专利名称：一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置及制备方法
技术领域：
本发明属于高温超导厚膜制备技术领域，尤其是涉及一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置及制备方法。
背景技术：
由于Bi-2212 (即高温超导铋系Bi2Sr2CaCu208+6)高温超导材料在4. 2-20K温区内具有优异的低温高磁场载流性能，且是唯一可制备成各向同性圆线的高温超导材料，使其成为制备低温高场磁体内插线圈的首选材料。同时，基于Bi-2212高温超导材料优异的高场抗磁性能，Bi-2212超导厚膜在磁屏蔽、磁通梯度计、磁场变换器等领域具有广泛的应用。 此外，在超导带材表面涂覆厚膜还可以达到降低银超比，降低成本，并提高其工程临界电流密度J6的目的。目前，制备Bi-2212高温超导厚膜最有效的手段是浸涂法。但是，由于溶剂挥发和粉末消耗等原因，在传统浸涂法的涂覆过程中，无法保证长带两端超导层厚度的一致性。因此，浆料浓度和粘度的稳定性是制约传统浸涂法发展的最主要因素。另一方面，对于 Bi-2212基高温超导材料而言，织构化生长过程对其最终传输性能具有极其重要的作用。在部分熔化热处理过程中，基带对织构的诱导作用是Bi-2212基超导材料织构形成的主要机制之一。而在传统浸涂法制备的厚膜中，由于粉末间结合比较疏松，在部分熔化热处理的织构形成过程中，比较容易形成孔隙，基带诱导织构的有效距离较小，最终导致超导层织构度较低，这严重制约了 Bi-2212基超导厚膜性能的提高。因此，如何提高厚膜密度，以增加基带诱导作用的有效距离，从而增加超导层的有效载流厚度，是提高Bi-2212超导厚膜的载流性能所需要解决的最重要问题。
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中的不足，提供一种结构设计合理、安装布设及使用操作简便、投入成本低且生产效率高、使用效果好的铋系高温超导厚膜的连续制备装置。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征在于包括在被处理线带材的外表面上均勻浸涂涂覆浆料的浸涂设备、对浸涂有所述涂覆浆料的被处理线带材进行烘干处理的烘干设备、对经烘干处理后的被处理线带材进行轧制处理的轧制设备和将被处理线带材自所述浸涂设备、烘干设备与轧制设备内连续拉过的拉线设备；所述浸涂设备包括对所述涂覆浆料进行均勻混合的混料容器，所述混料容器内设置有导向轮二，且导向轮二下部浸泡于混料容器中的涂覆浆料内；所述拉线设备包括放线机和布设于放线机后方且与放线机配合使用的收线机，所述放线机位于混料容器上方，且放线机与导向轮二之间设置有对被处理线带材进行导向的导向轮一；所述烘干设备位于混料容器后方，且导向轮二与所述烘干设备的进口之间设置有将浸涂有所述涂覆浆料的被处理线带材导入所述烘干设备内进行烘干处理的导向轮三；所述轧制设备位于所述烘干设备后方，且收线机位于所述轧制设备后方；所述放线机上的被处理线带材依次经导向轮一、下部浸泡于涂覆浆料内的导向轮二、导向轮三、所述烘干设备和所述轧制设备后缠绕于收线机上。上述一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征是所述浸涂设备还包括对混料容器内的涂覆浆料进行均勻混合搅拌的搅拌器。上述一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征是所述烘干设备与所述轧制设备之间设置有将经烘干处理后的被处理线带材导入所述轧制设备进行轧制处理的导向轮四。上述一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征是所述烘干设备与所述轧制设备布设在同一水平线上，且浸涂有所述涂覆浆料的被处理线带材在放线机与收线机的配合作用下自所述烘干设备与所述轧制设备内连续水平拉过。上述一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征是还包括对经轧制处理后的被处理线带材进行热处理的热处理炉，所述轧制设备为冷轧机。上述一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征是所述混料容器为上部开口的容器，且混料容器的上部开口上方设置有液体添加装置和粉末添加装置。同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、实现方便、效率高且所制备铋系高温超导厚膜质量高、质量优良的铋系高温超导厚膜连续制备的方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、走线速率V调整通过对收线机的收线速率进行调整，使得被处理线带材在放线机与收线机的配合作用下，WV = O. 01m/s lm/s的速率，自所述浸涂设备、烘干设备和轧制设备内连续拉过；步骤二、浸涂涂覆浆料被处理线带材以V = 0. 