一种高屈服强度超导圆线的制备方法及超导圆线与流程

1.本技术涉及金属加工技术领域，特别涉及一种高屈服强度超导圆线的制备方法及超导圆线。


背景技术：

2.漆包超导产品以其尺寸精度高、绝缘散热强、单位面积有效载流能力高等优势被广泛应用到低液氦或无液氦磁共振成像仪（mri）中。对于主流的mri研制企业，其低液氦或无液氦磁共振用超导线材一般都要求具有较高的屈服强度（0.1%屈服强度≥200mpa），而常规工艺制备的漆包超导产品由于在涂覆漆过程中经过多道次的烘烤，屈服强度仅能达到130~150mpa，无法满足低液氦或无液氦磁共振用超导线材技术要求。
3.同时，常规的涂覆漆超导产品经过模具拉伸后，会出现漆膜绝缘性能降低甚至漆膜破损的情况，无法满足国内日益增长的低液氦和无液氦磁体用超导线材需求，因此急需开发出批量化高屈服强度漆包超导产品制备工艺，来保证国内高端医疗影像设备无液氦mri的全国产化制备。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种高屈服强度超导圆线的制备方法及超导圆线，用以解决现有技术中漆包超导线屈服强度较低和容易出现绝缘漆膜性能下降的问题。
5.一方面，本技术实施例提供了一种高屈服强度超导圆线的制备方法，包括：在超导裸圆线的外表面涂覆绝缘漆，得到初级漆包超导圆线；将初级漆包超导圆线经过模具拉伸装置，对初级漆包超导圆线进行冷拉伸，得到二级漆包超导圆线；在二级漆包超导圆线表面涂覆功能漆，得到最终漆包超导圆线。
6.另一方面，本技术实施例还提供了一种超导圆线，该超导圆线采用上述方法制备得到。
7.本技术中的一种高屈服强度超导圆线的制备方法及超导圆线，具有以下优点：1、彻底解决了困扰漆包超导产品的核心难点问题。常规漆包超导圆线具有屈服强度低，剩余电阻比高的特点。现有的制备方法对线材进行冷拉伸变形后，虽然屈服强度提高，但由于产品晶粒细化，导致晶界电阻增加，进而使剩余电阻比迅速降低，降低其热稳定性。另外，冷拉伸还存在漆膜损伤的风险。本技术的方法通过在涂覆漆后增加拉伸工序，同时优化工艺参数，减小了线材成型过程的摩擦力，大幅提高线材的屈服强度。而且在拉伸后增加了在线涂覆漆及烘烤，有效提高了线材的剩余电阻比。最终制备的漆包超导圆线既能满足0.1%屈服强度＞200mpa的要求（测试平均值在300mpa），同时可以满足剩余电阻比＞100的苛刻要求（测试平均值在160）。
8.2、在多芯超导裸圆线涂覆漆绝缘后，增加了拉伸工序。拉伸过程采用浸泡方式，主要是增强拉伸过程的润滑效果，减小拉伸过程的摩擦力。对润滑液恒温可以保证将拉伸过
程产生的摩擦热迅速转移，从而避免因装置发热严重导致的加工异常情况。同时装置中的模具采用高精度人工钻石，平均颗粒度小于5μm，处理后的模具内壁过渡及成型区域的粗糙度可达0.10μm~0.15μm，最大程度减少了线材经过模具的摩擦力。
9.3、在拉伸后增加涂覆漆及烘烤工序，解决了高速拉伸过程中漆膜存在的绝缘缺陷的问题。线材经过功能漆槽后再过平整模具，可保证弥补线材表面缺陷，提高线材的绝缘性能。功能漆槽中使用的绝缘漆是高固体含量、高粘度缩醛漆，这样既保证漆层的致密性，还降低漆液的固化难度。线材涂覆漆后经360
°
高温烘烤，实现漆膜的迅速固化，保证了批量化生产过程中绝缘的稳定性。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为本技术实施例提供的一种高屈服强度超导圆线的制备方法的流程图；图2为本技术一实施例提供的18芯超导圆线的截面示意图；图3为本技术另一实施例提供的3168芯超导圆线的截面示意图。
具体实施方式
12.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
13.图1为本技术实施例提供的一种高屈服强度超导圆线的制备方法的流程图。本技术实施例提供了一种高屈服强度超导圆线的制备方法，该方法包括以下步骤：s100，在超导裸圆线的外表面涂覆绝缘漆，得到初级漆包超导圆线。
