CN110895986B - 一种低阻铌三锡超导线接头及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低阻铌三锡超导线接头及其制作方法，涉及超导线技术领域，以线圈骨架端板、定位块、绝磁支撑管、绝缘瓷柱、支撑架及无氧铜槽为整体结构，铌三锡超导线抽头及铌钛超导线端头外表面设铅铋合金层，以伍德合金灌封焊接为超导接头。本发明通过在无氧铜槽内以焊料将铌三锡超导线抽头和铌钛超导线端头灌封焊接，增大了稳定基体体积，使连接处有足够大的接触面积，降低接头电阻，保障了超导线接头的工作稳定性。线圈骨架端板、定位块、绝磁支撑管、绝缘瓷柱、支撑架及无氧铜槽的结构固定一体化，使得超导线接头在结构受力、移动等方面得到了最大化的工况稳定性保障；同时，该结构保护固定铌三锡超导线，有效地防止了铌三锡超导线的损伤。

Description

一种低阻铌三锡超导线接头及其制作方法

技术领域

本发明涉及超导线技术领域，具体涉及一种用于低阻铌三锡超导线的接头结构及其制作方法。

背景技术

铌三锡是一种典型的金属间化合物，因其独特的A15相的警惕结构，具有高临界温度和临界磁场。铌三锡的临界温度为18.2K，在4.2K温度下其临界磁场可达到24.5T，是一种特别适用于产生高磁场的超导体。目前，铌三锡超导线材被广泛应用于10T至20T的磁场，铌三锡也在国内外高磁场超导磁体中得到了广泛的运用。

铌三锡超导线材的接头质量直接影响超导磁体工作稳定性和可靠性。超导磁体对接头要求较为严格，接头需要确保在磁体运行时不产生或几乎不产生热量，并稳定承载目标的高运行电流，同时超导线接头也要保证磁场的稳定性，防止引发失超；为了保持磁场的均匀性、消除接头产生的焦耳热，超导线之间的焊接接头电阻需小于10^-10Ω，锡焊、铟焊等常用的焊接方式难以满足电阻要求。

目前，最为常见的超导磁体铌三锡接头制作工艺分为两种，第一种为在超导线热处理前制作接头，将未反应的多芯Nb₃Sn线端部腐蚀出芯丝，内埋到专门设计的装有Nb粉、Sn粉和Cu粉的铜管中，经挤压制成Nb-Sn-Cu混合柱体，再将混合柱体置于Ar气环境中长时间热处理生成Nb₃Sn超导体。另一种为在超导线热处理后制作接头，先通过复杂的工装结构辅助，在真空热处理炉中反应生成脆而易断的铌三锡线，然后将铌三锡线绝缘处理，再通过伍德合金等焊接成接头。两种制作工艺均较为复杂，对加工环境的要求较苛刻，同时磁体制作风险高，不适合一般工人操作，也难以保证制作成品率，很难在实际工程中使用，因此，超导磁体铌三锡接头制作的复杂性直接影响高磁场超导磁体的发展和应用。

通过现有技术检索，存在以下已知的技术方案：

现有技术：

申请号：CN201010221920.8，申请日：2010.06.30，授权公告日：2010.11.17，一种青铜工艺Nb₃Sn超导体多芯线接头及其制备方法，接头的结构由内层至外层分别为：稳定芯、超导连接单元、Nb管和Cu管，上述各层次之间紧密贴合。超导连接单元由内层至外层分别为Nb丝、Nb₃Sn化合物层、Cu-Sn合金镀层，其中同一超导连接单元内待连接的不同的超导体多芯线的Nb丝相互搭接，Nb丝表面沉积Cu-Sn合金镀层，Nb₃Sn化合物层为Nb丝与Cu-Sn合金镀层于热处理反应过程中在两者之间通过固态扩散生成，不同的超导体多芯线Nb丝表面的Nb₃Sn化合物层相互桥接导通，起到超导连接作用，使得青铜工艺Nb₃Sn超导体多芯线的接头在超导温度下保持低电阻、低损耗。

