是超導接頭技術。良好的超導接頭技術需要保證超導帶材在連接之后總體性能不發生退變進而影響到超導裝置的運行，這也是研究超導接頭技術所面臨的關鍵問題。特別是在一些需要極高磁場均勻度的設備，如核磁共振成像(MRI)、核磁共振譜儀(NMR)磁體系統中，超導接頭的性能是保證磁場均勻度以及設備正常運行的一個關鍵因素。良好的超導接頭品質包括：盡可能小的接頭電阻，盡可能減小接頭處的臨界電流下降程度，要有足夠的機械強度，接頭形式要滿足實際工程安裝的要求，合理的制備成本等。對于低溫超導線材，超導接頭已經被廣泛的應用；而對于二代高溫超導涂層帶材，由于其超導層為陶瓷材料的本質以及對氧和高溫的極端敏感性，使得在低溫超導線材中廣泛使用的典型的冶金學的接頭方法并不能適用于此。釬焊法由于其簡單、快速和可靠的特點而被廣泛的應用于二代高溫超導帶材的接頭制備。通過在兩根帶材的搭接區域填充低溫焊料形成“帶材-焊料-帶材”的三明治結構是接頭的基本形式。例如，中國專利CN104710186B公開了一種YBCO高溫超導薄膜帶材的連接工藝，具體為使用低溫焊料在短時間內迅速將兩根高溫超導薄膜帶材連接在一起。但是，這種焊接方法因為接頭區域的兩個超導層之間存在著焊料層和帶材本身的金屬層，因此接頭也將存在一定的電阻和厚度。接頭厚度增加了接頭相對于原始帶材在結構上的不對稱性，進而影響在拉伸和彎曲等情況下的接頭電阻和臨界電流。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中高溫超導帶材接頭的機電性能不能同時兼顧缺陷，從而提供一種電學和機械性能高的高溫超導帶材接頭的制備方法。

為此，本發明提供技術方案如下：

一種高溫超導帶材接頭的制備方法，包括如下步驟：

(1)采用硝酸銀溶液刻蝕高溫超導帶材待焊接區域的銅保護層至2-5μm；

(2)刻蝕后的區域涂抹焊料進行焊接。

進一步地，所述步驟(1)中，硝酸銀溶液的質量濃度為0.1-3％。

進一步地，所述步驟(1)中，硝酸銀的刻蝕時間為5-15min。

進一步地，還包括刻蝕前將超導帶材的待焊接區域去除油污的過程。