01m/s lm/s的速率，绕下部浸泡于混料容器中涂覆浆料内的导向轮二连续拉过，并相应在被处理线带材的外表面上连续且均勻地涂覆一层涂覆浆料；所述涂覆浆料为由有机溶剂、粘结剂和Bi-2212粉末均勻混合形成的混合浆料；所述有机溶剂和粘结剂为常规浸涂法制备Bi-2212高温超导厚膜时所用的有机溶剂和粘结剂，所述Bi-2212粉末的粒径为400目 500目且每克Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为0. 9ml 1. :3ml，所述Bi-2212粉末与粘结剂的质量比与常规浸涂法制备Bi-2212高温超导厚膜时所采用的质量比相同；步骤三、烘干处理被处理线带材以V = O. 01m/s lm/s的速率自所述烘干设备的烘干区水平连续拉过，并相应对被处理线带材所涂覆的涂覆浆料连续进行烘干处理；所述烘干区的长度为Im士0. lm，且所述烘干设备的烘干温度为400°C 700°C ；步骤四、轧制处理被处理线带材以V = O. Olm/s lm/s的速率自所述轧制设备内水平连续拉过，并相应对烘干处理后的被处理线带材连续进行轧制处理；步骤五、收线被处理线带材自所述浸涂设备、烘干设备和轧制设备内连续拉过后缠绕于收线机上。上述铋系高温超导厚膜连续制备方法，其特征是步骤一中所述的收线机包括收线卷轴和驱动所述收线卷轴连续转动的驱动装置，且步骤五中进行收线时，被处理线带材自所述浸涂设备、烘干设备和轧制设备内连续拉过后缠绕于所述收线卷轴上；步骤四中所述的轧制设备为冷轧机；步骤五中收线结束后，还需将缠绕有被处理线带材的所述收线卷轴放入热处理炉且在纯氧气气氛中进行热处理；且进行热处理时，先在880°C 900°C温度条件下保温IOmin 60min，再以2V /h 5°C /h的降温速率降温至 810°C 850°C，之后在810°C 850°C温度条件下保温10小时 M小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。上述铋系高温超导厚膜连续制备方法，其特征是步骤二中所述混料容器为上部开口的容器，且混料容器的上部开口上方设置有液体添加装置和粉末添加装置；所述液体添加装置为向混料容器内连续且勻速加入有机溶剂的液体添加装置，所述粉末添加装置为向混料容器内连续且勻速加入由Bi-2212粉末和粘结剂均勻混合的混合粉末的固体粉末添加装置；所述液体添加装置的添加速率为0. 4ml/s 1. lml/s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 015g/s 0. 8g/s。上述铋系高温超导厚膜连续制备方法，其特征是步骤二中所述的有机溶剂为乙醇或甲醇；步骤二中所述的粘结剂为热塑性粘结剂，且所述热塑性粘结剂与Bi-2212粉末的质量比为0.0008 1 0.003 1。本发明与现有技术相比具有以下优点1、所采用的连续制备装置结构简单、加工制作及安装布设方便且使用简便、投入成本低，主要由由浸涂、烘干、轧制和拉线四部分组成。2、设计合理且操作简便，其以传统的浸涂法为基础，通过辅助添加装置(即液体添加装置和固体粉末添加装置)精确控制涂覆浆料的浓度，并结合冷轧技术，连续制备出 Bi-2212超导层厚度均勻且密度较高的高温超导厚膜。3、可提高Bi-2212高温超导厚膜的制备效率，缩短制备周期。4、制备工艺步骤简单且使用效果好，通过液体添加装置和固体粉末添加装置以及磁力搅拌器保证涂覆浆料浓度在涂覆过程中的均勻性和稳定性，以保证所获得厚膜在长度方向上的均勻性；同时，使用冷轧技术提高超导层密度，对浸涂法制备的Bi-2212厚膜进行轧制，可以增加Bi-2212超导层密度，以达到增加超导层的有效载流面积，提高Bi-2212厚膜的工程电流密度(Je)的目的；并且，结合部分熔化热处理，获得具有较高超导层密度和载流能力的Bi-2212高温超导厚膜。实际制备过程中，在使用磁力搅拌器保证悬浊液均勻性的同时，辅助添加装置 (包括溶剂滴定装置和粉末定量添加装置)按照走线速率的不同，按一定速率向悬浊液(即涂覆浆料)中滴加有机溶剂以及Bi-2212超导粉末与粘结剂混成的混合粉末；另一方面， 被处理线带材经滑轮导向依次通过烘干炉和轧机，最终绕到的卷线机上，便获得超导层密度较高并且厚度均勻的Bi-2212厚膜长带。随后，将Bi-2212厚膜于纯氧气氛中部分熔化热处理，熔化温度为880 900°C，保温20分钟，再以2 5°C /h的降温速率降温至810 850°C保温10 M小时后，随炉冷却到室温，得到临界温度超过80K，具有一定长度和高载流性能的Bi-2212超导厚膜。5、实用价值高且推广应用前景广泛，可以连续制备具有较高超导层密度且厚度均勻的Bi-2212超导厚膜，不仅可以获得具有较高载流性能的超导厚膜，并且操作简便，工艺重复性好，适合于批量化制备。因而，本发明不仅可以连续制备Bi-2212超导厚膜，而且可同时提高长带厚膜涂覆厚度的一致性，增加超导层的密度，以获得具有较高载流性能的铋系高温超导厚膜。
6
综上所述，本发明设计合理、操作简便、实现方便且制备效果好、加工效率高，可连续制备出具有一定长度和较高载流性能的Bi-2212超导厚膜。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明所采用铋系高温超导厚膜的连续制备装置的使用状态参考图。图2为本发明对铋系高温超导厚膜进行连续制备时的方法流程框图。附图标记说明1-混料容器；4-1-放线机；4-4-导向轮二；5-磁力搅拌器；8-银基带。
