[发明专利]钎焊钇钡铜氧超导块材的钎料及使用该钎料的钎焊工艺

说明书

技术领域

本发明涉及用于钎焊超导块材的钎料，具体涉及一种用于钎焊单畴钇钡铜氧 (YBaCuO)超导块材的钎料及其制备方法，以及使用该钎料进行大尺寸单畴钇钡铜 氧(YBaCuO)超导块材钎焊的工艺。

背景技术

YBCO(YBaCuO)超导块材是一种通过包晶反应生成c轴择优取向晶体结构 的氧化物陶瓷材料，是一种具有强磁通钉扎和高临界电流密度的非理想第II类超导 体。通常是采用顶部籽晶熔融织构生长的方法制备，由于受晶体生长的特点(非 常慢，每小时只生长毫米量级甚至更少)的限制，在生产大尺寸及复杂形状YBCO 块材时，遇到了很大的困难。钎焊法可以实现高性能小尺寸钇系超导块材的大尺 寸化，或用小尺寸高性能的块材制成复杂形状的超导器件，而钎料成分及确保其 质量稳定的制备方法是获得高性能钎焊接头的重要影响因素。已有的钎料，如采 用熔点比钇系超导体熔点低的TmBCO，虽然其晶体结构与母材的晶体结构很相 似，但仍有一定的差别，钎焊后YBCO块材的超导性能受到一定程度的影响(T.A. Prikhna，W.Gawalek，V.E.Moshchil，et al，Joining of melt-texture YBCO using Tm- 123 powder as a solder，Physica C 386(2003)221-224)。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于钎焊单畴钇钡铜氧(YBaCuO)超导块材的钎料及 其制备方法，以及使用该钎料进行大尺寸单畴钇钡铜氧(YBaCuO)超导块材钎焊的 工艺。

为实现上述目的，本发明提供一种用于钇钡铜氧超导块材钎焊的钎料，由以 下成分组成：5-10wt％的Ag₂O，0.5-1wt％的CeO₂、PtO₂和/或Pt，5-25wt％的 Y₂BaCuO₅，YBa₂Cu₃Ox余量。

上述用于钇钡铜氧超导块材钎焊的钎料，优选由以下成分组成：22wt％的 YBa₂Cu₃Ox，67.5wt％的Y₂BaCuO₅，10wt％的Ag₂O，0.5wt％的PtO₂。

另一方面，本发明提供了上述钎料的制备方法，包括如下步骤：

a.以化学合成法制备YBa₂Cu₃O_x和Y₂BaCuO₅粉体；

b.按重量比称量各组分，在混料机中均匀混合；

c.将混合均匀的原料压制成块料，压强为5-10MPa；

d.将该块料于900-910℃进行高温烧结，烧结时间为10-12h。

上述的制备方法，其中，该烧结步骤可包括如下步骤：首先以600-900℃/h的 升温速度升温至900-910℃，烧结12h，以20-60℃/h的降温速度降温至600℃，随 后以100℃/h的降温速度降至室温。

再一方面，本发明提供使用上述钎料进行钇钡铜氧超导块材钎焊的工艺，包 括如下步骤：

a.精确装配钎焊接头，在钎焊炉中实现钎焊连接，钎焊温度为950-980℃，钎 料厚度为0.5-1mm；

b.在流动氧气或高压氧气环境，对钎焊接头进行后氧化处理以恢复钇钡铜氧 钎焊材料的超导性能，其中，流动氧处理温度为450-470℃，流动氧处理时间为 50-200小时；高压氧处理在10-20个大气压下的氧气环境中，氧处理时间为10-50 小时。