现有技术2：

申请号：一种青铜工艺Nb₃Sn超导体多芯线接头，申请日：2010.06.30，授权公告日：2012.07.18，一种青铜工艺Nb₃Sn超导体多芯线接头及其制备方法，接头的结构由内层至外层分别为：稳定芯、超导连接单元、Nb管和Cu管，上述各层次之间紧密贴合。超导连接单元由内层至外层分别为Nb丝、Nb₃Sn化合物层、Cu-Sn合金镀层，其中同一超导连接单元内待连接的不同的超导体多芯线的Nb丝相互搭接，Nb丝表面沉积Cu-Sn合金镀层，Nb₃Sn化合物层为Nb丝与Cu-Sn合金镀层于热处理反应过程中在两者之间通过固态扩散生成，不同的超导体多芯线Nb丝表面的Nb₃Sn化合物层相互桥接导通，起到超导连接作用，使得青铜工艺Nb₃Sn超导体多芯线的接头在超导温度下保持低电阻、低损耗。

现有技术3

《低阻Nb₃SnCICC超导接头研制与性能测试》(《低温与超导》，第41卷，第五期，史全意等)

已经研制出两种结构的低电阻值Nb₃Sn CICC超导接头，同时利用超导变压器原理并采用高精度的Keithley 2002的数据采集系统对两种超导接头进行了性能测试，并采用感应法即衰减常数法对两种CICC超导接头性能测试数据进行分析，结果表明：两种超导接头满足其设计要求。

通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性；并且以上专利文件的相互组合没有破坏本发明的创造性。

发明内容

本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种低阻铌三锡超导线接头及其制作方法。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种低阻铌三锡超导线接头，定位块通过固定螺钉连接固定于线圈骨架端板上，支撑架固连于所述线圈骨架端板上，绝磁支撑管前端口穿入所述定位块上设置的第一引出孔内，并与所述定位块连接固定，末端口穿入支撑架的支撑孔内，由所述支撑架支撑固定；支撑架上与所述绝磁支撑管相对一侧还可拆卸连接有水平设置的无氧铜槽或不锈钢槽，所述无氧铜槽和所述不锈钢槽均呈顶部敞口的槽型结构，其前端与所述绝磁支撑管的末端口连通；

铌三锡超导线的抽头依次穿过设置于所述线圈骨架端板的第二引出孔、所述第一引出孔及各绝缘瓷柱设置，各所述绝缘瓷柱均间隙配合于所述绝磁支撑管内，所述铌三锡超导线的抽头末端位于与所述支撑架连接的所述无氧铜槽或所述不锈钢槽内；当所述无氧铜槽连接于所述支撑架上时，其内还设有两根铌钛超导线，两根所述铌钛超导线通过焊料与所述铌三锡超导线焊接为整体。

进一步的，所述绝磁支撑管包括竖直设置的前部和水平设置的后部，所述前部和所述后部连接处呈弧形弯管结构；所述支撑架底部与所述线圈骨架端板焊接固定，所述绝磁支撑管前端口和后端口分别与所述定位块和所述支撑架焊接固定；所述无氧铜槽和所述不锈钢槽通过螺纹连接件与所述支撑架可拆卸连接；所述螺纹连接件的螺杆外部套设绝缘瓷柱套，所述绝缘瓷柱套靠近所述螺杆头部一端呈台阶状结构，其截面呈T型。

进一步的，所述固定螺钉外部垫设绝缘瓷柱套，所述定位块与所述线圈骨架端板之间垫设云母片，所述支撑架与所述无氧铜槽之间垫设绝缘片；所述不锈钢槽、所述绝磁支撑管和所述支撑架由无磁不锈钢材料制成，所述无氧铜槽由C10100无氧铜材料制成。

一种低阻铌三锡超导线接头的制作工艺，包括以下步骤：

步骤一，将定位块通过至少两个固定螺钉连接固定于线圈骨架端板上，并将不锈钢槽通过螺纹连接件水平连接于所述支撑架上；

步骤二，从骨架上抽出铌三锡超导线，将其抽头依次穿过第二引出孔、第一引出孔及各绝缘瓷柱，然后将各所述绝缘瓷柱依次由绝磁支撑管前端口送入所述绝磁支撑管内，并将铌三锡超导线抽头末端由所述绝磁支撑管末端口抽出至所述不锈钢槽内固定；