具体实施例方式实施例1如图1所示的一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，包括在被处理线带材的外表面上均勻浸涂涂覆浆料的浸涂设备、对浸涂有所述涂覆浆料的被处理线带材进行烘干处理的烘干设备、对经烘干处理后的被处理线带材进行轧制处理的轧制设备和将被处理线带材自所述浸涂设备、烘干设备与轧制设备内连续拉过的拉线设备。所述浸涂设备包括对所述涂覆浆料进行均勻混合的混料容器1，所述混料容器1内设置有导向轮二 4-4，且导向轮二 4-4下部浸泡于混料容器1中的涂覆浆料内。所述拉线设备包括放线机4-1和布设于放线机4-1后方且与放线机4-1配合使用的收线机4-2，所述放线机4-1位于混料容器1上方，且放线机4-1与导向轮二 4-4之间设置有对被处理线带材进行导向的导向轮一 4-3。所述烘干设备位于混料容器1后方，且导向轮二 4-4与所述烘干设备的进口之间设置有将浸涂有所述涂覆浆料的被处理线带材导入所述烘干设备内进行烘干处理的导向轮三4-5。所述轧制设备位于所述烘干设备后方，且收线机4-2位于所述轧制设备后方。所述放线机4-1 上的被处理线带材依次经导向轮一 4-3、下部浸泡于涂覆浆料内的导向轮二 4-4、导向轮三 4-5、所述烘干设备和所述轧制设备后缠绕于收线机4-2上。本实施例中，所述浸涂设备还包括对混料容器1内的涂覆浆料进行均勻混合搅拌的搅拌器。实际使用时，所述搅拌器为磁力搅拌器5或布设于混料容器1内的搅拌轴，所述混料容器1放置于磁力搅拌器5上。本实施例中，所述搅拌器为磁力搅拌器5。本实施例中，所述烘干设备与所述轧制设备之间设置有将经烘干处理后的被处理线带材导入所述轧制设备进行轧制处理的导向轮四4-6。本实施例中，所述烘干设备与所述轧制设备布设在同一水平线上，且浸涂有所述涂覆浆料的被处理线带材在放线机4-1与收线机4-2的配合作用下自所述烘干设备与所述轧制设备内连续水平拉过。实际布设安装时，所述导向轮一 4-3位于放线机4-1的放线卷轴正后方，所述导向
2-烘干炉； 3-冷轧机； 4-2-收线机；4-3-导向轮一; 4-5-导向轮三；4-6-导向轮四； 6-滴定管； 7-加料漏斗；轮二 4-4位于混料容器1内侧中央，所述导向轮三4-5和导向轮四4-6布设在同一水平线上，且导向轮三4-5和导向轮四4-6分别位于所述烘干设备的进口和出口外侧。本实施例中，所述收线机4-2包括收线卷轴和对所述收线卷轴进行驱动的驱动装置。本实施例中，所述放线卷轴与导向轮一 4-3之间的被处理线带材呈水平向布设， 导向轮一 4-3与导向轮二 4-4之间的被处理线带材呈竖直向布设，所述导向轮三4-5位于导向轮二 4-4的侧上方，且导向轮三4-5布设于导向轮二 4-4后侧，所述导向轮二 4-4与导向轮三4-5之间的被处理线带材由前至后逐渐向上倾斜；所述导向轮三4-5与所述收线卷轴之间的被处理线带材呈水平向布设。本实施例中，所述烘干设备为烘干炉2。同时，本发明所采用的铋系高温超导厚膜的连续制备装置还包括对经轧制处理后的被处理线带材进行热处理的热处理炉，所述轧制设备为冷轧机3。本实施例中，所述混料容器1为上部开口的容器，且混料容器1的上部开口上方设置有液体添加装置和粉末添加装置。如图2所示的一种铋系高温超导厚膜连续制备方法，包括以下步骤步骤一、走线速率V调整通过对收线机4-2的收线速率进行调整，使得被处理线带材在放线机4-1与收线机4-2的配合作用下，WV = O. 01m/s lm/s的速率，自所述浸涂设备、烘干设备和轧制设备内连续拉过。本实施例中，步骤二中浸涂涂覆浆料之前，还需采用丙酮和乙醇对被处理线带材进行清洗。实际制备时，所述被处理线带材为金属线材、金属带材、合金线材或合金带材。本实施例中，所述被处理线带材为通过冷轧方法制得的尺寸为4. 0X0. 05 X IOOOmm的银基带 8。实际制备时，也可以采用其它材质的线带材，且可选用的线带材与常规浸涂法所采用的线带材材质相同。本实施例中，步骤一中对走线速率V进行调整之前，还需先将引线依次经导向轮一 4-3、导向轮二 4-4、导向轮三4-5、所述烘干设备和所述轧制设备后缠绕于收线机4-2的收线卷轴上，然后将引线的末端与放线机4-1上的银基带8的起始端相焊接，并保证银基带 8的起始端浸入所述涂覆浆料中。本实施例中，走线速率V = lm/s，实际制备过程中，可根据实际具体需要，对走线速率V的大小进行相应调整。步骤二、浸涂涂覆浆料被处理线带材以V = 0. Olm/s lm/s的速率，绕下部浸泡于混料容器1中涂覆浆料内的导向轮二 4-4连续拉过，并相应在被处理线带材的外表面上连续且均勻地涂覆一层涂覆浆料；所述涂覆浆料为由有机溶剂、粘结剂和Bi-2212粉末均勻混合形成的混合浆料；所述有机溶剂和粘结剂为常规浸涂法制备Bi-2212高温超导厚膜时所用的有机溶剂和粘结剂，所述Bi-2212粉末的粒径为400目 500目且每克Bi-2212 粉末中所添加有机溶剂的体积为0. 9ml 1. :3ml，所述Bi-2212粉末与粘结剂的质量比与常规浸涂法制备Bi-2212高温超导厚膜时所采用的质量比相同。实际配制涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇(具体是无水乙醇)或甲醇(具体是无水甲醇)，所采用的粘结剂为聚乙烯缩丁醛，且所述聚乙烯缩丁醛与Bi-2212粉末的质量比为0.001 1 0.003 1。