14.示例性地，超导裸圆线为多芯结构，其内部的芯丝数量可以为18~40000以上，绝缘漆的涂覆厚度根据产品需求可控制在0.01mm~0.20mm范围，初级漆包超导圆线的直径一般控制在φ0.10~φ2.00mm，而且绝缘漆可以采用聚乙烯缩甲醛、聚乙烯缩乙醛、聚酰亚胺等在液氦环境下满足绝缘性能要求的材质。
15.s110，将初级漆包超导圆线经过模具拉伸装置，对初级漆包超导圆线进行冷拉伸，得到二级漆包超导圆线。
16.示例性地，在对初级漆包超导圆线进行冷拉伸之前，先进行清洗。具体可以采用先超声清洗后毛刷清理的方式去除初级漆包超导圆线表面的灰尘和杂质。而且，在得到二级漆包超导圆线后，还需要对其进行清洗，具体也可以采用先超声清洗后毛刷清理的方式去除表面的灰尘和杂质。
17.本技术中的模具拉伸装置浸泡在恒温的润滑液中。具体地，润滑液温度控制在25℃~30℃，浓度＞30%，采用浸泡方式可以增强冷拉伸过程的润滑效果，减小拉伸过程的摩擦力，而保持润滑液恒温可以将拉伸过程产生的摩擦热迅速转移，从而避免因装置因发热严
重导致的加工异常情况。同时模具拉伸装置采用高精度人工钻石材质（平均晶粒度＜5μm），装置的入口及出口角度＞10
°
，倒角处采用w0.25金刚石研磨膏进行高度抛光，表面粗糙度ra＜0.01μm，最大程度减少了线材经过装置的摩擦力。冷拉伸过程中截面积加工量一般控制在3%~20%范围，初级漆包超导圆线的冷拉伸速度最高可达150m/min。
18.s120，在二级漆包超导圆线表面涂覆功能漆，得到最终漆包超导圆线。
19.示例性地，可以预先在功能漆槽中注入功能漆，并利用功能漆槽对功能漆加热，使功能漆始终处在合适的温度，然后将二级漆包超导圆线浸入功能漆槽中。本技术中的功能漆槽在出口端可以设置平整模具，该平整模具能够在超导圆线移动过程中对表面的功能漆进行平整处理，同时也能够将二级漆包超导圆线上多余功能漆收集起来，并回流至功能漆槽内部。
20.功能漆也可以采用与绝缘漆相同的材质，即聚乙烯缩甲醛、聚乙烯缩乙醛、聚酰亚胺中的一种。与绝缘漆不同的是，功能漆中的固体含量＞40%，对应漆液的旋转粘度为7000mpa.s以上，采用高固体含量的功能漆的目的主要是提高薄层漆膜的致密性，保证线材绝缘质量。功能漆槽有效长度为10cm，漆液温度保持在40℃
±
5℃范围，特殊情况可根据要求调节漆液温度，调节温度最高可达100℃。超导圆线在完成涂覆功能漆的处理后，还需要经过平整模具进行平整处理，以提高超导圆线表面的漆膜厚度精度，此处使用的平整模具可以采用与s110中模具拉伸装置内部的模具相同的模具，经过平整处理后，超导圆线表面的漆膜厚度能够增加约0.005mm~0.02mm，漆膜厚度可以根据进线规格和装置尺寸进行调节，最终可以将漆膜厚度控制在设定值的
±
0.005mm范围，该步骤主要解决了高速拉伸过程中漆膜表面可能出现的损伤，线材经过功能漆槽后，表面涂覆高致密度的漆层，保证了绝缘性能。
21.进一步地，在对二级漆包超导圆线表面涂覆功能漆后，还对功能漆进行烘烤，以使功能漆薄膜充分固化。具体地，烘烤时可以采用360
°
环向加热系统，整个加热系统长1m，通过调节功率以保证线材经过的区域温度最高达400℃，充分保证漆液的固化。另一方面在短时烘烤后，既能充分保证线材的屈服强度，还能提高线材的剩余电阻比，提高线材在低温的热稳定性。
22.在对二级漆包超导圆线表面涂覆功能漆后，还对最终漆包超导圆线进行质量检测。对最终漆包超导圆线的质量检测包括利用高压针孔检测仪、凹凸检出仪和测径仪对最终漆包超导圆线进行检测。进一步地，在进行质量检测之前，首先需要对最终漆包超导圆线进行清洗和吹干，清洗时可以采用先超声清洗后毛刷清理的方式，而吹干则可以采用高速风刀，以彻底去除最终漆包超导圆线表面残留的水分。
23.本技术实施例还提供了一种超导圆线，该超导圆线采用上述的方法制备得到。
实施例1
24.步骤1，选择铜比为10的18芯复合超导裸圆线进行涂覆漆绝缘，绝缘漆和功能漆都采用聚乙烯缩甲醛，裸线规格为φ0.600mm，涂覆漆后规格为φ0.680mm，尺寸精度控制在
±
0.005mm。采用缩醛漆进行涂覆，涂覆漆道次11道，单道次涂覆漆厚度约7.2μm。涂覆漆后的线材击穿电压满足国标和nema标准要求，即大于5270v。
