一种高温超导带材焊接封装一体化方法技术

本发明专利技术提供了一种高温超导带材焊接封装一体化方法，主要解决现有高温超导带材封装后再焊接的接头强度较低、接头处与原始带材的厚度差异大，表面不平整，机械性能以及弯曲性能较差等技术问题。技术方案：一种高温超导带材焊接封装一体化方法，包括以下步骤：a、超导芯带A和超导芯带B采用电阻点焊或金属超声波点焊方式焊接在一起。b、采用高熔点焊料片，将超导芯带C均匀钎焊在超导芯带A和超导芯带B的连接处。c、采用焊锡层压封装装置将上封装层、超导芯带部分和下封装层封装在一起，形成夹层结构的超导带材。本发明专利技术适宜第二代高温超导带材产业化的生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高温超导带材焊接封装一体化方法
本专利技术涉及超导带材焊接封装，特别涉及一种高温超导带材焊接封装一体化方法。
技术介绍
自1987年Y-Ba-Cu-O(YBCO)被发现以来的30多年里，由于其载流能力强、热损低或无热损等诸多优点，RE-Ba-Cu-O(REBCO，RE=稀土元素)超导体得到重大发展，制备长度达到百米，甚至上千米量级，第二代高温超导（2G-HTS）带材在世界各地已经实现了商业化生产，并逐步在许多场景中得到应用。高温超导带材在电力传输（如绕制超导电缆）、大型磁体和超导电机等领域的应用越来越广泛，但同时对高温超导带材的要求也越来越高，现有加工工艺可以提供几百米到千米量级的高温超导带材，显然不能满足超导装置对长度的要求，所以实际应用中必然要使用大量的接头。此外，随着带材制备长度的增加，对成品率和技术的要求也越高，同时其单价也就越高。因此，无论从技术还是经济上看，对高温超导带材焊接技术及接头电阻特性的研究都具有重要意义。焊接接头具有两个重要的参数，一是接头电阻，二是机械强度及厚度要求。一般要求接头电阻尽可能小，这样可以提高超导设备运行的稳定性，使带材在液氮中运行时发热较少，从而可降低液氮的挥发，提高设备的整体性能。具有较高机械强度以及与原始带材厚度差异较小，非常有利于下游超导装置的制作，如超导电缆的绕制等。目前，普遍采用的焊接接头制作方法是，封装后的成品带材通过搭接或桥接的方式进行焊接，其接头电阻可达10-8Ω量级，满足商业化的应用，但其接头强度较低，同时，厚度大于原始带材厚度的2倍。接头处与原始带材的厚度差异，表面不平整，机械性能以及弯曲性能较差，对制作超导装置非常不利，如高温超导电缆的绕制等。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高温超导带材焊接封装一体化方法。主要解决现有高温超导带材封装后再焊接存在的接头强度较低、接头处与原始带材的厚度差异，表面不平整，机械性能以及弯曲性能较差等技术问题。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：一种高温超导带材焊接封装一体化方法，包括以下步骤：a、超导芯带A和超导芯带B采用电阻点焊或金属超声波点焊方式焊接在一起。b、采用高熔点焊料片，将超导芯带C均匀钎焊在超导芯带A和超导芯带B的连接处。c、采用焊锡层压封装置将上封装层、超导芯带部分和下封装层封装在一起，形成夹层结构的超导带材。对于步骤a，超导芯带A一端的超导面侧和超导芯带B一端的基带面侧，先通过腐蚀或机械打磨方式，使厚度减为原来的1/2，再剪去多余长度，使超导芯带A端部超导面侧腐蚀面和超导芯带B端部基带面侧腐蚀面的长度<2mm，叠加后的厚度不大于超导芯带A和超导芯带B的厚度。既具有良好的机械强度，又不增加整体带材的厚度。超导芯带A端部超导面侧腐蚀面和超导芯带B端部基带面侧腐蚀面通过电阻点焊的方式焊接在一起，增加其机械强度，同时，亦可采用金属超声波焊接连接方式进行连接，同样不降低机械强度。采用超声波焊接即是利用超声波频率（超过16KHz）的机械振动能量、在静压力的作用下，实现接头间的冶金结合，形成固态连接，非常有利于薄带材的焊接。对于步骤b，为防止后续封装过程中超导芯带C脱落，将超导芯带C一端焊接固定在超导芯带B的焊接固定点。超导芯带A、超导芯带B和超导芯带C选用铜镀层超导芯带。焊接接头宜采用桥接式接头，超导芯带A和超导芯带B的超导面侧同向放置，超导芯带C的超导面侧与超导芯带A和超导芯带B的超导面侧相对放置。高熔点焊料片7材料选用熔点比封装用焊料材料熔点高的材料，选用Sn-Ag-Cu合金。超导芯带A和超导芯带B连接时需要保持良好的准直性，因此，通过导槽型工装夹具保障准直效果。对于步骤c，所述上封装层、下封装层材料可采用纯铜、铜合金或不锈钢中的一种。所述上封装层、下封装层的宽度分别大于带接头的钇系超导芯带A、超导芯带B和超导芯带C，宽度大于15%。