專利名稱：一種提高Bi－2223帶材臨界電流密度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)材料領(lǐng)域，特別涉及一種提高Bi-2223帶材臨界電流的方法。具體是通過在Bi-2223帶材表面電鍍鐵磁性材料提高臨界電流，同時有效控制交流損耗?？梢詫嶋H應(yīng)用于Bi系高溫超導(dǎo)帶材的大規(guī)模生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有提高Bi-2223多芯帶材臨界電流密度的方法有優(yōu)化陽離子濃度，改進燒結(jié)工藝，改善機械加工變形技術(shù)以及在超導(dǎo)線芯外包覆鐵磁體。然而，這些方法往往會導(dǎo)致線芯出現(xiàn)香腸效應(yīng)，超導(dǎo)相污染，帶材中超導(dǎo)相體積比下降以及超導(dǎo)晶粒的弱連接等不利現(xiàn)象。近年來，磁屏蔽技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多種設(shè)備中，其主要作用是減少不利的磁場效應(yīng)。在對高溫超導(dǎo)體的研究中，人們將單根超導(dǎo)線芯外包覆鐵磁體，利用鐵磁體帶來的磁屏蔽效應(yīng)來降低交流損耗。例如，有人用鐵塊包覆帶材，從而研究磁屏蔽效應(yīng)對臨界電流的影響。但現(xiàn)有實驗研究表明，引入鐵磁體包覆層確實能提高臨界電流。但是，隨之而來的是鐵磁材料引入的交流損耗。實際結(jié)果是直流狀態(tài)下的臨界電流提高了，在電力傳輸中應(yīng)盡量避免的交流損耗也增加了。因此，從實用可行性角度來說，到目前為止，在高溫超導(dǎo)帶材表面引入鐵磁材料包覆方面的研究尚無實質(zhì)進展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種提高Bi-2223帶材臨界電流的方法。其特征在于，在Bi-2223帶材表面電鍍鐵磁體材料，即先選定帶材邊緣部分，后用較細的砂紙將選定帶材邊緣部分的絕緣漆仔細打磨掉，并把帶材表面清洗干凈；選用直流穩(wěn)壓電源作為電鍍電源，電源輸出電壓3V，通過每根帶材的電流30mA，通過改變電鍍時間控制復(fù)合導(dǎo)線表面鍍層厚度；電鍍時間選取為30～180分鐘，得到表面有電鍍鐵磁體材料的Bi-2223帶材；其中電鍍鐵磁體材料的電鍍液按體積比為50wt％的NiSO4∶50wt％的NiCl2∶3g/100ml的HBO3＝1∶1∶1配成。
所述鐵磁體材料為鎳、或鐵。
所述鐵磁體材料鍍層厚度或?qū)挾葹閮菏綆装傥⒚住?br> 本發(fā)明的有益效果是因Bi-2223帶材具有各向異性性質(zhì)，因此對磁場取向非常敏感，其性能受磁場影響也十分顯著。因此，引入鐵磁體包覆層的磁屏蔽效應(yīng)，進而改變磁場分布是提高Bi-2223帶材性能的有效途徑。
實驗研究表明，鍍上適量的鎳后，Bi-2223帶材的臨界電流提高了約11％，而自場損耗沒有變化。這一結(jié)果說明，包覆鐵磁體引起的附加損耗可以通過磁屏蔽效應(yīng)和臨界電流的提高得到補償。同時有效控制了復(fù)合導(dǎo)線的整體交流損耗，具有實際意義和應(yīng)用價值。


圖1鍍鎳的Bi-2223帶材截面結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為鐵磁涂層，2為銀層，3為超導(dǎo)層。
圖2樣品A的橫截面光學顯微鏡照片。
圖3樣品B的橫截面光學顯微鏡照片。
圖4樣品C的橫截面光學顯微鏡照片。
圖5鍍鎳和未鍍鎳Bi-2223帶材的直流電流電壓特性曲線。
圖6鍍鎳和未鍍鎳帶材樣品自場損耗的比較。圖中，實線根據(jù)Norris提出的圓截面帶材模型畫出，假定臨界電流92A。
圖7鍍鎳樣品A和未鍍鎳樣品E的臨界電流隨垂直磁場變化的曲線。
具體實施例方式
