一种YBCO超导环制造装置及工艺方法与流程

一种ybco超导环制造装置及工艺方法
技术领域
1.本发明属于超导材料制造装置领域，尤其是一种ybco超导环制造装置及工艺方法。


背景技术：

2.ybco又称涂层导体，须以薄膜外延制备技术在金属基带上制备，ybco超导带材的结构包含金属基带、缓冲层、超导层和保护层四部个分。
3.ybco高温超导带材为层状结构，虽然其拉伸强度高，但层间粘接强度差，易产生层间剥离是其固有缺陷。采用普通绕制及环氧浸渍工艺的ybco高温超导磁体，低温下因磁体内部不同材料的收缩差异，ybco带材表面易产生层间剥离力，导致磁体通流特性产生严重的衰减，给ybco高温超导磁体的应用造成严重的障碍，严重影响电气性能。
4.针对以上问题，可以通过环状超导材料解决轴向磁场力导致超导材料分层问题。目前无环状ybco超导材料制备装置，本发明提供一套缓冲层、超导层一体化制备装置及制备工艺用于制造超导环。


技术实现要素：

5.发明目的：提供一种ybco超导环制造装置及工艺方法，以解决现有技术存在的上述问题。
6.技术方案：一种ybco超导环制造装置，包括前驱液回收单元、石墨加热单元、气氛输入单元、前驱液导流单元、旋转热处理单元和制备炉，前驱液导流单元安装在制备炉顶部，且输出端延伸至制备炉内，用于存放ybco超导环所需的ybco和缓冲层前驱液，旋转热处理单元设置在制备炉内，用于接收前驱液并对前驱液加热结晶，前驱液回收单元安装在旋转热处理单元下方，用于回收旋转热处理单元上多余的前驱液，石墨加热单元安装在制备炉内，用于维持制备炉内部的热处理气氛稳定，气氛输入单元的输出端设置在制备炉内部，用于向制备炉供给维持反应稳定的气体。
7.进一步，前驱液导流单元包括多个存放不同类型前驱液的涂敷室，前驱液导流单元活动安装在制备炉上，前驱液导流单元密封安装在制备炉上；前驱液导流单元向基带上供给不同层次的前驱液，并用过在上盖板的位置调节实现超导环或超导片的涂覆，使制造装置的产出类型得到丰富。
8.进一步，旋转热处理单元包括旋转装置和加热基板，旋转装置用于前驱液的厚度铺平，加热基板安装在旋转装置上，用于对前驱液加热；旋转热处理单元能够匀速旋转达到铺平前驱液的目的，并通过加热另其结晶，实现了不同直径超导环的研制。
9.进一步，加热基板包括板体和夹具，板体呈圆盘结构，板体边缘开设有若干回收孔，夹具安装在板体上，用于装夹基带，板体底部开设有旋转卡槽，旋转卡槽与前驱液回收单元上的凸起配合，用于维持板体水平旋转；加热基板通过能夹具固定基带，并通过旋转卡槽与凸起配合保证了水平旋转过程基带的稳定，回收孔的设置有利于多余前驱液的排出。
10.进一步，前驱液回收单元包括回收盘和回收管组，回收盘安装在加热基板的下方，回收管组设置在制备炉外部，并通过管路与回收盘连接；前驱液回收单元对不同种类的前驱液进行回收，有利于材料的节约。
11.进一步，制备炉为密闭结构，制备炉包括上盖板和炉体，上盖板安装在炉体上，前驱液导流单元和气氛输入单元均安装在上盖板上；密闭的制备炉为其他单元提供设置场所，并为超导环的制备提供可控的研制环境。
12.基于一种ybco超导环制造装置使用时的工艺方法，工艺方法包括以下步骤：
13.步骤1：将环状或片状基带放置到板体上，并通过夹具固定基带；
14.步骤2：将参与缓冲层及超导层制备的前驱液储存于前驱液导流单元，并调节前驱液导流单元在上盖板上的位置；
15.步骤3：前驱液导流单元向基带表面滴落前驱液，旋转装置通过旋转将前驱液平铺到加热基板上；
16.步骤4：前驱液回收单元通过回收管组吸收回收盘从回收孔接收的多余前驱液；
17.步骤5：气氛输入单元和石墨加热单元工作，为制备炉内部提供稳定的结晶环境；
18.步骤6：加热基板对前驱液加热，使前驱液结晶；
19.步骤7：重复步骤3至步骤6，分层涂覆前驱液并结晶，直至缓冲层与超导层的织构形成。
20.有益效果：本发明提供一种超导环制造装置，前驱液回收单元间歇输出制备缓冲层、超导层所需的前驱液，实现缓冲层、超导层一体化制备，制备过程连续，生产效率高；制造装置通过匀速旋转的旋转热处理单元实现各层前驱液的均匀涂覆和结晶，实现了不同直径超导环的研制，能够生产多规格的产品，实用性强；加热基板对基带直接加热，配合石墨加热单元辅助加热实现了制备过程中温度的有效控制，且密闭的制备炉能防止杂质进入，超导环制备环境稳定可控；前驱液回收单元的设置用于回收材料，有利于原材料的节约。
附图说明
21.图1是本发明的内部结构示意图。
22.图2是本发明图1中a处的放大图。
23.图3是本发明中加热基板的半剖视图。
