一种二代高温超导带材电镀铜方法

技术领域

本发明属于超导带材领域，具体涉及一种二代高温超导带材电镀铜方法。

背景技术

1911年荷兰卡末林·昂纳斯教授首次发现了超导现象，到目前以未来超导材料及其应用都是科学技术最活跃的前沿研究领域之一。近年来，随着超导技术的不断发展，以超导为主的超导电力设备的研究飞速发展，在超导储能、超导电机、超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导同步调相机等领域取得显著成果。在诸多的应用中，二代高温超导带材都是其核心部件。

二代高温超导带材生产工艺一般为对哈氏合金进行抛光，抛光后在哈氏合金上镀制缓冲层，然后在缓冲层上生长超导层，再进行镀银后，进行镀铜，然后进行线圈的绕制或导体的制备。而二代高温超导带材在电镀铜工艺过程中，由于作为阴极的超导带材尺寸宽度仅为2mm-12mm，阳极和阴极尺寸相差较大，因此造成了二代高温超导带材电镀铜后出现边缘比中间偏厚的情况。在工程应用中，二代高温超导带材如果带材表面尺寸不均匀会导致在应用是，出现应力集中的情况，导致超导带材受力不均匀。最终导致带材的损伤。

发明内容

本发明目的是：提供了一种高效的，镀层均匀的二代高温超导带材电镀铜方法。

本发明的技术方案是一种二代高温超导带材电镀铜方法，其特征在于：通过磁场线将电场线进行偏转，使得电场线相对于阴极更加均匀，具体的制备方法包括：

步骤一：通过卷对卷传输装置将二代高温超导带材以一定速度穿过电镀液，通过导轮给二代高温超导带材连接至电流源阴极，所述电镀液盛放于电镀槽中；二代高温超导带材浸没在电镀液中；电镀槽中设置有阳极板，阳极板连接至电流源阳极，从而形成电流通路。

步骤二：当电流源施加电流对二代高温超导带材进行电镀时，铜离子从阳极板在电场力的作用下移动向二代高温超导带材；铜离子在运动过程中经过磁场，受到洛伦兹力，在洛伦兹力和电场力的作用下，铜离子运动方向发生偏转，其形成的电场线发生改变。

步骤三：由于洛伦兹力和电场力影响，二代高温超导带材周围的电场线从边缘密集型变成均匀分布；最终改善二代高温超导带材镀铜层的厚度。

优选的，所述镀铜电镀液中的电流密度为0.5～15A/dm

优选的，所述镀铜电镀液组成为：硫酸铜180～220份；硫酸40～60份；氯离子0 .09～0 .15份。

优选的，磁场通过永磁体或电磁铁或螺线管生成；永磁体或电磁铁或螺线管固定放置在电镀液中。

优选的，所述阳极板可以是铜板。

优选的，所属磁场应为恒定均匀的磁场线，不随时间变化。

本发明的优点是：

1、通过磁场线将电场线进行偏转，使得电场线相对于阴极更加均匀；

2、运用洛伦兹力给阳离子加速，可以有效提高电镀铜效率；

3、可以有效解决电镀铜外形尺寸不均匀的问题。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为不加磁场的一种二代高温超导带材电镀铜原理示意图；

图2为不加磁场的一种二代高温超导带材电镀铜后的截面示意图；

图3为本发明的一种二代高温超导带材电镀铜方法的原理示意图；

图4为本发明的一种二代高温超导带材电镀铜后状态的截面示意图；

图5为本发明的一种二代高温超导带材电镀铜方法的实施例一结构示意图；

图6为本发明的一种螺线管磁场分布示意图；

图7为本发明的一种二代高温超导带材电镀铜方法的实施例二结构示意图；

图8为本发明提供的一种二代高温超导带材电镀铜方法的洛伦兹力的示意图。

具体实施方式

如图1-8所示，一种二代高温超导带材电镀铜方法，其特征在于：通过磁场线将电场线进行偏转，使得电场线相对于阴极更加均匀，具体的制备方法包括：

步骤一：通过卷对卷传输装置将二代高温超导带材以一定速度穿过电镀液，通过导轮给二代高温超导带材连接至电流源阴极，所述电镀液盛放于电镀槽中；二代高温超导带材浸没在电镀液中；电镀槽中设置有阳极板，阳极板连接至电流源阳极，从而形成电流通路。

步骤二：当电流源施加电流对二代高温超导带材进行电镀时，铜离子从阳极板在电场力的作用下移动向二代高温超导带材；铜离子在运动过程中经过磁场，受到洛伦兹力，在洛伦兹力和电场力的作用下，铜离子运动方向发生偏转，其形成的电场线发生改变。

步骤三：由于洛伦兹力和电场力影响，二代高温超导带材周围的电场线从边缘密集型变成均匀分布；最终改善二代高温超导带材镀铜层的厚度。

所述镀铜电镀液中的电流密度为7A/dm

二代高温超导带材在进行电镀铜工艺时，一般包括铜板01为阳极，作为的二代高温超导带材02为阴极，以及电镀铜液。电镀铜液中含有带正电荷的铜离子。铜板01连接电流源正极，二代高温超导带材02连接电流源负极，且均浸没在电镀铜液中，通电后铜离子在电场线03中运动并在二代高温超导带材02上形成一层电镀铜。由于电流的集肤效应和阴极阳极尺寸相差较大，在二代高温超导带材02边缘处会形成电场线的聚集。导致如图2所示镀铜层11在二代高温超导带材02两端的部分形成偏厚的情况。如图3所示，在铜板01和二代高温超导带材02之间增加4个区域：磁场21，磁场22，磁场23，磁场24。电场线25在磁场作用下发生偏转，当铜离子在电场作用下从铜板01向二代高温超导带材02运动经过21磁场时，见图8所示，此时铜离子受到电场力F

F

其中：q为电荷量，E为电场强度；F

另外三个区域同理。三个磁场区域之间不相互影响，独立工作。因此，电场线最终从二代高温超导带材02周围不均匀的电场线03变为二代高温超导带材02周围较均匀的电场线25。最终形成如图4所示外观尺寸较为理想的二代高温超导镀铜带材。如图5和图6所示，二代高温超导带材02在2个31放卷盘运动只31收卷盘，二代高温超导带材02经过电镀液，螺线管32沿着二代高温超导带材02布置，以产生所需要的磁场。螺线管32内部可以放置增加磁场强度的铁芯33。铜离子由于洛伦兹力作用提前发生偏转，并不会进入螺线管32内部。螺线管32内部磁场方向和外部磁场方向相反，外部磁场则为需要的磁场。

实施例2

实施例2原理与实施例1相同。在磁场方面采用了如图7所示的电磁铁42。由于需要避免不相关磁铁之间的影响，并保证磁场强度，因此可以采取多个电镀单元41的形式。每个电镀单元41都分别具有4对电磁铁42以满足磁场的要求。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。