專(zhuān)利名稱(chēng)：一種MgB₂線帶材的絕緣處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于線帶材絕緣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法。
背景技術(shù)：
隨著各種超導(dǎo)材料的深入研究，越來(lái)越多的實(shí)用超導(dǎo)材料走到了應(yīng)用的關(guān)鍵時(shí)期，MgB2材料便是其中之一。MgB2由于具有簡(jiǎn)單的化學(xué)組成和六方晶體結(jié)構(gòu)，在原料和制備上相對(duì)其它超導(dǎo)材料更容易獲得。通過(guò)近年來(lái)無(wú)機(jī)和有機(jī)碳化物等摻雜元素的加入替代，在不同程度上提高了 MgB2的上臨界磁場(chǎng)(Hc2),千米級(jí)線帶材的成功制備使其在MRI醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用得到了一席之地。目前MgB2線帶材的制備在世界各國(guó)已有很大進(jìn)展。美國(guó)HyperTech.公司、意大利Columbus Superconductor公司、日本日立公司以及國(guó)內(nèi)的西北有色金屬研究院等多家單位分別研發(fā)了 MgB2線帶材以及磁體制備技術(shù),MgB2線帶材性能已開(kāi)始接近實(shí)用化的要求。在各種影響因素下，其中MgB2線帶材的絕緣質(zhì)量和熱處理技術(shù)是影響超導(dǎo)磁體安全使用的關(guān)鍵因素之一。MgB2可制備成6芯、12芯、36芯等多種結(jié)構(gòu)的線帶材，無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，粉末入管后都須經(jīng)歷旋緞、拉拔、軋制的反復(fù)進(jìn)行，多種不同規(guī)格的模具和不同設(shè)備在加工過(guò)程中對(duì)線帶材的內(nèi)外形變產(chǎn)生了積極的作用，使線材長(zhǎng)度得到進(jìn)ー步増加。然而超導(dǎo)芯材料、阻隔層材料以及包套材料具有不同的機(jī)械強(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)，熱處理過(guò)程容易出現(xiàn)膨脹變形的不均勻性，線帶材熱處理溫度一般是在650°C 1000°C之間，在此溫度下，熱膨脹效應(yīng)非常顯著，常常能使多層線帶材之間發(fā)生粘連，彎曲，甚至使熱處理架板產(chǎn)生變形，而經(jīng)過(guò)熱處理后的MgB2機(jī)械強(qiáng)度較低，是不能隨意彎折的，否則MgB2晶粒之間的連接性將被破壞，臨界電流的傳輸通道也就無(wú)法得到保證，后續(xù)的絕緣也就不能很好地完成?？蒲腥藛T通過(guò)了ー些努力不同程度避免了線材的粘連，如松饒、采用絕緣涂層等技術(shù)手段。松繞只能解決短的線帶材，千米以上會(huì)増加工作量，而且間距不能保證一致性；絕緣涂層エ藝期望一步解決熱處理和絕緣過(guò)程，但實(shí)踐表明，雖然可以減輕線帶材之間的不粘連程度，但經(jīng)過(guò)熱處理后的線帶材表面由于絕緣漆揮發(fā)后而殘留的碳化物并不具有絕緣性，仍然需要采取其他的絕緣措施。線帶材制備成磁體還需要預(yù)先對(duì)其進(jìn)行絕緣保護(hù)，因?yàn)槌瑢?dǎo)磁體失超或充放電時(shí)，在超導(dǎo)磁體的兩端會(huì)產(chǎn)生ー個(gè)瞬時(shí)的脈沖電壓，線帶材表面絕緣后可以對(duì)磁體系統(tǒng)起到ー個(gè)安全保護(hù)作用。因此為了確保超導(dǎo)磁體運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要對(duì)超導(dǎo)線帶材表面加固絕緣物。MgB2線帶材絕緣常常采用聚酰亞胺薄膜手工包覆的方式完成。這種方法不僅效率低下，而且很難保證聚酰亞胺薄膜均勻包覆在MgB2線帶材上，導(dǎo)致包覆后線帶材尺寸不均勻，易于產(chǎn)生大于Imm以上的尺寸偏差，嚴(yán)重影響制備磁體的磁場(chǎng)均勻度。此外采用聚酰亞 胺包覆エ藝后就不能再進(jìn)行線帶材的高溫(大于600°C)成相反應(yīng)，否則會(huì)破壞包覆的絕緣膜(小于400°C使用)。