本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種提高Bi-2223帶材臨界電流的方法。在Bi-2223帶材表面電鍍鐵磁體材料，引入磁屏蔽效應(yīng)，改變帶材自場磁力線的分布，從而提高了帶材臨界電流性能。
實施例1.先將帶材選定區(qū)域(邊緣部分)的絕緣漆用較細的砂紙仔細打磨掉，并把帶材表面清洗干凈；選用直流穩(wěn)壓電源作為電鍍電源，電源輸出電壓3V，通過每根帶材的電流30mA。通過改變電鍍時間改變復(fù)合導(dǎo)線表面鍍層厚度。電鍍時間選取為30～180分鐘，得到表面電鍍鐵磁體材料的Bi-2223帶材，如圖1所示，圖中在超導(dǎo)層3表面被覆銀層2，在銀層2外面為鐵磁涂層1。其中電鍍鐵磁體材料的電鍍液按體積比為50wt％的NiSO4∶50wt％的NiCl2∶3g/100ml的HBO3＝1∶1∶1配成。
2.電鍍處理中，我們選擇了不同的鍍層寬度和厚度1)樣品A鍍層厚度T＝40μm，寬度L＝0.3mm，臨界電流102A，如圖2所示。而交流損耗性質(zhì)與未鍍鎳樣品相比基本不變，如圖5，6所示。此結(jié)果表明，鍍層引入的附加鐵磁交流損耗可以通過磁屏蔽和臨界電流的提高得到補償。我們認為樣品A的綜合性能指標達到最佳。
2)樣品B鍍層厚度T＝45μm，寬度L＝0.3mm，如圖3所示；臨界電流104A，但交流損耗高于未鍍鎳樣品，如圖5，6所示。
3).樣品C進一步增加了鍍層厚度T＝50μm，但減少了鍍層長度L＝0.2mm，如圖4所示；樣品臨界電流降低到97.4A，而交流損耗增加，如圖5，6所示。
4)四點法對鍍鎳和未鍍鎳樣品分別測試了直流電流電壓性質(zhì)，直流磁場下臨界電流隨磁場的變化以及傳輸電流下的交流損耗性質(zhì)如圖6、圖7所示。
權(quán)利要求
1.一種提高Bi-2223帶材臨界電流的方法，其特征在于，在Bi-2223帶材表面電鍍鐵磁體材料，即先選定帶材邊緣部分，后用較細的砂紙將選定帶材邊緣部分的絕緣漆仔細打磨掉，并把帶材表面清洗干凈；選用直流穩(wěn)壓電源作為電鍍電源，電源輸出電壓3V，通過每根帶材的電流30mA，通過改變電鍍時間控制復(fù)合導(dǎo)線表面鍍層厚度；電鍍時間選取為30～180分鐘，得到表面有電鍍鐵磁體材料的Bi-2223帶材；其中電鍍鐵磁體材料的電鍍液按體積比為50wt％的NiSO4∶50wt％的NiCl2∶3g/100ml的HBO3＝1∶1∶1配成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高Bi-2223帶材臨界電流的方法，其特征在于，所述鐵磁體材料為鎳、或者鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高Bi-2223帶材臨界電流的方法，其特征在于，所述鐵磁體材料鍍層厚度或?qū)挾葹?0～300微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于高溫超導(dǎo)材料領(lǐng)域的一種提高Bi－2223帶材臨界電流的方法。具體是先將帶材選定區(qū)域的絕緣漆用較細的砂紙仔細打磨掉，并把帶材表面清洗干凈；選用直流穩(wěn)壓電源作為電鍍電源，電源輸出電壓3V進行電鍍，通過改變電鍍時間改變復(fù)合導(dǎo)線表面鍍層厚度，得到表面有電鍍鐵磁體材料的Bi－2223帶材，因此有效控制交流損耗。可以實際應(yīng)用于Bi系高溫超導(dǎo)帶材的大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號C25D3/12GK1885443SQ20061008116
公開日2006年12月27日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者阿木, 韓征和, 顧晨 申請人:清華大學