CN109065256A - 一种超导带材封装结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料封装领域，具体涉及一种超导带材封装结构及其制备方法。本发明提供了一种超导带材封装结构，包括第一封装部和第二封装部；第一封装部包括依次固定连接的第一ReBCO带材层和第一封装层；第二封装部包括依次固定连接的第二ReBCO带材层和第二封装层；第一封装部通过第一ReBCO带材层与第二封装部的第二ReBCO带材层固定连接形成超导带材封装结构。本发明还提供了一种超导带材封装结构的制备方法，通过将第一封装部的第一ReBCO带材层和第二封装部中的第二ReBCO带材层进行结合，制备得到超导带材封装结构。本发明提供的一种超导带材封装结构及其制备方法，解决了现有技术中超导带材封装结构出现的连接电阻过高，使得超导带材的实用性降低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及材料封装领域，具体涉及一种超导带材封装结构及其制备方法。
背景技术
超导材料具有零电阻特性，完全抗磁性和通量量子化等常规材料没有的物理特性，在电力、医疗、交通运输等前沿领域有着不可替代的作用。超导材料的三个固有临界参数为临界电流、临界温度及临界磁场，只有同时满足三种临界条件时超导材料才会处于超导状态。其中，临界电流是指在超导状态下能够通过的最大电流，这是衡量超导线载流能力最重要的指标。自1911年发现超导现象以来，超导领域相关研究飞速发展，也出现了一批具有高载流能力、高化学稳定性和易于工业化生产的实用超导材料，包括：低温超导材料铌合金线材和高温超导材料铜氧化合物等，上述铜氧化合物以Bi-Sr-Ca-Cu-O和Re-Ba-Cu-O化合物(ReBCO)为代表，其中，ReBCO有着高临界温度、高载流能力、高不可逆场以及廉价的生产原料等优势。通过将这种材料以薄膜形式沉积在织构柔性金属基带上，即可获得“涂层导体”，即第二代高温超导带材。
在第二代高温超导带材的制备和应用过程中，超导带材经历了复杂的应力应变、弯曲、扭绞、拉伸等。为了解决上述遇到的问题，有效的技术路线为封装加强技术，该技术不仅可以提升带材的力学性能，也可以进一步改善电学性能，如瞬态和稳态过流能力。但是要实现超导带材的大规模应用，接头技术是关键技术之一。接头的连接电阻、临界电流和力学性能指标很大程度上决定了该接头技术的实用性。对于常规封装的高温超导带材，其接头技术通常采用的方式为钎焊、机械压接法和银扩散法这三类。这些方式下得到的接头，其接头电阻难以避免的处在一个较高的量级，一般达到了几十纳欧或者更高。因此，现有技术中超导带材封装结构出现的连接电阻过高，使得超导带材的实用性降低成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种超导带材封装结构及其制备方法，解决了现有技术中超导带材封装结构出现的连接电阻过高，使得超导带材的实用性降低的技术问题。
本发明提供了一种超导带材封装结构，包括固定连接的第一封装部和第二封装部；
所述第一封装部包括依次固定连接的第一ReBCO带材层和第一封装层；
所述第二封装部包括依次固定连接的第二ReBCO带材层和第二封装层；
所述第一封装部通过所述第一ReBCO带材层与所述第二封装部的所述第二ReBCO带材层固定连接形成超导带材封装结构。
优选的，所述第一ReBCO带材层和所述第二ReBCO带材层均包括依次固定连接的第一镀铜层、超导层、缓冲层、基带层和第二镀铜层；
所述第一ReBCO带材层的第二镀铜层与所述第一封装层固定连接；
所述第二ReBCO带材层的第二镀铜层与所述第二封装层固定连接；
所述第一ReBCO带材层中的第一镀铜层和所述第二ReBCO带材层中的第一镀铜层固定连接形成所述超导带材封装结构。
优选的，所述第一封装部还包括第一焊锡包覆层；
所述第一ReBCO带材层的第二镀铜层通过所述第一焊锡包覆层与所述第一封装层固定连接。
优选的，所述第二封装部还包括第二焊锡包覆层；
所述第二ReBCO带材层的第二镀铜层通过所述第二焊锡包覆层与所述第二封装层固定连接。
优选的，所述第一封装层和所述第二封装层均包括固定连接的第三金属层和第四金属层；
所述第一封装层的所述第三金属层与所述第一焊锡包覆层固定连接；
所述第二封装层的所述第三金属层与所述第二焊锡包覆层固定连接。
优选的，所述第三金属层为黄铜制得的第三金属层。
优选的，所述第三金属层为不锈钢制得的第三金属层。
优选的，所述第四金属层为紫铜制得的第四金属层。
本发明还提供了一种超导带材封装结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将第一ReBCO带材层和第一封装层分别固定在放线装置上，采用盘装放卷带材的方法将所述第一ReBCO带材层和所述第一封装层卷入所述锡炉；