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)中的不足，提供ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法。該方法可以提高線帶材的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱能力，經(jīng)該方法處理后的線帶材能在MgB2成相溫區(qū)(650°C 750°C )使用，防止了裸線帶材之間的粘連，并且能夠使線帶材絕緣耐擊穿電壓性能整體提高，為進(jìn)ー步將千米長(zhǎng)線饒制成MRI磁體線圈提供了安全保證。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、在干燥無(wú)污的MgB2線帶材表面編織ー層厚度為O. Imm O. 5mm的玻璃纖維，得到表面包覆有編織物的MgB2線帶材；步驟ニ、將步驟一中所述表面包覆有編織物的MgB2線帶材以100m/h 200m/h的速率通過(guò)裝有絕緣漆的漆盒，得到浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材；所述絕緣漆由Al2O3粉末、蟲(chóng)膠和無(wú)水こ醇混合均勻制成，絕緣漆中Al2O3粉末的質(zhì)量百分含量為10% 30%，蟲(chóng)膠的濃度為60g/L 80g/L ；步驟三、將步驟ニ中所述浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材在溫度為200°C 300°C的條件下干燥15min 30min,得到包覆有絕緣層的MgB2線帶材；步驟四、將步驟三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成內(nèi)徑不小于30cm的餅材；或?qū)⒉襟E三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成所需規(guī)格的磁體線圈；步驟五、將步驟四中所述餅材或磁體線圈置于熱處理爐中，在真空條件下或惰性氣氛保護(hù)下，溫度為650°c 750°C的條件下熱處理Ih 3h。上述的ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，步驟一中所述玻璃纖維為HS2高強(qiáng)玻璃纖維。上述的ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，步驟ニ中所述Al2O3粉末的質(zhì)量純度為99. 9%以上。上述的ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，步驟五中所述真空條件的真空度不大于2Pa。上述的ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，步驟五中所述惰性氣氛為質(zhì)量純度為99. 99%的高純氬。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明通過(guò)玻璃纖維織繞及絕緣漆浸潰處理后，可以提高線帶材的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱能力，避免了在熱處理時(shí)線帶材發(fā)生熱膨脹使包套之間相互粘接而影響工程實(shí)際應(yīng)用。經(jīng)本發(fā)明方法處理后的MgB2線帶材能在MgB2成相溫區(qū)(650°C 750°C)使用，防止了裸線帶材之間的粘連，并且能夠使線帶材絕緣耐擊穿電壓性能整體提高，為進(jìn)ー步將千米長(zhǎng)線饒制成MRI磁體線圈提供了安全保證。2、采用本發(fā)明的方法處理后的MgB2線帶材完全能夠滿足磁體繞制對(duì)線帶材絕緣性能的要求，耐壓值可達(dá)到500 1000伏以上。3、采用本發(fā)明的絕緣處理方法可以阻隔空氣對(duì)線帶材表面銅的侵蝕和氧化，保證外包套銅層的分流、散熱的穩(wěn)定化作用得到最大的發(fā)揮。4、本發(fā)明通過(guò)外包覆的玻璃纖維，絕緣漆浸潰后能夠大大減輕千米級(jí)線帶材在熱處理時(shí)的粘連狀況，使成相反應(yīng)能夠順利進(jìn)行，提高線帶材的成品率，并且也有利于磁體的繞制。5、本發(fā)明通過(guò)玻璃纖維織繞線帶材，能夠增加線帶材機(jī)械強(qiáng)度，可有效避免磁體繞餅之間的擠壓變形弓I起的磁場(chǎng)不均勻性。下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I步驟一、采用金屬清潔劑將MgB2線帶材表面的油污完全除掉后，再采用無(wú)水酒精脫水，使線帶材表面干燥無(wú)污，采用纖維編織機(jī)在干燥無(wú)污的MgB2線帶材表面編織ー層單邊厚度為O. Imm的HS2高強(qiáng)玻璃纖維，得到表面包覆有編織物的MgB2線帶材；
