技术领域

本发明涉及一种超导接头的制作方法， 尤其涉及一种用于 高磁场超导磁体的超导接头的制作方法。 背景技术

低电阻超导接头是研制高稳定度高磁场超导磁 体系统的关 键技术。 这种磁体系统主要应用于科学仪器， 医学诊断， 特殊 电工装备等场合。 通常高磁场科学仪器由于特殊应用需要， 超 导线材的接头电阻应为小于 10-13欧姆到 10-14 欧姆。 低超导 线材接头电阻是实现超导科学仪器的高稳定磁 场的重要手段。 为此需要发展特殊接头制备工艺以实现磁场的 稳定特性， 从而 实现对物质结构的检测和实现特种功能。 目前广泛釆用铌钛 ( NbTi )和铌三锡（Nb3Sn ) 等超导材料研制的超导磁体可以产 生较高的磁场。 一般如果超导磁体提供的磁场在 10 T以下， 可 以使用 NbTi超导线材来研制超导磁体达到其要求。磁� �高于 10 T以上的超导磁体， 需要使用 NbTi和 Nb3Sn组合实现。 为了实 现磁体的闭环运行， 必须通过超导开关将超导磁体用非常低电 阻的接头连接起来， 形成极低衰减率的磁场。

目前高磁场超导磁体接头制作工艺主要有冷压 焊接、 超声 焊接、 激光焊接和电阻钎焊等工艺。 由于超导接头的电阻取决 于不同的工艺和处理条件。 同时由于磁体较大， 因此接头的工 艺应该尽可能简单可靠。 当背景磁场较高时临界传输电流退化 较大。 为了获得在较高磁场条件下， 超导接头具有较高的传输 电流和较低的接触电阻， 需要发展更为高级的磁体接头制作工 艺。 发明内容

为了克服现有工艺方法制作的接头的屏蔽性不 好和电阻不 够低的缺点， 本发明提出一种用于铌钛铜 （NbTi/Cu ) 多丝超导 线的连接接头的制作方法。 本发明可实现磁场的稳定度小于 10-8/h。 将极大提高超导接头在高磁场条件下电流传输 特性， 实现低电阻运行。

本发明提供了一种具有高屏蔽特性的低电阻超 导接头的制 作方法， 所述方法包括步骤：

将 NbTi/Cu 超导线 （1 )端部的外表面铜 （2 )腐蚀， 形成 端部 NbTi超导丝 （ 3 ) ；

在 Nb/NbTi/Cu多层复合棒 ( 4 )的铌层 ( 5 )的每个通孔 ( 8 ) 内分别插入 NbTi超导丝（3 ) , 每个通孔内 （8 )所插入的 NbTi 超导丝 （ 3 )数量相同； 在 Nb/NbTi/Cu多层复合棒（4 )外施加 压力， 将 Nb/NbTi/Cu多层复合棒（4 ) 和 NbTi超导丝 （ 3 )通 过压力结合在一起， 形成接头； 和

将所述的接头插入 YBC0管 （ 9 ) 内， 然后向 YBC0管 （ 9 ) 内充入填满熔融的铋铅锡镉 （BiPbSnCd )合金焊料， 使所述焊 料冷却凝固后， 得到有高屏蔽特性的低电阻超导接头。

本发明利用硝酸和硫酸的混合强酸溶液腐蚀 NbTi/Cu超导 线端部外表面的铜， 形成多根端部 NbTi超导丝。 其腐蚀部分长 度（即端部 NbTi超导丝的长度） 为 3-6cm。

本发明采用的铌 /铌钛 /铜 （Nb/NbTi/Cu ) 多层复合棒分三 层， 从里到外依次是铌（Nb ) 层、 铌钛 （NbTi ) 层和高纯无氧 铜 （Cu ) 层。 在铌层上制作若干个通孔。

在本发明的方法中， 将腐蚀好的具有多根端部 NbTi超导丝 的 NbTi/Cu 超导线和铌 /铌钛 /铜 （Nb/NbTi/Cu ) 多层复合棒用 氢氟酸进行清洗， 以便除掉其超导丝表面的氧化层和铌层通孔 内的氧化层， 再采用去离子水在超声波条件下清洗， 除掉残杂 物。

