专利名称：涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法
技术领域：
本发明属于涂层超导体制备和表面抛光处理技术领域。本发明涉及一种涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法。
背景技术：
涂层超导体主要指YBCO涂层导体，该类材料的制备特点主要是(1)以柔性金属带材为基底材料，主要是用轧制及再结晶热处理方法获得的具有高立方织构度的镍金属带材；(2)在金属基带上沉积一层或多层氧化物隔离层，该隔离层一方面阻止镍金属向YBCO中扩散，另一方面要求具有立方织构，能够诱导其上的YBCO形成织构，隔离层材料的选择要求晶格常数、热膨胀系数与金属基底和YBCO相近，并且热稳定性好；(3)在隔离层上沉积具有立方织构的YBCO超导层。
关于“YBCO涂层导体”的公开出版物有“在双轴织构(001)镍上外延生长YBCO一种获得高电流密度超导带材的途径”[Science(科学杂志)，274(1996)755](D.P.Norton，A.Goyal，J.D.Budai，D.K.Christen，D.M.kroeger，E.D.Specht，Q.He，B.Saffian，M.Paranthaman，C.E.Klabunde，D.F.Lee and F.A.1ist)；“在织构镍基带上沉积双轴取向的金属和氧化物隔离层一种用于高电流密度高温超导体的基体”[Physica C，275(1997)，155](Qing He，Christen D K，Budai J D，Lee D F，Goyal A，Norton DP，Paranthaman M，List F A and Kyoeger D M)。
关于“涂层超导体镍基带”的公开出版物有《无磁性的立方织构铜镍合金基带》，中国专利申请号01141893.1；《立方织构Ni基带的制备方法》，中国专利申请号97121916.8。
在以上三个步骤中，第一步最重要，它很大程度上决定了涂层超导体最终的性能。镍金属基带主要在立方织构强度和表面粗糙度两个方面影响整个涂层超导体的性能。在立方织构强度方面，通过不断优化轧制及再结晶热处理工艺，可以得到立方织构强度很高的基带。而在减小基带表面粗糙度方面，美、日公司利用其先进的镜面轧辊轧机能将基带表面粗糙度控制在十几纳米之下，从而极大地提高涂层超导体性能。我国受轧机设备水平的制约，很难制备表面粗糙度小于十几纳米的基带，这成为阻碍我国涂层超导体水平提高的主要原因之一。本发明期望利用抛光工艺把镍基带的表面粗糙度减小至十几纳米，满足制备涂层超导体的要求。
工业上一般用抛光工艺来减小工件表面粗糙度，应用较多的抛光工艺有机械抛光、化学抛光和电化学抛光。机械抛光是借助高速旋转的抹有抛光膏的抛光轮以提高金属制件表面平整和光亮程度的机械加工过程，它会引起金属工件表面发生塑性变形，并会因局部加热而产生组织变化。化学抛光是金属工件在一定的溶液中进行处理以获得平整、光亮表面的过程，一般伴随较剧烈的化学反应，过程不易控制，而且抛光液寿命较短。电化学(电解)抛光是以工件作为阳极12，不溶性金属(或惰性导体)作为阴极13，两电极同时浸入电解池中通以直流电而产生有选择性的阳极溶解过程，见附图1。电化学抛光过程中，靠近阳极12的电解液14层在工件表面上形成一层高粘度的金属盐膜(即粘液膜)。凹凸不平的阳极金属表面上，其粘膜层的粘性、厚度、比重等都不相同，凸起部分的粘膜层较凹处薄，电阻比较小，电流密度较大，所以加快了凸起部分金属的溶解，凸起部分渐趋平坦，最后达到表面的光滑平整的目的。
国内的涂层超导体制备尚未实现工业化生产，所以包括镍基带抛光等大量技术课题仍处于探索阶段，目前没有发现关于涂层超导体镍基带抛光工艺的专利。
发明内容
本发明的目的是提供一种涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法，利用该电化学抛光工艺方法可以减小涂层超导体金属镍基带表面粗糙度至十几纳米，从而使之能够满足涂层超导体制备的要求。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案一种涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法，其特征在于该方法包括下述步骤(1)、以磷酸与丙三醇的体积比为95-105∶0.1-0.5，配制电化学抛光液，其中，磷酸的浓度为85％；(2)、以步骤(1)配制的电化学抛光液作为电解液，以涂层超导体镍基带作为阳极材料，不锈钢作为阴极材料，浸没在电化学抛光液中，接通电源，在5～10V电压，0.3～1A电流中进行抛光，时间控制在10～60分钟；(3)、抛光后，将涂层超导体镍基片清洗、吹干。
在本发明的涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法中，所述的步骤(2)中使用的涂层超导体镍基带是经过轧制及再结晶热处理方法获得的具有高立方织构度的涂层超导体镍基带。
在本发明的涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法中，所述的步骤(2)中使用的具有高立方织构度的涂层超导体镍基带在进行抛光前先要进行预处理，该预处理包括用丙酮超声除油和用去离子水超声清洗两个过程，时间各为8-15分钟。这样，保证抛光前镍基带的表面质量，使得基带保持表面平整、清洁无油迹。
