[发明专利]第二代高温超导带材无织构金属薄带的制备方法

说明书

本发明涉及一种第二代高温超导带材无织构金属薄带的制备方法；选取高温合金板材作为基材，将基材进行表面预处理；预处理后的基材进行异步冷轧，轧制后基材的厚度为金属薄带要求厚度的101‑120％；轧制过程中无需高温退火工艺；根据金属薄带机械强度的要求，将异步冷轧后的基材进行保护气氛退火；将退火后的基材进行镜面冷轧，冷轧至所述要求厚度。本发明方法采用异步冷轧“减薄”和镜面冷轧“平整”相结合的工艺，避免了传统冷轧工艺中反复高温软化退火，大幅度降低了由于高温软化退火引起基带表面氧化的可能性；可显著提高第二代高温超导带材无织构金属薄带的表面平整度，降低后续工艺的复杂性。

技术领域

本发明涉及第二代高温超导带材制备技术领域，具体涉及一种第二代高温超导带材无织构金属薄带的制备方法。

背景技术

第二代高温超导体是功能氧化物陶瓷，其在液氮温度以下有良好的电性能，但机械性能差。为了获得可以实际应用的超导导线，将其以薄膜的形式沉积在金属基带上是目前主要的技术手段。由于在后续镀膜工艺中，无织构金属基带作为衬底要承担外延薄膜生长的功能，其厚度一般在0.15毫米以下(即金属薄带)，其重要的性能指标之一就是表面质量。为了生产纳米级平整表面的无织构金属薄带，通常的技术手段是将高温合金板材(一般大于0.5毫米)轧制减薄，然后进行电解抛光。电解抛光对金属薄带的初始表面成分(是否存在氧化物)及表面粗糙度(一般低于30纳米)有严格要求。因此需对高温合金薄带的轧制加工工艺进行严格控制。高温合金硬度大，冷轧加工过程存在明显的加工硬化现象，即经过数道次冷轧就需要高温退火以软化材料，否则难以进行后续冷轧。冷轧和高温退火的工艺要反复进行若干次才能获得要求厚度的无织构金属薄带。另一方面，高温合金材料的高温退火工艺苛刻，对设备和退火工艺要求极高。高温退火引起的高温合金基带表面氧化是生产过程中的常见现象。高温合金基带表面的氧化物将严重影响后续冷轧工艺和电解抛光的进行，大幅度降低最终无织构金属薄带表面质量。这限制了第二代高温超导带材无织构金属薄带生产成本的降低。

发明内容

本发明为了简化生产工艺并降低生产成本，提供一种第二代高温超导带材无织构金属薄带的制备方法。本发明采用异步冷轧“减薄”与镜面冷轧“平整”相结合的技术路线，用于获得高质量的第二代高温超导带材无织构金属基带。本发明主要解决目前第二代高温超导带材无织构金属带材生产过程中的技术难题，1)常规“镜面冷轧”工艺需要对金属基带进行若干次“高温退火”软化，而“高温退火”引起金属基带表面氧化，降低其后续冷轧和电解抛光工艺的难度；2)独立采用“异步冷轧”无法使得金属韧性模板的表面达到纳米级平整水平。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种第二代高温超导带材无织构金属薄带的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1、选取高温合金板材作为第二代高温超导带材的基材，将所述基材进行表面预处理以去除表面氧化物层；

S2、将步骤S1获得的基材进行异步冷轧，轧制后基材的厚度为所述金属薄带的要求厚度的101-120％；轧制过程中无需高温退火工艺；

S3、根据所述金属薄带机械强度的要求，将步骤S2获得的基材进行保护气氛退火；

S4、将步骤S3获得的基材进行镜面冷轧，冷轧至所述金属薄带的要求厚度。

优选的，步骤S1中，所述表面预处理为化学清洗或机械打磨，或者化学清洗和机械打磨相结合。

优选的，步骤S3中，所述保护气氛为含有足够比例的还原性气体，所述足够比例指的是能够确保退火过程中基带表面无氧化物生成。

优选的，所述还原性气体为氢气、氮气、氩气或氨气。

优选的，步骤S3中，所述退火的温度为600-1200℃，，退火时间为5分钟-2小时。

优选的，步骤S4中，镜面冷轧的冷轧机工作辊的表面粗糙度为50纳米以下。