CN101794655A - 具有高屏蔽特性的低电阻超导接头的制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有高屏蔽特性的低电阻超导接头，将NbTi/Cu超导线(1)端部的外表面铜(2)腐蚀后形成NbTi超导丝(3)。在Nb/NbTi/Cu多层复合棒(4)的铌层(5)的每个通孔(8)内分别插入相同数目的NbTi超导丝(3)，在Nb/NbTi/Cu多层复合棒(4)外施加一定的压力，将Nb/NbTi/Cu多层复合棒(4)和NbTi超导丝(3)通过压力结合在一起形成接头。将所述的接头插入到YBCO管(9)内，然后向YBCO管(9)内充入填满熔融的伍德合金焊料(10)。制成高屏蔽低电阻的超导接头。

Description

具有高屏蔽特性的低电阻超导接头的制作方法
技术领域
本发明涉及一种超导接头的制作方法，尤其涉及一种用于高磁场超导磁体的超导接头的制作方法。
背景技术
低电阻超导接头是研制高稳定度高磁场超导磁体系统的关键技术。这种磁体系统主要应用于科学仪器，医学诊断，特殊电工装备等场合。通常高磁场科学仪器由于特殊应用需要，超导线材的接头电阻小于10-13欧姆到10-14欧姆。低超导线材接头电阻是实现超导科学仪器的高稳定磁场的重要手段。为此需要发展特殊接头制备工艺以实现磁场的稳定特性，从而实现对物质结构的检测和实现特种功能。目前广泛采用铌钛(NbTi)和铌三锡(Nb3Sn)等超导材料研制的超导磁体可以产生较高的磁场。一般如果超导磁体提供的磁场在10T以下，可以使用NbTi超导线材来研制超导磁体达到其要求。磁场高于10T以上的超导磁体，需要使用NbTi和Nb3Sn组合实现。为了实现磁体的闭环运行，必须通过超导开关将超导磁体用非常低电阻的接头连接起来，形成极低衰减率的磁场。
目前高磁场超导磁体接头制作工艺主要有冷压焊接、超声焊接、激光焊接和电阻钎焊等工艺。由于超导接头的电阻取决于不同的工艺和处理条件。同时由于磁体较大，因此接头的工艺应该尽可能简单可靠。当背景磁场较高时临界传输电流退化较大。为了获得在较高磁场条件下，超导接头具有较高的传输电流和较低的接触电阻，需要发展更为高级的磁体接头制作工艺。
发明内容
为了克服现有工艺方法制作的接头的屏蔽性不好和电阻不够低的缺点，本发明提出一种用于铌钛铜(NbTi/Cu)多丝超导线的连接接头的制作方法。本发明可实现磁场的稳定度小于10-8/h。将极大提高超导接头在高磁场条件下电流传输特性，实现低电阻运行。
本发明利用硝酸和硫酸的混合强酸液体腐蚀NbTi/Cu超导线端部外表面的铜，形成多根NbTi超导丝。其腐蚀长度为3-6cm。
本发明采用的铌/铌钛/铜(Nb/NbTi/Cu)多层复合棒分三层，从里到外依次是铌(Nb)层、铌钛(NbTi)层和高纯无氧铜(Cu)层。在铌层上制作若干个通孔。
本发明将腐蚀好的多根NbTi超导丝和铌/铌钛/铜(Nb/NbTi/Cu)多层复合棒用氢氟酸内清洗，以便除掉其超导丝的表面和铌层通孔内的氧化层，再采用去离子水在超声波条件下清洗，除掉残杂物。
本发明用两根端部已腐蚀清洗好的超导线，在Nb/NbTi/Cu多层复合棒的铌层的每个通孔内分别插入NbTi超导丝，每个通孔内所插入的NbTi超导丝数量相同。在Nb/NbTi/Cu多层复合棒外施加压力，将Nb/NbTi/Cu多层复合棒和NbTi超导丝通过压力结合在一起，形成接头。
本发明将压接好的接头放入钇钡铜氧(YBCO)管内，保证超导接头具有较高屏蔽性能。在管内填满熔融伍德合金焊料，即铋铅锡镉(BiPbSnCd)合金焊料。使YBCO超导管与超导接头具有较好的复合，形成超导接头。
本发明在YBCO超导管内放置伍德合金焊料，这样超导接头既具有较高的稳定性，同时在高磁场下具有较高的电流传输特性。
本发明将提供一种用于NbTi/Cu复合超导线材之间连接的超导接头。该超导接头特别适合于核磁共振超导磁体，傅立叶离子回旋共振超导磁体，以及需要磁场具有长时间稳定的高磁场超导磁体系统。
附图说明
图1腐蚀的NbTi/Cu超导丝的结构图，图中：1NbTi/Cu超导线，2铜，3NbTi超导丝；
图2复合Nb/NbTi/Cu套管的结构图，图中：4Nb/NbTi/Cu多层复合棒，5铌层，6铌钛层，7高纯无氧铜层，8通孔；
图3超导丝与Nb/NbTi/Cu多层复合棒插连工艺示意图；
图4封接超导接头的工艺示意图，图中：9YBCO管，10伍德合金焊料。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本发明。
如图1所示，将NbTi/Cu超导线1用硝酸和硫酸混合液对其端部外表面的铜2进行腐蚀，所腐蚀部分的NbTi/Cu超导线1的长度为3～6cm。腐蚀完成之后铜2被腐蚀，剩下的是多根NbTi超导丝3。再将NbTi超导丝3在去离子水内清洗。
图2所示是Nb/NbTi/Cu多层复合棒4。Nb/NbTi/Cu多层复合棒4从里层到外层为铌层5、铌钛层6和高纯无氧铜层7。其中铌钛层6可用于磁场屏蔽，高纯无氧铜层7是实现超导结构的稳定的基材。
如图3所示，将NbTi超导丝3和Nb/NbTi/Cu多层复合棒4放在氢氟酸内清洗，去除氧化层。将将NbTi超导丝3和Nb/NbTi/Cu多层复合棒4放在超声波条件下的去离子水中清洗。然后在Nb/NbTi/Cu多层复合棒4的铌层5的每个通孔8内分别插入NbTi超导丝3，每个通孔内8所插入的NbTi超导丝3数量相同。，在Nb/NbTi/Cu多层复合棒4外施加一定的压力，将Nb/NbTi/Cu多层复合棒4和NbTi超导丝3通过压力结合在一起。
图4是封接超导接头工艺的示意图。最后将压接好的接头，插入到YBCO管9内，向YBCO管9内填满熔融的伍德合金焊料10。制成高屏蔽低电阻的超导接头。

