一种超导线材及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超导线材技术领域，尤其涉及一种超导线材及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 超导材料是具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零性质的材料，广泛应用于 制作磁体、制作电力电缆等。
[0003] 随着超导材料的发展，二代超导线材随之出现，其典型结构由基板、缓冲层、超导 层和安定化层组成，其中，基板是整个超导线材的支撑体；缓冲层又叫中间层，作用在于为 超导层的生长提供织构等；超导层由超导材料形成，是电流的载体；安定化层又叫稳定层， 作用在于保护超导层，其一般为Ag层。另外，现有技术一般在超导线材表面进行电镀，形成 稳定的Cu层。但是Cu也会逐渐氧化生成氧化铜，特别是在对超导线材进行长期保管或长 期运输时，氧化铜的生成非常显著。如果在表面含有氧化铜的状态下，将超导线材与电极进 行焊接，不仅会造成焊接强度降低，而且会使焊接部位的接触电阻增大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种超导线材及其制备方法，本发明提供的超导线材与电 极进行焊接时，焊接部位的接触电阻较小。
[0005] 本发明提供了一种超导线材，包括：
[0006]基板；
[0007] 形成在所述基板上的中间层；
[0008] 形成在所述中间层上的超导层；
[0009] 形成在所述超导层上的Ag层；
[0010] 形成在所述Ag层上的Cu层；
[0011] 形成在所述Cu层上的抗氧化层。
[0012] 优选的，所述抗氧化层由焊接温度下转化为气态产物的物质形成。
[0013] 优选的，所述抗氧化层由酯类化合物、胺类化合物、醇类化合物和有机酸类化合物 中的一种或多种形成。
[0014] 优选的，所述抗氧化层由二乙醇胺或甘油形成。
[0015] 本发明还提供了一种超导线材的制备方法，包括：在形成于基板上的中间层上形 成超导层的步骤；在所述超导层上形成银稳定层的步骤；在银稳定层形成后，通过浸入硫 酸铜水溶液进行电镀，在所述银层上形成铜稳定层的镀铜处理步骤，还包括在铜稳定层上 由焊接温度下转化为气态的物质形成抗氧化层的步骤。
[0016] 优选的，所述浸渍的温度为30°C以下，所述浸渍的时间为0. 5min~3min。
[0017] 优选的，所述抗氧化剂为二乙醇胺或甘油。
[0018] 优选的，所述抗氧化剂溶液的浓度为0. 5mL/L~2mL/L。
[0019] 与现有技术相比，本发明提供的超导线材包括基板、形成在所述基板上的中间层、 形成在所述中间层上的超导层、形成在所述超导层上的Ag层、形成在所述Ag层上的Cu层、形成在所述Cu层上的抗氧化层，所述抗氧化层由焊接温度下转化为气态产物的物质形 成。本发明采用焊接温度下转化为气态产物的物质在超导线材Cu层外部形成抗氧化层得 到超导线材，在常温下，该超导线材的Cu由抗氧化层保护，在长时间的运输和储存过程中， Cu层不会被氧化，不会生成氧化铜；而在将超导线材与电极进行焊接时，Cu层上的抗氧化 剂在焊接温度下通过挥发、升华或者分解等方式转化为气态，从而露出Cu层，实现Cu与电 极的焊接，从而不仅不会造成焊接强度降低、不会使焊接部位的电阻增大，也不会影响超导 线材性能的劣化。实验结果表明，本发明提供的超导线材经与电极焊接后，其焊接电阻在 0. 5yQ以下。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例提供的超导线材的结构示意图；
