一種超導線材的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于超導線材技術領域，尤其設及一種超導線材的制備方法。
【背景技術】
[0002] 超導材料是具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零性質的材料，廣泛應用于 制作磁體、制作電力電纜等。
[0003] 隨著超導材料的發(fā)展，二代超導線材隨之出現(xiàn)，其典型結構由基板、緩沖層、超導 層和安定化層組成，其中，基板是整個超導線材的支撐體；緩沖層又叫中間層，作用在于為 超導層的生長提供織構等；超導層由超導材料形成，是電流的載體；安定化層又叫穩(wěn)定層， 作用在于保護超導層，其一般為Ag層。另外，現(xiàn)有技術一般在超導線材表面進行電鍛，形成 穩(wěn)定的Cu層。但是，電鍛形成的Cu層在基板寬度方向上厚度不均勻，即邊緣部的厚度比中 央部的厚度大，如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例提供的超導線材的化層中央部和邊緣部 的結構示意圖，51為中央部，52為邊緣部?；瘜又醒氩?1和邊緣部21厚度不均勻會使得 到的超導線材與電極焊接時焊接部的接觸電阻增大，影響超導線材的超導性能。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種超導線材的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法能夠制 備得到厚度較為均勻的化層，且得到的超導線材具有良好的超導性能。
[0005] 本發(fā)明提供了一種超導線材的制備方法，包括：
[0006] 在基板上形成中間層的步驟；在所述中間層上形成超導層的步驟；在所述超導層 上形成銀穩(wěn)定層的步驟；形成所述銀穩(wěn)定層后浸潰到硫酸銅水溶液中通過電鍛在所述銀穩(wěn) 定層上形成銅穩(wěn)定層的鍛銅處理步驟，其特征在于，所述硫酸銅水溶液中包含五水硫酸銅、 硫酸、氯離子、非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑。
[0007] 優(yōu)選的，所述非離子表面活性劑為聚氧己締類表面活性劑和多元醇類表面活性劑 中的一種；所述陰離子表面活性劑為橫酸鹽、硫酸醋鹽和駿酸鹽中的一種。
[0008] 優(yōu)選的，所述非離子表面活性劑為烷基酪聚氧己締離、辛基苯基聚氧己締離、脂肪 醇聚氧己締離、聚己二醇、聚丙二醇、聚山梨醋、季戊四醇、聚己二醇和聚丙二醇的共聚物中 的一種；所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯橫酸鋼、十二烷基硫酸鋼、十二烷基橫酸鋼中 的一種。
[0009] 優(yōu)選的，所述非離子表面活性劑在硫酸銅水溶液中的濃度為0. 05g/L~15g/L ;所 述陰離子表面活性劑在硫酸銅水溶液中的濃度為0.〇5g/L~1. 5g/L。
[0010] 優(yōu)選的，所述陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑的質量比為0. 1~0. 9:1。
[0011] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的超導線材的制備方法包括W下步驟：在基板上形 成中間層的步驟；在所述中間層上形成超導層的步驟；在所述超導層上形成銀穩(wěn)定層的步 驟；形成所述銀穩(wěn)定層后浸潰到硫酸銅水溶液中通過電鍛在所述銀穩(wěn)定層上形成銅穩(wěn)定層 的鍛銅處理步驟，其中，所述硫酸銅水溶液中包含五水硫酸銅、硫酸、氯離子、非離子表面活 性劑和陰離子表面活性劑。本發(fā)明在鍛銅液中添加非離子表面活性劑和陰離子表面活性 劑，使在Ag層上得到的Cu層沿寬度方向厚度均勻，尤其是中央部和邊緣部的厚度均一，從 而不會影響得到的超導線材與電極焊接時焊接部的接觸電阻，不會影響超導線材的超導性 能。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明實施例提供的超導線材的化層中央部和邊緣部的結構示意圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明實施例提供的超導線材的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明提供了一種超導線材的制備方法，包括：
[0015] 在基板上形成中間層的步驟；在所述中間層上形成超導層的步驟；在所述超導層 上形成銀穩(wěn)定層的步驟；形成所述銀穩(wěn)定層后浸潰到硫酸銅水溶液中通過電鍛在所述銀穩(wěn) 定層上形成銅穩(wěn)定層的鍛銅處理步驟，其特征在于，所述硫酸銅水溶液中包含五水硫酸銅、 硫酸、氯離子、非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑。。
