用于哈氏合金基帶的電化學(xué)拋光液、制備方法及拋光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及拋光液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于哈氏合金基帶的電化學(xué)拋光液、 該種拋光液的制備方法及拋光方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 第二代高溫超導(dǎo)線材是以ReBCO(其中Re = Y或稀土元素 ，B = Ba，C = Cu)為基礎(chǔ)的 金屬氧化物，具有臨界電流溫度高于液氮溫度的特性。眾所周知，ReBCO具有高溫超導(dǎo)特性 的基本要求是ReBCO必須形成雙軸定向生長的晶體結(jié)構(gòu)，從而也就要求用于生長ReBCO高溫 超導(dǎo)材料的襯底必須具有相同的晶體結(jié)構(gòu)。Iijima等在1993年首先提出了采用18六0(1〇11-beam assisted deposition，離子輔助沉積)方法制備具有雙軸定向生長結(jié)構(gòu)的MgO薄膜晶 體（IEEE Transactions on Applied Superconductivity vol.3,No.1,Pt.3,pp.1510-1515，1&^(^，1993)，在此基礎(chǔ)上，采用磁控濺射鍍膜工藝在1^0薄膜上形成1^0(1^0 = 1^-Mn_0)過渡層，再米用M0CVD(metalorganic chemical vapor deposition，金屬有機化學(xué)氣 相沉積)或PLD(pulsed laser deposition，脈沖激光沉積)工藝，就可以制備具有高臨界電 流特性的高溫超導(dǎo)線材。然而，采用IBAD工藝制備具有雙軸定向生長結(jié)構(gòu)的MgO薄膜晶體的 首要條件是必須采用表面粗糙度RMS<lnm的襯底。
[0003] 目前采用IBAD+M0CVD技術(shù)路線制備第二代高溫超導(dǎo)帶材，選用的基帶是具有高抗 氧化性、耐腐蝕和高機械性能的哈氏合金。由于第二代高溫超導(dǎo)薄膜晶體的雙軸定向外延 生長要求，所以對使用的基帶表面粗糙度有很高的要求。目前從市場上直接購買高質(zhì)量的 哈氏合金基帶不能達到直接應(yīng)用的要求，必須經(jīng)過表面平整化處理，而電化學(xué)拋光是一種 非常有效的處理方法。
[0004] 美國專利US7811972中闡述了一種機械拋光方法。采用粗拋和細(xì)拋的兩步處理，可 以得到表面粗糙度RMS<lnm的金屬基帶。但由于拋光速度只有每小時5米，大大地低于后續(xù) 的IBAD工藝(鍍膜速度> 100米/小時)和M0CVD(鍍膜速度>60米/小時），所以不能適合大規(guī) 模工業(yè)化生產(chǎn)的應(yīng)用。
[0005] 美國專利US7，169,286中描述了電化學(xué)拋光的方法，有效地獲得了 RMS<lnm金屬 基帶。實踐證明，該專利所描述的有效的電化學(xué)拋光工藝，采用的原始金屬基帶的表面粗糙 度必須達到RMS<30nm的要求。對于如此高質(zhì)量要求的原始金屬基帶，是很難在市場上購買 的，即使可以在短期內(nèi)在市場上獲得，也難以保證得到長期的大量提供的貨源。
[0006] 因此，為了保證長期的、穩(wěn)定的、大量的工業(yè)化生產(chǎn)第二代高溫超導(dǎo)線材，必須形 成一個可靠穩(wěn)定的工藝技術(shù)，制備高質(zhì)量的、表面粗糙度RMS< lnm的基帶襯底，滿足IBAD工 藝的需求，得到具有高質(zhì)量的雙軸定向生長結(jié)構(gòu)的MgO晶體薄膜，從而得到具有高臨界電流 特性的高溫超導(dǎo)材料。而電化學(xué)拋光屬于可靠穩(wěn)定的工藝，可以制備出符合要求的基帶襯 底。要建立電化學(xué)拋光工藝，特定的電化學(xué)拋光液是必須的。
[0007] 目前最為有效的，可以應(yīng)用于高溫超導(dǎo)哈氏合金基帶拋光的拋光液是美國 Electro Polish Systems，Inc.公司的產(chǎn)品EP2500。該產(chǎn)品說明書提供了該拋光液的基本 組成是硫酸和磷酸，但沒有任何起到關(guān)鍵作用的添加劑，國內(nèi)也沒有可以達到我們要求的 拋光液產(chǎn)品。
