[發明專利]一種動態沉積第二代高溫超導帶材的裝置和方法

有效

• 申請號: 202110381404.X
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113130134B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 丁發柱;古宏偉;黃大興;商紅靜;李太廣;高召順;謝波瑋;鄒琪
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬叢

1.利用動態沉積第二代高溫超導帶材的裝置動態沉積第二代高溫超導帶材的方法，其特征在于，包括以下步驟：

以乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅為原料配制前驅液，將所述前驅液置于前驅液槽(3)中；所述乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅的摩爾比為1:2:3；

將待沉積的金屬基帶負載于放卷裝置(1)上，在第一伺服電機(6-1)和第二伺服電機(6-2)的驅動作用下，所述待沉積的金屬基帶進入前驅液槽(3)中，浸有前驅液的金屬基帶到達并纏繞在纏繞骨架(2)上；

將纏繞有金屬基帶的纏繞骨架(2)負載到真空熱處理爐中轉動裝置(14)的中心軸上，在真空熱處理爐中對浸有前驅液的金屬基帶進行真空熱處理，得到YBCO高溫超導帶材，所述YBCO高溫超導帶材的臨界電流為98.2~105.3A；在所述真空熱處理過程中，轉動裝置(14)保持轉動；所述真空熱處理包括依次進行的第一階段、第二階段、第三階段和第四階段；

所述第一階段為在第一溫度下進行干燥；所述第一溫度為110～200℃，所述干燥的時間為30min；

所述第二階段為由第一溫度升溫至第二溫度；所述第二溫度為400～600℃；所述由第一溫度升溫至第二溫度在氧氣分壓為10000～20000hPa、水汽分壓為200～300hPa的條件下進行，升溫速率為5℃/min；

所述第三階段為由第二溫度升溫至第三溫度，在第三溫度下進行保溫；所述第三溫度為790～820℃，在所述第三溫度下的保溫時間為2h；所述由第二溫度升溫至第三溫度在氧氬混合氣分壓為20000～30000hPa、氧氬混合氣中含500ppm氧氣、水汽分壓為300～400hPa的條件下進行，升溫速率為5～9℃/min；

所述第四階段為由第三溫度降溫至第四溫度，在第四溫度下進行保溫；所述第四溫度為350～550℃，在所述第四溫度下的保溫時間為0.5h；所述由第三溫度降溫至第四溫度在純氧氣氛圍中進行，降溫速率為20℃/min；

所述動態沉積第二代高溫超導帶材的裝置包括動態卷繞系統和真空熱處理爐；

所述動態卷繞系統包括放卷裝置(1)、纏繞骨架(2)和位于放卷裝置(1)與纏繞骨架(2)下方的前驅液槽(3)；所述放卷裝置(1)用于負載待沉積的金屬基帶，所述纏繞骨架(2)用于收回從放卷裝置輸出的金屬基帶；所述放卷裝置(1)和纏繞骨架(2)分別連接有第一伺服電機(6-1)和第二伺服電機(6-2)；

所述真空熱處理爐包括真空爐腔(7)和轉動裝置(14)；所述真空爐腔(7)的外壁設置有控溫熱電偶(8)、進氣口(9)、抽氣口(10)、冷卻水進口(11)和冷卻水出口(12)，所述真空爐腔的內壁設置有加熱線圈(13)；所述轉動裝置(14)的中心軸貫穿真空爐腔(7)的中心，轉動裝置(14)的中心軸用于負載纏繞骨架(2)。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述放卷裝置(1)還設置有張力控制系統(4)；所述纏繞骨架(2)還設置有線速度檢測裝置(5)；所述張力控制系統(4)與線速度檢測裝置(5)之間電連接。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驅液的溶劑為甲醇；所述前驅液中釔、鋇和銅三種金屬元素的總離子濃度為1.5～4.5mol/L。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驅液的制備方法包括以下步驟：

將乙酸釔、乙酸鋇和乙酸銅混合，溶于三氟乙酸的水溶液中，得到第一混合液；

將所述第一混合液進行旋轉蒸發，得到粗凝膠；

將所述粗凝膠與甲醇混合，得到第二混合液；

將所述第二混合液進行旋轉蒸發，得到純化凝膠；

將所述純化凝膠與甲醇混合，得到所述前驅液。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述待沉積的金屬基帶的材質為哈氏合金或鎳鎢合金。

6.根據權利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述待沉積的金屬基帶的張力為1～2MPa，走帶速度為5～10m/min。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空熱處理的真空度為1×10^-5 ～5×10^-5 Pa。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述轉動裝置(14)的轉速為10～60r/min。