本發(fā)明屬于超導(dǎo)材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鑲嵌焊接法制備高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的方法。

背景技術(shù)：

目前NbTi超導(dǎo)體主要應(yīng)用于磁共振成像(MRI)、核磁共振(NMR)、實(shí)驗(yàn)室儀器、粒子加速器、電力、掃雷、礦石磁分離、磁懸浮列車(chē)、超導(dǎo)儲(chǔ)能(SMES)等領(lǐng)域；傳統(tǒng)NbTi/Cu多芯超導(dǎo)線的制備一般包括合金制備、合金棒加工、多芯復(fù)合體組合與加工、多芯超導(dǎo)線的熱處理等工藝過(guò)程；由于加工過(guò)程復(fù)雜以及成本高等因素的影響，所制備的NbTi/Cu多芯超導(dǎo)線的銅比一般都控制在4以下；但對(duì)于有些領(lǐng)域如3T以下磁共振成像(MRI)系統(tǒng)，其所用的NbTi超導(dǎo)磁體需要很高的穩(wěn)定性，而銅比則是影響其穩(wěn)定性的主要因素之一；銅比越高，其穩(wěn)定性越好。因此，制備銅比高于7:1的NbTi/Cu多芯超導(dǎo)線對(duì)于獲得高穩(wěn)定的NbTi超導(dǎo)磁體至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鑲嵌焊接法制備高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的方法，解決了現(xiàn)有加工方法制備高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材時(shí)存在的加工過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種鑲嵌焊接法制備高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的方法，具體包括以下步驟：

步驟1，選取低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線，并加工槽寬和槽深與超導(dǎo)圓線尺寸相匹配的U型銅槽線；

步驟2，將選取的低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和加工的U型銅槽線在清洗液中進(jìn)行在線超聲清洗，并采用壓縮空氣吹干；

步驟3，將步驟2清潔后的低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線通過(guò)模具鑲嵌到一起，然后浸入錫槽進(jìn)行焊接，通過(guò)刮錫模刮掉多余的錫，冷卻至室溫后，即制得銅比不小于7：1的高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟2中，清洗液由金屬清洗劑和純凈水混合而成，金屬清洗劑按照質(zhì)量百分比由以下原料組成：氫氧化鈉15％，偏硅酸鈉40％，碳酸氫鈉34％，表面活性劑5％，余量為三聚磷酸鈉，以上原料質(zhì)量百分比之和為100％。

表面活性劑為烷基磺酸鈉陰離子型活性劑。

清洗液中金屬清洗劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～25％。

步驟2中，清洗時(shí)間為3s～12s，超聲波功率密度大于0.3W/cm²，清洗溫度為50～80℃。

步驟3中，錫液為SnPb合金，錫液的加熱溫度為230～400℃，拉伸速率為10～80m/min。

步驟3中所采用模具為矩形14度角模具。

步驟3中錫液為SnPb合金，錫液的加熱溫度為230～400℃，拉伸速率為10～80m/min。

步驟3中冷卻方法為水冷。

制得的高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的RRR值范圍為150～230，RRR值通過(guò)低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線在錫液中的長(zhǎng)度進(jìn)行控制，所述低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線浸入錫液的長(zhǎng)度為100～500mm。

本發(fā)明一種鑲嵌焊接法制備高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的方法的有益效果是，通過(guò)鑲嵌焊接方法將低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線在錫液中進(jìn)行鑲焊，從而制備銅比大于7:1的NbTi/Cu超導(dǎo)線材，加工過(guò)程能夠減少銅的加工成本，進(jìn)而有效降低高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的成本，適合高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的大規(guī)模批量化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線的橫截面金相圖；

圖2是本發(fā)明中U型銅槽線的橫截面金相圖；

圖3是本發(fā)明制得的高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的橫截面金相圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明一種鑲嵌焊接法制備高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的方法，具體包括以下步驟：

步驟1，選取低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線，如圖1所示，并加工槽寬和槽深與超導(dǎo)圓線尺寸相匹配的U型銅槽線，如圖2所示；

