[发明专利]低电阻多芯NbTi/Cu超导磁体线圈内接头及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超导磁体技术领域，涉及一种低电阻多芯NbTi/Cu超导磁体线圈内接头，本发明还涉及该接头的制备方法。

背景技术

自1909年发现超导现象以来，超导材料及其应用技术有了较快的进步。在科学研究（高场磁体，分析用的核磁共振磁体，加速器磁体，粒子探测器磁体，等等）、医疗/食品（医用磁共振成像磁体，食品分离用磁体）、一般工业（Si单晶生长磁体，钢连铸用磁体，水处理用磁分离磁体）、交通/运输（磁悬浮列车，船舶推进，弹射器）和电力（电力传输电缆，故障电流限制器，变压器，发电机，马达，储能等）等领域有了很广泛的应用。

在上述应用中，由于带材的长度总是有限，必须用超导接头连接以满足对长度的需要；在高场稳定的超导磁体里，为了持续电流模式运行，也需要超导接头，因此制作低电阻的超导接头是必须解决的关键技术问题。例如，医用磁共振成像磁体要求磁场稳定度小于0.1ppm/h，如果磁体电感为1H，则超导接头电阻应小于2.8×10^-11Ω。如果要求更高的磁场稳定度，对超导接头电阻的要求就会更高。同时，更小的接头电阻意味着磁体总发热量的减小，这样会使磁体的稳定性大大提升。

目前超导磁体内接头的制作工艺主要有激光焊接、冷压焊接、超声焊接、电阻钎焊工艺。各工艺过程得到接头的电阻各异，有的工艺过程复杂难以控制，且制作周期较长，有的工艺难以获得更低的电阻以降低磁体的发热量。现有技术有针对超导电缆接头的制作，但没有对单根超导线材接头制作的方法。对于超导线材绕制的大型磁体，由于其成本巨大，对磁体稳定性的要求更高。但由于大型磁体的接头数目较多，获得一种制作工艺简单、易于实现、适用性强的接头工艺十分必要。

发明内容

为了克服现有工艺复杂、难以获得更低内接头电阻的问题，本发明提供一种低电阻多芯NbTi/Cu超导磁体线圈内接头，制作工艺简单，通过降低超导接头的接触电阻，减少磁体由于接头电阻过大所产生的热量，缩短了磁体的励磁和退磁时间，而且特别是在磁体闭环运行时可延长磁体由于磁场衰减进行第二次励磁的时间周期，增强了磁体稳定性，节约了磁体的维护成本。

本发明的另一目的是提供上述低电阻多芯NbTi/Cu超导磁体线圈内接头的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，低电阻多芯NbTi/Cu超导磁体线圈内接头，由超导线材、接头铠甲与接头铠甲焊接用线圈组成；超导线材由第一多芯NbTi/Cu线材与第二多芯NbTi/Cu线材组成，第一多芯NbTi/Cu线材的一端与第二多芯NbTi/Cu线材的一端制作成接头，第一多芯NbTi/Cu线材的另一端与第二多芯NbTi/Cu线材的另一端绕制成磁体线圈；接头铠甲由接头铠甲轴心与接头铠甲轴心外表面设置的接头铠甲轴管组成；第一多芯NbTi/Cu线材与第二多芯NbTi/Cu线材制作成接头的一端设置在接头铠甲轴心与接头铠甲轴管之间的缝隙处，接头铠甲轴管的外表面设置有接头铠甲焊接用线圈。

本发明所采用的另一技术方案是，低电阻多芯NbTi/Cu超导磁体线圈内接头的制备方法，按照以下步骤进行：

步骤1清洗

将第一多芯NbTi/Cu线材与第二多芯NbTi/Cu线材绕制成磁体线圈并将两端头从磁体线圈骨架的一侧抽出，将第一多芯NbTi/Cu线材与第二多芯NbTi/Cu线材用丙酮清洗干净；

用RRR值大于150的无氧铜制作接头铠甲轴心与接头铠甲轴管，并用无水乙醇清洗干净；

制作接头铠甲焊接用线圈；

步骤2腐蚀线材表面Cu

将步骤1清洗后的第一多芯NbTi/Cu线材与第二多芯NbTi/Cu线材的两端头部分，分别在30%浓度的硝酸溶液中浸泡腐蚀，腐蚀掉端头20cm长度表面的铜，直到第一多芯NbTi/Cu线材与第二多芯NbTi/Cu线材中的超导芯丝NbTi完全露出，此时使用放置蒸馏水的超声波清洗机清洗3遍第一多芯NbTi/Cu线材与第二多芯NbTi/Cu线材；

步骤3编织

将步骤2清洗后的第一多芯NbTi/Cu线材与第二多芯NbTi/Cu线材端头部分露出的超导芯丝NbTi编织成为一股，制作成接头，形成单股NbTi/Cu线材；

步骤4挂焊料

将步骤3得到的单股NbTi/Cu线材放在熔化的锡铅合金熔池中，待单股NbTi/Cu线材端头的超导芯丝表面的锡铅合金分布均匀后停止；

步骤5安装