步骤三，在所述不锈钢槽内，根据铌三锡超导线的线材成分配比及生产工艺，采用超导领域线圈制作中的通用流程对铌三锡超导线进行热处理及除碳，

步骤四，拆除所述不锈钢槽，并将无氧铜槽通过螺纹连接件水平连接于所述支撑架上，同时应使所述铌三锡超导线的抽头末端位于所述无氧铜槽内；

步骤五，将两根铌钛超导线前端固定于所述无氧铜槽内，然后在所述无氧铜槽内灌封焊料，使两根所述铌钛超导线前端与所述铌三锡超导线的抽头末端焊接为整体，即超导线接头。

进一步的，步骤四和步骤五之间设有步骤a和步骤b：

步骤a，进行所述铌三锡超导线抽头及两根所述铌钛超导线端部的表面氧化层腐蚀清理，以稀硫酸腐蚀所述铌三锡超导线抽头及两根所述铌钛超导线端部表面至露出光洁的纯铜，然后用清水漂洗数次，并用工业酒精清洁干燥；

步骤b，将所述铌三锡超导线抽头及两根所述铌钛超导线端部浸入熔化的铅铋合金焊料中，分段缓慢取出所述铌三锡超导线抽头，在所述铌三锡超导线抽头外层形成铅铋合金层。

进一步的，所述步骤a中所述铌三锡超导线抽头及两根所述铌钛超导线端部的腐蚀长度为60mm，腐蚀时间为15～20s，稀硫酸浓度为60％，清水漂洗次数为3次。

进一步的，所述焊料为伍德合金焊料，其灌注长度大于50mm，灌注温度为120～150℃。

进一步的，所述步骤b中，分段缓慢取出所述铌三锡超导线的操作过程具体如下：

S1，将所述铌三锡超导线抽头及所述铌钛超导线端部由端头开始划分为第一段、第二段和第三段，然后将所述第一段、所述第二段和所述第三段均浸入熔化的铅铋合金焊料中；

S2、持续第一时间t₁后，将所述第三段由熔化的铅铋合金焊料中取出，所述第一段和所述第二段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；

S3、持续第二时间t₂后，将所述第二段由熔化的铅铋合金焊料中取出，所述第一段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；

S4、持续第三时间t₃后，将所述第一段由熔化的铅铋合金焊料中取出。

进一步的，所述铌三锡超导线和所述铌钛超导线浸入熔化的铅铋合金焊料中的温度为255～285℃，所述第一段、所述第二段和所述第三段的范围分别为由端头至距离端头0～25mm、25～35mm和35～45mm的区域；所述第一时间t₁、所述第二时间t₂和所述第三时间t₃分别为4min、5min、8min。

进一步的，所述步骤b中，铅铋合金中铅元素与铋元素的质量比为40％：60％。

本发明提供了一种低阻铌三锡超导线接头及其制作方法，具有以下有益效果：

1、超导线接头的线圈骨架端板、定位块、绝磁支撑管、绝缘瓷柱、支撑架及无氧铜槽呈整体结构，承受并平衡铌三锡超导线受到的电磁力，避免其因应力过大断裂、损伤，保障了超导线接头结构的稳定；同时，这种结构也避免了结构移动摩擦生热，进一步提高了超导线接头稳定运行的可靠性；

2、无氧铜槽内以焊料灌封，实现铌三锡超导线和铌钛超导线的焊接连接，使连接处有足够大的接触面积，有效降低接头电阻，保障超导线接头的稳定工作；

3、铌三锡超导线和铌钛超导线外层形成铅铋合金层，焊接处灌封伍德合金，大大增加了超导线接头焊接位置载流结构的体积，提高了超导线接头的整体载流能力，同时铅铋合金及封伍德合金的低温超导性能稳定，进一步保障了超导线接头在低温环境下的超导性能；

4、热处理中采用不锈钢槽保护铌三锡超导线抽头，热处理后完成低阻铌三锡超导线接头制作，并采用绝磁支撑管和绝缘瓷柱保护固定铌三锡超导线，有效地防止了热处理后铌三锡超导线的损伤，同时实现铌三锡超导线热处理后位置、形态的控制；

5、支撑架固定设计可有效保证低阻铌三锡线接头制作和后期使用中稳定性；无氧铜槽顶部敞口、半开放式的结构为超导线接头的制作和维护提供了更大的操作空间，有效降低操作难度；

6、广泛适用于磁场强度不大于5T的磁场区域，且对磁场方向没有要求，适用性好；

7、结构简单、操作便捷，成品率高，具有良好的实用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明A处的局部放大结构示意图；

