用于哈氏合金基带的电化学抛光液、制备方法及抛光方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及抛光液技术领域，尤其涉及一种用于哈氏合金基带的电化学抛光液、 该种抛光液的制备方法及抛光方法。
【背景技术】
[0002] 第二代高温超导线材是以ReBCO(其中Re = Y或稀土元素 ，B = Ba，C = Cu)为基础的 金属氧化物，具有临界电流温度高于液氮温度的特性。众所周知，ReBCO具有高温超导特性 的基本要求是ReBCO必须形成双轴定向生长的晶体结构，从而也就要求用于生长ReBCO高温 超导材料的衬底必须具有相同的晶体结构。Iijima等在1993年首先提出了采用18六0(1〇11-beam assisted deposition，离子辅助沉积)方法制备具有双轴定向生长结构的MgO薄膜晶 体（IEEE Transactions on Applied Superconductivity vol.3,No.1,Pt.3,pp.1510-1515，1&^(^，1993)，在此基础上，采用磁控溅射镀膜工艺在1^0薄膜上形成1^0(1^0 = 1^-Mn_0)过渡层，再米用M0CVD(metalorganic chemical vapor deposition，金属有机化学气 相沉积)或PLD(pulsed laser deposition，脉冲激光沉积)工艺，就可以制备具有高临界电 流特性的高温超导线材。然而，采用IBAD工艺制备具有双轴定向生长结构的MgO薄膜晶体的 首要条件是必须采用表面粗糙度RMS<lnm的衬底。
[0003] 目前采用IBAD+M0CVD技术路线制备第二代高温超导带材，选用的基带是具有高抗 氧化性、耐腐蚀和高机械性能的哈氏合金。由于第二代高温超导薄膜晶体的双轴定向外延 生长要求，所以对使用的基带表面粗糙度有很高的要求。目前从市场上直接购买高质量的 哈氏合金基带不能达到直接应用的要求，必须经过表面平整化处理，而电化学抛光是一种 非常有效的处理方法。
[0004] 美国专利US7811972中阐述了一种机械抛光方法。采用粗抛和细抛的两步处理，可 以得到表面粗糙度RMS<lnm的金属基带。但由于抛光速度只有每小时5米，大大地低于后续 的IBAD工艺(镀膜速度> 100米/小时)和M0CVD(镀膜速度>60米/小时），所以不能适合大规 模工业化生产的应用。
[0005] 美国专利US7，169,286中描述了电化学抛光的方法，有效地获得了 RMS<lnm金属 基带。实践证明，该专利所描述的有效的电化学抛光工艺，采用的原始金属基带的表面粗糙 度必须达到RMS<30nm的要求。对于如此高质量要求的原始金属基带，是很难在市场上购买 的，即使可以在短期内在市场上获得，也难以保证得到长期的大量提供的货源。
[0006] 因此，为了保证长期的、稳定的、大量的工业化生产第二代高温超导线材，必须形 成一个可靠稳定的工艺技术，制备高质量的、表面粗糙度RMS< lnm的基带衬底，满足IBAD工 艺的需求，得到具有高质量的双轴定向生长结构的MgO晶体薄膜，从而得到具有高临界电流 特性的高温超导材料。而电化学抛光属于可靠稳定的工艺，可以制备出符合要求的基带衬 底。要建立电化学抛光工艺，特定的电化学抛光液是必须的。
[0007] 目前最为有效的，可以应用于高温超导哈氏合金基带抛光的抛光液是美国 Electro Polish Systems，Inc.公司的产品EP2500。该产品说明书提供了该抛光液的基本 组成是硫酸和磷酸，但没有任何起到关键作用的添加剂，国内也没有可以达到我们要求的 抛光液产品。
[0008] 因此，针对上述技术问题，有必要提供一种可以满足高温超导哈氏合金基带表面 平整要求的电化学抛光液，并提供该种抛光液的制备方法，以保证长期、稳定、大量的工业 化生产第二代高温超导线材。
【发明内容】
[0009] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于哈氏合金基带的电化学抛光液。
[0010] 为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
[0011] 一种用于哈氏合金基带的电化学抛光液，包括组分:98 %浓硫酸、85 %浓磷酸、甘 油、硫脲、柠檬酸铵、一水合柠檬酸、氟硼酸、二乙烯三胺五乙酸、硫酸铵及水。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述各组分具有以下重量百分比： 98% 浓硫酸 20%-3()%; 85% 浓磷酸 66%-76%; 甘油 0.丨％-5%; 硫脲 0.1%-5%; 柠檬酸铵 0.05%-0.2%;
[0013] 一水合柠檬酸 0.1%-5%; 氟硼酸 0.05%-0.2%; 二乙燁三胺五乙酸 0.002%-0.0丨％; 硫酸铵 0.1%-5%; 水 丨％-5%〇
[0014]作为本发明的进一步改进，所述98%浓硫酸的重量百分比为24.8%，所述85%浓 磷酸的重量百分比为71.6%。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述电化学抛光液的密度在1.5-2g/cm3之间。
[0016]作为本发明的进一步改进，所述电化学抛光液的密度为1.73g/cm3。
[0017] -种用于哈氏合金基带的电化学抛光液的制备方法，包括以下步骤：
[0018] S1、以重量百分比计，将0.1 -5 %的甘油、0.1 -5 %的硫脲、0.05-0.2 %的柠檬酸铵、 0.1-5%的一水合柠檬酸、0.05-0.2%的氟硼酸、0.002-0.01 %的二乙烯三胺五乙酸、0.1-5%的硫酸铵溶于1-5%的水中，温度控制在60-70°C之间，搅拌5-15min，至溶解，得到添加 剂水溶液；
[0019] S2、以重量百分比计，将20 % -30 %的98 %浓硫酸、66 % -76 %的85 %浓磷酸混合得 到混合酸溶液，将所述添加剂水溶液加入所述混合酸溶液中，温度控制在60_70°C之间；
[0020] S3、搅拌回流5h后，关闭加热装置，搅拌冷却至室温，得到电化学抛光液。
[0021] 作为本发明的进一步改进，所述98%浓硫酸的重量百分比为24.8%，所述85%浓 磷酸的重量百分比为71.6%。
[0022] -种电化学抛光方法，采用上述的用于哈氏合金基带的电化学抛光液，所述电化 学抛光方法包括以下步骤：
[0023] 将哈氏合金基带安装在抛光装置的导轮上，将电化学抛光液用真空栗打入抛光池 中，预热到55_65°C之间；
[0024] 打开电解电源，将所述电化学抛光液电解电流调至70-130安培之间，设置0.5-2m/ min的抛光速度进行电化学抛光，获得抛光后的哈氏合金基带。
[0025]本发明具有以下有益效果：
[0026]采用本发明中电化学抛光液进行抛光后的哈氏合金基带，其表面平整、光亮，并且 抛光过程中造成的缺陷较少，在原子力显微镜下测得的抛光后的哈氏合金基带，在5*5μπι2 范围，其表面粗糙度在lnm以下；
[0027]保证了长期、稳定、大量的工业化生产第二代高温超导线材，形成了可靠稳定的工 艺技术，满足生产上的可行性与可靠性。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
[0029] 本发明实施例中的用于哈氏合金基带的电化学抛光液，其配方包括