25.步骤2，将涂覆漆后φ1.080mm规格的初级漆包超导圆线作为原材料，采用模具拉
伸装置进行冷拉伸，装置的规格为φ0.660mm，装置整体浸泡在润滑液中，润滑液温度控制在25℃
±
5℃范围。线材拉伸速度控制在140m/min~150m/min范围。拉伸过程同样采用高压针孔检测仪进行实时监控，设置电压为1000v。拉伸后，线材的尺寸控制在
±
0.005mm范围。
26.步骤3，拉伸后的线材进入功能漆槽中，漆液温度控制在40℃
±
5℃范围。在漆槽出口中心区域，固定φ0.665mm规格的平整模具，主要对涂覆漆后线材的表面进行平整，确保漆液涂覆均匀。
27.步骤4，出模后的线材进入到烘烤系统中，烘烤的温度根据漆液的涂覆厚度进行调整。该规格线材烘烤温度设置到260℃
±
5℃。线材通过导轮装置在烘烤区域循环2次，确保漆膜烘烤充分。烘烤后，线材的尺寸基本在φ0.663mm（
±
0.005mm）范围。
28.步骤5，烘烤后的线材先进入超声清洗，主要对线材表面进行清洁，确保表面清洁度。清洗后线材通过高速风刀，将表面残留水分吹干。吹干后的线材依次经过高压针孔检测仪、凹凸检出仪、测径仪等装置进行质量检测，高压针孔检测仪设置电压为1000v，主要是检测线材表面绝缘性，凹凸检出仪主要检测线材表面平整度，测径仪则主要检测线材的尺寸。针孔判定按照国标及nema标准，要求30m内少于5处针孔。尺寸按照合同要求执行，一般标准为
±
0.005mm。最终制备得到的超导圆线的截面如图2所示。
实施例2
29.步骤1，选择铜比为3的3168芯复合超导裸圆线进行涂覆漆绝缘，绝缘漆和功能漆都采用聚乙烯缩乙醛，裸线规格为φ1.380mm，涂覆漆后规格为φ1.480mm，尺寸精度控制在
±
0.005mm。采用缩醛漆进行涂覆，涂覆漆道次13道，单道次涂覆漆厚度约7.7μm。涂覆漆后的线材击穿电压满足国标和nema标准要求，即大于6160v。
30.步骤2，将涂覆漆后φ1.480mm规格的初级漆包超导圆线作为原材料，采用模具拉伸装置进行冷拉伸，装置的规格为φ1.460mm，装置浸泡在润滑液中，润滑液温度控制在25℃
±
5℃范围。线材拉伸速度控制在140m/min~150m/min范围。拉伸过程同样采用高压针孔检测仪进行实时监控，设置电压为1000v。拉伸后，线材的尺寸控制在
±
0.005mm范围。
31.步骤3，拉伸后的线材进入功能漆槽中，漆液温度控制在40℃
±
5℃范围。在漆槽出口中心区域，固定φ1.465mm规格的平整模具，主要对涂覆漆后的表面进行平整，确保漆液涂覆均匀。
32.步骤4，出模后的线材进入到烘烤系统中，烘烤的温度根据漆液的涂覆厚度进行调整。该规格线材烘烤温度设置到310℃
±
5℃。线材通过导轮装置在烘烤区域循环2次，确保漆膜烘烤充分。烘烤后，线材的尺寸基本在φ1.463mm（
±
0.005mm）范围。
33.步骤5，烘烤后的线材先进入超声清洗，主要对线材表面进行清洁，确保表面清洁度，清洗后线材通过高速风刀，将表面残留水分吹干。吹干后的线材依次经过高压针孔检测仪、凹凸检出仪、测径仪等装置，高压针孔检测仪设置电压为1000v，主要是检测线材表面绝缘性，凹凸检出仪主要检测线材表面平整度，测径仪主要检测线材的尺寸。针孔判定按照国标及nema标准，要求30m内少于5处针孔。尺寸按照合同要求执行，一般标准为
±
0.005mm。最终制备得到的超导圆线的截面如图3所示。
实施例3
34.步骤1，选择铜比为1.3的44100芯复合超导裸圆线进行涂覆漆绝缘，绝缘漆和功能漆都采用聚酰亚胺，裸圆线的规格为φ1.700mm，涂覆漆后规格为φ1.800mm，尺寸精度控制在
±
0.005mm。采用缩醛漆进行涂覆，涂覆漆道次13道，单道次涂覆漆厚度约7.7μm。涂覆漆后的线材击穿电压满足国标和nema标准要求，即大于6400v。
35.步骤2，将涂覆漆后φ1.800mm规格的初级漆包超导圆线作为原材料，采用模具拉伸装置进行冷拉伸，装置的规格为φ1.780mm，装置浸泡在润滑液中，润滑液温度控制在25℃