24.图4是本发明中前驱液导流单元涂覆超导片时的示意图。
25.图5是本发明中前驱液导流单元涂覆超导环时的示意图。
26.附图标记为：1、前驱液回收单元；11、回收盘；12、回收管组；2、石墨加热单元； 3、气氛输入单元；4、基带；5、前驱液导流单元；6、旋转热处理单元；61、加热基板； 62、旋转装置；63、板体；64、夹具；65、旋转卡槽；66、回收孔；7、制备炉；71、上盖板；72、炉体。
具体实施方式
27.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
28.实施例1：
29.如图1-图2所示，一种ybco超导环制造装置，包括前驱液回收单元1、石墨加热单元2、气氛输入单元3、前驱液导流单元5、旋转热处理单元6和制备炉7，前驱液导流单元5安装在制备炉7顶部，前驱液导流单元5输入端连接前驱液制备装置，输出端延伸至制备炉7内，用于存放ybco超导环所需的ybco和缓冲层前驱液，旋转热处理单元6设置在制备炉7内，用于接收前驱液并对前驱液加热结晶，前驱液回收单元1 安装在旋转热处理单元6下方，用于回收旋转热处理单元6上多余的前驱液，石墨加热单元2安装在制备炉7内，用于维持制备炉7内部的热处理气氛稳定，气氛输入单元3 的输出端设置在制备炉7内部，用于向制备炉7供给维持反应稳定的气体。
30.其中，前驱液导流单元5包括多个存放不同类型前驱液的涂敷室，前驱液导流单元 5活动安装在制备炉7上，前驱液导流单元5密封安装在制备炉7上，前驱液导流单元 5向基带4上供给不同层次的前驱液，并用过在上盖板71的位置调节实现超导环或超导片的涂覆，使制造装置的产出类型得到丰富。
31.旋转热处理单元6包括旋转装置62和加热基板61，旋转装置62用于前驱液的厚度铺平，加热基板61安装在旋转装置62上，用于对前驱液加热，旋转热处理单元6能够匀速旋转达到铺平前驱液的目的，并通过加热另其结晶，实现了不同直径超导环的研制，能够生产多种规格的产品，实用性强。
32.如图2所示，加热基板61包括板体63和夹具64，板体63呈圆盘结构，板体63 边缘开设有若干回收孔66，夹具64安装在板体63上，用于装夹基带4，板体63底部开设有旋转卡槽65，旋转卡槽65与前驱液回收单元1上的凸起配合，用于维持板体63 水平旋转，加热基板61通过能夹具64固定基带4，并通过旋转卡槽65与凸起配合保证了水平旋转过程基带4的稳定，回收孔66的设置有利于多余前驱液的排出，加热基板 61的平稳运行有利于增强超导换的高质量制备。
33.如图1所示，前驱液回收单元1包括回收盘11和回收管组12，回收盘11安装在加热基板61的下方，回收管组12设置在制备炉7外部，并通过管路与回收盘11连接，前驱液回收单元1对不同种类的前驱液进行回收，有利于材料的节约。
34.如图1所示，制备炉7为密闭结构，制备炉7包括上盖板71和炉体72，上盖板71 安装在炉体72上，前驱液导流单元5和气氛输入单元3均安装在上盖板71上，密闭的制备炉7为其他单元提供设置场所，并为超导环的制备提供可控的研制环境。
35.实施例2：
36.基于实施例1中一种ybco超导环制造装置使用时的工艺方法，工艺方法包括以下步骤：
37.步骤1：将环状或片状基带4放置到板体63上，并通过夹具64固定基带4；
38.步骤2：将参与缓冲层及超导层制备的前驱液储存于前驱液导流单元5，并调节前驱液导流单元5在上盖板71上的位置；
39.步骤3：前驱液导流单元5向基带4表面滴落前驱液，旋转装置62通过旋转将前驱液平铺到加热基板61上；
40.步骤4：前驱液回收单元1通过回收管组12吸收回收盘11从回收孔66接收的多余前驱液；
41.步骤5：气氛输入单元3和石墨加热单元2工作，为制备炉7内部提供稳定的结晶环境；
42.步骤6：加热基板61对前驱液加热，使前驱液结晶；
43.步骤7：重复步骤3至步骤6，分层涂覆前驱液并结晶，直至缓冲层与超导层的织构形成。
44.本装置在使用时，若要制备小尺寸的超导环，如图4所示，将片状的基带4固定到板体63上，调节前驱液导流单元5的输出位于基带4圆心的正上方，然后在制备工艺下使用制造装置研制超导片，制备结束后将超导片裁剪成超导环。
45.若要制备大尺寸的超导环，如图5所示，将环状的基带4固定到板体63上，调节前驱液导流单元5的输出位于基带4内环边缘正，然后在制备工艺下使用制造装置研制直接制备超导环。
46.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。