[发明专利]高温超导哈氏合金基带表面离子束抛光方法及装置

说明书

本发明公开了高温超导哈氏合金基带表面离子束抛光方法及装置，由离子源发出的离子束经由矩形形状的引出栅后，形成具有相应矩形截面的离子束，以空间扫描式离子束对哈氏合金基带表面进行抛光处理；相对于哈氏合金基带的走带方向，离子束抛光方向与法线呈正向及负向角度；通过引出栅出来的离子束完全覆盖哈氏合金基带的宽度方向，并在长度方向具有米级的覆盖能力。本发明采用Ar离子束抛光，减少环境污染，降低抛光成本，提高抛光效果，有利于对哈氏合金基带表面进行活化，有助于在基带表面进行后续缓冲隔离层及超导层的沉积。

技术领域

本发明涉及金属基带的表面处理技术领域，具体涉及一种高温超导哈氏合金基带表面离子束抛光方法及装置。

背景技术

第二代高温超导带材采用铜酸盐REBCO(REBa₂Cu₃O_x，RE＝Y,Gd)作为超导层，具有高的临界温度、临界磁场和临界电流密度等优势，是未来超导材料发展的主要方向，在超导电力设备、强磁场磁体等方面具有巨大的应用前景。REBCO超导层采用沉积生长方式，超导层具有特定晶体取向才能具有超导特性，因此对哈氏合金基带的平整性和表面粗糙度要求极高(超导层沉积前的粗糙度Ra≤1nm，并且基带最好具有立方织构取向{100}001)。轧制后的哈氏合金基带由于小角晶界的存在、纳米级的表面粗糙度、表面清洁度以及晶界沟槽效应等都会严重影响带材的性能，需要后续表面处理进行整平。

目前最常见的是电化学抛光，但往往出现弱抛或过抛现象，产生较多缺陷；同时，基带若存有残留抛光液，会严重影响后续超导层的超导性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：常规电化学抛光往往出现弱抛或过抛现象，且基带易存有残留抛光液本，发明提供了解决上述问题的高温超导哈氏合金基带表面离子束抛光方法及装置，采用Ar离子束抛光，减少环境污染，降低抛光成本，提高抛光效果，有利于对哈氏合金基带表面进行活化，有助于在基带表面进行后续缓冲隔离层及超导层的沉积。

本发明通过下述技术方案实现：

高温超导哈氏合金基带表面离子束抛光方法，由离子源发出的离子束经由矩形形状的引出栅后，形成具有相应矩形截面的离子束，以空间扫描式离子束对哈氏合金基带表面进行抛光处理；相对于哈氏合金基带的走带方向，离子束抛光方向与法线呈正向及负向角度；通过引出栅出来的离子束完全覆盖哈氏合金基带的宽度方向，并在长度方向具有米级的覆盖能力。

本发明离子束抛光效率比一般的电化学抛光高，可进一步提高产能；与电化学抛光相比，可减少大量环境污染。哈氏合金基带表面无化学残留，提高后续缓冲隔离层及超导层沉积的质量。本发明提供的高温超导哈氏合金基带表面离子束抛光方法，离子源及引出栅采用与带材尺寸匹配的超大长宽比矩形设计，适合长带抛光；采用空间扫描式Ar离子束抛光对哈氏合金基带进行非接触式纳米级表面处理，可极大提高工作效率、提高产能。

进一步可选地，设置固定矩形形状的引出栅的尺寸为：宽度5mm-50mm，长度500mm-1500mm，栅孔尺寸≤2.5mm；引出栅尺寸适应于哈氏合金基带的尺寸。

进一步可选地，所述哈氏合金基带受到空间扫描式离子束轰击，设置频率30Hz-100Hz，离子束与哈氏合金基带法线的角度45°-85°，离子能量50eV-1500eV，离子束流30mA-1000mA。

进一步可选地，设置频率50Hz，离子束与哈氏合金基带法线的角度60°-70°，离子能量1000eV-1200eV，离子束流200mA-500mA。

进一步可选地，所述哈氏合金基带的走带速度30m/h-100m/h。

进一步可选地，所述离子束包括Ar离子束。

进一步可选地，对哈氏合金基带表面进行抛光处理过程种，使用低能电子束来中和离子束电荷。