实际使用时，也可采用其它类型的热塑性粘结剂。本实施例中，被处理线带材WV= lm/s的速率，绕导向轮二 4_4连续拉过。所述有机溶剂为乙醇且所述粘结剂为聚乙烯缩丁醛，所述聚乙烯缩丁醛与Bi-2212粉末的质量比为0.001 1 ；每克Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为lml。实际制备过程中，也可以根据具体需要，采用其它类型的有机溶剂和粘结剂，也可对所述聚乙烯缩丁醛与Bi-2212 粉末的质量比以及Bi-2212粉末与有机溶剂之间的配比进行相应调整。实际制备过程中，所述混料容器1为上部开口的容器，且混料容器1的上部开口上方设置有液体添加装置和粉末添加装置。所述液体添加装置为向混料容器1内连续且勻速加入有机溶剂的液体添加装置，所述粉末添加装置为向混料容器1内连续且勻速加入由Bi-2212粉末和粘结剂均勻混合的混合粉末的固体粉末添加装置；所述液体添加装置的添加速率为0. 4ml/s 1. lml/s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 015g/s 0. 8g/ s。实际制备时，所述走线速率V越大，所述液体添加装置的添加速率和所述固体粉末添加装置的添加速率均越大；反之亦然。也就是说，配制所述涂覆浆料时，采用液体添加装置向混料容器1内连续添加配制涂覆浆料用的有机溶剂，且同时采用粉末添加装置向混料容器1内连续添加配制涂覆浆料用的混合粉末，所述混合粉末为由Bi-2212粉末和粘结剂均勻混合形成的混合粉末。实际配制过程中，通过液体添加装置和粉末添加装置对有机溶剂和混合粉末进行添加时，应按照预先设计的配比，对液体添加装置和粉末添加装置的添加速率进行设计，即液体添加装置和粉末添加装置均为定量添加装置，且二者外表面上均设置有对应的刻度标线。本实施例中，所述液体添加装置为滴定管6，且固体粉末添加装置为加料漏斗7， 将有机溶剂和混合粉末添加入混料容器1后，通过搅拌装置进行连续搅拌，即可获得涂覆浆料。实际制备过程中，本发明所述的连续制备过程均在25°C的恒温实验室中进行。本实施例中，所述液体添加装置的添加速率为1. 05ml/s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 75g/s。也就是说，乙醇的滴定速率为1. 05ml/s (该滴定速率必须大于乙醇的挥发速度0. 45ml/s)，混合粉末的添加速率为0. 75g/s。实际制备过程中，可根据实际具体需要，对所述液体添加装置的添加速率和所述固体粉末添加装置的添加速率进行相应调整。步骤三、烘干处理被处理线带材以V = O. 01m/s lm/s的速率自所述烘干设备的烘干区水平连续拉过，并相应对被处理线带材所涂覆的涂覆浆料连续进行烘干处理；所述烘干区的长度为Im士0. lm，且所述烘干设备的烘干温度为400°C 700°C。本实施例中，经浸涂后的被处理线带材经导向轮三4-5向上提拉后，直接进入所述烘干设备内进行烘干处理，所述烘干区的长度为Im且其烘干温度为700°C。实际制备过程中，可根据具体实际需要，对所述烘干区的长度和烘干温度进行相应调整。本实施例中，经浸涂后的被处理线带材经导向轮三4-5提拉后，直接进入温度为 700°C的箱式炉中进行烘干，且以V = lm/s的速率自所述烘干设备的烘干区水平连续拉过， 相应获得烘干后的Bi-2212超导厚膜。步骤四、轧制处理被处理线带材以V = O. Olm/s lm/s的速率自所述轧制设备内水平连续拉过，并相应对烘干处理后的被处理线带材连续进行轧制处理。
本实施例中，所述的轧制设备为冷轧机3，且以V = lm/s的速率自冷轧机3内连续拉过，相应获得具有较高超导层密度的Bi-2212超导厚膜，且该Bi-2212超导厚膜为Ag基 Bi-2212超导厚膜。步骤五、收线被处理线带材自所述浸涂设备、烘干设备和轧制设备内连续拉过后缠绕于收线机4-2上。本实施例中，步骤一中所述的收线机4-2包括收线卷轴和驱动所述收线卷轴连续转动的驱动装置，且步骤五中进行收线时，被处理线带材自所述浸涂设备、烘干设备和轧制设备内连续拉过后缠绕于所述收线卷轴上。本实施例中，所述驱动装置为电动机，通过对电动机的运转速度进行调整，可简便实现对走线速率V的调整。步骤五中收线结束后，还需将缠绕有被处理线带材的所述收线卷轴放入热处理炉且在纯氧气气氛中进行热处理；且进行热处理时，先在880°C 900°C温度条件下保温 IOmin 60min，再以2V /h 5°C /h的降温速率降温至810°C 850°C，之后在810°C 850°C温度条件下保温10小时 M小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212