本专利技术的有益效果：在高温超导带材生产及应用领域，焊接接头制作和封装是相对独立的两种工艺，本专利技术将焊接和封装有机结合起来，通过焊接封装一体化工艺实现高温超导长带的生产，克服了传统焊接接头存在的不足，同时，如果含多个接头，焊接点外观平整，厚度较均匀，无明显凸起现象，可生产超长高温超导带材，满足大型超导装置等制备需求。附图说明图1为本专利技术高温超导带材焊接封装一体化结构示意图。图2为超导芯带A和超导芯带B焊接前示意图。图3为超导芯带A和超导芯带B焊接后示意图。图4为焊锡层压封装示意图。图5为本专利技术四引线法测试结果（U-I曲线）及电阻拟合计算结果图。图中：1—卷带A；2—桥接式接头；3—上封装层；4—超导层；5—超导芯带A；6—超导芯带C；7—高熔点焊料片；8—电阻焊或超声波焊接接头；9—焊接固定点；10—超导芯带B；11—封装焊料；12—下封装层；13—超导带材；14—卷带B，15—超导芯带A端部超导面侧腐蚀面；16—超导芯带B端部基带面侧腐蚀面；17—超声波或电阻点焊机上模；18—超声波或电阻点焊机下模，19—放卷盘a、20—放卷盘b，21—放卷盘c；22—焊锡层压封装置；23—夹层结构的超导带材；24—收卷盘。具体实施方式实施例1，参照图1，一种高温超导带材焊接封装一体化方法，该方法生产的超导带材13包括卷带A1部分，具有桥式结构接头2和卷带B14部分。其生产包括以下步骤：步骤1，将超导芯带A5（覆有超导层4）一端超导面侧进行腐蚀，长度1-3cm，腐蚀厚度为超导芯带厚度的1/2，如图2和图3超导芯带A端部超导面侧腐蚀面15所示。腐蚀完成后，裁剪超导芯带A端部超导面侧腐蚀面15，使其长度<2mm；腐蚀后为哈氏合金面裸漏。此外，超导芯带A端部超导面侧腐蚀面15亦可采用机械打磨的方式进行，但必须注意冷却降温，防止带材变形。步骤2，将超导芯带B10一端基带面侧进行腐蚀，长度1-3cm，腐蚀厚度为超导芯带厚度的1/2，如图2超导芯带B端部基带面侧腐蚀面16所示。腐蚀完成后，裁剪超导芯带B端部基带面侧腐蚀面16，使其长度<2mm；腐蚀后为哈氏合金面裸漏。此外，超导芯带B端部基带面侧腐蚀面16亦可采用机械打磨的方式进行，但必须注意冷却降温，防止带材变形。步骤3，将超导芯带A端部超导面侧腐蚀面15和超导芯带B端部基带面侧腐蚀面16重叠，同时，调整好超导芯带A5和超导芯带B10的准直性(可采用专用准直性工装夹具)，将待焊接部位放置于超声波或电阻点焊机下模18上，压下超声波或电阻点焊机上模17，焊接后得到电阻焊或超声波焊接接头8。使用超声波焊机时，利用超声波频率（超过16KHz）的机械振动能量、在静压力的作用下，实现接头间的冶金结合，形成固态连接，该法的优点是不增加叠加后的厚度，机械强度高，形状规则平整，有利于后续封装。此外，使用电阻点焊机时，采用电阻点焊的方式实现超导芯带A端部超导面侧腐蚀面15和超导芯带B端部基带面侧腐蚀面16之间的焊接，但应注意的是电阻焊接时应调整好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温超导带材焊接封装一体化方法，其特征是：包括以下步骤：/na、超导芯带A和超导芯带B采用电阻点焊或金属超声波点焊方式焊接在一起；b、采用高熔点焊料片，将超导芯带C均匀钎焊在超导芯带A和超导芯带B的连接处；/nc、采用焊锡层压封装置将上封装层、超导芯带部分和下封装层封装在一起，形成夹层结构的超导带材。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温超导带材焊接封装一体化方法，其特征是：包括以下步骤：
a、超导芯带A和超导芯带B采用电阻点焊或金属超声波点焊方式焊接在一起；b、采用高熔点焊料片，将超导芯带C均匀钎焊在超导芯带A和超导芯带B的连接处；
c、采用焊锡层压封装置将上封装层、超导芯带部分和下封装层封装在一起，形成夹层结构的超导带材。


2.根据权利要求1所述的一种超导带材焊接封装一体化方法，其特征是：超导芯带A一端的超导面侧和超导芯带B一端的基带面侧，先通过腐蚀或机械打磨方式，使厚度减为原来的1/2，再剪去多余长度，使超导芯带A端部超导面侧腐蚀面和超导芯带B端部基带面侧腐蚀面的长度<2mm，叠加后的厚度不大于超导芯带A和超导芯带B的厚度。


3.根据权利要求2所述的一种超导带材焊接封装一体化方法，其特征是：超导芯带A端部超导面侧腐蚀面和超导芯带B端部基带面侧腐蚀面通过电阻点焊或者超声波焊接的方式焊接在一起。


4.根据权利要求1所述的一种超导带材焊接封装一体化方法，其特征是：超导芯带A、超导芯带B和超导芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永军，蔡传兵，陆齐，张轩，孙佳阳，胡宏伟，梁飞，
申请(专利权)人：上海上创超导科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31