[0016] 參見圖2,圖2為本發(fā)明實施例提供的超導線材的結構示意圖，其中，1為基板，2為 形成在基板1上的中間層，3為形成在中間層2上的超導層，4為形成在超導層上的Ag層，5 為形成在Ag層上的化層，6為形成在化層上的抗氧化層。
[0017] 首先，本發(fā)明提供的超導線材包括基板，所述基板作為整個超導線材的支撐體，可 W為鑲合金板，如化stelloy鑲合金板專。
[0018] 在所述基板上形成中間層后，再在中間層上形成超導層。所述中間層為超導層的 生長提供織構，可W為A1203層、Y203層、MgO層、LaMn03層、Ce02層、氧化錠穩(wěn)定的氧化 錯層、包括氧化錠和氧化錯的GdZrO層等多層構成，例如，優(yōu)選為依次形成A1203層、Y203 層、MgO層、LaMn03層和Ce02層的五層結構。中間層可W通過瓣射、激光磨削、電子束沉積 (IBAD)中的至少一種方法形成，其中，優(yōu)選采用瓣射法形成A1203層、Y203層、LaMn03層和 Ce02層，采用IBAD法形成MgO層。
[0019] 在所述中間層上形成的超導層是超導線材的功能層，可W采用REBa化0系超導材 料，其中，RE為Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及孔中的一種或多種。例如，該超導層 可W是包括化、Ba、化和0的超導材料；或者包括Y、Ba、化和0的超導材料；或者包括Gd、 Ba、化和0的超導材料；或者包括Sm、Ba、化和0的超導材料。超導層可W通過瓣射、激光 磨削、金屬有機沉積（MOD)和金屬有機化學氣相沉積（M0CVD)中的至少一種方法形成，優(yōu)選 義用MOD法形成。
[0020] 本發(fā)明提供的超導線材中，所述超導層上還形成有Ag層，Ag層的作用在于保護超 導層，其厚度優(yōu)選為5 y m~50 y m，其厚度大于50 y m時，成本較高而且會影響超導線材的 機械強度；厚度小于5ym時，對超導層的保護不夠。在本發(fā)明中，Ag層可化圍過瓣射法形 成。
[0021] 其后，為提高化層與Ag層的結合緊密程度，本發(fā)明使用酸溶液對具有Ag層結構 的線材進行處理。所述酸溶液為無機酸，例如，稀鹽酸、稀硫酸等，優(yōu)選為稀硫酸。所述稀硫 酸的濃度優(yōu)選為3ml/L~lOml/L。濃度超出上述范圍時，具有Ag層結構的線材自邊緣部受 稀硫酸的影響，導致線材的超導性能降低。低于上述范圍時，由于得不到洗凈效果造成剝離 強度降低。
[0022] 采用酸液進行的所述酸洗處理的溫度優(yōu)選為30°C W下；所述酸洗處理的時間優(yōu) 選為5s~30s。所述酸液處理，具體來說是使用酸溶液進行清洗。超過上述范圍時，具有 Ag層結構的線材自邊緣部受稀硫酸的影響，導致線材的超導性能降低。低于上述范圍時，由 于得不到洗凈效果造成剝離強度降低。
[0023] 使用酸溶液對超導線材進行處理后，即可在Ag層上進行鍛銅處理。具體方法如 下；W具有Ag層結構的線材作為陰極，W電極為陽極，在硫酸銅鍛液中進行電鍛處理，在Ag 層上形成化層。
[0024] 另外，在進行鍛銅之前，還可W對具有Ag層結構的線材進行中性處理清洗，即采 用水或者堿性溶液對超導線材進行清洗，使超導線材保持中性。優(yōu)選使用水進行中處理。 [00巧]水洗后即可對具有Ag層結構的線材進行電鍛處理，在Ag層上形成對Ag層具有保 護功能的化層，化層的厚度優(yōu)選為10 ym~50 ym，更優(yōu)選為10 ym~40 ym。除Ag層外， Cu層還可能形成在基板的另一面。在采用電鍛法形成Cu層時，優(yōu)選依次對Ag層進行酸洗 和水洗后再進行電鍛，從而提高Ag層和Cu層的結合緊密程度。另外，本發(fā)明在硫酸銅鍛液 中對線材進行鍛銅處理，所述硫酸銅鍛液的主要成分為五水硫酸銅、硫酸和氯離子，還可W 包括光亮劑、整平劑等已知添加劑。其中，五水硫酸銅的濃度優(yōu)選為180g/L~240g/l，硫酸 濃度優(yōu)選為60g/L~90g/L，氯離子的濃度優(yōu)選為30ppm~80化pm，氯離子可W由氯化鐘、 氯化鋼等氯化物提供。光亮劑可W為聚二硫二丙烷橫酸鋼，其濃度優(yōu)選為0. 4g/L~0. 8g/ L ;整平劑可W為唾嗦類染料，其濃度可W為0. 2g/L~0. 4g/L。為了使在Ag層表面形成的 Cu層厚度均勻，所述硫酸銅鍛液中優(yōu)選還包括非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑。其 中，非離子表面活性劑包括聚氧己締類表面活性劑，如烷基酪聚氧己締離、辛基苯基聚氧己 締離、脂肪醇聚氧己締離等；或者多元醇類表面活性劑，如聚己二醇、聚丙二醇、聚山梨醋、 季戊四醇、聚己二醇和聚丙二醇的共聚物等，優(yōu)選為聚己二醇。所述聚己二醇在硫酸銅水溶 液中的濃度優(yōu)選為0. 05g/L~15g/l，更優(yōu)選為0.1 g/L~lOg/L。超出上述范圍，會使超導 層發(fā)生劣化，導致超導性能下降；低于上述范圍，如下所述會使中央部51的厚度與邊緣部 52的厚度不均。
[0026] 所述陰離子表面活性劑包括橫酸鹽、硫酸醋鹽、駿酸鹽等，如十二烷基苯橫酸鋼、 十二烷基硫酸鋼、十二烷基橫酸鋼等，優(yōu)選