一種超導導線及其製備方法
2023-07-05 13:28:21 1
專利名稱：一種超導導線及其製備方法
技術領域：
本發明涉及超導導線，具體涉及的是一種高溫超導導線及其製備方法，利用該方法能在超導導線表面增加各種覆蓋層，以提高導線的防護能力，並且使這些導線表面具有各種適宜的物理和化學性能。
銀或銀合金作為高溫超導導線的套管材料雖然有其優越性，但很難完全滿足超導導線實際應用的要求。如在導線的實際應用中，要求導線表面具有較高的抗腐蝕和抗氧化能力，以加強導線表面的保護，提高導線抵禦環境作用能力，從而增強利用該導線製備的超導器件的可靠性和穩定性。但是，銀或銀合金在潮溼空氣中容易被硫的蒸氣或硫化氫腐蝕，生成硫化銀，使表面變黑。空氣中的水氣、二氧化碳或其它有害氣體可能通過銀或銀合金包套的微裂紋滲入超導芯中，與超導材料發生化學反應，導致導線的性能降低。當把導線長時間地浸泡在液氮中時，液氮也可能通過銀或銀合金包套的微裂紋滲入超導芯中，如該導線隨後經歷減壓或升溫過程，液氮會轉變成氣體，增大超導芯的體積，在導線中形成氣泡現象，導致超導導線臨界電流顯著降低，最終可能嚴重影響超導器件的性能。一般的銀或銀合金包套的表面易形成氧化物，不易焊接。在超導磁體的製作中，要求導線表面絕緣以避免短路。並且，在超導導線的各種不同的實際應用中，對導線表面的電學、熱學、化學、機械性能等等物理和化學性能提出了不同的要求。基於上述情況，需要一種特殊的結構，以提高導線的防護能力，並使導線表面具有一些特殊功能，滿足超導器件製備的要求。
目前已有的提高導線防護能力的方法一般是在導線表面加絕緣層。如在美國專利US5288697中描述了一種在氧化氣氛下製備聚醯亞胺絕緣層的方法。
根據本發明，覆蓋層主要分以下兩類
一、該覆蓋層的作用主要是增強導線的防護能力。
該覆蓋層有較強的阻擋空氣、水、液氮或其他化學物質滲透的能力，並且與銀或銀合金有較好的粘附性，能保護導線，有效地防止導線超導性能的降低。該覆蓋層可以是各種無機材料。
二、該覆蓋層的作用主要是增加導線表面的一些特殊功能。
1、該覆蓋層使導線表面具有適宜的導電性能。可以根據超導器件製備的需要，利用具有不同導電性能的材料在導線表面上製備覆蓋層，使導線表面具有不同的導電性能。如下為舉例說明(1)導線表面為良導體導線表面可增加一層金屬層，如Au、Ag、Cu、Pt、Al、Fe、Ni、Cr、Pb、Zn、Sn。
(2)導線表面為不良導體該種導線表面的電阻率至少比銀套管材料的電阻率高10倍，該不良導體層可以是各種無機材料(如貴金屬、過渡金屬、半導體)。
2、該覆蓋層使導線表面具有特殊的熱學性能如覆蓋層可具有較好的導熱性，該覆蓋層的材料可以是各種金屬。另如該層也可有一定的導熱性能和一定的絕緣作用，傳熱性能比絕緣體好，這種覆蓋層可以是利用碳粉製成的一層碳薄膜，也可以是利用有機塗料裡摻碳粉或石墨製成的覆蓋膜。
3、該覆蓋層使導線表面具有較好的化學性能如耐蝕、防沾汙、抗氧化。在工業環境中除了氧和水蒸氣外，還可能存在CO2、SO2、NO2等各種汙染氣體，該覆蓋層能有效地保護超導導線的性能。該覆蓋層的材料可以是各種金屬。
4、該覆蓋層能增強導線的機械強度該覆蓋層的材料可以是各種金屬。
5、該覆蓋層能提高導線的焊接性能該覆蓋層的材料可以是各種金屬。
6、根據需要，超導導線的覆蓋層可以是上述各種覆蓋層的組合，使導線表面具有各項適宜的功能。
7、根據需要，還可在上述具有特殊功能覆蓋層的外表面再增加利用有機材料製成的覆蓋層，該覆蓋層可以具有一定的顏色、圖形和文字，從而達到使導線表面絕緣、增加導線表面的潤滑性能和標註導線以對導線進行有效地分類的目的。
本發明具有以下優點方法簡單、成本低，而且能有效地提高導線的防護能力，增加導線表面的一些特殊功能。
下面將結合附圖對本發明的具體實例進行詳細的描述，其中
圖1為根據本發明製備超導導線的工藝流程示意圖；圖2為一種超導導線結構的示意圖。
根據金屬套管法，把超導粉裝入銀套管中並進行拉拔、軋制及熱處理，製得工程臨界電流密度為7000A/cm2(77K，自場)的超導導線，然後採用300目砂布輪對導線表面進行研磨，砂布輪的直徑為60mm，轉速為10000轉/分，再用600目砂布輪對導線表面拋光，砂布輪的轉速為36000轉/分，接著用酒精除油，然後用濃度為20mL/L的硫酸在常溫下弱腐蝕，時間為4秒，再依次用溫水、冷水清洗，然後電鍍錫，電解液為70g/L硫酸亞錫、160g/L硫酸和40g/L的光亮劑，最後用溫水清洗、烘乾。這樣，在導線的表面就獲得了一層錫薄膜，它能有效地增強導線的抗氧化能力、抗滲透性、機械強度和焊接能力。
