的两个压块(4、5)的长度大于两根待连接的超导带材的重叠搭接部分的长度；
步骤4:将夹具及其所夹持的两根待连接的超导带材的重叠搭接部分皆放置箱式电炉中一同进行加热，控制加热温度为155°C，保持加热环境气氛为空气，加热时间为20min，其具体的温度曲线如图5所示；
步骤5:加热停止后，冷却至129°C，将夹具及其所夹持的两根待连接的超导带材的重叠部分一同从箱式电炉中取出，并放置钢板上使其快速冷却至70°C较为烫手的温度时，打开夹具，取出连接好的具有Icm连接长度的超导带材。并且从图6中可以看出，在电流为临界电流以下，测量的超导带材接头的ι-v曲线线性斜率，可知超导带材接头的电阻极低。
[0019]本实施例针对熔点在140°C以下的焊料，推荐最佳参数为温度155°C，连接时间20分钟，连接距离最短为lcm。通过实施例本快速高效实现薄膜带材连接工艺过程。连接Icm时的接头电阻数量级可以轻易实现10_7Ω，在上述步骤3中，实际使用连接夹具加压时不可能详细计算压力大小，因此经过实验验证，压力仅需保证夹紧带材不使其晃动即可；另夕卜，在整个加热与冷却过程中夹具须持续加压，直到冷却过程结束才可打开。本发明使用的连接夹具由不锈钢构成，其结构如图4所示，由上下两个方形的压块(4、5)和四根加压杆构成，每根加压杆皆为带有螺纹的引导杆6，各导杆6的螺纹部位皆配有螺母7，拧紧各螺母7能对夹持于两个方形的压块(4、5)之间的待连接的超导带材的重叠搭接部分进行均匀施压。在本实施例中，四个角的柱子为引导杆6，防止夹具在施压过程中倾斜，每个引导杆6的上部均有螺纹，并配有螺母7。拧紧螺母7可以为带材均匀施压，上下两个压块(4、5)均为平整的不锈钢块。夹具中间压制的为待连接的超导带材。本装置俯视为正方形，其边长大小可根据需要连接的长度进行设计，为了保证能均匀施压，边长需大于连接长度。
[0020]本实施专用辅助夹具施加压力可由公式SPL=2 31 N求得。其中S是面积，单位平方米；p是压强，单位为帕斯卡山是螺母每拧紧一圈所移动的距离，单位为米；N是螺母的扭矩，单位为牛.米。但在实际操作时，不可能每次精确计算压力大小，因此夹具压力仅需保证夹紧带材不使其晃动即可。由于热膨胀的原因，在整个热处理过程中夹具压力会发生变化，但对最终的连接结果影响不大。
[0021]实施例二:
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于:
在本实施例中，参见图6，快速高效连接YBCO高温超导薄膜带材工艺，，具体工艺步骤为:
步骤1:本步骤与实施例一相同；
步骤2:分别给两根带材的超导面一侧涂抹助焊剂，150°C的温度条件下，用电烙铁将松香助焊剂9均匀涂敷在两根带材的超导面一侧，根据实际搭接面积确定涂敷长度为3cm ；然后，在其中一段带材涂敷松香部分上放置熔点为138°C的Sn43Bi57的焊料8，沿着带材延伸方向放置的焊料8两端各超出所涂敷的助焊剂9的两端边界0.5cm，然后将另一根带材涂有松香的一面向下放至焊料8上，使得两根超导带材以“超导面对超导面”形式放置，并保持两根带材对齐叠放；
步骤3:本步骤与实施例一相同；
步骤4:本步骤与实施例一相同；
步骤5:加热停止后，冷却至129°C，将夹具及其所夹持的两根待连接的超导带材的重叠部分一同从箱式电炉中取出，并放置钢板上使其快速冷却至70°C较为烫手的温度时，打开夹具，取出连接好的具有3cm连接长度的超导带材。本实施例带材的连接长度大于Icm,采用3cm的带材连接长度，从图6中可以看出，在电流为临界电流以下，测量的超导带材接头的1-V曲线线性斜率，可知超导带材接头的电阻极低，并且相比实施例一，随着连接长度增加，超导带材接头的电阻降低。
[0022]对比例:
采用单根YBCO高温超导薄膜带材直接进行电压和电流测试，为没有接头的带材，在电流为临界电流以下，测量的本对比例超导带材的1-V曲线线性斜率。参见图6，其中“连接lcm”为中间搭接长度为1cm，“连接3cm”意思相同。可以看出，连接长长度越长电阻越小，即电阻值会随着连接长度增加而减小。
