真空镀膜与电镀结合保护单畴YBACUO超导块材及其制备方法.pdf

一种真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材，在单畴YBaCuO超导块材表面上由里到外形成有用真空蒸镀的方法制成的金属层，和用电镀的方法制成的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层。本发明利用真空镀膜与电镀结合的方法在单畴YBaCuO超导块材表明形成有一定厚度的金属镀层外壳，将超导块完全封住，有效地隔绝了空气中的水和二氧化碳，避免了超导块的潮解，达到了保护超导块材，延长其使用寿命的目的。

1、  一种真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材，其特征在于：在单畴YBaCuO超导块材表面上由里到外形成有用真空蒸镀的方法制成的金属层，和用电镀的方法制成的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层。

2、  根据权利要求1所述的真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材，其特征在于：所述的金属层的材料为非铁磁性金属，其层的厚度为1.8微米～2.2微米；所述的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层的厚度各为100微米～130微米。

3、  根据权利要求2所述的真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材，其特征在于：所述的金属层的非铁磁性金属为无磁不锈钢。

4、  一种制备真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
第一步骤，采用真空蒸镀的方式在单畴YBaCuO超导块材表面形成厚度为1.8微米～2.2微米的非铁磁性金属层；
第二步骤，将蒸镀好的单畴YBaCuO超导块材在450℃～500℃的氧气氛下处理100小时～200小时；
第三步骤，用化学镀的方法在处理后的单畴YBaCuO超导块材的表面镀铜再镀镍或镀铜再镀铬，其中，镀铜镀镍层或镀铜镀铬层为1.8微米～2.2微米，即制成真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材。
第三步骤，用电镀的方法在处理后的单畴YBaCuO超导块材的表面镀铜，镀铜层为20微米～30微米，再采用电镀的方法镀镍，镍层厚度为80～100微米；或者是用电镀的方法在处理后的单畴YBaCuO超导块材的表面镀铜，镀铜层为20微米～30微米，再采用电镀的方法镀铬，铬层厚度为80～100微米，即制成真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材。

