高温超导薄膜带材的连接工艺及其施压加热系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种ReBa2Cu3O7?δ高温超导薄膜带材的连接工艺及其施压加热系统，可方便快捷地将两根ReBCO高温超导薄膜带材连接在一起，得到接头电阻阻值低、机械性能好、带材超导电性保持良好、临界电流几乎未变的连接带材。连接过程采用低温焊料，150?300℃加热5?30min，150?200℃时再次施压加固，自然冷却100?160℃时快速降温，本发明搭接长度为1?5cm时可轻易实现接头阻值10?8Ω量级，当进一步增加搭接长度时，接头阻值会继续降低，在搭接长度增加至5?10cm时已成功实现电阻阻值nΩ量级。本发明ReBCO高温超导薄膜带材连接工艺便捷、高效、操作方便、搭接效果好，适于推广应用。
【专利说明】
ReBa2Cu307-5高温超导薄膜带材的连接工艺及其施压加热系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种超导材料的连接工艺及装置，特别是涉及一种高温超导薄膜带材的连接工艺，适用于由第二代高温超导薄膜带材构成的超导电缆、超导电机、以及超导变压器等技术领域的带材焊接，属于超导电工技术领域。
【背景技术】
[0002]超导带材可实现低损耗，具有临界温度高、载流能力强、运行成本低、占用空间小、机械性能好等诸多优点，其相对于第一代超导带材具有很强的商用价值，特别是第二代高温超导材料ReBCO，即ReBa2Cu307—s薄膜带材，化学式中Re=Y、Gd或Dy等稀土元素，其临界温度可在90K左右，足以满足带材在液氮环境中运行，相比第一代超导体所需要的液氦环境，大大降低了运行成本，得到了诸多国内外高校、研究所和企业的关注。但现有的超导带材制备工艺所能制备的带材长度仅达千米级，很难制备高温超导长带以满足实际需要，同时，随着带材制备长度的增加，其单价提高，对技术的要求也越高，所以亟待需要对高温超导涂层导体快速高效的连接工艺进行研究。
[0003]快速高效连接超导带材时对接头的要求是:1.接头电阻小，机械强度大；
2.带材临界电流退化程度低，超导性能保持良好；3.操作便捷、快速、高效；4.热处理过程中的温度尽可能低，时间尽可能短。
[0004]能满足以上要求的带材连接方法主要是钎焊，它是指先用助焊剂来浸润带材表面或采用机械抛光的方法，除去带材保护层表面的氧化层或增加焊料的浸润性，然后将低熔点焊料均匀的涂抹或放置在带材的超导面与超导面之间，在连接夹具对待连接带材持续加压的同时，使用箱式电炉、加热平台或热风枪等对其进行加热使焊料熔化，最后形成电阻阻值较低、机械性能较强的接头。在温度较高时，带材最外面的保护层容易氧化或损坏且影响超导带材的临界电流大小及其转变陡度指数η值，因此，一般优先选用低熔点焊料，如In52Sn48焊片、Sn43Bi57焊膏和10In (wt.%)焊片等。
[0005]第二代高温超导ReBCO薄膜带材的超导层晶格结构会在高温下发生改变。随着温度的升高，本身对氧具有低亲和力的超导层会出现氧原子的缺失，使得超导带材从具有超导性的正交相转变为不具有超导性的四方相，从而失去超导性。但对于低温焊料而言，300°C以下的高温几乎对超导层的原子计量比没有什么影响。但在空气中操作时，过高的温度容易使得保护层过快地被氧化或氮化，导致接触电阻非常大。因此，在整个过程中，我们必须严格控制热处理过程中的温度，使其尽可能的低。但低温下务必需要增加连接时间，以确保焊料充分熔化方可取得较好的连接效果，如此一来便影响了连接工艺的效率。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的连接工艺及其施压加热系统，鉴于2G高温超导薄膜带材自身的结构特性及接头连接现状，本发明实现了快速高效的第二代高温超导薄膜带材的连接，本发明优化了相关参数，可用于实现现场操作时快速高效连接高温超导薄膜带材，并能保证较小的接头电阻及良好的机械性能，可轻易地实现连接电阻值为10—8 Ω，当进一步增加带材搭接面积时，电阻值可达10—9 Ω，且有较高的重复率及很好的稳定性。
[0007]为达到上述发明创造目的，采用下述技术方案:
一种ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的连接工艺，式中Re为Y、Gd或Dy稀土元素，包括如下步骤:
a.取待连接的两根ReBCO高温超导薄膜带材，根据待连接的ReBCO高温超导薄膜带材表面形貌确定带材的超导面和基底面，为进行ReBCO高温超导薄膜带材的“超导面对超导面”的搭接做好准备；
b.带材连接预处理:对在步骤a中准备好的待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的超导面连接部分进行抛光，直至ReBCO高温超导薄膜带材出现光亮的保护层连接面;优选对待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的超导面连接部分进行机械抛光;对两根待连接带材的超导面进行抛光以提高表面粗糙度，增加有效连接面积，增大焊料与带材表面界面能，从而促进焊料润湿，提高结合性质，同时保证抛光部分长度与带材的搭接长度基本一致；