步驟2，將選取的NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和加工的U型銅槽線在清洗液中進(jìn)行超聲在線清洗，并采用壓縮空氣吹干；

清洗液由金屬清洗劑和純凈水混合而成，其中金屬清洗劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～25％；金屬清洗劑按照質(zhì)量百分比由以下原料組成：氫氧化鈉15％，偏硅酸鈉40％，碳酸氫鈉34％，表面活性劑5％，余量為三聚磷酸鈉，以上原料質(zhì)量百分比之和為100％。其中表面活性劑類(lèi)型為烷基磺酸鈉陰離子型活性劑。

清洗時(shí)間為3s～12s，超聲波功率密度大于0.3W/cm²，清洗溫度為50～80℃。

步驟3，將步驟2清潔后的NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線通過(guò)矩形14度角模具鑲嵌到一起，然后浸入錫液進(jìn)行焊接，通過(guò)刮錫模刮掉多余的錫，水冷冷卻至室溫后，即制得銅比不小于7：1的NbTi/Cu超導(dǎo)線材，如圖3所示。

其中錫液為SnPb合金，錫液的加熱溫度為230～400℃，拉伸速率為10～80m/min。

制得的高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的RRR值范圍為150～230，RRR值通過(guò)NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線在錫液中的長(zhǎng)度進(jìn)行控制，NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線浸入錫液的長(zhǎng)度為100～500mm。

本發(fā)明通過(guò)鑲嵌焊接方法將低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線在錫液中進(jìn)行鑲焊，從而制備銅比大于7:1的NbTi/Cu超導(dǎo)線材，加工過(guò)程能夠減少銅的加工成本，進(jìn)而有效降低高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的成本，適合高銅比NbTi/Cu超導(dǎo)線材的大規(guī)模批量化生產(chǎn)。

實(shí)施例1

選取銅比為1.35，芯數(shù)為54芯的低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線，圓線的尺寸為0.72mm，加工槽尺寸與超導(dǎo)圓線尺寸相匹配的銅槽線。將銅槽線和NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的清洗液中在線超聲清洗，并用壓縮空氣吹干，清洗時(shí)間為3s～12s，超聲波功率密度大于0.3W/cm²，清洗溫度為50℃，清洗液中清洗劑按質(zhì)量百分比由以下原料組成：氫氧化鈉15％，偏硅酸鈉40％，碳酸氫鈉34％，表面活性劑5％，余量為三聚磷酸鈉，以上原料質(zhì)量百分比之和為100％；超聲清洗后的線材進(jìn)行在線鑲嵌焊接，所用焊料為Sn60Pb，錫液溫度為230℃，拉伸速度為80m/min，NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線浸入錫液的長(zhǎng)度為500mm，刮錫模的尺寸為2.286×1.524mm；經(jīng)過(guò)水冷冷卻和吹干，得到銅超比為10的超導(dǎo)線材，RRR值為180。

實(shí)施例2

選取銅比為1.35，芯數(shù)為54芯的低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線，圓線的尺寸為0.78mm，加工槽尺寸與超導(dǎo)圓線尺寸相匹配的銅槽線。將銅槽線和NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的清洗液中在線超聲清洗，并用壓縮空氣吹干，清洗時(shí)間為3s～12s，超聲波功率密度大于0.3W/cm²，清洗溫度為60℃；超聲清洗后的線材進(jìn)行在線鑲嵌焊接，所用焊料為Sn60Pb，錫液溫度為370℃，拉伸速度為40m/min，NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線浸入錫液的長(zhǎng)度為200mm，刮錫模的尺寸為2.286×1.524mm；經(jīng)過(guò)水冷冷卻和吹干，得到銅超比為9的超導(dǎo)線材，RRR值為150。