步骤2：将所述第一ReBCO带材层和所述第一封装层在所述锡炉内焊接形成第一封装部；
步骤3：出炉并将所述第一封装部绕制在收卷盘中；
步骤4：将第二ReBCO带材层和第二封装层分别固定在放线装置上，采用盘装放卷带材的方法将所述第二ReBCO带材层和所述第二封装层卷入所述锡炉；
步骤5：将所述第二ReBCO带材层和所述第二封装层在所述锡炉内焊接形成第二封装部；
步骤6：出炉并将所述第二封装部绕制在所述收卷盘中；
步骤7：将所述第一封装部的所述第一ReBCO带材层和所述第二封装部中的所述第二ReBCO带材层进行结合，制备得到超导带材封装结构。
优选的，在步骤1之后，步骤2之前还包括在所述第一ReBCO带材层的表面涂覆助焊剂形成第一焊锡包覆层；
在步骤4之后，步骤5之前还包括在所述第二ReBCO带材层的表面涂覆助焊剂形成第二焊锡包覆层。
本发明提供的一种超导带材封装结构，其中，第一封装部包括依次固定连接的第一ReBCO带材层和第一封装层；第二封装部包括依次固定连接的第二ReBCO带材层和第二封装层。在制备接头时，将第一封装部中的第一ReBCO带材层与第二封装部中的第二ReBCO带材层固定连接形成超导带材封装结构，即将具有单面封装结构的第一封装部和第二封装部的未封装的一侧进行结合。本发明不同于以往超导带材采用钎焊方式封装或双面封装，通过单面封装可以使封装接头具有更小的厚度，但同时保持良好机械性能，满足在超导设备制作工程中的需求。在制备接头时，通过将超导带材的未封装一侧进行结合，可以得到更低电阻值的接头，从而更好的应用在大型电力设备中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种超导带材封装结构的第一结构示意图；
图2为本发明提供的一种超导带材封装结构的第二结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种超导带材封装结构的装配流程示意图；
其中，第一封装部1、第二封装部2、第一封装层1a、第一ReBCO带材层1b、第二封装层2a、第二ReBCO带材层2b、第一镀铜层3、超导层4、缓冲层5、基带层6、第二镀铜层7、第一焊锡包覆层/第二焊锡包覆层8、助焊剂9、锡炉10和收卷盘11。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种超导带材封装结构，包括固定连接的第一封装部1和第二封装部2；
第一封装部1包括依次固定连接的第一ReBCO带材层1b和第一封装层1a；
第二封装部2包括依次固定连接的第二ReBCO带材层2b和第二封装层2a；
第一封装部1的第一ReBCO带材层1b与第二封装部2的第二ReBCO带材层2b固定连接形成超导带材封装结构。
本发明实施例提供的一种超导带材封装结构，其中，第一封装部1包括依次固定连接的第一ReBCO带材层1b和第一封装层1a；第二封装部2包括依次固定连接的第二ReBCO带材层2b和第二封装层2a。在制备接头时，将第一封装部1中的第一ReBCO带材层1b与第二封装部2中的第二ReBCO带材层2b固定连接形成超导带材封装结构，即将具有第一封装部1和第二封装部2未封装的一侧进行单面封装。本发明实施例不同于以往超导带材采用钎焊方式封装或双面封装，通过单面封装可以使封装接头具有更小的厚度，但同时保持良好机械性能，满足在超导设备制作工程中的需求。在制备接头时，通过将超导带材的未封装一侧进行结合，可以得到更低电阻值的接头，从而更好的应用在大型电力设备中。
进一步的，请参阅图2，第一ReBCO带材层1b和第二ReBCO带材层2b均包括依次固定连接的第一镀铜层3、超导层4、缓冲层5、基带层6和第二镀铜层7；
第一ReBCO带材层1b的第二镀铜层7与第一封装层1a固定连接；
第二ReBCO带材层2b的第二镀铜层7与第二封装层2a固定连接；
第一ReBCO带材层1b中的第一镀铜层3和第二ReBCO带材层2b中的第一镀铜层3固定连接形成超导带材封装结构。
进一步的，第一封装部1还包括第一焊锡包覆层8；
第一ReBCO带材层1b中的第二镀铜层7通过第一焊锡包覆层8与第一封装层1a固定连接。
进一步的，第二封装部2还包括第二焊锡包覆层8；
第二ReBCO带材层2b中的第二镀铜层7通过第二焊锡包覆层8与第二封装层2a固定连接。
进一步的，第一封装层1a和第二封装层2a均包括固定连接的第三金属层和第四金属层；
第一封装层的第三金属层与第一焊锡包覆层固定连接；
第二封装层的第三金属层与第二焊锡包覆层固定连接。
进一步的，第三金属层为黄铜制得的第三金属层。
进一步的，第三金属层为不锈钢制得的第三金属层。
进一步的，第四金属层为紫铜制得的第四金属层。
进一步的，如图3所示，本发明实施例还提供了一种超导带材封装结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将第一ReBCO带材层1b和第一封装层1a分别固定在放线装置上，采用盘装放卷带材的方法将所述第一ReBCO带材层1b和第一封装层卷入锡炉10；