Claims (3)

1.一种具有高屏蔽特性的低电阻超导接头的制作方法，其特征在于所述的制作方法为：将NbTi/Cu超导线(1)端部的外表面铜(2)腐蚀，形成NbTi超导丝(3)；在Nb/NbTi/Cu多层复合棒(4)的铌层(5)的每个通孔(8)内分别插入NbTi超导丝(3)，每个通孔内(8)所插入的NbTi超导丝(3)数量相同；在Nb/NbTi/Cu多层复合棒(4)外施加压力，将Nb/NbTi/Cu多层复合棒(4)和NbTi超导丝(3)通过压力结合在一起，形成接头；将所述的接头插入YBCO管(9)内，然后向YBCO管(9)内充入并填满熔融的铋铅锡镉(BiPbSnCd)合金焊料。
2.按照权利要求1所述的具有高屏蔽特性的低电阻超导接头的制作方法，其特征在于，用硝酸和硫酸的混合强酸液体腐蚀NbTi/Cu超导线(1)端部外表面的铜(2)，形成多根NbTi超导丝(3)；腐蚀长度为3-6cm。
3.按照权利要求1所述的具有高屏蔽特性的低电阻超导接头的制作方法，其特征在于，所述的Nb/NbTi/Cu多层复合棒(4)分三层，从里到外依次是铌层(5)、铌钛层(6)和高纯无氧铜层(7)。
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