±
5℃范围。线材拉伸速度控制在140m/min~150m/min范围。拉伸过程同样采用高压针孔检测仪进行实时监控，设置电压为1000v。拉伸后，线材的尺寸控制在
±
0.005mm范围。
36.步骤3，拉伸后的线材进入功能漆槽中，漆液温度控制在40℃
±
5℃范围。在漆槽出口中心区域，固定φ1.785mm规格的平整模具，主要对涂覆漆后的表面进行平整，确保漆液涂覆均匀。
37.步骤4，出模后的线材进入到在烘烤系统中，烘烤的温度根据漆液的涂覆厚度进行调整。该规格线材烘烤温度设置到330℃
±
5℃。线材通过导轮装置在烘烤区域循环2次，确保漆膜烘烤充分。烘烤后，线材的尺寸基本在φ1.783mm（
±
0.005mm）范围。
38.步骤5，烘烤后的线材先进入超声清洗，主要对线材表面进行清洁，确保表面清洁度，清洗后线材通过高速风刀，将表面残留水分吹干。吹干后的线材依次经过高压针孔检测仪、凹凸检出仪、测径仪等装置，高压针孔检测仪设置电压为1000v，主要是检测线材表面绝缘性，凹凸检出仪主要检测线材表面平整度，测径仪主要检测线材的尺寸。针孔判定按照国标及nema标准，要求30m内少于5处针孔。尺寸按照合同要求执行，一般标准为
±
0.005mm。
39.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
40.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种高屈服强度超导圆线的制备方法，其特征在于，包括：在超导裸圆线的外表面涂覆绝缘漆，得到初级漆包超导圆线；将所述初级漆包超导圆线经过模具拉伸装置，对所述初级漆包超导圆线进行冷拉伸，得到二级漆包超导圆线；在所述二级漆包超导圆线表面涂覆功能漆，得到最终漆包超导圆线。2.根据权利要求1所述的一种高屈服强度超导圆线的制备方法，其特征在于，在对所述二级漆包超导圆线的表面涂覆功能漆后，还利用平整模具对所述超导圆线表面的功能漆进行平整。3.根据权利要求1所述的一种高屈服强度超导圆线的制备方法，其特征在于，所述模具拉伸装置浸泡在恒温的润滑液中。4.根据权利要求1所述的一种高屈服强度超导圆线的制备方法，其特征在于，在对所述初级漆包超导圆线进行冷拉伸之前，先进行清洗。5.根据权利要求1所述的一种高屈服强度超导圆线的制备方法，其特征在于，在对所述二级漆包超导圆线表面涂覆功能漆后，还对所述二级漆包超导圆线的表面进行烘烤，以确保所述功能漆固化充分。6.根据权利要求5所述的一种高屈服强度超导圆线的制备方法，其特征在于，在烘烤所述功能漆后，还对所述超导圆线进行清洗。7.根据权利要求1所述的一种高屈服强度超导圆线的制备方法，其特征在于，在对所述二级漆包超导圆线表面涂覆功能漆后，还对所述最终漆包超导圆线进行质量检测。8.根据权利要求7所述的一种高屈服强度超导圆线的制备方法，其特征在于，对所述最终漆包超导圆线的质量检测包括利用高压针孔检测仪、凹凸检出仪和测径仪对所述最终漆包超导圆线进行检测。9.根据权利要求1所述的一种高屈服强度超导圆线的制备方法，其特征在于，所述绝缘漆和功能漆均为聚乙烯缩甲醛、聚乙烯缩乙醛、聚酰亚胺中的任意一种。10.一种超导圆线，其特征在于，所述超导圆线采用权利要求1-8任一项所述的方法制备得到。

技术总结
本申请公开了一种高屈服强度超导圆线的制备方法及超导圆线，方法包括：在超导裸圆线的外表面涂覆绝缘漆，得到初级漆包超导圆线；将初级漆包超导圆线经过模具拉伸装置，对初级漆包超导圆线进行冷拉伸，得到二级漆包超导圆线；在二级漆包超导圆线表面涂覆功能漆，得到最终漆包超导圆线。本申请在涂覆漆后增加冷拉伸工序，减小了线材成型过程的摩擦力，大幅提高线材的屈服强度，同时在冷拉伸后增加了涂覆漆工序，可弥补线材表面缺陷，提高线材的绝缘性能。性能。性能。


技术研发人员：郭强 张凯林 韩路洋 朱燕敏 周子敬 王瑞龙 杨逸文 房元昆 赵永富 刘向宏 冯勇
受保护的技术使用者：西安聚能超导线材科技有限公司
技术研发日：2023.08.03
技术公布日：2023/10/11