專利名稱：一種釔系高溫超導(dǎo)帶材的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超導(dǎo)電工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種釔系高溫超導(dǎo)帶材的焊接方法。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)帶材具有載流能力超強(qiáng)、沒有熱損耗等諸多優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于電力待業(yè)中以提高設(shè)備性能。根據(jù)材質(zhì)和加工工藝的不同，目前高溫超導(dǎo)帶材主要分為釔系超導(dǎo)帶材與鉍系超導(dǎo)帶材兩種。釔系超導(dǎo)帶材做為新一代的高溫超導(dǎo)帶材(即二代超導(dǎo)帶材)，相比于一代鉍系高溫超導(dǎo)帶材有更好的電性能和機(jī)械性能。目前帶材的生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并在很多實(shí)際工程項(xiàng)目中得到一定的應(yīng)用。
釔系超導(dǎo)帶材產(chǎn)品一般是100 m或200 m的單位長(zhǎng)度，在實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行連接。對(duì)于釔系高溫超導(dǎo)帶材的連接，主要是采用軟釬焊的方式，現(xiàn)有焊接方法以Superpower公司的方法為主，其工作原理如下
1.將需焊接的二代高溫超導(dǎo)帶材表面擦拭干凈；
2.一般商業(yè)焊料(如40Pb-60Sn)和銦都可被采用；
3.在二代超導(dǎo)帶材的超導(dǎo)面涂上焊料；
4.將一段二代超導(dǎo)帶材的超導(dǎo)面輕壓在另一段二代超導(dǎo)帶材的超導(dǎo)面上，然后適度加熱，使得釬料熔化；
5.焊接溫度不能高于250°C，特別是長(zhǎng)時(shí)間處理的情況下(幾個(gè)小時(shí))，以防止對(duì)超導(dǎo)性能退化。該焊接方法存在的問題是對(duì)于釔系高溫超導(dǎo)帶材而言，一面是超導(dǎo)面，另一面是基帶面。采用傳統(tǒng)軟釬焊方法進(jìn)行焊接時(shí)，實(shí)現(xiàn)的是超導(dǎo)面與超導(dǎo)面的焊接，其焊接熱量是通過基帶面?zhèn)鲗?dǎo)至超導(dǎo)面，進(jìn)而傳導(dǎo)至超導(dǎo)面夾層中的釬料上，實(shí)現(xiàn)釬料的熔化及潤(rùn)濕鋪展。而釔系超導(dǎo)帶材的基帶是不銹鋼材料，導(dǎo)熱性差。傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)需要長(zhǎng)時(shí)間加熱才能使足夠的熱量傳導(dǎo)至釬料使其熔化。而釔系高溫超導(dǎo)帶材中的超導(dǎo)層是一種銅氧化物的晶格結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式為YBa2Cu3Ohit5它的超導(dǎo)性質(zhì)與X值(氧含量)有很大關(guān)系，只有滿足
X^O. 5的材料在臨界溫度下才有超導(dǎo)性。如果在焊接過程中熱量過高，或者加熱時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致YBCO晶格結(jié)構(gòu)中的氧原子計(jì)量減小，從而嚴(yán)重影響其超導(dǎo)性能。因此，目前在焊接釔系高溫超導(dǎo)帶材時(shí)，需要嚴(yán)格控制其加熱溫度(<250°C)，而且因?yàn)椴讳P鋼材料導(dǎo)熱性差避免不了長(zhǎng)時(shí)間加熱(幾個(gè)小時(shí))。這樣一方面，過低的溫度可能導(dǎo)致釬料不能完全熔化，產(chǎn)生虛焊等，影響焊接接頭性能；另一方面對(duì)超導(dǎo)帶材長(zhǎng)時(shí)間加熱很可能影響帶材的超導(dǎo)性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決焊接釔系高溫超導(dǎo)帶材的上述工程技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種間接加熱的軟釬焊方法，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間加熱(幾分鐘)完成釔系高溫超導(dǎo)帶材的焊接，保證帶材超導(dǎo)性能不受影響，同時(shí)焊接接頭性能良好，焊接電阻低，成品率高。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種釔系高溫超導(dǎo)帶材的焊接方法，其特征在于步驟如下
步驟I，用兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶固定于一段需焊接的釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的兩側(cè)邊，兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶和釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶形成鋪展平面區(qū)域；
步驟2，用焊錫加熱方式將釬料平整鋪展到所述鋪展平面區(qū)域上形成搭接區(qū)域；
步驟3，將另一段需焊接的釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶搭接于所述釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的搭接區(qū)域上，使得所述兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶具有重疊部分；
步驟4，分別對(duì)兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶的搭接區(qū)域上的釬料加熱，通過釬料自身傳熱使兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶重疊部分之間的釬料熔化，兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶重疊部分之間的釬料熔化后潤(rùn)濕鋪展，使得兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶通過重疊部分之間的釬料焊接在一起；步驟5，加熱兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶與兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶之間的釬料，將兩段釔系 高溫超導(dǎo)短帶撥離，使兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶之間的釬料凝固，完成超導(dǎo)帶材焊接。通過該焊接方法焊接后得到的兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的接頭電阻低于2X10—7Ω。在步驟3中，采用定型夾具把兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶固定，并保持一定的壓力；這里也可以采用其他加壓方式進(jìn)行固定加壓，不采用定型夾具進(jìn)行固定加壓。所述定型夾具固定兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的壓力的大小在I MPa — 20 MPa之間。所述步驟4和步驟5中，使用電鉻鐵進(jìn)行加熱，或者其他加熱方式(例如電吹風(fēng))。本發(fā)明的有益效果如下
1.本方法通過間接加熱的方式，電鉻鐵不直接接觸需焊接的超導(dǎo)帶材，且加熱時(shí)間短，不會(huì)影響帶材超導(dǎo)性能；
2.焊接接頭性能良好，無虛焊，帶材焊接接頭電阻低；
3.采用間接加熱方式，對(duì)焊接溫度沒有特別要求，同時(shí)保證焊接加熱對(duì)帶材超導(dǎo)性能無影響；
4.對(duì)焊料沒有特別要求；