图3为本发明的局部结构示意图；

图4为本发明的主视剖视图。

图中：

1、定位块，2、固定螺钉，3、云母片，4、绝缘瓷柱套，5、绝磁支撑管，6、绝缘瓷柱，7、支撑架，8、绝缘片，9、无氧铜槽，10、铌三锡超导线，11、铌钛超导线，12、焊料，13、线圈骨架端板，14、螺纹连接件，15、不锈钢槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

如图1～图4所示，其结构关系为：定位块1通过固定螺钉2连接固定于线圈骨架端板13上，支撑架7固连于线圈骨架端板13上，绝磁支撑管5前端口穿入定位块1上设置的第一引出孔内，并与定位块1连接固定，末端口穿入支撑架7的支撑孔内，由支撑架7支撑固定；支撑架7上与绝磁支撑管5相对一侧还可拆卸连接有水平设置的无氧铜槽9或不锈钢槽15，无氧铜槽9和不锈钢槽15均呈顶部敞口的槽型结构，其前端与绝磁支撑管5的末端口连通；

铌三锡超导线10的抽头依次穿过设置于线圈骨架端板13的第二引出孔、第一引出孔及各绝缘瓷柱6设置，各绝缘瓷柱6均间隙配合于绝磁支撑管5内，铌三锡超导线10的抽头末端位于与支撑架7连接的无氧铜槽9或不锈钢槽15内；当无氧铜槽9连接于支撑架7上时，其内还设有两根铌钛超导线11，两根铌钛超导线11通过焊料12与铌三锡超导线10焊接为整体。

优选的，绝磁支撑管5包括竖直设置的前部和水平设置的后部，前部和后部连接处呈弧形弯管结构；支撑架7底部与线圈骨架端板13焊接固定，绝磁支撑管5前端口和后端口分别与定位块1和支撑架7焊接固定；无氧铜槽9和不锈钢槽15通过螺纹连接件14与支撑架7可拆卸连接；螺纹连接件14的螺杆外部套设绝缘瓷柱套4，绝缘瓷柱套4靠近螺杆头部一端呈台阶状结构，其截面呈T型。

优选的，固定螺钉2外部垫设绝缘瓷柱套4，定位块1与线圈骨架端板13之间垫设云母片3，支撑架7与无氧铜槽9之间垫设绝缘片8，绝缘片8可采用的材质为G10；不锈钢槽15、绝磁支撑管5和支撑架7由无磁不锈钢材料制成，无氧铜槽9由C10100无氧铜材料制成。

上述低阻铌三锡超导线接头的制作的制作工艺，包括以下步骤：

步骤一，将定位块1通过至少两个固定螺钉2连接固定于线圈骨架端板13上，并将不锈钢槽15通过螺纹连接件14水平连接于支撑架7上；

步骤二，从骨架上抽出铌三锡超导线10，将其抽头依次穿过第二引出孔、第一引出孔及各绝缘瓷柱6，然后将各绝缘瓷柱6依次由绝磁支撑管5前端口送入绝磁支撑管5内，并将铌三锡超导线10抽头末端由绝磁支撑管5末端口抽出至不锈钢槽15内固定；多个绝缘瓷柱5用作固定绝磁支撑管5内的一段铌三锡超导线10的形态和位置，并控制铌三锡超导线10热处理后形成的形态。

步骤三，在不锈钢槽15内，根据铌三锡超导线10的线材成分配比及生产工艺，采用超导领域线圈制作中顶部的通用流程对铌三锡超导线10进行热处理及除碳，

步骤四，拆除不锈钢槽15，并将无氧铜槽9通过螺纹连接件14水平连接于支撑架7上，同时应使铌三锡超导线10的抽头末端位于无氧铜槽9内；

步骤五，将两根铌钛超导线11前端固定于无氧铜槽9内，一般将两根铌钛超导线11平行于线圈骨架端板13等高设于铌三锡超导线10抽头两侧，然后在无氧铜槽9内灌封焊料12，使两根铌钛超导线11前端与铌三锡超导线10的抽头末端焊接为整体，即超导线接头。

优选的，步骤四和步骤五之间设有步骤a和步骤b：

步骤a，进行铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部的表面氧化层腐蚀清理，以稀硫酸腐蚀铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部表面至露出光洁的纯铜，然后用清水漂洗数次，并用工业酒精清洁干燥；