[0023]上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明YBCO高温超导薄膜带材的连接工艺及其专用辅助夹具的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种YBCO高温超导薄膜带材的连接工艺，其特征在于，具体工艺步骤为: 1)根据待连接的YBCO高温超导薄膜带材表面形貌区分带材的超导面和基底面，判定方法为:若只有一面镀有银保护层，则该面为超导面；若两面均镀有银保护层，则使用电烙铁和焊锡丝将表面银层去除，其中乌黑发亮的一面为超导面；若两边均镀有铜保护层则根据带材弯曲方向，向内的一面为超导面； 2)在不超过150°C的温度条件下，给两根待连接的带材的超导面一侧分别涂抹助焊剂，涂敷长度不小于1cm，然后，在其中一根带材涂敷的助焊剂层上放置熔点不高于140°C的焊料，沿着带材延伸方向放置的焊料两端各超出所涂敷的助焊剂的两端边界接近0.5cm，然后将其中另一根带材涂敷助焊剂的一面向下放至焊料上，使得两根待连接的超导带材以“超导面对超导面”形式放置，并保持两根带材对齐叠放； 3)使用夹具对两根带材进行持续加压，使两根待连接的超导带材的重叠搭接部分完全处于均匀加压的环境中，压力以夹紧两根待连接的带材并且不会导致带材晃动为准； 4)将夹具及其所夹持的两根待连接的超导带材的重叠搭接部分一同进行加热，控制加热温度在200°C以下，保持加热环境气氛为空气，加热时间为20min ； 5)加热停止后，冷却至129°C，将夹具及其所夹持的两根待连接的超导带材的重叠部分一同取出，使其快速冷却至接近70°C时打开夹具，取出连接好的具有不小于Icm连接长度的超导带材。
2.根据权利要求1所述YBCO高温超导薄膜带材的连接工艺，其特征在于:在所述步骤2)中，给两根待连接的带材的超导面一侧分别涂抹助焊剂，涂敷长度为l~3cm ;在所述步骤5)中，最终得到具有l~3cm的连接长度的超导带材。
3.根据权利要求1或2所述YBCO高温超导薄膜带材的连接工艺，其特征在于:在所述步骤4)中的整个加热过程中和在所述步骤5)中的整个冷却过程中，夹具持续加压，直到冷却过程结束后打开夹具。
4.根据权利要求1或2所述YBCO高温超导薄膜带材的连接工艺，其特征在于:在所述步骤2)中，所述助焊剂采用松香和磷酸中的任意一种或其混合物，并控制在接近150°C的温度条件下，给两根待连接的带材的超导面一侧分别涂抹助焊剂；所述焊料采用In52Sn48或 Sn43Bi57。
5.根据权利要求4所述YBCO高温超导薄膜带材的连接工艺，其特征在于:在所述步骤4)中，控制加热温度为155°C，采用箱式电炉、加热平台或热风枪进行加热。
6.一种实施权利要求1或2所述YBCO高温超导薄膜带材的连接工艺的辅助夹具，其特征在于:由上下两个方形的压块(4、5)和四根加压杆构成，每根所述加压杆皆为带有螺纹的引导杆(6)，各所述导杆(6)的螺纹部位皆配有螺母(7)，拧紧各所述螺母(7)能对夹持于两个方形的压块(4、5)之间的待连接的超导带材的重叠搭接部分进行均匀施压。
7.根据权利要求6所述辅助夹具，其特征在于:沿着待连接的超导带材长度方向的两个所述压块(4、5)的长度大于两根待连接的超导带材的重叠搭接部分的长度。
8.根据权利要求6或7所述辅助夹具，其特征在于:两个所述压块(4、5)皆为平整的不锈钢块。
【专利摘要】本发明公开了一种YBCO高温超导薄膜带材的连接工艺及其专用辅助夹具，通过特定的连接夹具及技术工艺参数，使用低温焊料可以在短时间内迅速将两根高温超导薄膜带材连接在一起，并且拥有较低的接头电阻值和很好的机械强度。将整个工艺参数优化精确，对熔点低于140℃的焊料，焊接温度接近155℃，加热时间为20分钟，夹具温度冷却至129℃时放置在钢板上使其迅速降温。通过以上参数可以确保连接长度即使在1cm时接头电阻数量级能达到10-7Ω，若连接长度大于1cm则电阻值会更低。本发明YBCO高温超导薄膜带材的连接工艺操作快速、便捷、高效，连接过程中的温度低，时间短，适合工业化应用。
【IPC分类】C04B37-00
【公开号】CN104710186
【申请号】CN201410790774
【发明人】蔡传兵, 张子辰, 马洪良, 郑佳会
【申请人】上海大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月19日