c.对经过步骤b处理后的待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的抛光部分涂覆焊料，并使两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材之间焊料的厚度为50?80μπι，或在经过步骤b处理后的两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材之间加入厚度为40?80μπι的焊片，然后将两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材以“超导面对超导面”形式放置，并保持两根ReBCO高温超导薄膜带材的连接部分进行对齐搭接叠放，搭接长度为1-lOcm，并使用夹具，对两根已搭接叠放好的待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段进行持续加压；
d.开启加热系统装置进行升温，以恒定的功率升高温度至150-300°C，并在此温度下，对在步骤c中进行持续加压的待焊接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段保持加热5-30min，使两根ReBCO高温超导薄膜带材连接成为一根长ReBCO高温超导薄膜带材;作为优选的技术方案，在升温过程中，当温度升至150-200°C时，通过控制夹具，加大作用在两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段的压力，将两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材之间多余的熔融焊料挤出；
e.停止加热后，对在步骤d中焊接制备的长ReBCO高温超导薄膜带材进行原位自然冷却至100-160 0C后，再快速降温至20-80 V，然后使夹具卸载，将连接好的长ReBCO高温超导薄膜带材取出。当焊接制备的长ReBCO高温超导薄膜带材进行原位自然冷却时，所使用的夹具本体最好形成热桥。降温过程中自然冷却至100-160°C时，利用夹具自身的传导性，加快连接带材的降温速率，提高焊接性能。
[0008]一种连接ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的施压加热系统，由施压装置和加热装置组成，施压装置由上压块、下压块和加压机构组成，上压块和下压块之间的间隙作为夹持两根ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的搭接部分的工作区域，下压块固定安装在底座上，加压机构由一系列对称均勾设置于ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材两侧的施力杆机构形成均衡施力系统，每个施力杆机构均由一个压力弹簧、一根螺杆和一个螺母组成，压力弹簧套装到螺杆上，使螺杆的轴线垂直于ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的受压面，螺杆的一端固定连接在下压块上，螺杆的另一端穿过上压块的外延翼部的加工孔后与螺母紧固配合，使上压块和下压块对两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分进行压力夹持，通过拧紧一系列螺母，使两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分受力均匀，加热装置由加热控制箱和热电偶组成，热电偶的信号输出端与加热控制箱的信号接收端连接，热电偶的测温端插接在下压块的安装孔内，由热电偶直接检测下压块的温度，使施压装置和加热装置形成一体化施压加热联用装置，加热控制箱通过控制加热体发热对下压块进行加热，以下压块作为加热体和被夹持的ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材之间的热桥，由下压块通过热传导方式，对夹持的ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材进行加热。夹具与加热设备形成一体，无需放入箱式炉或使用加热平台，焊接工艺更加简单。温度升高时，采用扭力扳手拧紧螺母，加大作用在带材待连接部分的压力，将处在熔融态的多余的焊料挤出，最终得到具有薄薄焊料层的连接带材。
[0009]作为本发明优选的技术方案，上压块和下压块各有突出的部分，分别为上压块突出部分和下压块突出部分，各突出部分长度仍为原压块长度，各突出部分宽度不低于被夹持的ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的宽度，通过上压块突出部分和下压块突出部分直接对两根ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的搭接部分进行压力夹持。
[0010]作为上述方案的进一步优选的技术方案，通过采用扭力扳手拧紧各螺母，将扭力扳手的扭力值设为5-20Nm，加大作用在两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分的压力。
[00?1 ]作为上述方案的进一步优选的技术方案，在沿着ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材长度方向上的下压块的两端头各插入安装一根热电偶。
[0012]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
1.本发明通过施压加热系统及优化的技术工艺参数，使用低温焊料可在较短的时间内快速将两根ReBCO高温超导薄膜带材连接在一起，且接头电阻阻值低，机械强度大，施压工具与加热设备自成一体，无需加热平台、加热炉等装置，使操作工艺大大简化，便于推广应用；