高温超导厚膜。本实施例中，进行热处理时，先在890°C温度条件下保温20分钟，再以5°C /h的降温速率降温至810°C，之后在810°C温度条件下保温M小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。所制成Bi-2212高温超导厚膜的超导层密度从冷压前的 20% (理论密度)提高到冷压后的35%，而烧结后Bi-2212的(001)织构度从90%提高到 97%左右，在长度方向上，所获得带材的厚度为40 50 μ m，且带材的临界电流密度也提高了约 36%。实施例2本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例1不同的是步骤一中所述被处理线带材为通过冷轧方法制得的尺寸为4. 0X0. IXlOOOmm的银基带8，走线速率V = 0. im/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇，每克Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为1. anl，所述液体添加装置的添加速率为0. 57ml/s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 15g/s ；步骤五中收线结束后进行热处理时，先在882°C温度条件下保温20分钟，再以5°C /h的降温速率降温至840°C，之后在840°C温度条件下保温 24小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。所制成Bi-2212 高温超导厚膜的超导层密度从冷压前的20% (理论密度)提高到冷压后的38%，而烧结后Bi-2212的(001)织构度从90%提高到96%左右，在长度方向上，所获得带材的厚度为 80 90 μ m，且带材的临界电流密度也提高了约30%。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例1相同。实施例3本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例1不同的是步骤一中所述被处理线带材为通过冷轧方法制得的尺寸为4. 0X0. 05X2000mm的银基带8，走线速率V = 0.01m/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇，每克Bi-2212 粉末中所添加有机溶剂的体积为1. anl，所述液体添加装置的添加速率为0. 47ml/s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 02g/s ；步骤五中收线结束后进行热处理时，先在890°C 温度条件下保温40分钟，再以5°C /h的降温速率降温至840°C，之后在840°C温度条件下保温10小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。所制成Bi-2212 高温超导厚膜的超导层密度从冷压前的20% (理论密度)提高到冷压后的30%，而烧结后Bi-2212的(001)织构度从90%提高到98%左右，在长度方向上，所获得带材的厚度为 90 105 μ m，且带材的临界电流密度也提高了约40%。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例1相同。实施例4本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例1不同的是步骤一中所述被处理线带材为通过冷轧方法制得的尺寸为6. 0X0. IX 2000mm的银基带8，走线速率V= lm/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为甲醇，每克Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为1ml，所述粘结剂为丙烯酸乙酯，且所述丙烯酸乙酯与Bi-2212粉末的质量比为0.002 1，所述液体添加装置的添加速率为0.47ml/s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 02g/s;步骤三中进行烘干处理时，所述烘干区的长度为Im且其烘干温度为400°C ；步骤五中收线结束后进行热处理时，先在895°C温度条件下保温10分钟，再以 50C /h的降温速率降温至840°C，之后在840°C温度条件下保温M小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。所制成Bi-2212高温超导厚膜的超导层密度从冷压前的20% (理论密度)提高到冷压后的36%，而烧结后Bi-2212的(001)织构度从90%提高到96%左右，在长度方向上，所获得带材的厚度为90 ΙΟΟμπι，且带材的临界电流密度也提高了约37%。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例1相同。实施例5本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例1不同的是步骤一中所述被处理线带材为通过冷轧方法制得的尺寸为4. 0X0. 05X2000mm的银基带8，走线速率V = ο. lm/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为甲醇，每克Bi-2212 粉末中所添加有机溶剂的体积为1. 1ml，所述聚乙烯缩丁醛与Bi-2212粉末的质量比为 0. 