[发明专利]一种铜基厚壁铌基超导腔的制备方法

权利要求书

1.一种制备铜基厚壁纯铌超导腔的方法，包括下述步骤：

1)采用RRR300、厚度为1.5-2.5mm的高纯铌材料，通过机械冲压、真空电子束焊接加工成纯铌超导腔；

2)对经步骤1)完成的薄壁纯铌超导腔进行真空检漏；

3)将经步骤2)真空检漏完成的纯铌超导腔进行超声清洗、晾干；

4)对步骤3)完成的纯铌超导腔内表面进行化学抛光处理；

5)将经步骤4)完成的纯铌超导腔进行超声清洗、晾干；

6)将经步骤5)完成的纯铌超导腔放入真空炉内加热，进行高温除气处理；

7)将经步骤6)高温除气处理后的纯铌超导腔进行超声波清洗，晾干；

8)对步骤7)超声清洗后的纯铌超导腔内、外表面均进行化学抛光处理；

9)对经步骤8)完成的纯铌超导腔外表面沉积铜层；

10)将经步骤9)完成的纯铌超导腔进行超声波清洗，晾干；并用保鲜膜将所述纯铌超导腔所有法兰口以及全部外表面包裹住，洁净保存；

11)将步骤10)完成的纯铌超导腔所有法兰口均用氟胶圈进行严格密封，保证镀液无法进入纯铌腔内部而污染腔的内表面；

12)用设计好的电镀工装把纯铌超导腔装配在电镀槽上，揭开纯铌超导腔外表面的保鲜膜，把纯铌超导腔作为阴极，把环绕在纯铌腔周围的铜圆筒作为阳极，然后把电镀溶液注入电镀槽，直至电镀溶液液位面高于纯铌超导腔；所述铜圆筒由纯度大于等于99.95％的铜制成；

13)让纯铌超导腔在电机带动下，以每分钟10-60转的速度沿轴向方向进行匀速旋转，然后打开电源使得阴阳极之间的电压为3-10V，在纯铌腔外表面电镀无氧铜，至纯铌腔外表面电镀的无氧铜各处厚度均不低于6mm时，停止电镀；

14)将经步骤13)完成的电镀铜腔进行超声波清洗、晾干；

15)对经步骤14)完成的超导腔外表面进行机械打磨，去除电镀铜层上的尖锐凸起缺陷，得到光滑平整的无氧铜外表面，即得铜基厚壁纯铌超导腔。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述真空检漏要求漏率低于1x10^-10mbar·L/s；所述真空检漏过程中需采用慢速抽真空，真空泵需为无油泵组。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述抛光的厚度为80-150μm；

所述步骤8)中，所述内、外表面的抛光厚度均为10-40μm。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤4)和步骤8)中，所述化学抛光处理采用的酸液是由质量分数40％的氢氟酸、质量分数65％的硝酸和质量分数85％的磷酸依次按1：1：2体积比组成的混合酸液。

5.根据权利要求1或2项所述的方法，其特征在于：所述步骤6)中，所述加热的升温速率为1-6℃/分钟；所述加热至600-8500C、真空小于1x10^-3Pa的条件下保温2-10小时。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤9)中，所述沉积铜层的方法为电火花沉积方法；所述铜层的厚度为20μm～1mm；所述铜层与所述纯铌超导腔外表面之间的结合力不低于50MPa；所述电火花沉积方法中，沉积电压为0～360V；沉积频率为0～100000Hz；沉积电容为30μF～50×30μF；所述电火花沉积方法中，所述纯铌超导腔以1～8000r/min的转速旋转；所述电火花沉积方法中所用纯铜电极棒长度为5～80mm；直径为2～20mm。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述电火花沉积方法中，沉积电压为80～240V；沉积频率为10～1000Hz；沉积电容为30μF～14×30μF；所述电火花沉积方法中，所述纯铌超导腔以2～50r/min的转速旋转。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤10)中，所述洁净保存是在不低于万级的洁净环境内进行洁净保存；

所述步骤11)的操作应在洁净度不低于万级的洁净环境内全程穿戴防护服进行操作，避免对纯铌超导腔外表面的污染。