[0008] 因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種可以滿足高溫超導(dǎo)哈氏合金基帶表面 平整要求的電化學(xué)拋光液，并提供該種拋光液的制備方法，以保證長期、穩(wěn)定、大量的工業(yè) 化生產(chǎn)第二代高溫超導(dǎo)線材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于哈氏合金基帶的電化學(xué)拋光液。
[0010] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案如下：
[0011] 一種用于哈氏合金基帶的電化學(xué)拋光液，包括組分:98 %濃硫酸、85 %濃磷酸、甘 油、硫脲、檸檬酸銨、一水合檸檬酸、氟硼酸、二乙烯三胺五乙酸、硫酸銨及水。
[0012] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述各組分具有以下重量百分比： 98% 濃硫酸 20%-3()%; 85% 濃磷酸 66%-76%; 甘油 0.丨％-5%; 硫脲 0.1%-5%; 檸檬酸銨 0.05%-0.2%;
[0013] 一水合檸檬酸 0.1%-5%; 氟硼酸 0.05%-0.2%; 二乙燁三胺五乙酸 0.002%-0.0丨％; 硫酸銨 0.1%-5%; 水 丨％-5%〇
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述98%濃硫酸的重量百分比為24.8%，所述85%濃 磷酸的重量百分比為71.6%。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述電化學(xué)拋光液的密度在1.5-2g/cm3之間。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，所述電化學(xué)拋光液的密度為1.73g/cm3。
[0017] -種用于哈氏合金基帶的電化學(xué)拋光液的制備方法，包括以下步驟：
[0018] S1、以重量百分比計，將0.1 -5 %的甘油、0.1 -5 %的硫脲、0.05-0.2 %的檸檬酸銨、 0.1-5%的一水合檸檬酸、0.05-0.2%的氟硼酸、0.002-0.01 %的二乙烯三胺五乙酸、0.1-5%的硫酸銨溶于1-5%的水中，溫度控制在60-70°C之間，攪拌5-15min，至溶解，得到添加 劑水溶液；
[0019] S2、以重量百分比計，將20 % -30 %的98 %濃硫酸、66 % -76 %的85 %濃磷酸混合得 到混合酸溶液，將所述添加劑水溶液加入所述混合酸溶液中，溫度控制在60_70°C之間；
[0020] S3、攪拌回流5h后，關(guān)閉加熱裝置，攪拌冷卻至室溫，得到電化學(xué)拋光液。
[0021] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述98%濃硫酸的重量百分比為24.8%，所述85%濃 磷酸的重量百分比為71.6%。
[0022] -種電化學(xué)拋光方法，采用上述的用于哈氏合金基帶的電化學(xué)拋光液，所述電化 學(xué)拋光方法包括以下步驟：
[0023] 將哈氏合金基帶安裝在拋光裝置的導(dǎo)輪上，將電化學(xué)拋光液用真空栗打入拋光池 中，預(yù)熱到55_65°C之間；
[0024] 打開電解電源，將所述電化學(xué)拋光液電解電流調(diào)至70-130安培之間，設(shè)置0.5-2m/ min的拋光速度進行電化學(xué)拋光，獲得拋光后的哈氏合金基帶。
[0025]本發(fā)明具有以下有益效果：
[0026]采用本發(fā)明中電化學(xué)拋光液進行拋光后的哈氏合金基帶，其表面平整、光亮，并且 拋光過程中造成的缺陷較少，在原子力顯微鏡下測得的拋光后的哈氏合金基帶，在5*5μπι2 范圍，其表面粗糙度在lnm以下；
[0027]保證了長期、穩(wěn)定、大量的工業(yè)化生產(chǎn)第二代高溫超導(dǎo)線材，形成了可靠穩(wěn)定的工 藝技術(shù)，滿足生產(chǎn)上的可行性與可靠性。
【具體實施方式】
[0028] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明實施例 中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例， 而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞 動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029] 本發(fā)明實施例中的用于哈氏合金基帶的電化學(xué)拋光液，其配方包括