在本发明的方法中， 用两根端部已腐蚀清洗好的超导线， 在 Nb/NbTi/Cu 多层复合棒的铌层的每个通孔内分别插入 NbTi 超导丝， 每个通孔内所插入的 NbTi 超导丝数量相同。 在 Nb/NbTi/Cu 多层复合棒末端外侧垂直于轴向施加压力， 将 Nb/NbTi/Cu多层复合棒和 NbTi超导丝通过压力结合在一起，形 成接头。

在本发明的方法中， 将压接好的接头放入 钡铜氧（YBC0 ) 管内， 保证超导接头具有较高屏蔽性能。 在管内填满熔融伍德 合金焊料， 即铋铅锡镉（BiPbSnCd )合金焊料。 使 YBC0超导管 与超导接头具有较好的复合， 形成超导接头。

在本发明的方法中， 在 YBC0超导管内放置伍德合金焊料， 这样超导接头既具有较高的稳定性， 同时在高磁场下具有较高 的电流传输特性。

本发明还提供了一种用于 NbTi/Cu 复合超导线材之间连接 的超导接头。 该超导接头特别适合于核磁共振超导磁体， 傅立 叶离子回旋共振超导磁体， 以及需要磁场具有长时间稳定的高 磁场超导磁体系统。

附图说明

图 1 腐蚀的 NbTi/Cu 超导丝的结构图， 图中： 1 NbTi/Cu 超导线， 2 铜， 3 NbTi超导丝；

图 2 复合 Nb/NbTi/Cu套管的结构图， 图中： 4 Nb/NbTi/Cu 多层复合棒， 5 铌层 ， 6 铌钛层， 7 高纯无氧铜层， 8 通孔； 图 3 超导丝与 Nb/NbTi/Cu多层复合棒插连工艺示意图； 图 4封接超导接头的工艺示意图， 图中： 9 YBC0管， 10 伍 德合金焊料。 具体实施方式

以下结合附图和实施例进一步说明本发明。

如图 1所示， 将 NbTi/Cu超导线 1用硝酸和硫酸混合溶液 对其端部外表面的铜 2进行腐蚀， 所腐蚀部分的 NbTi/Cu超导 线 1的长度为 3-6cm。 腐蚀完成之后铜 2被腐蚀， 剩下的是多根 NbTi超导丝 3。 再将 NbTi超导丝 3在去离子水内清洗。

图 2所示是 Nb/NbTi/Cu多层复合棒 4。 Nb/NbTi/Cu多层复 合棒 4从里层到外屎为铌层 5、 铌钛层 6和高纯无氧铜层 7。 其 中铌钛层 6可用于磁场屏蔽， 高纯无氧铜层 7是实现超导结构 的稳定的基材。 在 Nb/NbTi/Cu多层复合棒 4的铌层 5内制作多 个通孔 8。

如图 3 所示， 将经过上述处理后的 NbTi 超导丝 3 和 Nb/NbTi/Cu多层复合棒 4放在氢氟酸内清洗， 去除氧化层。 将 将 NbTi超导丝 3和 Nb/NbTi/Cu多层复合棒 4放在超声波条件 下的去离子水中清洗。 然后在 Nb/NbTi/Cu多层复合棒 4的铌层 5的每个通孔 8 内分别插入 NbTi超导丝 3， 每个通孔内 8所插 入的 NbTi超导丝 3数量相同。 在 Nb/NbTi/Cu多层复合棒 4外 施加一定的压力在 Nb/NbTi/Cu多层复合棒末端外侧垂直于轴向 施加压力， 将 Nb/NbTi/Cu多层复合棒 4和 NbTi超导丝 3通过 压力结合在一起。

图 4 是封接超导接头工艺的示意图。 最后将压接好的接头 插入到 YBC0管 9 内， 向 YBC0管 9 内充入熔融的伍德合金焊料 10， 所述焊料冷却凝固后即制成高屏蔽低电阻的超 导 ^头。