[發明專利]一種YBCO超導螺旋磁體及其制備方法

在審

• 申請號: 202210958482.6
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115359991A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 朱紅亮;曹雨軍;夏芳敏;姚震;門建民;高翠芳
• 申請（專利權）人: 富通集團（天津）超導技術應用有限公司
• 主分類號: H01F6/06
• 分類號: H01F6/06;H01F41/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 高雪蓮

本發明涉及超導磁體技術領域，提供了一種YBCO超導螺旋磁體及其制備方法，本發明包括超導線圈和連接在超導線圈兩端的電流引線，超導線圈為帶狀超導線圈，帶狀超導線圈由帶狀超導帶材制成，帶狀超導帶材的層間面與磁體徑向擴張力平行；帶狀超導線圈包括帶狀螺旋導體和包覆在帶狀螺旋導體外部的絕緣層。通過帶狀超導線圈結構，此時避免了因徑向擴張力產生的層間剝離現象；通過焊接方式與帶狀螺旋導體連接，接頭電阻僅有兩處，避免了較大的接頭電阻，減小熱負荷；通過鍛造工藝制備螺旋基帶，便于緩沖層和超導層的前驅液的附著結晶；緩沖層和超導層的制備過程采用浸泡方式使各層前驅液附著均勻。

技術領域

本發明涉及超導磁體技術領域，尤其涉及了一種YBCO超導螺旋磁體及其制備方法。

背景技術

用超導導線制作做螺線圈的磁鐵被稱為超導磁鐵。通常都用外加電流源供電方式工作，升場、降場都方便、安全。原則上也可以用閉合超導回路采用超導開關方式工作。在低溫下，超導線可以無電阻運行，因此具有非常大的優勢，廣泛用于工業及科研、醫療領域。

YBCO高溫超導帶材因背場下通流能力優于Bi系高溫超導帶材，而且含貴金屬銀極少，在價格上具有潛在降低可能，因此采用YBCO高溫超導材料制作的高溫超導磁體具有良好的應用前景。但，當超導線圈通電后，會產生很大的徑向擴張力，雖然其拉伸強度高，但YBCO高溫超導帶材為層狀結構，且采用普通繞制及環氧浸漬工藝的YBCO高溫超導磁體，低溫下因磁體內部不同材料的收縮差異，易產生層間剝離是其固有缺陷，將導致磁體通流特性產生嚴重的衰減，給YBCO高溫超導磁體的應用造成嚴重的障礙；各級餅狀機構，需要較大的接頭電阻，增加熱負荷；采用樹脂澆注，維護不便利。

發明內容

為了解決現有技術中YBCO帶材表面易產生層間剝離力，導致磁體通流特性產生嚴重的衰減的問題，提供了一種YBCO超導螺旋磁體及其制備方法。

一種YBCO超導螺旋磁體，包括超導線圈和連接在超導線圈兩端的電流引線，所述超導線圈為帶狀超導線圈，所述帶狀超導線圈由帶狀超導帶材制成，所述帶狀超導帶材的層間面與磁體徑向擴張力平行。

進一步，所述帶狀超導線圈包括帶狀螺旋導體和包覆在帶狀螺旋導體外部的絕緣層。

進一步，所述帶狀螺旋導體由內至外依次包括螺旋基帶、緩沖層、超導層、保護層。

進一步，所述螺旋基帶為帶狀螺旋結構，螺旋基帶為合金材質。

進一步，所述保護層包覆在超導層外部，保護層由內至外包括電鍍銀層和電鍍銅層。

一種YBCO超導螺旋磁體的制備方法，制備方法包括以下步驟：

S1：制備螺旋基帶，采用金屬材料制備螺旋基帶；

S2：制備緩沖層，在S1所述的螺旋基帶襯底上制備緩沖層；

S3：制備超導層，在S2所述的緩沖層襯底上制備超導層；

S4：制備保護層，在S3所述的超導層襯底上采用電鍍方式對制備保護層；

S5：制備絕緣層，將絕緣材料纏繞在S4所述的保護層上；

S6：連接電流引線，將兩根電流引線分別焊接在帶狀螺旋導體的兩端。

進一步，所述S1中的螺旋基帶經鍛造制備成帶狀螺旋結構，經拋光工藝處理打造表面粗糙度。

進一步，所述S2和S3均采用化學溶液法，所述化學溶液法包括化學溶液中浸泡和熱處理結晶步驟。

進一步，所述化學溶液為緩沖層前驅液或超導層前驅液；

所述緩沖層前驅液包含鍶離子和鈦離子；

所述超導層前驅液包含釔離子、鋇離子、銅離子。