步骤b，将铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部浸入熔化的铅铋合金焊料中，分段缓慢取出铌三锡超导线10抽头，在铌三锡超导线10抽头外层形成铅铋合金层。

优选的，步骤a中铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部的腐蚀长度为60mm，腐蚀时间为15～20s，稀硫酸浓度为60％，清水漂洗次数为3次。

优选的，焊料12为伍德合金焊料，其灌注长度大于50mm，灌注温度为120～150℃。

优选的，步骤b中，分段缓慢取出铌三锡超导线10的操作过程具体如下：

S1，将铌三锡超导线10抽头及铌钛超导线11端部由端头开始划分为第一段、第二段和第三段，然后将第一段、第二段和第三段均浸入熔化的铅铋合金焊料中；

S2、持续第一时间t₁后，将第三段由熔化的铅铋合金焊料中缓慢取出，第一段和第二段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；

S3、持续第二时间t₂后，将第二段由熔化的铅铋合金焊料中缓慢取出，第一段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；

S4、持续第三时间t₃后，将第一段由熔化的铅铋合金焊料中缓慢取出。

优选的，铌三锡超导线10和铌钛超导线11浸入熔化的铅铋合金焊料中的温度为255～285℃，第一段、第二段和第三段的范围分别为由端头至距离端头0～25m m、25～35mm和35～45mm的区域；第一时间t₁、第二时间t₂和第三时间t₃分别为4min、5min、8min。

优选的，步骤b中，铅铋合金中铅元素与铋元素的质量比为40％：60％

使用上述制作工艺制作的低阻铌三锡超导线接头电阻数值在10^-11Ω量级。

制作过程中，铌三锡超导线的热处理及除碳流程可参考《大型Nb_3Sn_CICC型超导线圈的热处理工艺》(《低温与超导，第46卷，第二期，钱新星等)。

同时，因铌三锡超导线10材料成分和制作工艺的不同，在其热处理及除碳的流程中，控制参数(如温度、时间等)应相应调整设置，具体按照铌三锡超导线10制造厂家提供的的热处理工艺进行热处理及除碳。

实施例1

按如下步骤制作低阻铌三锡超导线接头：

步骤一，将定位块1通过至少两个固定螺钉2连接固定于线圈骨架端板13上，并将不锈钢槽15通过螺纹连接件14水平连接于支撑架7上；

步骤二，从骨架上抽出铌三锡超导线10，将其抽头依次穿过第二引出孔、第一引出孔及各绝缘瓷柱6，然后将各绝缘瓷柱6依次由绝磁支撑管5前端口送入绝磁支撑管5内，并将铌三锡超导线10抽头末端由绝磁支撑管5末端口抽出至不锈钢槽15内固定；

步骤三，在不锈钢槽15内，根据铌三锡超导线10的线材成分配比及生产工艺，采用超导领域线圈制作中顶部的通用流程对铌三锡超导线10进行热处理及除碳；

步骤四，拆除不锈钢槽15，并将无氧铜槽9通过螺纹连接件14水平连接于支撑架7上，同时应使铌三锡超导线10的抽头末端位于无氧铜槽9内；

步骤a，进行铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部的表面氧化层腐蚀清理，以60％稀硫酸腐蚀铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部表面至露出光洁的纯铜，腐蚀长度为60mm，腐蚀时间为15s，然后用清水漂洗3次，并用工业酒精清洁干燥；

步骤b，将铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11抽头浸入熔化的铅铋合金焊料中，铌三锡超导线10和铌钛超导线11浸入熔化的铅铋合金焊料中的温度为255℃，铅铋合金中铅元素与铋元素的质量比为40％：60％；将铌三锡超导线10抽头及铌钛超导线11端部由端头开始划分，由端头至距离端头0～25mm、25～35mm和35～45mm的区域分别为第一段、第二段和第三段，然后将第一段、第二段和第三段均浸入熔化的铅铋合金焊料中；持续第一时间4min后，将第三段由熔化的铅铋合金焊料中取出，第一段和第二段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；持续第二时间5min后，将第二段由熔化的铅铋合金焊料中取出，第一段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；持续第三时间8min后，将第一段由熔化的铅铋合金焊料中取出，在铌三锡超导线10抽头外层形成铅铋合金层。

