[发明专利]一种高稳定铌基超导加速腔及其制备方法

权利要求书

1.一种高稳定铌基超导加速腔的制备方法，包括下述步骤：

1）采用RRR300的高纯铌材与高纯无氧铜的复合板材料，通过冲压模具制作出所需形状的加速腔用的腔体零件；

2）采用RRR300的高纯铌材，通过冲压模具制作出所需形状的束管；

3）采用铌钛合金材料，用车床加工出与所述束管对接的法兰；

4）用车床将步骤1）制备的铜铌复合腔体零件焊缝附近无氧铜层进行机械剥离，直到焊缝附近的铜铌复合板厚度被剪薄至焊缝附近的铜被完全去除；

5）用超声清洗装置，对经步骤2）、步骤3）和步骤4）完成的部件进行超声清洗，清洗时间不少于40分钟；

6）将质量浓度不大于30%的硝酸溶液置入平底容器，所述硝酸溶液的液面高度不高于铜铌复合腔体零件焊缝附近的去铜宽度；将步骤5）中的铜铌复合腔体零件去铜部分放置于所述硝酸溶液中进行化学清洗，去除剪薄后焊缝附近的残铜；

7）将步骤6）中化学清洗后的铜铌复合零件进行超声清洗；

8）将混合酸液置入平底容器，所述混合酸液的液面高度不高于铜铌复合腔体零件焊缝附近的去铜宽度；再将步骤7）清洗后的铜铌复合零件焊缝附近去铜部分放置于所述混合酸液中进行化学清洗；其中，所述混合酸液由质量分数40%的氢氟酸、质量分数65%的硝酸、质量分数85%的磷酸依次按照1：1：2的体积比组成；

9）将步骤2）的纯铌束管整体放入混合酸液中进行化学清洗，其中，所述混合酸液由质量分数40%的氢氟酸、质量分数65%的硝酸、质量分数85%的磷酸依次按照1：1：2的体积比组成；

10）用电阻率不小于18MΩ•cm的超纯水分别清洗步骤8）、步骤9）中完成的零件，并在优于1000级的洁净间中晾干；

11）利用真空电子束焊机将步骤5）清洗后的铌钛法兰、步骤10）处理后的纯铌束管、铜铌复合零件进行焊接，得到铜铌复合腔；

12）对步骤11）得到的铜铌复合腔进行真空检漏，确保每道焊缝均无漏点；

13）将检漏后的铜铌复合腔用超声清洗并晾干；

14）对铜铌复合腔焊缝位置处的铜凹槽进行无氧铜填补，并修磨平整，即得所述高稳定铌基超导加速腔。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，高纯铌-无氧铜复合板材中铌板的厚度为0.5-2.0mm，无氧铜板厚度为6-12mm。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中，所述铌钛合金中材料中钛质量含量20%-60%。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤5）中，所述超声清洗采用的清洗介质为超纯水；所述超声波清洗的清洗时间不少于30分钟；所述超声清洗的超声功率密度为25-35W/gal。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤6）中，所述化学清洗的过程中酸温控制在25℃以内，化学清洗的时间为30-60分钟；

所述步骤8）中，所述化学清洗的过程中酸温控制在20℃以内，化学清洗的时间为10-40分钟；

所述步骤9）中，所述化学清洗的过程中酸温控制在20℃以内，化学清洗的时间为10-40分钟。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤11）中，所述真空电子束焊机的工作电压为60KV，工作电流为5-15mA。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤11）中，先将所述纯铌束管与铌钛法兰焊接在一起，再将所述纯铌束管与铜铌复合零件焊接在一起，最后把各个铜铌复合零件焊接在一起。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤13）中，所述超声清洗采用的清洗介质为超纯水；所述超声波清洗的清洗时间为30-60分钟；所述超声清洗的超声功率密度为25-35W/gal。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤14）中，所述无氧铜填补的方法可通过钎焊补铜。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述钎焊补铜，其步骤如下：

①把焊接完成的铜铌复合腔放入超声清洗容器进行超声清洗，清洗时间不少于40分钟；

②根据需补铜区域的尺寸加工合适尺寸的无氧铜环，制定合适的工装把无氧铜环及银铜钛钎料（银含量不低于75%）填充进焊缝处的沟槽；

③将上述铜铌复合腔放入氢炉内，在氢气气氛下，退火温度为800-900℃条件下，退火8小时，使银铜钛钎料均匀填充在焊缝与无氧铜环之间的缝隙内。