專利名稱：一種NiW合金基帶表面硫化改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種NiW合金基帶表面硫化改性方法。
背景技術(shù)：
Ni合金是YBCO涂層導(dǎo)體用基帶的主要材料之一，其中NiW合金由于其高強(qiáng)度低磁性以及易于獲得立方織構(gòu)的特點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注。國(guó)際上眾多研究小組均采用軋制輔助雙軸織構(gòu)基帶技術(shù)(RABiTS)制備NiW合金基帶，即通過(guò)一系列大變形量加工和再結(jié)晶熱處理制備具有銳利立方織構(gòu)的基帶。作為外延生長(zhǎng)阻隔層和YBCO膜的基礎(chǔ)，除了立方織構(gòu)含量和銳利度，基帶的表面質(zhì)量和物理化學(xué)性質(zhì)也將直接影響緩沖層和YBCO層的生長(zhǎng)。因此，改善NiW合金基帶表面特性，對(duì)于穩(wěn)定氧化物緩沖層外延生長(zhǎng)、提高緩沖層質(zhì)量具有重要意義。2000年，Cantoni等研究發(fā)現(xiàn)，表面干凈的Ni金屬基帶上可以形成ab面內(nèi)的 (2X2)超結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，化學(xué)吸附的單硫?qū)涌梢孕纬蓛煞N有序結(jié)構(gòu)，p(2X2)結(jié)構(gòu)和W2X2)結(jié)構(gòu)。當(dāng)S的覆蓋率為0.25單原子層時(shí)將形成!^2X2)結(jié)構(gòu)，如果覆蓋率達(dá)到 0.5單原子層時(shí)則形成W2X2)結(jié)構(gòu)，同時(shí)這種狀態(tài)也是一種飽和吸附狀態(tài)。W2X2)結(jié)構(gòu)中硫原子的晶格位置可以與多數(shù)氧化物阻隔層材料結(jié)構(gòu)中的氧占位形成良好的匹配，所以利用S在基帶表面形成的c O X幻-S超結(jié)構(gòu)可以有效地控制氧化物阻隔層在基帶表面的織構(gòu)，改善氧化物阻隔層在基帶表面形核和生長(zhǎng)條件。目前，大多數(shù)關(guān)于在Ni基帶表面形成 c (2 X 2) -S超結(jié)構(gòu)的研究報(bào)道，都集中在以硫化氫氣體作為硫源，將Ni基帶經(jīng)過(guò)真空處理后，再暴露于該氣體中，然后通過(guò)高于200°C的熱處理使H脫附，即采用先吸附后脫附的方法形成c O X 2) -S超結(jié)構(gòu)，該方法需要嚴(yán)格的超高真空條件，受此限制，成本較高，不利于批量硫化處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種技術(shù)條件簡(jiǎn)便、操作方法簡(jiǎn)單，不需要超高真空環(huán)境的限制，適用于NiW長(zhǎng)帶的批量硫化處理的NiW合金基帶表面硫化改性方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，其特征在于，該方法采用單質(zhì)硫粉作為硫源，將單質(zhì)硫粉壓制成塊后置于管式爐的低溫區(qū)形成硫蒸氣，然后利用載流氣體將硫蒸氣帶入管式爐高溫區(qū)，與位于管式爐高溫區(qū)的NiW合金基帶表面發(fā)生吸附、脫附形成c O X 2) -S超結(jié)構(gòu)，所述載流氣體為氬氣與氫氣的混合氣體。上述的一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，該方法包括以下具體步驟(1)采用熱電偶對(duì)管式爐進(jìn)行校溫，分別標(biāo)定爐內(nèi)800°C 850°C高溫區(qū)和 115°C 125°C低溫區(qū)位置；
(2)取6g IOg單質(zhì)硫粉裝入模具中，在8MPa IlMPa的壓力下壓制成塊狀單質(zhì)硫，然后將塊狀單質(zhì)硫置于步驟(1)中所述管式爐的低溫區(qū)形成硫蒸氣；(3)將待處理的NiW合金基帶置于步驟(1)中所述管式爐的高溫區(qū)，然后將氬氣與氫氣的混合氣體作為載流氣體通入管式爐中，使得硫蒸氣通過(guò)載流氣體的帶動(dòng)導(dǎo)入高溫區(qū)與NiW合金基帶接觸，保溫30min 50min后隨爐冷卻得到表面具有c O X 2)-S超結(jié)構(gòu)的 Niff合金基帶。上述的一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，每10米NiW合金基帶表面硫化改性所用硫粉不少于lg。上述的一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，步驟(3)中所述NiW合金基帶的表面粗糙度不大于5nm。上述的一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，步驟(3)中所述混合氣體中氫氣的體積百分含量為4%，余量為氬氣。