[发明专利]一种REBCO高温超导带材的低阻连接装置及其制造方法

说明书

本发明属于高温超导材料技术领域，尤其涉及一种REBCO高温超导带材的低阻连接装置。包括两个超导带材层，所述两个超导带材层的表面均覆盖有金属保护层；其特征在于，所述两个超导带材层之间具有一个通过过渡式焊接层连接的连接面；所述过渡式焊接层从上到下依次为高熔焊料层、低熔焊料层、高熔焊料层。本发明还提供一种所述连接装置的制备方法，包括以下步骤：S1：表层预处理、S2：预涂高熔焊料层、S3：预处理高熔焊料层、S4：焊接低熔焊料层、S5：冷却连接区域。本发明提供的REBCO高温超导带材的低阻连接装置及制造方法具有连接结构电阻小，连接处机械强度高等优点。

技术领域

本发明属于高温超导材料技术领域，尤其涉及一种REBCO高温超导带材的低阻连接装置及制造方法。

背景技术

稀土钡铜氧REBCO(RE为Y、Gd、Sm、Nd、Dy等稀土元素)是近十几年发展起来的极具应用前景的高温超导带材，由于其具有高临界温度、高临界电流以及在磁场中更好的超导性能，可广泛应用于制作超导电缆、超导限流器以及超导磁体等。然而，由于REBCO第二代高温超导带材制备工艺本身的限制，现有加工工艺能制备出几百米到千米量级的超导带材。一方面为了得到低成本的电流均匀分布的千米级带材，往往需要对带材制备过程中的缺陷进行修补；另一方面，由于带材长度的限制，在超导电缆、超导限流器以及超导磁体的工程实践中，所用的REBCO超导带材都不是单根带材，必须通过某种合理的工艺技术将多根超导带材连接起来。

目前REBCO超导带材的接头制备技术主要有三种：REBCO超导层连接、Ag扩散熔融焊接以及软钎焊接工艺。前两种方法在实验室中能得到较低的电阻或完全超导连接，但都不适用于封装好的成品超导带材，且工艺复杂。软钎焊接工艺实施方法最为简单，直接采用焊料将两根超导带材连接起来，可以适用于镀有银稳定层的半成品带材以及带有铜保护层的成品带材。本专利也是基于这种软钎焊接工艺提出的一种的REBCO高温超导带材的低阻连接方法。

由于REBCO高温超导带材自身材料的特性，在使用软钎焊接工艺进行超导带材连接的过程中存在如下的问题：

1)采用高熔焊料(熔点高于180℃)进行带材连接时，焊接温度较高，并且需要在较大的压力下维持一定的时间以形成优异的电接触。超导带材往往会产生诸多的问题，比如REBCO材料容易失氧、铜保护层容易被氧化、以及银稳定层和铜保护层容易与焊料过度合金化，从而使超导带材性能、超导连接工艺的可靠性和重复性下降。专利CN 104167487 A通过优化工艺方法降低高温焊接(大于220℃)时间，避免了以上提到的高温下带材及接头存在的问题；然而其缺点在于，接触电阻相对较大(8m长度时接头电阻为2.25×10^-9Ω，IEEETRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY,VOL.25,NO.3,2015,6600705)，另外该工艺不适用于带有铜保护层的超导带材的连接。

2)采用低熔焊料(熔点低于160℃)进行带材连接时(专利CN 104710186B和CN105826789A)，可以使用较低的焊接温度，避免超导带材出现以上的问题，然而其最大问题是超导带材保护层银以及裸铜与低熔焊料做焊接得到的连接械性能较差，结合力非常小，难以满足实用化需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种REBCO高温超导带材的低阻连接装置及其制造方法，解决了现有技术中的连接结构电阻大、连接机械强度低等问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种REBCO高温超导带材的低阻连接装置，包括两个超导带材层，所述两个超导带材层的表面均覆盖有金属保护层，所述两个超导带材层之间具有一个通过过渡式焊接层连接的连接面；

所述过渡式焊接层从上到下依次为高熔焊料层、低熔焊料层、高熔焊料层。