CN116580892A - 一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法 - Google Patents

一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116580892A
CN116580892A CN202310565846.9A CN202310565846A CN116580892A CN 116580892 A CN116580892 A CN 116580892A CN 202310565846 A CN202310565846 A CN 202310565846A CN 116580892 A CN116580892 A CN 116580892A
Authority
CN
China
Prior art keywords
superconducting wire
based superconducting
strength
wire strip
strip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310565846.9A
Other languages
English (en)
Inventor
郝清滨
姚凯
徐晓燕
李成山
刘国庆
焦高峰
金利华
李珍宝
刘学谦
李高山
冯建情
李建峰
张平祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Original Assignee
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research filed Critical Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority to CN202310565846.9A priority Critical patent/CN116580892A/zh
Publication of CN116580892A publication Critical patent/CN116580892A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • C25F3/22—Polishing of heavy metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，该方法包括：一、对Bi系超导线带材表面擦洗去除残留的污物；二、对擦洗后的Bi系超导线带材进行电化学抛光去除Ag合金层；三、残液清洗；四、对清洗后的Bi系超导线带材进行表面增强处理形成Cu层，得到低Ag含量高强度Bi系超导线带材。本发明将电化学抛光法与电化学增材方法结合，去除Bi系超导线带材表面的Ag合金层并镀覆高强度的Cu层，实现了低成本高强度Bi系超导线带材的制备，降低了制备成本并提升了Bi系超导线带材的强度，满足大型超强磁体应用要求，同时调控Cu层的厚度实现不同临界弯曲半径线带材的制备，适用于小口径磁体，且工艺简单，适宜批量化生产。

Description

一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法
技术领域
本发明属于高温超导线带材制备技术领域，具体涉及一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法。
背景技术
Bi系高温超导线带材具有优异的载流性能、～100T的超高上临界场和77K以上的超导转变温度，在液氮温区输电以及液氦强磁场领域均具有很好的应用前景，已应用于超强NMR磁场磁体、超导电缆、超导限流器、超导储能磁体、聚变超导磁体和加速器磁体等。
Bi系线带材采用粉末装管法制备，即将前驱陶瓷氧化物粉末装入银管内制成单芯复合体，再经过单芯线材拉拔、多芯线材集束拉拔或轧制，再经过热处理后，制成高性能Bi系线带材。在整个热处理过程中超导芯丝周围的氧分压需始终保持一致，否则会出现偏析问题，导致样品载流性能的大幅下降。而升温过程中氧化物芯丝会吸收氧气，保温时超导芯丝又会释放氧气，这会导致芯丝周围氧分压的实时变化。因此，制备Bi系超导线带材的包套材料，必须采用透氧材料。另外，包套材料不能跟Bi系前驱粉末反应。目前，能满足这两个条件的包套材料只有银及银合金。因此，制备Bi系超导线带材，只能采用Ag及Ag合金作为包套材料。但Ag及Ag合金作为包套材料具有以下缺点：
(1)纯Ag和Ag合金(Bi系超导线带材用的Ag合金为Ag含量超过99％的银合金)含量过高，导致Bi系超导线带材的成本过高。Bi系超导带材中的Ag及Ag合金含量接近70％，Bi系超导线材中Ag及Ag合金含量更是超过80％。Ag及Ag合金为贵金属，其价格也远高于其他金属，造成Bi系超导线带材的成本高居不下，这制约了其大规模的应用。因此，要实现Bi系超导线带材的大规模应用，必须降低Ag含量，降低成本。
