【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超导电工领域，具体涉及一种电力超导线带材用增强金属及其制备方法。
技术介绍
1、超导材料由于具有零电阻特性，在电力传输、超导电机、变压器、超导储能等电力行业领域均有巨大的应用潜力。一般情况下，超导材料需要以电力电缆和超导磁体的形式进行应用，因此，需要将超导材料通过一定的工艺流程加工成超导线带材使用。而在将超导线带材加工成电缆或磁体时，其必然会受到机械应力；在应用时，又必然会受到大的电场力作用，所以，必须要求超导线带材具有高的机械强度。经常规溅射、粉末装管法等工艺制备的原始超导线带材的机械强度均较低，目前，多采用更高强度的金属对其进行增强处理，使其可以满足使用要求。具体方法是采用焊锡将超导线带材与一定形状和厚度的金属(不锈钢、镍合金等)焊接成一整体，从而起到增强的目的。由于这些增强金属本身对焊锡的浸润性差，因此很难将两者紧密结合，导致作用效果不明显，还会对后续加工工程产生不利影响。所以，其中的核心问题便是解决焊锡与增强金属的浸润性问题，即焊接性能问题。
2、目前的主要解决途径是采用助焊剂来辅助焊接，可以改善焊锡与增强金属的浸润性，实现良好的焊接性能，然而助焊剂的应用也会带来一些问题。常规助焊剂包括有机和无机两大类，有机助焊剂主要包括松香类、有机酸等，这类助焊剂易挥发且有毒性，影响身体健康，同时存在易燃的风险。无机助焊剂主要是无机酸类，可能会在焊接过程中出现气泡，同时可能会出现残留，产生腐蚀问题。而且在采用助焊剂时可能会不均匀，使局部区域出现虚焊、漏焊等问题。
技术实现思路>
1、为了解决上述现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供一种电力超导线带材用增强金属及其制备方法，能在免助焊剂的情况下实现增强金属与焊锡之间良好焊接性能。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种电力超导线带材用增强金属，包括增强金属本体，所述增强金属本体的至少一个表面上具有三维微纳结构，且所述增强金属本体具有三维微纳结构的表面上修饰有修饰物，所述修饰物成分为金、银、铜、铋、锌、铝、铟、钒和铌中的一种或多种。
4、优选的，所述三维微纳结构的形状为孔形、球形、锥形或槽形，深度为0.01-10μm，宽度为5-50μm。
5、优选的，所述增强金属本体为铜合金、不锈钢、镍合金和高熵合金中的一种。
6、本专利技术提供所述的电力超导线带材用增强金属的制备方法，包括如下步骤：
7、步骤一：通过微纳加工技术，对增强金属本体的至少一个表面进行三维结构化处理，形成三维微纳结构，得到a材料；
8、步骤二：将a材料经有机溶剂清洗后，进行干燥，随后借助表界面处理技术对a材料具有三维微纳结构的表面进行表面修饰，得到b材料；
9、步骤三：将b材料在真空下进行热处理，得到改性增强金属。
10、优选的，步骤一中，所述微纳加工技术为激光微纳加工技术、离子刻蚀技术和纳米压印技术中的至少一种。
11、优选的，步骤二中，所述有机溶剂为无水乙醇、甲醇和丙酮中的至少一种。
12、优选的，步骤二中，所述表界面处理技术为磁控溅射、原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、表面喷涂、离子注入和浸渍-还原法中的一种。
13、优选的，步骤三中，热处理温度为100℃-600℃，热处理时间为1-8h。
14、本专利技术还提供一种电力超导线带材的制备方法，采用焊锡将超导线带材与如上所述的电力超导线带材用增强金属焊接成一整体，其中，焊接过程不使用助焊剂。
15、本专利技术还提供一种电力超导线带材，其采用如上所述的制备方法得到。
16、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
17、本专利技术的电力超导线带材用增强金属，在增强金属本体的至少一个表面上具有三维微纳结构且修饰有修饰物，所述修饰物成分能与金属锡合金化反应，从而能将与金属锡合金化反应的有效成分均匀负载并锚定结合在增强金属本体，接触面积大，结合紧密，使增强金属无需助焊剂辅助便可改善自身的焊接性能，可避免焊接时产生挥发性有毒物质，也可避免虚焊、酸腐蚀等问题。
18、本专利技术电力超导线带材用增强金属的制备方法，采用“表面微观结构设计-表面修饰-热处理”的方法，将改善焊接性能的有效成分可控均匀负载并锚定结合在增强金属本体上，有效成分与增强金属本体接触面积大，结合紧密，可以明显改善焊接性能。本专利技术所涉及的各工艺过程成熟，易于控制，便于实现工程化、自动化生产。
19、本专利技术电力超导线带材的制备方法，直接采用焊锡将超导线带材与经上述处理的电力超导线带材用增强金属焊接成一整体，免去了焊接过程中助焊剂的使用，避免了有毒、易燃挥发物的使用，同时，也可避免酸的腐蚀、虚焊等问题。
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1.一种电力超导线带材用增强金属，其特征在于，包括增强金属本体，所述增强金属本体的至少一个表面上具有三维微纳结构，且所述增强金属本体具有三维微纳结构的表面上修饰有修饰物，所述修饰物成分为金、银、铜、铋、锌、铝、铟、钒和铌中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的电力超导线带材用增强金属，其特征在于，所述三维微纳结构的形状为孔形、球形、锥形或槽形，深度为0.01-10μm，宽度为5-50μm。
3.根据权利要求1所述的电力超导线带材用增强金属，其特征在于，所述增强金属本体为铜合金、不锈钢、镍合金和高熵合金中的一种。
4.权利要求1-3任一项所述的电力超导线带材用增强金属的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的电力超导线带材用增强金属的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述微纳加工技术为激光微纳加工技术、离子刻蚀技术和纳米压印技术中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的电力超导线带材用增强金属的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述有机溶剂为无水乙醇、甲醇和丙酮中的至少一种。
7.根据权利要求
8.根据权利要求1所述的电力超导线带材用增强金属的制备方法，其特征在于，步骤三中，热处理温度为100℃-600℃，热处理时间为1-8h。
9.一种电力超导线带材的制备方法，其特征在于，采用焊锡将超导线带材与权利要求1-3任一项所述的电力超导线带材用增强金属焊接成一整体，其中，焊接过程不使用助焊剂。
10.一种电力超导线带材，其特征在于，采用权利要求9所述的方法得到。
...【技术特征摘要】
1.一种电力超导线带材用增强金属，其特征在于，包括增强金属本体，所述增强金属本体的至少一个表面上具有三维微纳结构，且所述增强金属本体具有三维微纳结构的表面上修饰有修饰物，所述修饰物成分为金、银、铜、铋、锌、铝、铟、钒和铌中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的电力超导线带材用增强金属，其特征在于，所述三维微纳结构的形状为孔形、球形、锥形或槽形，深度为0.01-10μm，宽度为5-50μm。
3.根据权利要求1所述的电力超导线带材用增强金属，其特征在于，所述增强金属本体为铜合金、不锈钢、镍合金和高熵合金中的一种。
4.权利要求1-3任一项所述的电力超导线带材用增强金属的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的电力超导线带材用增强金属的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述微纳加工技术为激光微纳加工技术、离子刻蚀技术...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟昌，何信林，雷阳，李春丽，吕小秀，张鹏，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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