步驟ニ、將步驟一中所述表面包覆有編織物的MgB2線帶材以100m/h的速率通過(guò)裝有絕緣漆的漆盒，得到浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材；所述絕緣漆由質(zhì)量純度為99. 9%以上的Al2O3粉末、蟲(chóng)膠和無(wú)水こ醇混合均勻制成，絕緣漆中Al2O3粉末的質(zhì)量百分含量為30%，蟲(chóng)膠的濃度為60g/L ；步驟三、將步驟ニ中所述浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材在溫度為200°C的條件下干燥30min,得到包覆有絕緣層的MgB2線帶材；步驟四、將步驟三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成內(nèi)徑不小于30cm的餅材；步驟五、將步驟四中所述餅材置于熱處理爐中，在真空度為2Pa的真空條件下，溫度為650°C的條件下熱處理lh。本實(shí)施例絕緣處理后的MgB2線帶材的耐擊穿電壓為500伏以上。實(shí)施例2步驟一、采用金屬清潔劑將MgB2線帶材表面的油污完全除掉后，再采用無(wú)水酒精脫水，使線帶材表面干燥無(wú)污，采用纖維編織機(jī)在干燥無(wú)污的MgB2線帶材表面編織ー層單邊厚度為O. 3mm的HS2高強(qiáng)玻璃纖維，得到表面包覆有編織物的MgB2線帶材；步驟ニ、將步驟一中所述表面包覆有編織物的MgB2線帶材以150m/h的速率通過(guò)裝有絕緣漆的漆盒，得到浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材；所述絕緣漆由質(zhì)量純度為99. 9%以上的Al2O3粉末、蟲(chóng)膠和無(wú)水こ醇混合均勻制成，絕緣漆中Al2O3粉末的質(zhì)量百分含量為20%，蟲(chóng)膠的濃度為80g/L ；步驟三、將步驟ニ中所述浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材在溫度為300°C的條件下干燥15min,得到包覆有絕緣層的MgB2線帶材；步驟四、將步驟三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成內(nèi)徑不小于30cm的餅材；步驟五、將步驟四中所述餅材置于熱處理爐中，在質(zhì)量純度為99. 99%的高純氬氣氛保護(hù)下，溫度為700°C的條件下熱處理2h。本實(shí)施例絕緣處理后的MgB2線帶材的耐擊穿電壓為800伏以上。實(shí)施例3步驟一、采用金屬清潔劑將MgB2線帶材表面的油污完全除掉后，再采用無(wú)水酒精脫水，使線帶材表面干燥無(wú)污，采用纖維編織機(jī)在干燥無(wú)污的MgB2線帶材表面編織ー層單邊厚度為O. 5mm的HS2高強(qiáng)玻璃纖維，得到表面包覆有編織物的MgB2線帶材；步驟ニ、將步驟一中所述表面包覆有編織物的MgB2線帶材以200m/h的速率通過(guò)裝有絕緣漆的漆盒，得到浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材；所述絕緣漆由質(zhì)量純度為99. 9%以上的Al2O3粉末、蟲(chóng)膠和無(wú)水こ醇混合均勻制成，絕緣漆中Al2O3粉末的質(zhì)量百分含量為10%，蟲(chóng)膠的濃度為70g/L ；步驟三、將步驟ニ中所述浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材在溫度為250°C的條件下干燥25min,得到包覆有絕緣層的MgB2線帶材；步驟四、將步驟三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成內(nèi)徑不小于30cm的餅材；