步骤五，将两根铌钛超导线11前端固定于无氧铜槽9内，一般将两根铌钛超导线11平行于线圈骨架端板13等高设于铌三锡超导线10抽头两侧，然后在无氧铜槽9内灌封伍德合金焊料12，灌注长度50mm，灌注温度为120℃，使两根铌钛超导线11前端与铌三锡超导线10的抽头末端焊接为整体，即超导线接头。

按上述工艺制作的低阻铌三锡超导线接头电阻可达到5×10^-11Ω。

实施例2

按如下步骤制作低阻铌三锡超导线接头：

步骤一，将定位块1通过至少两个固定螺钉2连接固定于线圈骨架端板13上，并将不锈钢槽15通过螺纹连接件14水平连接于支撑架7上；

步骤二，从骨架上抽出铌三锡超导线10，将其抽头依次穿过第二引出孔、第一引出孔及各绝缘瓷柱6，然后将各绝缘瓷柱6依次由绝磁支撑管5前端口送入绝磁支撑管5内，并将铌三锡超导线10抽头末端由绝磁支撑管5末端口抽出至不锈钢槽15内固定；

步骤三，在不锈钢槽15内，根据铌三锡超导线10的线材成分配比及生产工艺，采用超导领域线圈制作中顶部的通用流程对铌三锡超导线10进行热处理及除碳；

步骤四，拆除不锈钢槽15，并将无氧铜槽9通过螺纹连接件14水平连接于支撑架7上，同时应使铌三锡超导线10的抽头末端位于无氧铜槽9内；

步骤a，进行铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部的表面氧化层腐蚀清理，以60％稀硫酸腐蚀铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部表面至露出光洁的纯铜，腐蚀长度为60mm，腐蚀时间为18s，然后用清水漂洗3次，并用工业酒精清洁干燥；

步骤b，将铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11抽头浸入熔化的铅铋合金焊料中，铌三锡超导线10和铌钛超导线11浸入熔化的铅铋合金焊料中的温度为270℃，铅铋合金中铅元素与铋元素的质量比为40％：60％；将铌三锡超导线10抽头及铌钛超导线11端部由端头开始划分，由端头至距离端头0～22mm、22～34mm和34～45mm的区域分别为第一段、第二段和第三段，然后将第一段、第二段和第三段均浸入熔化的铅铋合金焊料中；持续第一时间4min后，将第三段由熔化的铅铋合金焊料中取出，第一段和第二段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；持续第二时间5min后，将第二段由熔化的铅铋合金焊料中取出，第一段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；持续第三时间8min后，将第一段由熔化的铅铋合金焊料中取出，在铌三锡超导线10抽头外层形成铅铋合金层。

步骤五，将两根铌钛超导线11前端固定于无氧铜槽9内，一般将两根铌钛超导线11平行于线圈骨架端板13等高设于铌三锡超导线10抽头两侧，然后在无氧铜槽9内灌封伍德合金焊料12，灌注长度大于55mm，灌注温度为135℃，使两根铌钛超导线11前端与铌三锡超导线10的抽头末端焊接为整体，即超导线接头。

按上述工艺制作的低阻铌三锡超导线接头电阻可达到8×10^-11Ω。

实施例3

按如下步骤制作低阻铌三锡超导线接头：

步骤一，将定位块1通过至少两个固定螺钉2连接固定于线圈骨架端板13上，并将不锈钢槽15通过螺纹连接件14水平连接于支撑架7上；

步骤二，从骨架上抽出铌三锡超导线10，将其抽头依次穿过第二引出孔、第一引出孔及各绝缘瓷柱6，然后将各绝缘瓷柱6依次由绝磁支撑管5前端口送入绝磁支撑管5内，并将铌三锡超导线10抽头末端由绝磁支撑管5末端口抽出至不锈钢槽15内固定；

步骤三，在不锈钢槽15内，根据铌三锡超导线10的线材成分配比及生产工艺，采用超导领域线圈制作中顶部的通用流程对铌三锡超导线10进行热处理及除碳；

步骤四，拆除不锈钢槽15，并将无氧铜槽9通过螺纹连接件14水平连接于支撑架7上，同时应使铌三锡超导线10的抽头末端位于无氧铜槽9内；

步骤a，进行铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部的表面氧化层腐蚀清理，以60％稀硫酸腐蚀铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11端部表面至露出光洁的纯铜，腐蚀长度为60mm，腐蚀时间为20s，然后用清水漂洗3次，并用工业酒精清洁干燥；