001 1，所述液体添加装置的添加速率为0.57ml/s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 15g/s ；步骤五中收线结束后进行热处理时，先在898°C温度条件下保温10分钟，再以 50C /h的降温速率降温至810°C，之后在810°C温度条件下保温M小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。所制成Bi-2212高温超导厚膜的超导层密度从冷压前的20% (理论密度)提高到冷压后的36%，而烧结后Bi-2212的(001)织构度从90%提高到98%左右，在长度方向上，所获得带材的厚度为60 70 μ m，且带材的临界电流密度也提高了约38%。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例1相同。实施例6本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例3不同的是步骤一中走线速率V = O.Olm/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇，每克 Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为1. :3ml，所述液体添加装置的添加速率为0. 4ml/ s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 015g/s ；步骤三中进行烘干处理时，所述烘干区的长度为1. Im且其烘干温度为500°C;步骤五中收线结束后进行热处理时，先在890°C温度条件下保温60分钟，再以4°C /h的降温速率降温至850°C，之后在850°C温度条件下保温 15小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例3相同。实施例7本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例3不同的是步骤一中走线速率V = O.Olm/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇，每克Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为1. 25ml，所述液体添加装置的添加速率为 0. 43ml/s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 018g/s ；步骤三中进行烘干处理时，所述烘干区的长度为0. 9m且其烘干温度为450°C ；步骤五中收线结束后进行热处理时，先在 880°C温度条件下保温50分钟，再以3°C /h的降温速率降温至850°C，之后在850°C温度条件下保温18小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例3相同。实施例8本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例3不同的是步骤一中走线速率V = 0. 05m/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇，每克 Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为0. 9ml，所述液体添加装置的添加速率为0. 73ml/ s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 5g/s ；步骤三中进行烘干处理时，所述烘干区的长度为Im且其烘干温度为600°C;步骤五中收线结束后进行热处理时，先在900°C温度条件下保温15分钟，再以2V /h的降温速率降温至860°C，之后在860°C温度条件下保温12小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例3相同。实施例9本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例3不同的是步骤一中走线速率v = 0. 08m/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇，每克 Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为1ml，所述液体添加装置的添加速率为0. 6ml/s, 所述粘结剂为丙烯酸乙酯，且所述丙烯酸乙酯与Bi-2212粉末的质量比为0.003 1，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 6g/s ；步骤三中进行烘干处理时，所述烘干区的长度为 Im且其烘干温度为500°C ；步骤五中收线结束后进行热处理时，先在890°C温度条件下保温 30分钟，再以3°C /h的降温速率降温至860°C，之后在860°C温度条件下保温20小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例3相同。实施例10本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例3不同的是步骤一中走线速率V = 0. 