(2)高的Ag和Ag合金含量导致Bi系超导线带材的强度过小。Bi系超导线带材最重要的应用为30T以上的强磁场，强磁场与超导线带材内的超导电流产生强烈的相互作用，造成超导线带材承受大的拉应力。而且随超导磁体的口径越大，超导线带材所承受的拉应力逐渐增加。但Ag及Ag合金的强度比较低，这导致以Ag及Ag合金作为包套材料的Bi系超导线带材很难满足强磁场磁体的要求。因此，要实现Bi系超导线带材在超强磁场中的应用，必须提高常规Bi系超导线带材强度。
(3)增强型Bi系超导线材的临界工程电流密度大幅降低。目前增强型Bi系超导线材是在Bi系超导线带材表面直接焊接高强度金属带材。与原始超导线带材相比，这种增强型超导线带材的厚度或直径明显增加，这会造成样品的临界工程电流密度大幅降低，导致该增强型超导线带材制备的超导装置尺寸大幅增加，大幅增加了超导装置的制冷成本以及超导材料成本。因此，要实现增强型Bi系超导线带材的大规模应用，必须减少增强型Bi系超导线带材的尺寸，增加线带材的工程临界电流密度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法。该方法将电化学抛光法与电化学增材方法结合，去除Bi系超导线带材表面的Ag合金层并镀覆高强度的Cu层，实现了低成本高强度Bi系超导线带材的制备，降低了Bi系超导线带材成本，提升了Bi系超导线带材的强度，解决了Bi系超导线带材中采用Ag或Ag合金包套导致成本高且强度小的难题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、表面擦洗：采用乙醇润湿的棉布擦洗Bi系超导线带材的表面，清除热处理过程中Bi系超导线带材表面残留的污物；
步骤二、电化学抛光：将步骤一中经擦洗后的Bi系超导线带材与稳压电源的正极相连，将石墨电极与稳压电源的负极相连，然后将擦洗后的Bi系超导线带材与石墨电极平行安装在支架上，放入电解液中进行电化学抛光，去除Bi系超导线带材表面的Ag合金层，并在石墨电极表面形成电镀Ag；
步骤三、残液清洗：将步骤二中经电化学抛光后的Bi系超导线带材浸泡到高纯水内，清洗去除表面残存的电解液；
步骤四、表面增强：将步骤三中经清洗后的Bi系超导线带材与稳压电源的负极相连，将紫铜片与稳压电源的正极相连，然后将清洗后的Bi系超导线带材与紫铜片平行安装在支架上，放入电化学增材溶液中进行表面增强处理，在Bi系超导线带材表面上形成Cu层，得到低Ag含量高强度Bi系超导线带材。
本发明中起始采用的Bi系超导线带材均采用Ag或/和Ag合金作为包套材料。
上述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述石墨电极的宽度大于Bi系超导线带材宽度或直径的3倍。
上述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述电解液为2g/L～10g/L的AgNO3溶液，且采用氢氧化钠调整AgNO3溶液的pH为3～5。本发明通过控制电解液的pH，在实现电化学抛光的同时避免对Bi系超导线带材中超导芯丝的损伤。
上述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述Bi系超导线带材与石墨电极之间的距离为1cm～5cm，所述电化学抛光过程中调节Bi系超导线带材表面的电流密度为0.1A/dm2～10A/dm2，抛光时间为0.1min～30min。
上述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述电化学增材溶液中含有0.1g/L～20g/L硫酸铜和10g/L～50g/L柠檬酸。
上述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述清洗后的Bi系超导线带材与紫铜片之间的距离为2cm～5cm，所述表面增强处理过程中调节Bi系超导线带材表面的电流密度为0.1A/dm2～10A/dm2，处理时间为0.1min～20min。
上述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述Cu层的厚度为10μm～40μm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、针对Bi系超导线带材中必须采用贵金属Ag或Ag合金作为包套材料使得Ag含量达到66％～82％导致成本较高的难题，本发明先采用电化学抛光法去除Bi系超导线带材表面的Ag合金层，使得Bi系超导线带材中有效Ag含量降低达50％左右，将Bi系超导线带材成本降低近45％，然后在去除Ag合金层后的Bi系超导线带材表面镀覆高强度的Cu层进行表面增强处理，实现了低成本高强度Bi系超导线带材的制备，其相较于Bi系超导线带材的Ag质量含量降低可达1倍以下，超导临界强度提高可达2倍以上；同时，通过对电化学抛光过程的控制，对靠近超导芯丝的Ag或Ag合金不产生破坏，从而避免Bi系超导线带材的超导性能损失。