步骤b，将铌三锡超导线10抽头及两根铌钛超导线11抽头浸入熔化的铅铋合金焊料中，铌三锡超导线10和铌钛超导线11浸入熔化的铅铋合金焊料中的温度为285℃，铅铋合金中铅元素与铋元素的质量比为40％：60％；将铌三锡超导线10抽头及铌钛超导线11端部由端头开始划分，由端头至距离端头0～20mm、20～30mm和30～40mm的区域分别为第一段、第二段和第三段，然后将第一段、第二段和第三段均浸入熔化的铅铋合金焊料中；持续第一时间4min后，将第三段由熔化的铅铋合金焊料中取出，第一段和第二段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；持续第二时间5min后，将第二段由熔化的铅铋合金焊料中取出，第一段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；持续第三时间8min后，将第一段由熔化的铅铋合金焊料中取出，在铌三锡超导线10抽头外层形成铅铋合金层。

步骤五，将两根铌钛超导线11前端固定于无氧铜槽9内，一般将两根铌钛超导线11平行于线圈骨架端板13等高设于铌三锡超导线10抽头两侧，然后在无氧铜槽9内灌封伍德合金焊料12，灌注长度60mm，灌注温度为150℃，使两根铌钛超导线11前端与铌三锡超导线10的抽头末端焊接为整体，即超导线接头。

按上述工艺制作的低阻铌三锡超导线接头电阻可达到7×10^-11Ω。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种低阻铌三锡超导线接头，其特征在于：定位块（1）通过固定螺钉（2）连接固定于线圈骨架端板（13）上，支撑架（7）固连于所述线圈骨架端板（13）上，绝磁支撑管（5）前端口穿入所述定位块（1）上设置的第一引出孔内，并与所述定位块（1）连接固定，所述绝磁支撑管（5）末端口穿入支撑架（7）的支撑孔内，由所述支撑架（7）支撑固定；支撑架（7）上与所述绝磁支撑管（5）相对一侧还可拆卸连接有水平设置的无氧铜槽（9）或不锈钢槽（15），所述无氧铜槽（9）和所述不锈钢槽（15）均呈顶部敞口的槽型结构，所述无氧铜槽（9）或所述不锈钢槽（15）的前端与所述绝磁支撑管（5）的末端口连通；

铌三锡超导线（10）的抽头依次穿过设置于所述线圈骨架端板（13）的第二引出孔、所述第一引出孔及各绝缘瓷柱（6）设置，各所述绝缘瓷柱（6）均间隙配合于所述绝磁支撑管（5）内，所述铌三锡超导线（10）的抽头末端位于与所述支撑架（7）连接的所述无氧铜槽（9）或所述不锈钢槽（15）内；当所述无氧铜槽（9）连接于所述支撑架（7）上时，其内还设有两根铌钛超导线（11），两根所述铌钛超导线（11）通过焊料（12）与所述铌三锡超导线（10）焊接为整体。

2.根据权利要求1所述的一种低阻铌三锡超导线接头，其特征在于：所述绝磁支撑管（5）包括竖直设置的前部和水平设置的后部，所述前部和所述后部连接处呈弧形弯管结构；所述支撑架（7）底部与所述线圈骨架端板（13）焊接固定，所述绝磁支撑管（5）前端口和末端口分别与所述定位块（1）和所述支撑架（7）焊接固定；所述无氧铜槽（9）或所述不锈钢槽（15）通过螺纹连接件（14）与所述支撑架（7）可拆卸连接；所述螺纹连接件（14）的螺杆外部套设绝缘瓷柱套（4），所述绝缘瓷柱套（4）靠近所述螺杆头部一端呈台阶状结构，其截面呈T型。

3.根据权利要求1所述的一种低阻铌三锡超导线接头，其特征在于：所述定位块（1）与所述线圈骨架端板（13）之间垫设云母片（3），所述支撑架（7）与所述无氧铜槽（9）之间垫设绝缘片（8）；所述不锈钢槽（15）、所述绝磁支撑管（5）和所述支撑架（7）由无磁不锈钢材料制成，所述无氧铜槽（9）由 C10100无氧铜材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种低阻铌三锡超导线接头的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将定位块（1）通过至少两个固定螺钉（2）连接固定于线圈骨架端板（13）上，并将不锈钢槽（15）通过螺纹连接件（14）水平连接于所述支撑架（7）上；