2.本发明通过以上优化参数可使带材接头阻值在搭接长度为l-5cm时就可轻易达到10—8Ω，根据电阻欧姆定律，带材搭接长度更大时接头电阻阻值会更小，在搭接长度增加至5-10cm时已成功实现ηΩ量级接触电阻；
3.本发明制备的带材接头稳定性强，重复率高，且很好地保持了带材的超导性；
4.本发明提供的ReBCO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，可工业化应用。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例一高温超导薄膜带材接头连接方式的结构示意图。
[0014]图2为本发明实施例一的双面镀银ReBCO高温超导薄膜带材超导面一侧机械抛光前后金相图。
[0015]图3为本发明实施例二的双面镀铜ReBCO高温超导薄膜带材超导面一侧机械抛光前后金相图。
[0016]图4为本发明实施例一进行ReBCO高温超导薄膜带材连接所采用的施压加热系统结构示意图。
[0017]图5为本发明实施例一ReBCO高温超导薄膜带材连接所采用的施压加热系统A部分结构侧视图。
[0018]图6为单根原始ReBCO高温超导薄膜带材和本发明各实施例采用不同搭接长度的ReBCO高温超导薄膜带材连接时的带材的1-V测试曲线对比图。
【具体实施方式】
[0019]本发明的优选实施例详述如下:
实施例一:
在本实施例中，参见图1?图6，一种连接ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的施压加热系统，由施压装置A和加热装置B组成，施压装置A由上压块6、下压块7和加压机构组成，上压块6和下压块7之间的间隙作为夹持两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分的工作区域，下压块7固定安装在底座8上，加压机构由12根对称均勾设置于ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材两侧的施力杆机构形成均衡施力系统，每个施力杆机构均由一个压力弹簧9、一根螺杆10和一个螺母11组成，压力弹簧9套装到螺杆10上，使螺杆10的轴线垂直于ReBa2Cu3O7-^温超导薄膜带材的受压面，螺杆10的一端固定连接在下压块7上，螺杆10的另一端穿过上压块6的外延翼部的加工孔后与螺母11紧固配合，拧紧螺母11时，使上压块6和下压块7对两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分进行压力夹持，通过拧紧一系列螺母11，使两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分受力均匀，加热装置B由加热控制箱15和热电偶12组成，热电偶12的信号输出端与加热控制箱15的信号接收端连接，热电偶12的测温端插接在下压块7的安装孔内，由热电偶12直接检测下压块7的温度，使施压装置A和加热装置B形成一体化施压加热联用装置，加热控制箱15通过控制加热体发热对下压块7进行加热，以下压块7作为加热体和被夹持的ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材之间的热桥，由下压块7通过热传导方式，对夹持的ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材进行加热。
[0020]在本实施例中，参见图4和图5，上压块6和下压块7各有突出的部分，分别为上压块突出部分13和下压块突出部分14，各突出部分长度仍为原压块长度，各突出部分宽度不低于被夹持的ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的宽度，便于焊料的流出，通过上压块突出部分13和下压块突出部分14直接对两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分进行压力夹持。
[0021]在本实施例中，参见图4和图5，在沿着ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材长度方向上的下压块7的两端头各插入安装一根热电偶12。设定温度控制箱15以恒定功率供电，操作简单。温度控制箱15显示的温度由分布在下压块两端头的热电偶12测出，两端头各插入一热电偶12的目的是检测并精确控制整个夹具上的温度，便于观察长带连接各部分的受热均匀性。
[0022]在本实施例中，参见图1?图6，利用连接ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的施压加热系统实施ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的连接工艺，其中ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材自上而下依次由上层的保护层1、基底层2、缓冲层3、超导层4和底层的保护层I结合形成层状的复合材料，其中上层的保护层I的外表面为基底面，底层的保护层I的外表面为超导面，将两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材通过焊料5或焊片进行连接时，包括如下步骤:
a.取待连接的两根具有双面镀Ag保护层I的ReBCO高温超导薄膜带材，根据待连接的ReBCO高温超导薄膜带材表面形貌确定带材的超导面和基底面，为进行ReBCO高温超导薄膜带材的“超导面对超导面”的搭接做好准备；
b.带材连接预处理:根据步骤a判断出带材超导面后，采用W7( 05)金相砂纸，对在步骤a中准备好的待连接的两根ReBCO高温超导薄膜带材的超导面连接部分进行抛光，沿带材的同一方向，均勾施力直至带材末端，重复进行抛光，直至ReBCO高温超导薄膜带材出现光亮的Ag保护层I连接面;双面镀银ReBCO高温超导薄膜带材超导面一侧机械抛光前后金相图如图2所示;连接前对带材进行机械抛光一方面可去除超导带材表面覆盖的氧化物膜，减小液/固界面张力和液态焊料的界面张力，从而促进液态焊料的润湿，另一方面机械抛光后形成的较粗糙表面纵横交错的细槽对液态焊料起到了特殊的毛细管作用，促进了焊料沿钎焊金属表面的铺展，改善了润湿性，从而提高带材连接效果；
c.对经过步骤b处理后的待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的抛光部分涂覆SnBi合金焊膏，形成焊料层，沿ReBCO高温超导薄膜带材延伸的方向均勾涂敷至带材末端，恰好将多余的焊料移出带材，留下厚度为50μπι的薄薄的一层焊料，焊膏以均匀涂敷且焊料厚度控制薄薄一层为宜，防止过厚的焊料层引起接头电阻的增加，但不可过薄以免极少的焊料达不到较好的结合效果，然后将两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材以“超导面对超导面”形式放置，并保持两根ReBCO高温超导薄膜带材的连接部分进行对齐搭接叠放，搭接长度为6cm，然后打开夹具，将已“超导面对超导面”搭接的带材放入夹具的上压块突出部分13和下压块突出部分14之间，使用夹具对两根已搭接叠放好的连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段进行持续加压，对称拧紧夹具上的各只螺母11来压紧待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段，对称拧紧夹具上的各只螺母11至带材被压紧不晃动为宜；
d.开启加热系统装置进行升温，以恒定的功率升高温度至200°C，并在此温度下，对在步骤c中进行持续加压的待焊接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段保持加热15min，使两根ReBCO高温超导薄膜带材连接成为一根长ReBCO高温超导薄膜带材;在升温过程中，对带材施压时夹具上的螺母11对称拧紧，确保受力均匀且升温过程及降温过程持续施压，当温度升至170°C时，通过控制夹具，采用扭力扳手拧紧各螺母11，将扭力扳手的扭力值设为10Nm，加大作用在两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段的压力，将两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材之间多余的熔融焊料挤出；
e.停止加热后，对在步骤d中焊接制备的长ReBCO高温超导薄膜带材进行原位自然冷却至120°C后，再快速降温至20°C，然后拧松夹具上各只螺母11使夹具卸载，并打开夹具，将连接好的长ReBCO高温超导薄膜带材取出。
[0023] 实施例二:
本实施例与实施例基本相同，特别之处在于:
在本实施例中，参见图6，ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的连接工艺，包括如下步骤:
a.取待连接的两根具有双面镀铜保护层I的ReBCO高温超导薄膜带材，根据待连接的ReBCO高温超导薄膜带材表面形貌确定带材的超导面和基底面，为进行ReBCO高温超导薄膜带材的“超导面对超导面”的搭接做好准备；
b.带材连接预处理:根据步骤a判断出带材超导面后，采用W7(05)金相砂纸，对在步骤a中准备好的待连接的两根ReBCO高温超导薄膜带材的超导面连接部分进行抛光，沿带材的同一方向，均勾施力直至带材末端，重复进行抛光，直至ReBCO高温超导薄膜带材出现光亮的Cu层保护层I连接面;双面镀铜ReBCO高温超导薄膜带材超导面一侧机械抛光前后金相图如图3所示；
c.对经过步骤b处理后的待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的抛光部分涂覆SnBi合金焊膏，形成焊料层，沿ReBCO高温超导薄膜带材延伸的方向均勾涂敷至带材末端，恰好将多余的焊料移出带材，留下厚度为50μπι的薄薄的一层焊料，然后将两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材以“超导面对超导面”形式放置，并保持两根ReBCO高温超导薄膜带材的连接部分进行对齐搭接叠放，搭接长度为8cm，然后打开夹具，将已“超导面对超导面”搭接的带材放入夹具的上压块突出部分13和下压块突出部分14之间，使用夹具对两根已搭接叠放好的连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段进行持续加压，对称拧紧夹具上的各只螺母11来压紧待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例一相同。
[0024]实施例三:
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于:
在本实施例中，参见图6，ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的连接工艺，包括如下步骤:
a.取待连接的两根具有双面镀Ag保护层I的ReBCO高温超导薄膜带材，根据待连接的ReBCO高温超导薄膜带材表面形貌确定带材的超导面和基底面，为进行ReBCO高温超导薄膜带材的“超导面对超导面”的搭接做好准备；
b.带材连接预处理:本步骤与实施例一相同；
c.对经过步骤b处理后的待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的抛光部分涂覆SnBi合金焊膏，形成焊料层，沿ReBCO高温超导薄膜带材延伸的方向均勾涂敷至带材末端，恰好将多余的焊料移出带材，留下厚度为50μπι的薄薄的一层焊料，然后将两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材以“超导面对超导面”形式放置，并保持两根ReBCO高温超导薄膜带材的连接部分进行对齐搭接叠放，搭接长度为2cm，然后打开夹具，将已“超导面对超导面”搭接的带材放入夹具的上压块突出部分13和下压块突出部分14之间，使用夹具对两根已搭接叠放好的连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段进行持续加压，对称拧紧夹具上的各只螺母11来压紧待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段；
d.本步骤与实施例一相同；
e.本步骤与实施例一相同。
[0025]实验分析测试:
采用四引线法测量ReBCO高温超导薄膜带材接头的1-V曲线，电压极引线采用压接。图6是单根原始ReBCO高温超导薄膜带材和本发明各实施例采用2cm、6cm和8cm三种不同搭接长度的ReBCO高温超导薄膜带材连接时的带材的1-V测试曲线对比图。通过与原带材1-V曲线对比，采用本发明方法搭接的带材保留了原有的超导性能且较长距离的搭接接头阻值与原带材相差不大，很大程度上满足了对带材接头的要求。
[0026]综上实施例，本发明通过ReBCO高温超导薄膜带材超导面的预处理，以及焊料厚度的控制，在升温过程中的适当施压后降温，从而实现超导带材的低电阻连接。本发明在施压、加热系统下，通过专用连接夹具及优化的技术工艺参数，可方便快捷地将两根ReBCO高温超导薄膜带材连接在一起，得到接头电阻阻值低、机械性能好、带材超导电性保持良好、临界电流几乎未变的连接带材。连接过程采用低温焊料，150-300°C加热5-30min，150-200°(:时再次施压加固，自然冷却100-160°C时快速降温，在此条件下搭接长度为l-5cm时可轻易实现接头阻值10—8 Ω量级，当进一步增加搭接长度时，接头阻值会继续降低，在搭接长度增加至5-10cm时已成功实现电阻阻值η Ω量级。本发明ReBCO高温超导薄膜带材的连接工艺便捷、高效、操作方便、搭接效果好，适于推广应用。
[0027]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、组合或简化，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ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的连接工艺及其施压加热系统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ReBa2Cu307-S高温超导薄膜带材的连接工艺，其特征在于，式中Re为Y、Gd或Dy稀土元素，包括如下步骤: a.取待连接的两根ReBCO高温超导薄膜带材，根据待连接的ReBCO高温超导薄膜带材表面形貌确定带材的超导面和基底面，为进行ReBCO高温超导薄膜带材的“超导面对超导面”的搭接做好准备； b.带材连接预处理:对在所述步骤a中准备好的待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的超导面连接部分进行抛光，直至ReBCO高温超导薄膜带材出现光亮的保护层连接面； c.对经过所述步骤b处理后的待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的抛光部分涂覆焊料，并使两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材之间焊料的厚度为50?80μηι，或在经过所述步骤b处理后的两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材之间加入厚度为40?80μπι的焊片，然后将两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材以“超导面对超导面”形式放置，并保持两根ReBCO高温超导薄膜带材的连接部分进行对齐搭接叠放，搭接长度为1-lOcm，并使用夹具，对两根已搭接叠放好的待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段进行持续加压； d.开启加热系统装置进行升温，以恒定的功率升高温度至150-300°C，并在此温度下，对在所述步骤c中进行持续加压的待焊接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段保持加热5-30min，使两根ReBCO高温超导薄膜带材连接成为一根长ReBCO高温超导薄膜带材； e.