5.通過定型夾具或其他加壓方式起定型作用，有效防止超導(dǎo)帶材焊件在釬料熔化時(shí)發(fā)生位移。
具體實(shí)施例方式一種釔系高溫超導(dǎo)帶材的焊接方法，其步驟如下
步驟1，用兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶或者焊接性能相當(dāng)?shù)牟牧瞎潭ㄓ谝欢涡韬附拥尼愊蹈邷爻瑢?dǎo)長(zhǎng)帶的兩側(cè)邊，兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶和釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶形成鋪展平面區(qū)域；步驟2，用焊錫加熱的方式(或者其他快速加熱的方式)將釬料平整鋪展到所述鋪展平面區(qū)域上形成搭接區(qū)域；
步驟3，將另一段需焊接的釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶搭接于所述釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的搭接區(qū)域上，使得所述兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶具有重疊部分，并使用定型夾具把兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶固定，并保持一定的壓力；所述定型夾具固定兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的壓力的大小在I MPa — 20 MPa之間；這里也可以采用其他加壓方式進(jìn)行固定加壓，不采用定型夾具進(jìn)行固定加壓。步驟4，用電鉻鐵分別對(duì)兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶的搭接區(qū)域上的釬料加熱，通過釬料自身傳熱使兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶重疊部分之間的釬料熔化，兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶重疊部分之間的釬料熔化后潤(rùn)濕鋪展，使得兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶通過重疊部分之間的釬料焊接在一起；
步驟5，用電鉻鐵加熱兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶與兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶之間的釬料，將兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶撥離，使兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶之間的釬料凝固，完成超導(dǎo)帶材焊接。
通過該焊接方法焊接后得到的兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的接頭電阻低于2X10—7Ω。
權(quán)利要求
1.一種釔系高溫超導(dǎo)帶材的焊接方法，其特征在于步驟如下 步驟I，用兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶固定于一段需焊接的釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的兩側(cè)邊，兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶和釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶形成鋪展平面區(qū)域； 步驟2，用焊錫加熱方式將釬料平整鋪展到所述鋪展平面區(qū)域上形成搭接區(qū)域； 步驟3，將另一段需焊接的釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶搭接于所述釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的搭接區(qū)域上，使得所述兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶具有重疊部分；步驟4，分別對(duì)兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶的搭接區(qū)域上的釬料加熱，通過釬料自身傳熱使兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶重疊部分之間的釬料熔化，兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶重疊部分之間的釬料熔化后潤(rùn)濕鋪展，使得兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶通過重疊部分之間的釬料焊接在一起；步驟5，加熱兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶與兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶之間的釬料，將兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶撥離，使兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶之間的釬料凝固，完成超導(dǎo)帶材焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接方法，其特征在于通過該焊接方法焊接后得到的兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的接頭電阻低于2X10—7 Ω。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接方法，其特征在于在步驟3中，采用定型夾具或其他固定加壓的方式把兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶固定，并保持一定的壓カ。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊接方法，其特征在于所述定型夾具固定兩段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的壓カ的大小在I MPa — 20 MPa之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種釔系高溫超導(dǎo)帶材的焊接方法，用兩段釔系高溫超導(dǎo)短帶固定于一段需焊接的釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶的兩側(cè)邊形成鋪展平面區(qū)域；用焊錫加熱方式將釬料平整鋪展到鋪展平面區(qū)域上形成搭接區(qū)域；將另一段釔系高溫超導(dǎo)長(zhǎng)帶搭接于所述超導(dǎo)長(zhǎng)帶的搭接區(qū)域上，使得兩段超導(dǎo)長(zhǎng)帶具有重疊部分；分別對(duì)兩段超導(dǎo)短帶的搭接區(qū)域上的釬料加熱，通過釬料自身傳熱使兩段超導(dǎo)長(zhǎng)帶重疊部分之間的釬料熔化，熔化后潤(rùn)濕鋪展，使得兩段超導(dǎo)長(zhǎng)帶通過重疊部分之間的釬料焊接在一起，最后通過加熱拔離兩段超導(dǎo)短帶，完成焊接；本方法可不直接對(duì)需焊接的高溫超導(dǎo)帶材加熱，加熱時(shí)間短，保證其超導(dǎo)性能不受釬焊時(shí)的高溫影響，可操作性強(qiáng)，不易產(chǎn)生虛焊，且成品率高。
文檔編號(hào)B23K1/00GK102837093SQ20121037296
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者蔣煜東, 楊燁, 宋曉衛(wèi), 張敏, 馮玲, 王立聞, 況明偉, 吳建東 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司