上述的一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，步驟(3)中所述混合氣體的通氣速率為 150L/h。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用單質(zhì)硫粉作為硫源進(jìn)行硫化處理，克服了傳統(tǒng)的利用硫化氫氣體作為硫源進(jìn)行硫化處理需要超高真空環(huán)境的局限。2、本發(fā)明的硫化改性方法技術(shù)條件簡(jiǎn)便、操作方法簡(jiǎn)單，處理時(shí)間短，有利于降低成本，適用于NiW長(zhǎng)帶的批量硫化處理。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為硫化改性前的NiW合金基帶的俄歇電子能譜圖(AES)。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1經(jīng)硫化改性后的NiW合金基帶的俄歇電子能譜圖(AES)。圖3為硫化改性前的MW合金基帶在電子入射方向?yàn)?lt;100>方向的反射高能電子衍射(RHEED)檢測(cè)圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1經(jīng)硫化改性后的NiW合金基帶在電子入射方向?yàn)?lt;100>方向的反射高能電子衍射(RHEED)檢測(cè)圖。圖5為c O X 2) -S超結(jié)構(gòu)的理論模型圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)采用熱電偶對(duì)管式爐進(jìn)行校溫，分別標(biāo)定爐管內(nèi)850°C高溫區(qū)和115°C低溫區(qū)位置；(2)取6g單質(zhì)硫粉裝入模具中，采用平壓機(jī)或冷等靜壓機(jī)在SMPa的壓力下壓制成塊狀單質(zhì)硫，然后將塊狀單質(zhì)硫置于步驟(1)中所述管式爐的低溫區(qū)形成硫蒸氣；(3)將待處理的表面粗糙度不大于5nm的NiW合金基帶(每10米NiW合金基帶表面硫化改性所用硫粉不少于Ig)置于步驟(1)中所述管式爐的高溫區(qū)，然后將氬氣與氫氣的混合氣體(混合氣體中氫氣的體積百分含量為4%，余量為氬氣)作為載流氣體以150L/h的通氣速率通入管式爐中，使得硫蒸氣通過(guò)載流氣體的帶動(dòng)導(dǎo)入高溫區(qū)與NiW合金基帶接觸，保溫40min后隨爐冷卻得到表面具有c O X 2) -S超結(jié)構(gòu)的NiW合金基帶。圖2為本實(shí)施例經(jīng)硫化改性后的NiW合金基帶的俄歇電子能譜圖(AEQ，與硫化改性前的NiW合金基帶的AES圖(圖1)相比，AES曲線上顯示出硫元素的特征峰，說(shuō)明NiW 基帶樣品在經(jīng)過(guò)硫化改性處理后表面產(chǎn)生了硫元素的吸附。圖4為本實(shí)施例經(jīng)硫化改性后的NiW合金基帶的反射高能電子衍射(RHEED)檢測(cè)圖，與硫化改性前的NiW合金基帶的反射高能電子衍射(RHEED)檢測(cè)圖(圖幻相比，硫化改性處理后衍射條紋間距減小了約一半，說(shuō)明沿<100>方向排列的原子的間距為硫化改性處理前原子間距的一半，結(jié)合圖5的W2X2)-S超結(jié)構(gòu)的理論模型分析，形成該種結(jié)構(gòu)時(shí)， 由于S原子的吸附，在該方向上的原子間距為未吸附S原子前的一半，進(jìn)一步說(shuō)明了，在NiW 合金基帶的表面形成了硫的W2X2)超結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例硫化改性后的NiW合金基帶經(jīng)過(guò)俄歇電子能譜(AEQ和反射高能電子衍射(RHEED)檢測(cè)，在NiW基帶表面獲得c QX 2)-S超結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2(1)采用熱電偶對(duì)管式爐進(jìn)行校溫，分別標(biāo)定爐管內(nèi)800°C高溫區(qū)和120°C低溫區(qū)位置；(2)取IOg單質(zhì)硫粉裝入模具中，采用平壓機(jī)或冷等靜壓機(jī)在IlMI^a的壓力下壓制成塊狀單質(zhì)硫，然后將塊狀單質(zhì)硫置于步驟(1)中所述管式爐的低溫區(qū)；(3)將待處理的表面粗糙度不大于5nm的NiW合金基帶(每10米NiW合金基帶表面硫化改性所用硫粉不少于Ig)置于步驟(1)中所述管式爐的高溫區(qū)，然后將氬氣與氫氣的混合氣體(混合氣體中氫氣的體積百分含量為4%，余量為氬氣)作為載流氣體以150L/ h的通氣速率通入管式爐中，使得硫蒸氣通過(guò)載流氣體的帶動(dòng)導(dǎo)入高溫區(qū)與NiW合金基帶接觸，保溫50min后隨爐冷卻得到表面具有c OX 2)-S超結(jié)構(gòu)的NiW合金基帶。