停止加热后，对在所述步骤d中焊接制备的长ReBCO高温超导薄膜带材进行原位自然冷却至100-160°C后，再快速降温至20-80°C，然后使夹具卸载，将连接好的长ReBCO高温超导薄膜带材取出。2.根据权利要求1所述ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的连接工艺，其特征在于:在所述步骤b中，对待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的超导面连接部分进行机械抛光。3.根据权利要求1或2所述ReBa2Cu307-S高温超导薄膜带材的连接工艺，其特征在于:在所述步骤d中，在升温过程中，当温度升至150-200°C时，通过控制夹具，加大作用在两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材的搭接区段的压力，将两根待连接的ReBCO高温超导薄膜带材之间多余的熔融焊料挤出。4.根据权利要求1或2所述ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的连接工艺，其特征在于:在所述步骤e中，当焊接制备的长ReBCO高温超导薄膜带材进行原位自然冷却时，所使用的夹具本体形成热桥。5.—种连接ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的施压加热系统，由施压装置(A)和加热装置(B)组成，所述施压装置(A)由上压块(6)、下压块(7)和加压机构组成，其特征在于:所述上压块(6)和所述下压块(7)之间的间隙作为夹持两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分的工作区域，所述下压块(7)固定安装在底座(8)上，所述加压机构由一系列对称均匀设置于ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材两侧的施力杆机构形成均衡施力系统，每个施力杆机构均由一个压力弹簧(9)、一根螺杆(10)和一个螺母(11)组成，所述压力弹簧(9)套装到螺杆(10)上，使所述螺杆(10)的轴线垂直于ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的受压面，所述螺杆(10)的一端固定连接在所述下压块(7)上，所述螺杆(10)的另一端穿过所述上压块(6)的外延翼部的加工孔后与螺母(11)紧固配合，使所述上压块(6)和所述下压块(7)对两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分进行压力夹持，通过拧紧一系列所述螺母(11)，使两根ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的搭接部分受力均匀，所述加热装置(B)由加热控制箱(15)和热电偶(12)组成，热电偶(12)的信号输出端与所述加热控制箱(15)的信号接收端连接，所述热电偶(12)的测温端插接在所述下压块(7)的安装孔内，由所述热电偶(12)直接检测所述下压块(7)的温度，使施压装置(A)和加热装置(B)形成一体化施压加热联用装置，所述加热控制箱(15)通过控制加热体发热对所述下压块(7)进行加热，以所述下压块(7)作为所述加热体和被夹持的ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材之间的热桥，由所述下压块(7)通过热传导方式，对夹持的ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材进行加热。6.根据权利要求5所述连接ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的施压加热系统，其特征在于:所述上压块(6)和所述下压块(7)各有突出的部分，分别为上压块突出部分(13)和下压块突出部分(14)，各突出部分长度仍为原压块长度，各突出部分宽度不低于被夹持的ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的宽度，通过所述上压块突出部分(13)和所述下压块突出部分(14)直接对两根ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的搭接部分进行压力夹持。7.根据权利要求5或6所述连接ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的施压加热系统，其特征在于:通过采用扭力扳手拧紧各所述螺母(11)，将扭力扳手的扭力值设为5-20Nm，加大作用在两根ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材的搭接部分的压力。8.根据权利要求5或6所述连接ReBa2Cu3O7-S高温超导薄膜带材的施压加热系统，其特征在于:在沿着ReBa2Cu307-s高温超导薄膜带材长度方向上的所述下压块(7)的两端头各插入安装一根热电偶(I 2)。
【文档编号】H01R43/02GK105826789SQ201610183524
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】郑佳会, 马洪良, 蔡传兵, 鲁玉明
【申请人】上海大学, 上海上创超导科技有限公司