CN101471157A - 金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材及其制备方法，该超导块材是在单畴YBaCuO超导块材表面上由里到外形成有用金属浸渍的方法制成的金属层，和用电镀的方法制成的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层。本发明利用金属浸渍的方法与电镀结合的方法在单畴YBaCuO超导块材表面形成有一定厚度的金属镀层外壳，将超导块完全封住，有效地隔绝了空气中的水和二氧化碳，避免了超导块的潮解，达到了保护超导块材，延长其使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材及保护单畴钇钡铜氧(YBaCuO)超导块材的方法。
背景技术
YBaCuO超导块材是一种通过包晶反应生成c轴择优取向晶体结构的氧化物陶瓷材料。是一种具有强磁通钉扎和高临界电流密度的非理想第II类超导体，经常被应用于磁悬浮演示与应用装置。YBaCuO超导块材易受空气中的水和CO2的侵蚀导致结构与成分发生改变，因此有必要使用一种材料对超导块进行保护。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材及其制备方法，是利用低熔点金属浸渍与电镀结合的方法在单畴YBaCuO超导块材表明形成有一定厚度的金属镀层外壳，将超导块完全封住，使空气中的水和二氧化碳不能对超导材料形成侵蚀，从而达到保护超导块材，延长其使用寿命的目的。
为了实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
一种金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材，在单畴YBaCuO超导块材表面上由里到外形成有用金属浸渍的方法制成的金属层，和用电镀的方法制成的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层。
YBaCuO超导材料工作在低温条件下(-196℃)，所选用的保护材料必须可以承受这样的低温环境。金属镀层无疑可以满足这样的条件。
由于超导材料是氧化物陶瓷材料，与金属镀层很难有良好的结合。因此，本发明采用先通过低熔点金属浸渍的方法使低熔点金属填充到超导块材中的孔隙中，这样不但可以使超导块材的强度获得提高，而且可以使超导材料表面附着低熔点金属涂层，然后再用化学镀的方法在超导材料表面形成一定厚度的金属镀层，金属镀层通过低熔点金属可以与超导材料很好的结合，实现对超导材料的保护。
所述的金属层的材料为铋基或锌基合金，其层的厚度为20微米～30微米；所述的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层的厚度各为100微米～130微米。
所采用的铋基或锌基合金，可以根据所要求的金属合金的熔点，将铋基或锌基合金中的成分和含量配制成低熔点金属合金，由于本发明的方法是采用100℃热水的水浴，使低熔点金属合金熔化，因此，所配制成低熔点金属合金只要低于100℃即可，例如，配制成熔点约为70℃金属合金，采用铅-锡-镉-铋(Pb-Sn-Cd-Bi)合金，该合金含有铅、锡、镉、铋组分，其各组分的含量是根据所要求的熔点而确定的。本发明所使用的铋基或锌基合金购自安泰科技股分有限公司，由使用方提出合金熔点的要求，再由安泰科技股分有限公司配制。
所述的金属层的铋基合金为铅-锡-镉-铋(Pb-Sn-Cd-Bi)合金。
一种制备金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材的方法，该方法包括下述步骤：
第一步骤，采用金属浸渍的方法在单畴YBaCuO超导块材表面形成厚度为20微米～30微米的铋基或锌基合金层；
第二步骤，将金属浸渍后的单畴YBaCuO超导块材在450℃～500℃的氧气氛下处理100小时～200小时；
第三步骤，用电镀的方法在处理后的单畴YBaCuO超导块材的表面镀铜，镀铜层为20微米～30微米，再采用电镀的方法镀镍，镍层厚度为80～100微米；或者是用电镀的方法在处理后的单畴YBaCuO超导块材的表面镀铜，镀铜层为20微米～30微米，再采用电镀的方法镀铬，铬层厚度为80～100微米，即制成真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材。
本发明所采用的电镀为常规电镀方法。
本发明的优点是：
本发明的方法是首先通过低熔点金属浸渍的方法使低熔点金属填充到超导块材中的孔隙中，这样不但可以使超导块材的强度获得提高，而且可以使超导材料表面附着低熔点金属涂层，一般选用铋基或锌基等合金，然后再用化学镀的方法在超导材料表面镀铜镀镍或镀铜镀铬。
本发明利用低熔点金属浸渍与电镀结合的方法在单畴YBaCuO超导块材表明形成有一定厚度的金属镀层外壳，将超导块完全封住，有效地隔绝了空气中的水和二氧化碳，避免了超导块的潮解，达到了保护超导块材，延长其使用寿命的目的。
附图说明
图1为金属浸渍装置的示意图
具体实施方式
实施例
采用金属浸渍装置通过低熔点金属浸渍的方法对超导块材进行金属浸渍。所采用的金属浸渍装置如图1所示，在浸渍容器1上设有加压管2和真空抽气管3；在浸渍容器1内装有低熔点合金7；单畴YBaCuO超导块材6置于样品杆5的底端，插入浸渍容器1内，以密封圈4密封；浸渍容器1置于水浴池8中。