2、本发明采用电化学增材方法在Bi系超导线带材表面镀覆高强度的Cu层代替Ag合金，提升了Bi系超导线带材的强度尤其是屈服强度，以适应Bi系超导线带材制成强磁场后与电流发生强相互作用而产生的强拉应力，解决了Ag及Ag合金包套材料强度较小导致Bi系超导线带材力学支撑小的难题，从而使得Bi系超导线带材满足大型超强磁体应用的要求，推动大型Bi系超强超导磁体的发展，推动聚变、加速器和大口径NMR的发展。
3、本发明采用电化学抛光去除Bi系超导线带材表面的Ag合金层的同时，在石墨电极表面形成电镀Ag，且电镀Ag的质量纯度达99.9％以上，可直接制成Ag管并用于制备Bi系超导线带材，实现了Ag的再利用，减少了浪费，进一步降低了Bi系超导线带材成本。
4、本发明采用电化学增材方法在Bi系超导线带材表面镀覆高强度的Cu层，以代替强度较低的Ag或Ag合金，大大提高了Bi系超导线带材的强度，降低了其在电缆和磁体绕制过程中Bi系超导线带材的损伤，使其适宜于电缆和磁体的制备。
5、本发明通过控制表面增强处理工艺调节Cu层的厚度，进而控制Bi系超导线带材的直径或厚度，实现不同临界弯曲半径线带材的制备，不仅大幅降低了Bi系超导线带材的成本，还可制备直径或厚度更小的Bi系超导线带材，降低了Bi系超导线带材的临界弯曲半径，使其适用于小口径磁体的制备。
6、本发明的制备工艺简单，过程设计合理，可实现低Ag含量高强度Bi系线带材的批量化制备，对推动Bi系超导线带材的产业化和应用具有重要意义。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1中采用的Bi系超导带材的结构示意图。
图2为本发明实施例1中制备的低Ag含量高强度Bi系超导带材的结构示意图。
图3为本发明实施例2中采用的Bi系超导线材的结构示意图。
图4为本发明实施例2中制备的低Ag含量高强度Bi系超导线材的结构示意图。
附图标记说明
1—超导芯丝；2—Ag层；3—Ag合金层；
4—Cu层。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、表面擦洗：采用乙醇润湿的棉布擦洗Bi系超导带材(如图1所示)的表面，清除热处理过程中Bi系超导带材表面残留的污物；
步骤二、电化学抛光：将步骤一中经擦洗后的Bi系超导带材与稳压电源的正极相连，将石墨电极与稳压电源的负极相连，石墨电极的宽度大于Bi系超导带材宽度或直径的3倍，然后将擦洗后的Bi系超导带材与石墨电极平行安装在支架上，放入电解液中进行电化学抛光，Bi系超导带材与石墨电极之间的距离为1cm，电解液为2g/L的AgNO3溶液，且采用氢氧化钠调整AgNO3溶液的pH为3，电化学抛光过程中调节Bi系超导带材表面的电流密度为0.1A/dm2，抛光时间为30min，去除Bi系超导带材表面的Ag合金层，显露出Bi系超导带材外层超导芯丝表面的银层，同时在石墨电极表面形成质量纯度99.99％的电镀Ag；
步骤三、残液清洗：将步骤二中经电化学抛光后的Bi系超导带材浸泡到高纯水内，清洗去除表面残存的电解液；
步骤四、表面增强：将步骤三中经清洗后的Bi系超导带材与稳压电源的负极相连，将紫铜片与稳压电源的正极相连，然后将清洗后的Bi系超导带材与紫铜片平行安装在支架上，放入电化学增材溶液中进行表面增强处理，清洗后的Bi系超导线带材与紫铜片之间的距离为2cm，电化学增材溶液中含有0.1g/L硫酸铜和10g/L柠檬酸，表面增强处理过程中调节Bi系超导带材表面的电流密度为0.1A/dm2，处理时间为20min，在Bi系超导带材表面上形成厚度为20μm的Cu层，得到低Ag含量高强度Bi系超导带材(如图2所示)。
经检测，本实施例制备的低Ag含量高强度Bi系超导带材中的Ag质量含量从原始Bi系超导带材的66％降低至33％，断裂强度从原始Bi系超导带材的90MPa～94MPa增加至102MPa～104MPa，在77K下的超导临界抗拉力从5kg增加至14kg，其力学性能得到增强。
本实施例中通过采用铜代替Bi系超导带材中接近一半的贵金属Ag，使得Bi系超导带材在没有降低载流性能的前提下将原料成本降低接近48％，而力学性能增强使得Bi系超导带材可以应用于磁场或压力更加苛刻的条件，拓宽了Bi系超导带材的应用领域。