本實(shí)施例硫化改性后的NiW合金基帶經(jīng)過(guò)俄歇電子能譜(AEQ和反射高能電子衍射(RHEED)檢測(cè)，在NiW基帶表面獲得c QX 2)-S超結(jié)構(gòu)。實(shí)施例3(1)采用熱電偶對(duì)管式爐進(jìn)行校溫，分別標(biāo)定爐管內(nèi)820°C高溫區(qū)和125°C低溫區(qū)位置；(2)取8g單質(zhì)硫粉裝入模具中，采用平壓機(jī)或冷等靜壓機(jī)在9MPa的壓力下壓制成塊狀單質(zhì)硫，然后將塊狀單質(zhì)硫置于步驟(1)中所述管式爐的低溫區(qū)；(3)將待處理的表面粗糙度不大于5nm的NiW合金基帶(每10米NiW合金基帶表面硫化改性所用硫粉不少于Ig)置于步驟(1)中所述管式爐的高溫區(qū)，然后將氬氣與氫氣的混合氣體(混合氣體中氫氣的體積百分含量為4%，余量為氬氣)作為載流氣體以150L/ h的通氣速率通入管式爐中，使得硫蒸氣通過(guò)載流氣體的帶動(dòng)導(dǎo)入高溫區(qū)與NiW合金基帶接觸，保溫30min后隨爐冷卻得到表面具有c OX 2)-S超結(jié)構(gòu)的NiW合金基帶。本實(shí)施例硫化改性后的NiW合金基帶經(jīng)過(guò)俄歇電子能譜(AEQ和反射高能電子衍射(RHEED)檢測(cè)，在NiW基帶表面獲得c QX 2)-S超結(jié)構(gòu)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，其特征在于，該方法采用單質(zhì)硫粉作為硫源， 將單質(zhì)硫粉壓制成塊后置于管式爐的低溫區(qū)形成硫蒸氣，然后利用載流氣體將硫蒸氣帶入管式爐高溫區(qū)，與位于管式爐高溫區(qū)的NiW合金基帶表面發(fā)生吸附、脫附形成c O X 2)-S超結(jié)構(gòu)，所述載流氣體為氬氣與氫氣的混合氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，其特征在于，該方法包括以下具體步驟(1)采用熱電偶對(duì)管式爐進(jìn)行校溫，分別標(biāo)定爐內(nèi)800°C 850°C高溫區(qū)和115°C 125°C低溫區(qū)位置；(2)取6g IOg單質(zhì)硫粉裝入模具中，在SMPa IlMPa的壓力下壓制成塊狀單質(zhì)硫， 然后將塊狀單質(zhì)硫置于步驟(1)中所述管式爐的低溫區(qū)形成硫蒸氣；(3)將待處理的NiW合金基帶置于步驟(1)中所述管式爐的高溫區(qū)，然后將氬氣與氫氣的混合氣體作為載流氣體通入管式爐中，使得硫蒸氣通過(guò)載流氣體的帶動(dòng)導(dǎo)入高溫區(qū)與 Niff合金基帶接觸，保溫30min 50min后隨爐冷卻得到表面具有c O X 2) -S超結(jié)構(gòu)的NiW 合金基市ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，其特征在于，每10米 Niff合金基帶表面硫化改性所用硫粉不少于lg。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種MW合金基帶表面硫化改性方法，其特征在于，步驟(3) 中所述NiW合金基帶的表面粗糙度不大于5nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種MW合金基帶表面硫化改性方法，其特征在于，步驟(3) 中所述混合氣體中氫氣的體積百分含量為4%，余量為氬氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種MW合金基帶表面硫化改性方法，其特征在于，步驟(3) 中所述混合氣體的通氣速率為150L/h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種NiW合金基帶表面硫化改性方法，該方法采用單質(zhì)硫粉作為硫源，將單質(zhì)硫粉壓制成塊后置于管式爐的低溫區(qū)形成硫蒸氣，然后利用載流氣體將硫蒸氣帶入管式爐高溫區(qū)，與位于管式爐高溫區(qū)的NiW合金基帶表面發(fā)生吸附、脫附形成c(2×2)-S超結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用單質(zhì)硫粉作為硫源進(jìn)行硫化處理，克服了傳統(tǒng)的利用硫化氫氣體作為硫源進(jìn)行硫化處理需要超高真空環(huán)境的局限，該方法技術(shù)條件簡(jiǎn)便、操作方法簡(jiǎn)單，處理時(shí)間短，有利于降低成本，適用于NiW長(zhǎng)帶的批量硫化處理。
文檔編號(hào)C23C8/08GK102154611SQ201110055300
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者于澤銘, 冀勇斌, 李成山, 樊占國(guó), 王雪, 紀(jì)平, 鄭會(huì)玲 申請(qǐng)人:西北有色金屬研究院