CN1515377A - Bi系高温超导带材的焊接方法 - Google Patents

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董宁波
宗军
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Abstract

一种Bi系高温超导带材的焊接方法，其特征在于该方法包括如下的步骤：把焊锡丝加工成0.03～0.1mm厚的焊锡带，并剪裁成与焊接面积相符的大小；在焊件的表面均匀涂覆焊锡膏；使用定型夹具把焊件固定住，并保持一定的压力；使用加热设备对焊件进行一次性整体加热，使焊锡带完全熔化；移走加热设备使熔化的焊锡凝固。通过上述方法可以高效率的焊接搭接长度很长的Bi系带材。焊接时，焊件升温迅速，并且Bi系带材所受的温度容易控制，焊锡的厚度和均匀性也能得到保证，焊接面积可以达到85％以上。

Description

Bi系高温超导带材的焊接方法
技术领域
本发明涉及Bi系高温超导带材(以下简称Bi系带材)的焊接方法，属于超导电工技术领域。
背景技术
出处《超导技术应用》，ISBN 7-5616-3029-8/O·213
Bi系高温超导带材已经实现了产业化，并在实际工程中得到一定的应用。众所周知，导电材料在实际应用中需要进行连接，连接的方式有许多种，例如焊接、压接等。在连接处一般都有连接电阻(或称为接触电阻)。Bi系高温超导带材在实际应用当中也需要进行连接，而且对连接电阻有一定的要求，要求小于10-6Ω，甚至小于10-8Ω。Bi系高温超导带材连接的方式主要有两种：超导连接和软钎焊。超导连接是一种复杂的技术，它可以实现连接部位具有超导性，但是需要专门的设备和专业技能，从技术上看也不成熟，在实际工程应用中采用的很少。软钎焊中的锡焊是一种适合于Bi系高温超导带材的焊接技术，虽然不能实现超导连接，但是在实际工程应用中广为采用。
锡焊是利用锡铅焊料进行焊接的方法，属于软钎焊的一种。常用的材料是焊料和焊剂(助焊剂)，工具是电烙铁。焊料通常是锡和铅的合金，由于铅是有害物质，因此也有用无铅焊料的。在锡焊中，焊料通常被制成焊锡丝。焊锡丝是由锡铅或无铅焊料制成，有的焊锡丝在丝中加有焊剂松香或者活化剂。使用锡焊时，为提高焊接质量常采用焊剂。电烙铁是提供热能的工具。
其工作原理是利用电烙铁提供的热能把焊料熔化在焊件的焊接面处，移走电烙铁，焊料凝固后即可把焊件焊接在一起。
Bi高温超导带材(线材)的焊接一般的做法：
(1)打磨掉Bi带材焊接处的氧化物层或者绝缘层，并用酒精或其它无水清洗剂擦拭干净，晾干；
(2)使用电烙铁把焊锡(焊锡丝)熔化在打磨处，使焊锡在被打磨面形成一层均匀、薄厚适度的焊锡层；
(3)将需要被焊接的Bi系带材搭接在一起，焊接面重合，使用电烙铁加热Bi系带材的被焊接处，使焊锡熔化，移走电烙铁，Bi系带材就被焊接在一起了。
为了尽量减小焊接电阻，Bi系带材焊接的时候通常需要搭接一定的长度，一般为5～10cm，而且焊锡的厚度应该在保证焊接强度和接触面积的前提下越薄越好，并且均匀；为保证一定的焊接强度，Bi系带材焊接的时候也需要搭接一定的长度。
但是，(1)由于焊接的面积大，Bi系带材的导热快，电烙铁的触头由于面积较小，很难在短时间内提供熔化焊锡的大量热能，因此在焊接过程中，Bi系带材与电烙铁接触的地方温度高，而稍远的地方温度迅速下降，普通的电烙铁在这种情况下难以完成焊接，即使能焊接也难以保证焊接的质量。受Bi系带材本身的特性的限制，在焊接过程中，应该避免Bi系带材长时间受到过高温度的加热。
(2)Bi系带材使用的时候，经常需要被弯曲成一定的形状，在这种情况下，电烙铁与Bi系带材之间接触压力是难以控制的，一旦接触压力过大则不能保证弯曲形状符合要求。如果电烙铁与Bi系带材之间接触压力过小，则用普通的电烙铁焊接也难以完成。
(3)对于普通的方法，首先需要用电烙铁在Bi系带材上涂上一层焊锡，然后再把Bi系带材搭接、焊接。在这个过程中需要对带材进行3次加温处理，容易损害Bi系带材。
发明内容
为了解决焊接Bi系带材的上述工程技术难题，本发明提供了一种新的焊接方法，可以在保证小的焊接电阻的情况下高质量完成Bi系带材的焊接。
本发明的技术方案是：(1)把焊锡丝加工成0.03～0.1mm厚的焊锡带(箔)，并剪成与焊接面积相符的大小；(2)在焊件的表面均匀涂覆焊锡膏，薄厚适度；(3)使用事先加工成型的夹具把焊件固定住，并保持一定的压力；(4)使用加热设备对焊件进行一次性整体加热，使焊锡带完全熔化；(5)移走加热设备使熔化的焊锡凝固；(6)修剪焊瘤。
本发明的有益效果是，可以高效率的焊接搭接长度很长的Bi系带材。焊接时，焊件升温迅速，并且Bi系带材所受的温度容易控制，焊锡的厚度和均匀性也能得到保证，焊接面积可以达到85％以上。
附图说明
图1为本发明的超导线材焊接方法的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明的超导线材的焊接方法进行详细描述，在本发明的一个具体实施例中，其中包含：
(1)定型夹具，保持Bi带材的焊接形状，并在整个加热过程中保持恒定的夹紧力，大小在0.1MPa～10MPa之间；
(2)使用0.03～0.1mm的焊锡带。
(3)有两种焊锡配方可以使用，一种主要成分为锡(Sn)和铅(Pb)，重量比为(39～61)∶(61～39)，熔点为183℃～235℃；另外一种主要成分为锡(Sn)和银(Ag)，重量比为(95～96.5)∶(5～3.5)，熔点为220℃～245℃。
    焊锡配方一(锡、铅成分)
成分名称 锡(Sn)  铅(Pb)
成分重量比(％) 39～61  61～39
熔点(℃) 183～235
     焊锡配方二(锡、银成分)
成分名称 锡(Sn) Ag(Pb)
成分重量比(％) 95～96.5 5～3.5
熔点(℃) 220～245
(4)焊接温度应该保持在183℃～250℃之间。