3m/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇，每克 Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为1ml，所述液体添加装置的添加速率为0. 57ml/s, 所述聚乙烯缩丁醛与Bi-2212粉末的质量比为0.003 1，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 8g/s ；步骤三中进行烘干处理时，所述烘干区的长度为Im且其烘干温度为600°C; 步骤五中收线结束后进行热处理时，先在890°C温度条件下保温30分钟，再以3°C /h的降温速率降温至860°C，之后在860°C温度条件下保温20小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例 3相同。实施例11本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例3不同的是步骤一中走线速率V = 0. 6m/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇，每克 Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为1ml，所述液体添加装置的添加速率为0. 57ml/s, 所述聚乙烯缩丁醛与Bi-2212粉末的质量比为0.003 1，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 5g/s ；步骤五中收线结束后进行热处理时，先在890°C温度条件下保温30分钟，再以3°C /h的降温速率降温至860°C，之后在860°C温度条件下保温20小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例3相同。实施例12本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。本实施例中，所采用铋系高温超导厚膜连续制备方法与实施例3不同的是步骤一中走线速率V = 0. 8m/s ；步骤二中浸涂涂覆浆料时，所采用的有机溶剂为乙醇，每克 Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为1ml，所述液体添加装置的添加速率为0. 57ml/s, 所述聚乙烯缩丁醛与Bi-2212粉末的质量比为0.003 1，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 5g/s ；步骤五中收线结束后进行热处理时，先在890°C温度条件下保温30分钟，再以3°C /h的降温速率降温至860°C，之后在860°C温度条件下保温20小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。本实施例中，其余制备方法步骤和工艺参数均与实施例3相同。 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，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征在于包括在被处理线带材的外表面上均勻浸涂涂覆浆料的浸涂设备、对浸涂有所述涂覆浆料的被处理线带材进行烘干处理的烘干设备、对经烘干处理后的被处理线带材进行轧制处理的轧制设备和将被处理线带材自所述浸涂设备、烘干设备与轧制设备内连续拉过的拉线设备；所述浸涂设备包括对所述涂覆浆料进行均勻混合的混料容器(1)，所述混料容器(1)内设置有导向轮二 G-4)，且导向轮二(4-4)下部浸泡于混料容器(1)中的涂覆浆料内；所述拉线设备包括放线机(4-1) 和布设于放线机(4-1)后方且与放线机(4-1)配合使用的收线机G-2)，所述放线机(4-1) 位于混料容器(1)上方，且放线机与导向轮二(4-4)之间设置有对被处理线带材进行导向的导向轮一 G-3)；所述烘干设备位于混料容器(1)后方，且导向轮二(4-4)与所述烘干设备的进口之间设置有将浸涂有所述涂覆浆料的被处理线带材导入所述烘干设备内进行烘干处理的导向轮三G-5)；所述轧制设备位于所述烘干设备后方，且收线机(4-2)位于所述轧制设备后方；所述放线机(4-1)上的被处理线带材依次经导向轮一 G-3)、下部浸泡于涂覆浆料内的导向轮二 G-4)、导向轮三G-5)、所述烘干设备和所述轧制设备后缠绕于收线机(4-2)上。
2.按照权利要求1所述的一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征在于所述浸涂设备还包括对混料容器(1)内的涂覆浆料进行均勻混合搅拌的搅拌器。
3.按照权利要求1或2所述的一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征在于 所述烘干设备与所述轧制设备之间设置有将经烘干处理后的被处理线带材导入所述轧制设备进行轧制处理的导向轮四G-6)。