图1为本实施例1中采用的Bi系超导带材的结构示意图，包括超导芯丝1，包覆在超导芯丝1外的Ag层以及包覆在最外层的Ag合金层3；图2为本实施例中制备的低Ag含量高强度Bi系超导带材的结构示意图，包括超导芯丝1，包覆在超导芯丝1外的Ag层以及包覆在最外层的Cu层4；将图1和图2进行比较可知，本发明采用电化学抛光法与电化学增材方法，去除Bi系超导线带材表面的Ag合金层并镀覆高强度的Cu层代替。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、表面擦洗：采用乙醇润湿的棉布擦洗Bi系超导线材(如图3所示)的表面，清除热处理过程中Bi系超导线材表面残留的污物；
步骤二、电化学抛光：将步骤一中经擦洗后的Bi系超导线材与稳压电源的正极相连，将石墨电极与稳压电源的负极相连，石墨电极的宽度大于Bi系超导线材宽度或直径的3倍，然后将擦洗后的Bi系超导线材与石墨电极平行安装在支架上，放入电解液中进行电化学抛光，Bi系超导线材与石墨电极之间的距离为1cm，电解液为2g/L的AgNO3溶液，且采用氢氧化钠调整AgNO3溶液的pH为3，电化学抛光过程中调节Bi系超导线材表面的电流密度为10A/dm2，抛光时间为15min，去除Bi系超导线材表面的Ag合金层，显露出Bi系超导线材外层超导芯丝表面的银层，同时在石墨电极表面形成质量纯度99.99％的电镀Ag；
步骤三、残液清洗：将步骤二中经电化学抛光后的Bi系超导线材浸泡到高纯水内，清洗去除表面残存的电解液；
步骤四、表面增强：将步骤三中经清洗后的Bi系超导线材与稳压电源的负极相连，将紫铜片与稳压电源的正极相连，然后将清洗后的Bi系超导线材与紫铜片平行安装在支架上，放入电化学增材溶液中进行表面增强处理，清洗后的Bi系超导线带材与紫铜片之间的距离为2cm，电化学增材溶液中含有2g/L硫酸铜和10g/L柠檬酸，表面增强处理过程中调节Bi系超导线材表面的电流密度为3A/dm2，处理时间为15min，在Bi系超导线材表面上形成厚度为40μm的Cu层，得到低Ag含量高强度Bi系超导线材(如图4所示)。
经检测，本实施例制备的低Ag含量高强度Bi系超导线材中的Ag质量含量从原始Bi系超导线材的80％降低至40％，断裂强度从原始Bi系超导线材的10MPa增加至135MPa，在77K下的超导临界抗拉力从7kg增加至17kg，其力学性能得到增强。
本实施例中通过采用铜代替Bi系超导线材中的贵金属Ag，使得Bi系超导线材在没有降低载流性能的前提下将原料成本降低46％，而力学性能增强使得Bi系超导线材可以应用于磁场或压力提高30％以上的条件，拓宽了Bi系超导线材的应用领域。
图3为本实施例1中采用的Bi系超导带材的结构示意图，包括超导芯丝1，包覆在超导芯丝1外的Ag层以及包覆在最外层的Ag合金层3；图4为本实施例中制备的低Ag含量高强度Bi系超导带材的结构示意图，包括超导芯丝1，包覆在超导芯丝1外的Ag层以及包覆在最外层的Cu层4；将图3和图4进行比较可知，本发明采用电化学抛光法与电化学增材方法，去除Bi系超导线带材表面的Ag合金层并镀覆高强度的Cu层代替。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、表面擦洗：采用乙醇润湿的棉布擦洗Bi系超导带材的表面，清除热处理过程中Bi系超导带材表面残留的污物；
步骤二、电化学抛光：将步骤一中经擦洗后的Bi系超导带材与稳压电源的正极相连，将石墨电极与稳压电源的负极相连，石墨电极的宽度大于Bi系超导带材宽度或直径的3倍，然后将擦洗后的Bi系超导带材与石墨电极平行安装在支架上，放入电解液中进行电化学抛光，Bi系超导带材与石墨电极之间的距离为5cm，电解液为10g/L的AgNO3溶液，且采用氢氧化钠调整AgNO3溶液的pH为5，电化学抛光过程中调节Bi系超导带材表面的电流密度为10A/dm2，抛光时间为0.1min，去除Bi系超导带材表面的Ag合金层，显露出Bi系超导带材外层超导芯丝表面的银层，同时在石墨电极表面形成质量纯度99.99％的电镀Ag；
步骤三、残液清洗：将步骤二中经电化学抛光后的Bi系超导带材浸泡到高纯水内，清洗去除表面残存的电解液；
步骤四、表面增强：将步骤三中经清洗后的Bi系超导带材与稳压电源的负极相连，将紫铜片与稳压电源的正极相连，然后将清洗后的Bi系超导带材与紫铜片平行安装在支架上，放入电化学增材溶液中进行表面增强处理，清洗后的Bi系超导线带材与紫铜片之间的距离为5cm，电化学增材溶液中含有20g/L硫酸铜和50g/L柠檬酸，表面增强处理过程中调节Bi系超导带材表面的电流密度为10A/dm2，处理时间为0.1min，在Bi系超导带材表面上形成厚度为10μm的Cu层，得到低Ag含量高强度Bi系超导带材。
经检测，本实施例制备的低Ag含量高强度Bi系超导带材中的Ag质量含量从原始Bi系超导带材的66％降低至45％，断裂强度从原始Bi系超导带材的90MPa～94MPa增加至98MPa，在77K下的超导临界抗拉力从5g增加至5.5kg，其力学性能虽然未明显增加，但低Ag含量高强度Bi系超导带材的临界弯曲半径从原来的3cm降低到2.5cm，从而可以应用于弯曲半径更小的领域。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、表面擦洗：采用乙醇润湿的棉布擦洗Bi系超导带材的表面，清除热处理过程中Bi系超导带材表面残留的污物；