[0021] 图2为本发明实施例提供的超导线材的Cu层中央部和边缘部的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 本发明提供了一种超导线材，包括：
[0023]基板；
[0024] 形成在所述基板上的中间层；
[0025] 形成在所述中间层上的超导层；
[0026] 形成在所述超导层上的Ag层；
[0027] 形成在所述Ag层上的Cu层；
[0028] 形成在所述Cu层上的抗氧化层，所述抗氧化层由焊接温度下转化为气态产物的 物质形成。
[0029] 参见图1，图1为本发明实施例提供的超导线材的结构示意图，其中，1为基板，2为 形成在基板1上的中间层，3为形成在中间层2上的超导层，4为形成在超导层上的Ag层，5 为形成在Ag层上的Cu层，6为形成在Cu层上的抗氧化层。
[0030] 首先，本发明提供的超导线材包括基板，所述基板作为整个超导线材的支撑体，可 以为镍合金板，如Hastelloy镍合金板等。
[0031] 在所述基板上形成中间层后，再在中间层上形成超导层。所述中间层为超导层的 生长提供织构，可以为A1203层、Y203层、MgO层、LaMn03层、Ce02层、氧化纪稳定的氧化 锆层、包括氧化钇和氧化锆的GdZrO层等多层构成，例如，优选为依次形成A1203层、Y203 层、MgO层、LaMn03层和Ce02层的五层结构。中间层可以通过溅射、激光磨削、电子束沉积 (IBAD)中的至少一种方法形成，其中，优选采用溅射法形成A1203层、Y203层、LaMn03层和 Ce02层，采用IBAD法形成MgO层。
[0032] 在所述中间层上形成的超导层是超导线材的功能层，可以采用REBaCuO系超导材 料，其中，RE为Y、NcUSm、Eu、GcUTb、Dy、Ho、Er、Tm及Yb中的一种或多种。例如，该超导层 可以是包括Ho、Ba、Cu和0的超导材料；或者包括Y、Ba、Cu和0的超导材料；或者包括GcU Ba、Cu和0的超导材料；或者包括Sm、Ba、Cu和0的超导材料。超导层可以通过溅射、激光 磨削、金属有机沉积（MOD)和金属有机化学气相沉积（MOCVD)中的至少一种方法形成，优选 采用MOD法形成。
[0033] 本发明提供的超导线材中，所述超导层上还形成有Ag层，Ag层的作用在于保护超 导层，其厚度优选为5ym~50ym，其厚度大于50ym时，成本较高而且会影响超导线材的 机械强度；厚度小于5ym时，对超导层的保护不够。在本发明中，Ag层可以通过溅射法形 成。
[0034] 其后，为提高Cu层与Ag层的结合紧密程度，本发明使用酸溶液对具有Ag层结构 的线材进行处理。所述酸溶液为无机酸，例如，稀盐酸、稀硫酸等，优选为稀硫酸。所述稀硫 酸的浓度优选为3ml/L~10ml/L。浓度超出上述范围时，具有Ag层结构的线材自边缘部受 稀硫酸的影响，导致线材的超导性能降低。低于上述范围时，由于得不到洗净效果造成剥离 强度降低。
[0035] 采用酸液进行的所述酸洗处理的温度优选为30°C以下；所述酸洗处理的时间优 选为5s~30s。所述酸液处理，具体来说是使用酸溶液进行清洗。超过上述范围时，具有 Ag层结构的线材自边缘部受稀硫酸的影响，导致线材的超导性能降低。低于上述范围时，由 于得不到洗净效果造成剥离强度降低。
[0036] 使用酸溶液对超导线材进行处理后，即可在Ag层上进行镀铜处理。具体方法如 下：以具有Ag层结构的线材作为阴极，以电极为阳极，在硫酸铜镀液中进行电镀处理，在Ag 层上形成Cu层。
[0037] 另外，在进行镀铜之前，还可以对具有Ag层结构的线材进行中性处理清洗，即采 用水或者碱性溶液对超导线材进行清洗，使超导线材保持中性。优选使用水进行中处理。
[0038] 水洗后即可对具有Ag层结构的线材进行电镀处理，在Ag层上形成对Ag层具有保 护功能的Cu层，Cu层的厚度优选为10ym~50ym，更优选为10ym~40