4.按照权利要求1或2所述的一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征在于 所述烘干设备与所述轧制设备布设在同一水平线上，且浸涂有所述涂覆浆料的被处理线带材在放线机(4-1)与收线机(4- 的配合作用下自所述烘干设备与所述轧制设备内连续水平拉过。
5.按照权利要求1或2所述的一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征在于还包括对经轧制处理后的被处理线带材进行热处理的热处理炉，所述轧制设备为冷轧机 ⑶。
6.按照权利要求1或2所述的一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置，其特征在于 所述混料容器(1)为上部开口的容器，且混料容器(1)的上部开口上方设置有液体添加装置和粉末添加装置。
7.一种利用按照权利要求1所述装置对铋系高温超导厚膜进行连续制备的方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、走线速率V调整通过对收线机G-2)的收线速率进行调整，使得被处理线带材在放线机G-1)与收线机G-2)的配合作用下，WV = O. 01m/s lm/s的速率，自所述浸涂设备、烘干设备和轧制设备内连续拉过；步骤二、浸涂涂覆浆料被处理线带材以V = 0. 01m/s lm/s的速率，绕下部浸泡于混料容器(1)中涂覆浆料内的导向轮二(4-4)连续拉过，并相应在被处理线带材的外表面上连续且均勻地涂覆一层涂覆浆料；所述涂覆浆料为由有机溶剂、粘结剂和Bi-2212粉末均勻混合形成的混合浆料；所述有机溶剂和粘结剂为常规浸涂法制备Bi-2212高温超导厚膜时所用的有机溶剂和粘结剂，所述Bi-2212粉末的粒径为400目 500目且每克Bi-2212粉末中所添加有机溶剂的体积为0. 9ml 1. :3ml，所述Bi-2212粉末与粘结剂的质量比与常规浸涂法制备Bi-2212高温超导厚膜时所采用的质量比相同；步骤三、烘干处理被处理线带材以V = O. 01m/s lm/s的速率自所述烘干设备的烘干区水平连续拉过，并相应对被处理线带材所涂覆的涂覆浆料连续进行烘干处理；所述烘干区的长度为Im士0. lm，且所述烘干设备的烘干温度为400°C 700°C ；步骤四、轧制处理被处理线带材以V = O. Olm/s lm/s的速率自所述轧制设备内水平连续拉过，并相应对烘干处理后的被处理线带材连续进行轧制处理；步骤五、收线被处理线带材自所述浸涂设备、烘干设备和轧制设备内连续拉过后缠绕于收线机(4-2)上。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于步骤一中所述的收线机(4-2)包括收线卷轴和驱动所述收线卷轴连续转动的驱动装置，且步骤五中进行收线时，被处理线带材自所述浸涂设备、烘干设备和轧制设备内连续拉过后缠绕于所述收线卷轴上；步骤四中所述的轧制设备为冷轧机(3)；步骤五中收线结束后，还需将缠绕有被处理线带材的所述收线卷轴放入热处理炉且在纯氧气气氛中进行热处理；且进行热处理时，先在880°C 900°C温度条件下保温IOmin 60min，再以2V /h 5°C /h的降温速率降温至 810°C 850°C，之后在810°C 850°C温度条件下保温10小时 M小时后，随炉冷却到室温，便获得加工完成的Bi-2212高温超导厚膜。
9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于步骤二中所述混料容器(1)为上部开口的容器，且混料容器(1)的上部开口上方设置有液体添加装置和粉末添加装置；所述液体添加装置为向混料容器(1)内连续且勻速加入有机溶剂的液体添加装置，所述粉末添加装置为向混料容器(1)内连续且勻速加入由Bi-2212粉末和粘结剂均勻混合的混合粉末的固体粉末添加装置；所述液体添加装置的添加速率为0. 4ml/s 1. lml/s，所述固体粉末添加装置的添加速率为0. 015g/s 0. 8g/s。
10.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于步骤二中所述的有机溶剂为乙醇或甲醇；步骤二中所述的粘结剂为热塑性粘结剂，且所述热塑性粘结剂与Bi-2212粉末的质量比为 0. 0008 1 0. 003 1。
全文摘要
本发明公开了一种铋系高温超导厚膜的连续制备装置及制备方法，其连续制备装置包括在被处理线带材的外表面上均匀浸涂涂覆浆料的浸涂设备、对浸涂有涂覆浆料的被处理线带材进行烘干处理的烘干设备、对经烘干处理后的被处理线带材进行轧制处理的轧制设备和将被处理线带材自浸涂设备、烘干设备与轧制设备内连续拉过的拉线设备；拉线设备包括放线机和收线机；其制备方法包括步骤1.走线速率V调整；2.浸涂涂覆浆料；3.烘干处理；4.轧制处理；5.收线及热处理。本发明设计合理、操作简便、实现方便且制备效果好、加工效率高，可连续制备出具有一定长度和较高载流性能的Bi-2212超导厚膜。
文档编号C23C24/06GK102409336SQ20111039833
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月4日 优先权日2011年12月4日
发明者张义磊, 张胜楠, 李成山, 白利锋, 郝清滨 申请人:西北有色金属研究院