步骤二、电化学抛光：将步骤一中经擦洗后的Bi系超导带材与稳压电源的正极相连，将石墨电极与稳压电源的负极相连，石墨电极的宽度大于Bi系超导带材宽度或直径的3倍，然后将擦洗后的Bi系超导带材与石墨电极平行安装在支架上，放入电解液中进行电化学抛光，Bi系超导带材与石墨电极之间的距离为3cm，电解液为6g/的AgNO3溶液，且采用氢氧化钠调整AgNO3溶液的pH为4，电化学抛光过程中调节Bi系超导带材表面的电流密度为5A/dm2，抛光时间为15min，去除Bi系超导带材表面的Ag合金层，显露出Bi系超导带材外层超导芯丝表面的银层，同时在石墨电极表面形成质量纯度99.99％的电镀Ag；
步骤三、残液清洗：将步骤二中经电化学抛光后的Bi系超导带材浸泡到高纯水内，清洗去除表面残存的电解液；
步骤四、表面增强：将步骤三中经清洗后的Bi系超导带材与稳压电源的负极相连，将紫铜片与稳压电源的正极相连，然后将清洗后的Bi系超导带材与紫铜片平行安装在支架上，放入电化学增材溶液中进行表面增强处理，清洗后的Bi系超导线带材与紫铜片之间的距离为4cm，电化学增材溶液中含有10g/L硫酸铜和25g/L柠檬酸，表面增强处理过程中调节Bi系超导带材表面的电流密度为5A/dm2，处理时间为10min，在Bi系超导带材表面上形成厚度为40μm的Cu层，得到低Ag含量高强度Bi系超导带材。
经检测，本实施例制备的低Ag含量高强度Bi系超导带材中的Ag质量含量从原始Bi系超导带材的60％降低至40％，断裂强度从原始Bi系超导带材的90MPa～94MPa增加至124MPa，在77K下的超导临界抗拉力从5kg增加至16kg，其力学性能得到增强。
本实施例中通过采用铜代替Bi系超导带材中的贵金属Ag，使得Bi系超导带材在没有降低载流性能的前提下将原料成本降低49％，而力学性能增强使得Bi系超导带材可以应用于磁场或压力提高30％以上的更加苛刻的条件，拓宽了Bi系超导带材的应用领域。
实施例5
本实施例与实施例2的不同之处为：步骤四中清洗后的Bi系超导线材与紫铜片之间的距离为1cm；电化学增材溶液中含有3g/L硫酸铜和10g/L柠檬酸；表面增强处理时间为10min，在Bi系超导线材表面上形成厚度为20μm的Cu层。
经检测，本实施例制备的低Ag含量高强度Bi系超导线材中的Ag质量含量从原始Bi系超导线材的80％降低至50％，使得Bi系超导带材在没有降低载流性能的前提下将原料成本降低30％，虽然其断裂强度和77K下的超导临界抗拉力没有变化，但低Ag含量高强度Bi系超导线材的临界弯曲半径从原来的12.5cm降低到10cm，从而可以应用于弯曲半径更小的领域。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、表面擦洗：采用乙醇润湿的棉布擦洗Bi系超导线带材的表面，清除热处理过程中Bi系超导线带材表面残留的污物；
步骤二、电化学抛光：将步骤一中经擦洗后的Bi系超导线带材与稳压电源的正极相连，将石墨电极与稳压电源的负极相连，然后将擦洗后的Bi系超导线带材与石墨电极平行安装在支架上，放入电解液中进行电化学抛光，去除Bi系超导线带材表面的Ag合金层，并在石墨电极表面形成电镀Ag；
步骤三、残液清洗：将步骤二中经电化学抛光后的Bi系超导线带材浸泡到高纯水内，清洗去除表面残存的电解液；
步骤四、表面增强：将步骤三中经清洗后的Bi系超导线带材与稳压电源的负极相连，将紫铜片与稳压电源的正极相连，然后将清洗后的Bi系超导线带材与紫铜片平行安装在支架上，放入电化学增材溶液中进行表面增强处理，在Bi系超导线带材表面上形成Cu层，得到低Ag含量高强度Bi系超导线带材。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述石墨电极的宽度大于Bi系超导线带材宽度或直径的3倍。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述电解液为2g/L～10g/L的AgNO3溶液，且采用氢氧化钠调整AgNO3溶液的pH为3～5。
4.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述Bi系超导线带材与石墨电极之间的距离为1cm～5cm，所述电化学抛光过程中调节Bi系超导线带材表面的电流密度为0.1A/dm2～10A/dm2，抛光时间为0.1min～30min。
5.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述电化学增材溶液中含有0.1g/L～20g/L硫酸铜和10g/L～50g/L柠檬酸。