步骤二，从骨架上抽出铌三锡超导线（10），将其抽头依次穿过第二引出孔、第一引出孔及各绝缘瓷柱（6），然后将各所述绝缘瓷柱（6）依次由绝磁支撑管（5）前端口送入所述绝磁支撑管（5）内，并将铌三锡超导线（10）抽头末端由所述绝磁支撑管（5）末端口抽出至所述不锈钢槽（15）内固定；

步骤三，在所述不锈钢槽（15）内，根据铌三锡超导线（10）的线材成分配比及生产工艺，采用超导领域线圈制作中的通用流程对铌三锡超导线（10）进行热处理及除碳，

步骤四，拆除所述不锈钢槽（15），并将无氧铜槽（9）通过螺纹连接件（14）水平连接于所述支撑架（7）上，同时应使所述铌三锡超导线（10）的抽头末端位于所述无氧铜槽（9）内；

步骤五，将两根铌钛超导线（11）前端固定于所述无氧铜槽（9）内，然后在所述无氧铜槽（9）内灌封焊料（12），使两根所述铌钛超导线（11）前端与所述铌三锡超导线（10）的抽头末端焊接为整体，即超导线接头。

5.根据权利要求4所述的一种低阻铌三锡超导线接头的制作工艺，其特征在于，步骤四和步骤五之间设有步骤a和步骤b：

步骤a，进行所述铌三锡超导线（10）抽头及两根所述铌钛超导线（11）端部的表面氧化层腐蚀清理，以稀硫酸腐蚀所述铌三锡超导线（10）抽头及两根所述铌钛超导线（11）端部表面至露出光洁的纯铜，然后用清水漂洗数次，并用工业酒精清洁干燥；

步骤b，将所述铌三锡超导线（10）抽头及两根所述铌钛超导线（11）端部浸入熔化的铅铋合金焊料中，分段取出所述铌三锡超导线（10）抽头和所述铌钛超导线（11）端部，在所述铌三锡超导线（10）抽头和所述铌钛超导线（11）端部外层形成铅铋合金层。

6.根据权利要求5所述的一种低阻铌三锡超导线接头的制作工艺，其特征在于：所述步骤a中所述铌三锡超导线（10）抽头及两根所述铌钛超导线（11）端部的腐蚀长度为60mm，腐蚀时间为15~20s，稀硫酸浓度为60%，清水漂洗次数为3次。

7.根据权利要求5所述的一种低阻铌三锡超导线接头的制作工艺，其特征在于：所述焊料（12）为伍德合金焊料，其灌注长度大于50mm，灌注温度为120~150℃。

8.根据权利要求5所述的一种低阻铌三锡超导线接头的制作工艺，其特征在于，所述步骤b中，分段取出所述铌三锡超导线（10）抽头和所述铌钛超导线（11）端部的操作过程具体如下：

S1，将所述铌三锡超导线（10）抽头及所述铌钛超导线（11）端部由端头开始划分为第一段、第二段和第三段，然后将所述第一段、所述第二段和所述第三段均浸入熔化的铅铋合金焊料中；

S2、持续第一时间t₁后，将所述第三段由熔化的铅铋合金焊料中取出，所述第一段和所述第二段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；

S3、持续第二时间t₂后，将所述第二段由熔化的铅铋合金焊料中取出，所述第一段保持浸于熔化的铅铋合金焊料中；

S4、持续第三时间t₃后，将所述第一段由熔化的铅铋合金焊料中取出。

9.根据权利要求8所述的一种低阻铌三锡超导线接头的制作工艺，其特征在于：所述铌三锡超导线（10）和所述铌钛超导线（11）浸入熔化的铅铋合金焊料中的温度为255~285℃，所述第一段、所述第二段和所述第三段的范围分别为由端头至距离端头0~25mm、25~35mm和35~45mm的区域；所述第一时间t₁、所述第二时间t₂和所述第三时间t₃分别为4min、5min、8min。

10.根据权利要求6所述的一种低阻铌三锡超导线接头的制作工艺，其特征在于：所述步骤b中，铅铋合金中铅元素与铋元素的质量比为40%:60%。

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