Claims (5)

1、一种Bi系高温超导带材的焊接方法，其特征在于该方法包括如下的步骤：
·把焊锡丝加工成0.03～0.1mm厚的焊锡带，并剪裁成与焊接面积相符的大小；
·在焊件的表面均匀涂覆焊锡膏；
·使用定型夹具把焊件固定住，并保持一定的压力；
·使用加热设备对焊件进行一次性整体加热，使焊锡带完全熔化；
·移走加热设备使熔化的焊锡凝固；
2、按照权利要求1所述的Bi系高温超导带材的焊接方法，其特征在于所述定型夹具提供一定压紧力的同时还作为焊件焊接部位成型的模具，夹具的加紧力大小在0.1MPa～10MPa之间。
3、按照权利要求1所述的Bi系高温超导带材的焊接方法，其特征在于所述焊锡主要成分为锡和铅，重量比为(39～61)∶(39～61)，熔点为183℃～235℃。
4、按照权利要求1所述的Bi系高温超导带材的焊接方法，其特征在于所述焊锡主要成分为锡(Sn)和银(Ag)，重量比为(95～96.5)∶(5～3.5)，熔点为220℃～245℃。
5、按照权利要求1所述的Bi系高温超导带材的焊接方法，其特征在于所述焊接温度应该保持在183℃～250℃之间。
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