在下述实施例中所采用的单畴YBaCuO超导块材，是将Y1.8Ba2.4Cu3.4Oy粉末采用的单轴模压成型、顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)制成，该工艺为常规方法。
采用金属浸渍装置进行低熔点金属浸渍的方法的具体操作如下：
低熔点金属采用铅-锡-镉-铋(Pb-Sn-Cd-Bi)合金，是为熔点70℃的低熔点金属；先将铅-锡-镉-铋(Pb-Sn-Cd-Bi)合金7放入浸渍容器1中，再将单畴YBaCuO超导块材6的表面用丙酮清洗，去除表面油污后置于样品杆5的底端，插入浸渍容器1内，以密封圈4密封。通过真空抽气管3将浸渍容器1内部抽真空，真空度为小于0.1大气压；将浸渍容器1再置入水浴池8，水浴池8中装有100℃热水，通过100℃热水水浴，使铅-锡-镉-铋合金7熔化；下移样品杆5使超导块材6浸入铅-锡-镉-铋合金7的熔融液；通过加压管2向浸渍容器1内部充入氮气或惰性气体，使浸渍容器1内部达到1.5～2个大气压，使铅-锡-镉-铋合金7进入超导块材6的孔隙；上移样品杆5将超导块材6提出熔融的铅-锡-镉-铋合金7的液面后，将水浴池8中的100℃热水改为冰水，通过冰水浴使铅-锡-镉-铋合金7凝固；卸掉浸渍容器1内的压力，打开密封圈4，取出超导块材6。在超导材料表面附着铅-锡-镉-铋(Pb-Sn-Cd-Bi)合金涂层，其层的厚度为25微米。
将金属浸渍后的超导块材在450℃～500℃的氧气氛下处理100小时～200小时，使其具有超导性。
再用电镀的方法在经过浸渍的超导材料表面镀铜再镀镍或镀铜再镀铬。即用电镀的方法在经过浸渍的超导材料表面镀铜，镀铜层厚度为30微米；再镀镍镀镍层厚度为90微米；或者镀铜再镀铬。
测量了电镀后单畴超导块(直径30mm厚17mm)的磁浮力性能，其最大磁浮力为100N左右，与镀前相比没有发生退降。
经本方法处理后的超导块在潮湿环境中的使用寿命可以达一年以上。
比较例
1.将Y1.8Ba2.4Cu3.4Oy粉末用单轴模压成型，再采用顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)生成单畴YBaCuO超导块。该单轴模压成型、顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)为常规方法。
2.对超导块在450℃～500℃的氧气氛下处理100小时～200小时，使其具有超导性；
3.测量了单畴超导块磁浮力性能，其最大磁浮力为100N左右。
4.在潮湿环境中使用1个月后，YBaCuO超导块受空气中水和CO2的侵蚀，一部分Ba还原成BaCO3(白色)，使整个超导块发生潮解破碎。
经实施例和比较例的比较说明，本发明利用金属浸渍与电镀结合的方法在单畴YBaCuO超导块材表明形成有一定厚度的金属镀层外壳，将超导块完全封住，有效地隔绝了空气中水和CO2的侵蚀，避免了超导块的潮解，经本方法处理后的超导块在潮湿环境中使用一年以上没有潮解现象的产生；而未经保护处理的超导块在潮湿环境中使用一个月后就有潮解现象的产生。
Claims (4)
1、一种金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材，其特征在于：在单畴YBaCuO超导块材表面上由里到外形成有用金属浸渍的方法制成的金属层，和用电镀的方法制成的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层。
2、根据权利要求1所述的金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材，其特征在于：所述的金属层的材料为铋基或锌基合金，其层的厚度为20微米～30微米；所述的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层的厚度各为100微米～130微米。
3、根据权利要求2所述的金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材，其特征在于：所述的金属层的铋基合金为铅-锡-镉-铋合金。
4、一种制备金属浸渍与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
第一步骤，采用金属浸渍的方法在单畴YBaCuO超导块材表面形成厚度为20微米～30微米的铋基或锌基合金层；
第二步骤，将金属浸渍后的单畴YBaCuO超导块材在450℃～500℃的氧气氛下处理100小时～200小时；
第三步骤，用电镀的方法在处理后的单畴YBaCuO超导块材的表面镀铜，镀铜层为20微米～30微米，再采用电镀的方法镀镍，镍层厚度为80～100微米；或者是用电镀的方法在处理后的单畴YBaCuO超导块材的表面镀铜，镀铜层为20微米～30微米，再采用电镀的方法镀铬，铬层厚度为80～100微米，即制成真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材。
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