在本发明的涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法中，所述的步骤(2)中，不锈钢的阴极材料的面积大于或等于涂层超导体镍基带的阳极材料的面积。
在本发明的涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法中，所述的步骤(3)中，抛光后的涂层超导体镍基片是在蒸馏水中清洗。
在本发明的涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法中，所述的步骤(3)中，在抛光过程中，注意保持电化学抛光液的温度稳定在室温。
在本发明的涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法中，是以磷酸为主要原料，以丙三醇添加剂为辅助原料，配制成透明、稳定的电化学抛光液。
在本发明的涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法中，在所述的步骤(2)中，抛光时间是根据抛光工件尺寸、电压和电流大小进行控制的，抛光时间一般控制在10～60分钟。
本发明提供了一种减小涂层超导体织构镍基带表面粗糙度的电化学抛光工艺方法。用本发明方法可以使织构金属基带的表面粗糙度减小至十几纳米，能够满足涂层超导体制备的要求。该发明在成本上远远低于购置高质量镜面轧辊轧机的投资，有望促进涂层超导体研究及其工业化的发展。
图1为普通的电化学抛光装置示意2为Ni基带(111)极3为Ni基带电化学抛光后表面AFM4为本发明的电化学抛光装置图具体实施方式
下面是本发明的一个实施例，本发明并不局限于该实施例。
取织构镍金属基带，裁剪成小样(20×30cm)进行预处理。具体过程是先在丙酮中超声清洗10分钟以达到除油的目的，然后放入去离子水中超声清洗10分钟，完毕后放入无水酒精中备用。该Ni基片由于经过了特殊的轧制与再结晶热处理工艺，具有很强的立方织构(如附图2所示)。
量取100ml磷酸(浓度85％)，加入0.5ml丙三醇，充分搅拌，配制成电化学抛光液，置于烧杯内。
电化学抛光装置如图4所示，取一电源1，把镍基带小样通过导线与电源阳极相连，作为阳极2。将不锈钢基片(30×30cm)通过导线与电源连接，作为阴极3。把阴阳极材料都浸没在配好的电化学抛光液4中，形成完整的电化学抛光装置，准备抛光。
开启电源，将电压稳定在7V，电流0.5A，电化学抛光开始进行，抛光时间控制在20分钟。
抛光结束后，关闭电源。把基带小样取下在蒸馏水中清洗、吹干，至此电化学抛光结束。
电化学抛光后基带用原子力显微镜观察，如图3所示，图3为电化学抛光后基带表面的原子力显微镜图片(AFM)，由图片可见表面较为平整，表面粗糙度约为十几纳米，能够满足涂层超导体的要求。
权利要求
1.一种涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法，其特征在于该方法包括下述步骤(1)、以磷酸与丙三醇的体积比为95-105∶0.1-0.5，配制电化学抛光液，其中，磷酸的浓度为85％；(2)、以步骤(1)配制的电化学抛光液作为电解液，以涂层超导体镍基带作为阳极材料，不锈钢作为阴极材料，浸没在电化学抛光液中，接通电源，在5～10V电压，0.3～1A电流中进行抛光，时间控制在10～60分钟；(3)、抛光后，将涂层超导体镍基片清洗、吹干。
2.如权利要求1所述涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺，其特征在于所述的步骤(2)中使用的涂层超导体镍基带是经过轧制及再结晶热处理方法获得的具有高立方织构度的涂层超导体镍基带。
3.如权利要求2所述涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺，其特征在于所述的步骤(2)中使用的具有高立方织构度的涂层超导体镍基带在进行抛光前先要进行预处理，该预处理包括用丙酮超声除油和用去离子水超声清洗两个过程，时间各为8-15分钟。
4.如权利要求2或3所述涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺，其特征在于所述的步骤(2)中，不锈钢的阴极材料的面积大于或等于涂层超导体镍基带的阳极材料的面积。
5.如权利要求4所述涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺，其特征在于所述的步骤(3)中，抛光后的涂层超导体镍基片是在蒸馏水中清洗。
全文摘要
一种涂层超导体镍基带的电化学抛光工艺方法。该方法可以减小涂层超导体镍基带表面的粗糙度。该方法包括(1)以磷酸与丙三醇的体积比为95－105∶0.1－0.5，配制电化学抛光液，其中，磷酸的浓度为85％；(2)以步骤(1)配制的电化学抛光液作为电解液，以涂层超导体镍基带作为阳极材料，不锈钢作为阴极材料，浸没在电化学抛光液中，接通电源，在5～10V电压，0.3～1A电流中进行抛光，时间控制在10～60分钟；(3)抛光后，将涂层超导体镍基片清洗、吹干。该工艺处理后的镍基带表面粗糙度大约为十几纳米，能够满足涂层超导体制备的要求。
文档编号C25F3/00GK1766177SQ200410083618
公开日2006年5月3日 申请日期2004年10月13日 优先权日2004年10月13日
发明者刘慧舟, 杨坚, 古宏伟, 屈飞 申请人:北京有色金属研究总院