真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种保护单畴钇钡铜氧(YBaCuO)超导块材的方法，特别是一种真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材及其制备方法。
背景技术
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。经常被应用于磁悬浮演示与应用装置。YBaCuO超导块材易受空气中的水和CO₂的侵蚀导致结构与成分发生改变，因此有必要使用一种材料对超导块进行保护。
发明内容
本发明的目的是提供一种真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材及其制备方法，利用真空镀膜与电镀结合的方法在单畴YBaCuO超导块材表明形成有一定厚度的金属镀层外壳，将超导块完全封住，使空气中的水和二氧化碳不能对超导材料形成侵蚀，从而达到保护超导块材，延长其使用寿命的目的。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材，在单畴YBaCuO超导块材表面上由里到外形成有用真空蒸镀的方法制成的金属层，和用电镀的方法制成的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层。
YBaCuO超导材料工作在低温条件下(-196℃)，所选用的保护材料必须可以承受这样的低温环境。金属镀层无疑可以满足这样的条件。
由于超导材料是氧化物陶瓷材料，与金属镀层很难有良好的结合。因此，本发明采用先通过真空蒸镀的方法在超导材料表面形成一层薄的金属涂层，然后再用电镀的方法在超导材料表面形成一定厚度的金属镀层进行保护。
在本发明的真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材中，所述的金属层的材料为非铁磁性金属，其层的厚度为1.8微米～2.2微米；所述的镀铜镀镍层或镀铜镀铬层的厚度各为100微米～130微米。
所述的金属层的非铁磁性金属为无磁不锈钢。
一种制备真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材的方法，该方法包括下述步骤：
第一步骤，采用真空蒸镀的方式在单畴YBaCuO超导块材表面形成厚度为1.8微米～2.2微米的非铁磁性金属层；
第二步骤，将蒸镀好的单畴YBaCuO超导块材在450℃～500℃的氧气氛下处理100小时～200小时；
第三步骤，用电镀的方法在处理后的单畴YBaCuO超导块材的表面镀铜，镀铜层为20微米～30微米，再采用电镀的方法镀镍，镍层厚度为80～100微米；或者是用电镀的方法在处理后的单畴YBaCuO超导块材的表面镀铜，镀铜层为20微米～30微米，再采用电镀的方法镀铬，铬层厚度为80～100微米，即制成真空镀膜与电镀结合保护单畴YBaCuO超导块材。
本发明的优点是：本发明利用真空镀膜与电镀结合的方法在单畴YBaCuO超导块材表明形成有一定厚度的金属镀层外壳，将超导块完全封住，有效地隔绝了空气中的水和二氧化碳，避免了超导块的潮解，达到了保护超导块材，延长其使用寿命的目的。
附图说明
图1为单畴YBaCuO超导块照片。
图2为蒸镀不锈钢薄膜后的超导块照片。
图3为镀铜后的超导块照片。
图4为镀镍后的超导块照片。
图5为使用半年后的镀层超导块照片。
图6为使用一月后的未镀层超导块照片。
具体实施方式
首先通过真空蒸镀的方法在超导材料表面形成薄的一层金属层，一般选用无磁不锈钢等非铁磁性金属，然后再用化学镀的方法在超导材料表面镀铜镀镍或镀铜镀铬。
所采用的真空蒸镀的方法为常规的方法，其工艺参数为，气压1Pa，以无磁不锈钢等非铁磁性金属为靶材，以单畴YBaCuO超导块材作为衬底，靶基距60mm，衬底加热250℃，靶材加热电流100～150A，蒸镀时间1小时。所采用的电镀为常规电镀方法。
在下述实施例和比较例中所采用的单轴模压成型、顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)均为常规方法。
实施例
1.将Y_1.8Ba_2.4Cu_3.4O_y粉末用单轴模压成型，再采用顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)生成单畴YBaCuO超导块(见图1)。图1为单畴YBaCuO超导块照片，该单畴YBaCuO超导块未有真空镀膜与电镀层。
2.将单畴YBaCuO超导块材表面用丙酮清洗，去除表面油污；
3.采用真空蒸镀的方式在超导材料表面形成厚2微米的不锈钢薄膜(见图2)，图2为蒸镀不锈钢薄膜后的超导块照片；
4.将蒸镀好的超导块材在450℃～500℃的氧气氛下处理100小时～200小时，使其具有超导性；
5.用化学镀的方法在超导材料表面镀铜(见图3)，图3为镀铜后的超导块照片，镀铜层厚度为30微米；再镀镍(见图4)，图4为镀镍后的超导块照片，镀镍层厚度为90微米；或者镀铜再镀铬；
5.测量了电镀后单畴超导块(直径30mm厚17mm)的磁浮力性能，其最大磁浮力为100N左右，与镀前相比没有发生退降。
6.经本方法处理后的超导块在潮湿环境中的使用寿命可以达半年以上，图5是使用半年后的超导块形貌。
比较例
1.将Y_1.8Ba_2.4Cu_3.4O_y粉末用单轴模压成型，再采用顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)生成单畴YBaCuO超导块。
2.对超导块在450℃～500℃的氧气氛下处理100小时～200小时，使其具有超导性；
3.测量了单畴超导块磁浮力性能，其最大磁浮力为100N左右。
4.在潮湿环境中使用1个月后，YBaCuO超导块受空气中水和CO₂的侵蚀，一部分Ba还原成BaCO₃(白色)，使整个超导块发生潮解破碎。图6是未经保护处理的超导块在潮湿环境中使用一个月后的形貌。
经图5和图6比较说明，本发明利用真空镀膜与电镀结合的方法在单畴YBaCuO超导块材表明形成有一定厚度的金属镀层外壳，将超导块完全封住，有效地隔绝了空气中的水和二氧化碳，避免了超导块的潮解，经本方法处理后的超导块在潮湿环境中使用半年后没有潮解现象的产生；而未经保护处理的超导块在潮湿环境中使用一个月后就有潮解现象的产生。