步驟五、將步驟四中所述餅材置于熱處理爐中，在真空度為IPa的真空條件下，溫度為750°C的條件下熱處理3h。本實(shí)施例絕緣處理后的MgB2線帶材的耐擊穿電壓為1000伏以上。實(shí)施例4步驟一、采用金屬清潔劑將MgB2線帶材表面的油污完全除掉后，再采用無(wú)水酒精脫水，使線帶材表面干燥無(wú)污，采用纖維編織機(jī)在干燥無(wú)污的MgB2線帶材表面編織ー層單邊厚度為O. 3mm的HS2高強(qiáng)玻璃纖維，得到表面包覆有編織物的MgB2線帶材；步驟ニ、將步驟一中所述表面包覆有編織物的MgB2線帶材以160m/h的速率通過(guò)裝有絕緣漆的漆盒，得到浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材；所述絕緣漆由質(zhì)量純度為99. 9%以上的Al2O3粉末、蟲(chóng)膠和無(wú)水こ醇混合均勻制成，絕緣漆中Al2O3粉末的質(zhì)量百分含量為20%，蟲(chóng)膠的濃度為70g/L ；步驟三、將步驟ニ中所述浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材在溫度為200°C的條件下干燥30min,得到包覆有絕緣層的MgB2線帶材；步驟四、將步驟三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成室溫孔徑30cm的磁體線圈；步驟五、將步驟四中所述磁體線圈置于熱處理爐中，在質(zhì)量純度為99. 99%的高純氬氣氛保護(hù)下，溫度為650°C的條件下熱處理3h。本實(shí)施例絕緣處理后的MgB2線帶材繞成磁體線圈后，線帶材的耐擊穿電壓為800伏以上。實(shí)施例5步驟一、采用金屬清潔劑將MgB2線帶材表面的油污完全除掉后，再采用無(wú)水酒精脫水，使線帶材表面干燥無(wú)污，采用纖維編織機(jī)在干燥無(wú)污的MgB2線帶材表面編織ー層單邊厚度為O. Imm的HS2高強(qiáng)玻璃纖維，得到表面包覆有編織物的MgB2線帶材；步驟ニ、將步驟一中所述表面包覆有編織物的MgB2線帶材以100m/h的速率通過(guò)裝有絕緣漆的漆盒，得到浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材；所述絕緣漆由質(zhì)量純度為99. 9%以上的Al2O3粉末、蟲(chóng)膠和無(wú)水こ醇混合均勻制成，絕緣漆中Al2O3粉末的質(zhì)量百分含量為30%，蟲(chóng)膠的濃度為60g/L ；步驟三、將步驟ニ中所述浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材在溫度為300°C的條件下干燥15min,得到包覆有絕緣層的MgB2線帶材；
步驟四、將步驟三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成室溫孔徑50cm的磁體線圈；步驟五、將步驟四中所述磁體線圈置于熱處理爐中，在真空度為O. IPa的真空條件下，溫度為750°C的條件下熱處理Ih。本實(shí)施例絕緣處理后的MgB2線帶材繞成磁體線圈后，線帶材的耐擊穿電壓為500伏以上。實(shí)施例6 步驟一、采用金屬清潔劑將MgB2線帶材表面的油污完全除掉后，再采用無(wú)水酒精脫水，使線帶材表面干燥無(wú)污，采用纖維編織機(jī)在干燥無(wú)污的MgB2線帶材表面編織ー層單邊厚度為O. 5mm的HS2高強(qiáng)玻璃纖維，得到表面包覆有編織物的MgB2線帶材；步驟ニ、將步驟一中所述表面包覆有編織物的MgB2線帶材以200m/h的速率通過(guò)裝有絕緣漆的漆盒，得到浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材；所述絕緣漆由質(zhì)量純度為99. 9%以上的Al2O3粉末、蟲(chóng)膠和無(wú)水こ醇混合均勻制成，絕緣漆中Al2O3粉末的質(zhì)量百分含量為10%，蟲(chóng)膠的濃度為80g/L;步驟三、將步驟ニ中所述浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材在溫度為250°C的條件下干燥20min,得到包覆有絕緣層的MgB2線帶材；步驟四、將步驟三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成室溫孔徑80cm的磁體線圈；步驟五、將步驟四中所述磁體線圈置于熱處理爐中，在質(zhì)量純度為99. 