步骤2：将第一ReBCO带材层1b和第一封装层1a在锡炉10内焊接形成第一封装部1；
步骤3：出炉并将第一封装部1绕制在收卷盘11中；
步骤4：将第二ReBCO带材层2b和第二封装层2a分别固定在放线装置上，采用盘装放卷带材的方法将第二ReBCO带材层2b和第二封装层2a卷入锡炉10；
步骤5：将第二ReBCO带材层2b和第二封装层2a在锡炉10内焊接形成第二封装部2；
步骤6：出炉并将第二封装部2绕制在收卷盘11中；
步骤7：将第一封装部1的第一ReBCO带材层1b和第二封装部2中的第二ReBCO带材层2b进行结合，制备得到超导带材封装结构。
进一步的，在步骤1之后，步骤2之前还包括在第一ReBCO带材层1b的表面涂覆助焊剂9形成第一焊锡包覆层；
在步骤4之后，步骤5之前还包括在第二ReBCO带材层2b的表面涂覆助焊剂9形成第二焊锡包覆层。
需要说明的是，锡炉10中安装有夹刀，可刮掉第一封装部1与第二封装部2表面多余的焊锡，保证其表层光滑。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。
Claims (10)
1.一种超导带材封装结构，其特征在于，包括固定连接的第一封装部和第二封装部；
所述第一封装部包括依次固定连接的第一ReBCO带材层和第一封装层；
所述第二封装部包括依次固定连接的第二ReBCO带材层和第二封装层；
所述第一封装部通过所述第一ReBCO带材层与所述第二封装部的所述第二ReBCO带材层固定连接形成超导带材封装结构。
2.根据权利要求1所述的一种超导带材封装结构，其特征在于，所述第一ReBCO带材层和所述第二ReBCO带材层均包括依次固定连接的第一镀铜层、超导层、缓冲层、基带层和第二镀铜层；
所述第一ReBCO带材层的第二镀铜层与所述第一封装层固定连接；
所述第二ReBCO带材层的第二镀铜层与所述第二封装层固定连接；
所述第一ReBCO带材层中的第一镀铜层和所述第二ReBCO带材层中的第一镀铜层固定连接形成所述超导带材封装结构。
3.根据权利要求2所述的一种超导带材封装结构，其特征在于，所述第一封装部还包括第一焊锡包覆层；
所述第一ReBCO带材层的第二镀铜层通过所述第一焊锡包覆层与所述第一封装层固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种超导带材封装结构，其特征在于，所述第二封装部还包括第二焊锡包覆层；
所述第二ReBCO带材层的第二镀铜层通过所述第二焊锡包覆层与所述第二封装层固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种超导带材封装结构，其特征在于，所述第一封装层和所述第二封装层均包括固定连接的第三金属层和第四金属层；
所述第一封装层的所述第三金属层与所述第一焊锡包覆层固定连接；
所述第二封装层的所述第三金属层与所述第二焊锡包覆层固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种超导带材封装结构，其特征在于，所述第三金属层为黄铜制得的第三金属层。
7.根据权利要求5所述的一种超导带材封装结构，其特征在于，所述第三金属层为不锈钢制得的第三金属层。
8.根据权利要求5所述的一种超导带材封装结构，其特征在于，所述第四金属层为紫铜制得的第四金属层。
9.一种超导带材封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将第一ReBCO带材层和第一封装层分别固定在放线装置上，采用盘装放卷带材的方法将所述第一ReBCO带材层和所述第一封装层卷入所述锡炉；
步骤2：将所述第一ReBCO带材层和所述第一封装层在所述锡炉内焊接形成第一封装部；
步骤3：出炉并将所述第一封装部绕制在收卷盘中；
步骤4：将第二ReBCO带材层和第二封装层分别固定在放线装置上，采用盘装放卷带材的方法将所述第二ReBCO带材层和所述第二封装层卷入所述锡炉；
步骤5：将所述第二ReBCO带材层和所述第二封装层在所述锡炉内焊接形成第二封装部；
步骤6：出炉并将所述第二封装部绕制在所述收卷盘中；
步骤7：将所述第一封装部的所述第一ReBCO带材层和所述第二封装部中的所述第二ReBCO带材层进行结合，制备得到超导带材封装结构。
10.根据权利要求9所述的超导带材封装结构的制备方法，其特征在于，在步骤1之后，步骤2之前还包括在所述第一ReBCO带材层的表面涂覆助焊剂形成第一焊锡包覆层；
在步骤4之后，步骤5之前还包括在所述第二ReBCO带材层的表面涂覆助焊剂形成第二焊锡包覆层。
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