實(shí)施例3

選取銅比為1.35，芯數(shù)為54芯的低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線，圓線的尺寸為0.72mm，加工槽尺寸與超導(dǎo)圓線尺寸相匹配的銅槽線。將銅槽線和NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的清洗液中在線超聲清洗，并用壓縮空氣吹干，清洗時(shí)間為3s～12s，超聲波功率密度大于0.3W/cm²，清洗溫度為70℃；超聲清洗后的線材進(jìn)行在線鑲嵌焊接，所用焊料為Sn60Pb，錫液溫度為400℃，拉伸速度為10m/min，NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線浸入錫液的長(zhǎng)度為100mm，刮錫模的尺寸為2.286×1.524mm；經(jīng)過(guò)冷卻和吹干，得到銅超比為8的超導(dǎo)線材，RRR值為230。

實(shí)施例4

選取銅比為1.0，芯數(shù)為55芯的低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線，圓線的尺寸為0.68mm，加工槽尺寸與超導(dǎo)圓線尺寸相匹配的銅槽線。將銅槽線和NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％的清洗液中在線超聲清洗，并用壓縮空氣吹干，清洗時(shí)間為3s～12s，超聲波功率密度大于0.3W/cm²，清洗溫度為80℃；超聲清洗后的線材進(jìn)行在線鑲嵌焊接，所用焊料為Sn60Pb，錫液溫度為250℃，拉伸速度為20m/min，NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線浸入錫液的長(zhǎng)度為150mm，刮錫模的尺寸為2.286×1.524mm；經(jīng)過(guò)冷卻和吹干，得到銅超比為13的超導(dǎo)線材，RRR值為180。

實(shí)施例5

選取銅比為1.0，芯數(shù)為55芯的低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線，圓線的尺寸為0.70mm，加工槽尺寸與超導(dǎo)圓線尺寸相匹配的銅槽線。將銅槽線和NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的清洗液中在線超聲清洗，并用壓縮空氣吹干，清洗時(shí)間為3s～12s，超聲波功率密度大于0.3W/cm²，清洗溫度為55℃；超聲清洗后的線材進(jìn)行在線鑲嵌焊接，所用焊料為Sn60Pb，錫液溫度為300℃，拉伸速度為40m/min，NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線浸入錫液的長(zhǎng)度為250mm，刮錫模的尺寸為2.286×1.524mm；經(jīng)過(guò)冷卻和吹干，得到銅超比為8的超導(dǎo)線材，RRR值為180。

實(shí)施例6

選取銅比為1.0，芯數(shù)為55芯的低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線，圓線的尺寸為0.64mm，加工槽尺寸與超導(dǎo)圓線尺寸相匹配的銅槽線。將銅槽線和NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22％的清洗液中在線超聲清洗，并用壓縮空氣吹干，清洗時(shí)間為3s～12s，超聲波功率密度大于0.3W/cm²，清洗溫度為65℃；超聲清洗后的線材進(jìn)行在線鑲嵌焊接，所用焊料為Sn60Pb，錫液溫度為320℃，拉伸速度為50m/min，NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線浸入錫液的長(zhǎng)度為300mm，刮錫模的尺寸為2.286×1.524mm；經(jīng)過(guò)冷卻和吹干，得到銅超比為15的超導(dǎo)線材，RRR值為180。

實(shí)施例7

選取銅比為1.0，芯數(shù)為55芯的低銅比NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線，圓線的尺寸為0.64mm，加工槽尺寸與超導(dǎo)圓線尺寸相匹配的銅槽線。將銅槽線和NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％的清洗液中在線超聲清洗，并用壓縮空氣吹干，清洗時(shí)間為3s～12s，超聲波功率密度大于0.3W/cm²，清洗溫度為75℃；超聲清洗后的線材進(jìn)行在線鑲嵌焊接，所用焊料為Sn60Pb，錫液溫度為370℃，拉伸速度為60m/min，NbTi/Cu多芯超導(dǎo)圓線和U型銅槽線浸入錫液的長(zhǎng)度為400mm，刮錫模的尺寸為2.286×1.524mm；經(jīng)過(guò)冷卻和吹干，得到銅超比為15的超導(dǎo)線材，RRR值為180。