99%的高純氬氣氛保護(hù)下，溫度為700°C的條件下熱處理2h。本實(shí)施例絕緣處理后的MgB2線帶材繞成磁體線圈后，線帶材的耐擊穿電壓為1000伏以上。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(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.ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、在干燥無(wú)污的MgB2線帶材表面編織ー層厚度為0. Imm 0. 5mm的玻璃纖維，得到表面包覆有編織物的MgB2線帶材； 步驟ニ、將步驟一中所述表面包覆有編織物的MgB2線帶材以100m/h 200m/h的速率通過(guò)裝有絕緣漆的漆盒，得到浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材；所述絕緣漆由Al2O3粉末、蟲(chóng)膠和無(wú)水こ醇混合均勻制成，絕緣漆中Al2O3粉末的質(zhì)量百分含量為10% 30%，蟲(chóng)膠的濃度為 60g/L 80g/L ； 步驟三、將步驟ニ中所述浸潰有絕緣漆的MgB2線帶材在溫度為200°C 300°C的條件下干燥15min 30min,得到包覆有絕緣層的MgB2線帶材； 步驟四、將步驟三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成內(nèi)徑不小于30cm的餅材；或?qū)⒉襟E三中所述包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成所需規(guī)格的磁體線圈； 步驟五、將步驟四中所述餅材或磁體線圈置于熱處理爐中，在真空條件下或惰性氣氛保護(hù)下，溫度為650°C 750°C的條件下熱處理Ih 3h。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，其特征在于，步驟一中所述玻璃纖維為HS2高強(qiáng)玻璃纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，其特征在于，步驟ニ中所述Al2O3粉末的質(zhì)量純度為99. 9%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，其特征在于，步驟五中所述真空條件的真空度不大于2Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種MgB2線帶材的絕緣處理方法，其特征在于，步驟五中所述惰性氣氛為質(zhì)量純度為99. 99%的高純氬。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種MgB2線帶材的絕緣處理方法，該方法為一、在MgB2線帶材表面編織玻璃纖維，得到表面包覆有編織物的MgB2線帶材；二、將表面包覆有編織物的MgB2線帶材通過(guò)裝有絕緣漆的漆盒，得到浸漬有絕緣漆的MgB2線帶材；三、將浸漬有絕緣漆的MgB2線帶材干燥，得到包覆有絕緣層的MgB2線帶材；四、將包覆有絕緣層的MgB2線帶材繞成餅材；或?qū)灿薪^緣層的MgB2線帶材繞成所需規(guī)格的磁體線圈；五、將餅材或磁體線圈置于熱處理爐中進(jìn)行熱處理。本發(fā)明通過(guò)玻璃纖維織繞及絕緣漆浸漬處理后，可以提高線帶材的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱能力，避免了在熱處理時(shí)線帶材發(fā)生熱膨脹使包套之間相互粘接而影響工程實(shí)際應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01F41/12GK102664086SQ20121017361
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者馮建情, 劉國(guó)慶, 李成山, 楊芳, 焦高峰, 熊曉梅, 王慶陽(yáng), 賈佳林, 閆果 申請(qǐng)人:西北有色金屬研究院