權利要求
1.一種超導導線，其包含超導芯及包在芯周圍的銀或銀合金基體，其特徵在於其還包含通過塗敷而形成在超導基體外的一層或多層覆蓋層。
2.根據權利要求1所述的超導導線，其特徵在於所述的覆蓋層包含金屬、半導體和有機樹脂。
3.根據權利要求2所述的超導導線，其特徵在於所述的金屬包含Au、Ag、Cu、Pt、Al、Fe、Ni、Cr、Pb、Zn、Sn等。
4.根據權利要求2所述的超導導線，其特徵在於所述的半導體包含元素半導體和化合物半導體，可以是利用碳粉製成的一層碳薄膜，也可以是利用有機塗料裡摻碳粉或石墨製成的覆蓋膜。
5.根據權利要求2所述的超導導線，其特徵在於所述的有機樹脂是外加在金屬覆蓋層或半導體覆蓋層上。
6.根據權利要求2所述的超導導線，其特徵在於所述的有機樹脂包含聚四氟乙烯、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂。
7.根據權利要求1所述的超導導線，其特徵在於所述的超導導線的覆蓋層可以是上述各種覆蓋層的組合，使導線表面具有各項適宜的功能。
8.根據權利要求1所述的超導導線，其特徵在於所述的超導導線的覆蓋層可以是在具有特殊功能覆蓋層的外表面再增加利用有機材料製成的覆蓋層，該覆蓋層可以具有一定的顏色、圖形和文字，從而達到使導線表面絕緣、增加導線表面的潤滑性能和標註導線以對導線進行有效地分類的目的。
9.根據權利要求1所述的超導導線，其特徵在於所述的塗敷包含電鍍、電刷鍍、化學鍍、塗裝、熱噴塗、塑料粉末塗敷，所述塗層的厚度一般小於50μm，最好小於10μm。
10.一種製備超導導線的方法，其包含如下步驟把超導粉裝入銀套管中並進行拉拔、軋制及熱處理，製得超導導線；對導線表面進行研磨、拋光；其特徵在於還包含對導線表面進行表面處理；根據需要在導線表面形成具有適宜性能的塗敷層，這些性能包括防護性能、導電性能、熱學性能、化學性能、機械性能和焊接性能。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於所述的對導線表面進行處理的步驟包含除油、弱腐蝕等步驟。
12.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於所述的塗敷層包含金屬、半導體和有機樹脂。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於所述的金屬包含Au、Ag、Cu、Pt、Al、Fe、Ni、Cr、Pb、Zn、Sn等。
14.根據權利要求12所述的超導導線，其特徵在於所述的半導體包含元素半導體和化合物半導體，可以是利用碳粉製成的一層碳薄膜，也可以是利用有機塗料裡摻碳粉或石墨製成的覆蓋膜。
15.根據權利要求12所述的超導導線，其特徵在於所述的有機樹脂是外加在金屬覆蓋層或半導體覆蓋層上。
16.根據權利要求12所述的超導導線，其特徵在於所述的有機樹脂包含聚四氟乙烯、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂。
17.根據權利要求10所述的超導導線，其特徵在於所述的超導導線的覆蓋層可以是上述各種覆蓋層的組合，使導線表面具有各項適宜的功能。
18.根據權利要求10所述的超導導線，其特徵在於所述的超導導線的覆蓋層可以是在具有特殊功能覆蓋層的外表面再增加利用有機材料製成的覆蓋層，該覆蓋層可以具有一定的顏色、圖形和文字，從而達到使導線表面絕緣、增加導線表面的潤滑性能和標註導線以對導線進行有效地分類的目的。
19.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於所述的塗敷包含電鍍、電刷鍍、化學鍍、塗裝、熱噴塗、塑料粉末塗敷，所述塗層的厚度一般小於50μm，最好小於10μm。
全文摘要
本發明涉及超導導線，具體涉及的是一種高溫超導導線及其製備方法，其包含超導芯及包在芯周圍的銀或銀合金基體，其還包含通過塗敷而形成在超導基體外的一層或多層覆蓋層，該超導導線能在超導導線表面增加各種覆蓋層，以提高導線的防護能力，並且使這些導線表面具有各種適宜的物理和化學性能，同時還涉及製備該超導導線的方法。
文檔編號H01B12/04GK1461014SQ03140919
公開日2003年12月10日 申請日期2003年6月5日 優先權日2003年6月5日
發明者韓徵和 申請人:北京英納超導技術有限公司