6.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述清洗后的Bi系超导线带材与紫铜片之间的距离为2cm～5cm，所述表面增强处理过程中调节Bi系超导线带材表面的电流密度为0.1A/dm2～10A/dm2，处理时间为0.1min～20min。
7.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述Cu层的厚度为10μm～40μm。
CN202310565846.9A 2023-05-19 2023-05-19 一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法 Pending CN116580892A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310565846.9A CN116580892A (zh) 2023-05-19 2023-05-19 一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310565846.9A CN116580892A (zh) 2023-05-19 2023-05-19 一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116580892A true CN116580892A (zh) 2023-08-11

Family

ID=87533693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310565846.9A Pending CN116580892A (zh) 2023-05-19 2023-05-19 一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116580892A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107275002B (zh) 一种铌三铝超导线材前驱体的制备方法
CN101859612B (zh) 一种Nb3Sn线材用CuNb复合管的制备方法
CN111952008B (zh) 一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu超导线材的方法
CN110181138B (zh) 大型高温超导电流引线中超导缆和盒式铜接头的焊接工艺
CN108735378B (zh) 一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法
CN112246894B (zh) 一种钛纤维的生产工艺
CN101518872B (zh) 一种Cu/Nb单芯复合线的制备方法
CN105513712A (zh) 一种高临界电流密度Nb3Sn超导线材的制备方法
CN101797684B (zh) 内锡法Nb3Sn线材制备中CuNb复合管的深孔加工方法
CN111029034A (zh) 一种NbTi/Cu单芯棒及其加工方法
KR100860960B1 (ko) ＭｇＢ２ 초전도 선재의 제조방법
CN114694894A (zh) 一种短程扩散式Nb3Sn超导线材的制备方法
CN110556213A (zh) 一种提高Nb3Sn超导复合线性能的复合棒制备方法
CN108806880A (zh) 一种基于粉末装管的Nb3Al超导线材的制备方法
CN113963854B (zh) 一种千米级矩形截面MgB2超导线材的制备方法
CN116580892A (zh) 一种低成本高强度Bi系超导线带材的制备方法
CN109390106B (zh) 一种Bi-2223高温超导带材的制备方法
CN116741460B (zh) 一种超低铜比NbTi/Cu超导复合线材的制备方法
CN110085367A (zh) 一种磁场下高载流多芯Bi-2223超导带材的制备方法
CN115216661A (zh) 一种铝合金单线的制备方法
CN111547769B (zh) 一种高致密度psms超导带材的制备方法
CN110828059A (zh) 一种百米级37芯MgB2超导线材的镁扩散制备方法
CN110790309A (zh) 一种Bi-2212超导线带材的制备方法
CN113707402B (zh) 一种MgB2超导螺线管线圈的制备方法
CN113488285B (zh) 一种高载流、低热导Bi-2223/AgAu超导带材的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination