阅读说明：本技术 一种超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置 (Multi-channel winding device integrating film coating and heat treatment of superconducting strip ) 是由 李小宝 熊旭明 蔡渊 袁文 张爱兵 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置,包括带材放置腔室、镀膜腔室、退火腔室和有氧装置；所述带材放置腔室设置有放卷装置和收卷装置；所述带材放置腔室的一侧设置有镀膜腔室和退火腔室；所述放卷装置位处设置有放卷口；所述收卷装置处设置有收卷口；所述镀膜腔室上设置有镀膜腔出带口；所述退火腔室上设置有退火进带口；所述退火腔室设置有温度控制装置和有氧装置；所述退火腔室内设置有若干道带材的缠绕机构；在所述退火进带口处设置有真空机组a；在所述收卷口处设置有真空机组b。本案实现了高温超导带材镀膜与热处理同步进行,提升退火效率,保证退火充分,提升工作效率,缩短工时,减少成本和人为操作不当带来的损伤。(The invention discloses a multi-channel winding device integrating film coating and heat treatment of a superconducting strip, which comprises a strip placing chamber, a film coating chamber, an annealing chamber and an aerobic device, wherein the strip placing chamber is provided with a plurality of strip placing holes; the strip placing cavity is provided with an unreeling device and a reeling device; a coating chamber and an annealing chamber are arranged on one side of the strip placing chamber; a unwinding opening is formed in the unwinding device; a winding opening is formed in the winding device; a coating cavity strip outlet is formed in the coating cavity; an annealing strip inlet is formed in the annealing chamber; the annealing chamber is provided with a temperature control device and an aerobic device; a plurality of strip winding mechanisms are arranged in the annealing chamber; a vacuum unit a is arranged at the annealing strip inlet; and a vacuum unit b is arranged at the winding opening. The present case has realized that high temperature superconducting strip coating film and thermal treatment go on in step, promotes annealing efficiency, guarantees that annealing is abundant, promotes work efficiency, shortens man-hour, reduces the damage that cost and artificial misoperation brought.)

一种超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置

技术领域

本发明涉及制备超导带材的，将镀膜与热处理工序一体化的卷绕装置。

背景技术

高温超导带材是近年发展起来且极具应用前景的超导带材，广泛应用于超导限流器，核磁共振，超导磁体及电力电缆，军工等行业。第二代高温超导带材的典型结构由金属基带，缓冲层，超导层，稳定层四大结构组成，其中每一层由又许多复杂的工艺制备而成，每一层工艺不合格都会对超导带材性能产生很大的影响。

其中稳定层作用是为了保护超导层薄膜，并将电流引入超导层。一般由Ag稳定层和金属稳定层组成，作为其中必不可少的工序，目前国际上普遍采用物理气相沉积的方法制备Ag稳定层。制备Ag稳定层结束之后，还需要对带材进行通氧退火处理。首先高温通氧关键目的是为了将缺氧的非超导相，通过提高氧含量，转变为超导相从而实现超导效应。其次由于Ag材质的本身性能就决定了沉积的Ag层与超导层结合力很弱，退火也能在一定程度上增加Ag层与超导层的结合力，从而使超导层不被破坏。

目前国际上普遍是将气相沉积Ag与退火两道工序是分开独立进行的，且退火工艺中普遍采用的是氧气，常温下并不是很活泼，尽管高温状态下性质活泼但是对于我们工艺的需求而言，由于热处理的时间较长，严重影响生产效率，不利于未来超导带材的产业化应用，因此我们优先的选取活性氧来提高退火效率，退火使用的气体可以直接从市场上采买纯度较高的臭氧，但是由于臭氧的性质非常活泼也不稳定，不利于存储，最好是现场制备现场使用，且此方式价格成本较高。因此优先选取合适的活性氧发生器，现阶段的活性氧发生器主要有高压充放电式，紫外光直射式，钛电极式三种方式。高压充放电式技术成熟，造气量多，但是由于设备体积大，能耗高。紫外光直射式因产量低，寿命短，面临淘汰的趋势；我们更希望能够提升热处理的效率和节约成本。

现有工序是首先将千米级带材放入真空镀膜设备中进行气相沉积Ag层，镀膜工艺结束之后关闭真空设备取出带材，将带材放入长度达15m的管式退火炉中。带材在如此长的管道内，受重力影响下垂严重，容易使带材变形，造成带材损坏，另外由于此管式退火炉长度太长且体积较大，在退火前需要对管式炉进行抽真空，把多余的水气抽走再往设备里通氧气来保证退火设备内的氧的浓度，效率较低。需要十几个小时的时间，生产成本和效率很低。

发明内容

本发明目的是：提供了一种将高温超导带材镀膜与热处理的同步进行的，提高工作效率的同时，保证生产质量，减少成本和人为操作的，安全稳定的超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置。

本发明的技术方案是：一种超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置，包括带材放置腔室、镀膜腔室、退火腔室和有氧装置；所述带材放置腔室设置有放卷装置和收卷装置；所述带材放置腔室的一侧设置有镀膜腔室和退火腔室；所述放卷装置位处设置有放卷口连通带材放置腔室和镀膜腔室；所述收卷装置处设置有收卷口连通带材放置腔室和退火腔室；放卷口相对侧的所述镀膜腔室上设置有镀膜腔出带口；收卷口相对侧的所述退火腔室上设置有退火进带口；所述退火腔室设置有温度控制装置和有氧装置；所述退火腔室内设置有若干道带材的缠绕机构；在所述退火进带口处设置有真空机组a；在所述收卷口处设置有真空机组b。

优选的，所述退火进带口处设置有退火进口窄通道，并与真空机组a连通；所述收卷口处设置有退火出口窄通道，并与真空机组b连通。

优选的，所述退火腔室内部设置有保温层。

优选的，所述保温层为陶瓷片，既可以起到保温效果，又可以防止腔壁因为氧化而变黑污染腔体。

优选的，所述有氧装置为活性氧发生机构；现阶段的活性氧发生器主要有高压充放电式，紫外光直射式，钛电极式三种方式。

优选的，所述活性氧发生机构为钛电极式活性氧发生机构；低压电解法3-5V，此方式产生的活性氧浓度高，气源比重可达18%-20%，且不含氮氧等致癌化合物。产生活性氧所需原料简单，纯水即可，无需使用其他的配套仪器，电极选用模块式，可连续工作，不受环境，温度影响，抗湿能力高达85%。

优选的，所述有氧装置设置有若干个输氧通路。

优选的，所述输氧通路的末端设置有带有通孔的弧形板，弧形板正对带材，这样能够让带材吸氧充分。

优选的，所述每到缠绕机构为若干缠绕导轮；带材的绕制垂直方向尽可能的高，这样带材停留在退火腔的时间就会加长，退火充分。

优选的，所述带材放置腔室内设置有若干方向导轮。

优选的，所述镀膜腔出带口和退火进带口处均设置有方向导轮。

本发明的优点是：

1、实现了高温超导带材镀膜与热处理的同步进行，自动化程度高，减少工序和流程步骤；

2、采用活性氧进行热处理，缩短了热处理的时间，极大提升退火效率；

3、退火腔腔壁的陶瓷板能有效维持腔内的温度，保证退火充分和防止因为高温通氧使退火腔壁变黑；

4、增加的真空机组能有效维持镀膜腔内的真空度，减少退火腔内气体因压差回流至镀膜腔室，从而影响带材镀膜质量；

5、提升工作效率，缩短工时，减少成本和人为操作不当带来的损伤，节约成本，利用率高且环保。

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为本案所述的一种超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置的主要结构示意图；

图2为本案所述的一种超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置的带材多到缠绕结构示意图；

图3为本案所述的一种超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置的通孔的弧形板的主视结构示意图；

图4为本案所述的一种超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置的通孔的弧形板的俯视结构示意图；

其中：1、带材放置腔室；2、镀膜腔室；3、退火腔室；4、有氧装置；5、温度控制装置；6、方向导轮；7、带材；11、放卷装置；12、收卷装置；13、放卷口；14、收卷口；21、镀膜腔出带口；31、退火进带口；32、保温层；33、缠绕导轮；34、真空机组a；35、真空机组b；41、输氧通路；42、通孔的弧形板。

具体实施方式

实施例：

如附图1-4所示，一种超导带材镀膜与热处理一体的多道卷绕装置，包括带材放置腔室1、镀膜腔室2、退火腔室3和有氧装置4；所述带材放置腔室1设置有放卷装置11和收卷装置12；所述带材放置腔室1的一侧设置有镀膜腔室2和退火腔室3；镀膜腔室2退火腔室3下部；所述放卷装置11位处设置有放卷口13连通带材放置腔室1和镀膜腔室2；所述收卷装置12处设置有收卷口14连通带材放置腔室1和退火腔室2；放卷口13相对侧的所述镀膜腔室2上设置有镀膜腔出带口21；收卷口14相对侧的所述退火腔室3上设置有退火进带口31；所述退火腔室3设置有温度控制装置5和有氧装置4；所述温度控制装置5设置在退火腔室3下部；所述有氧装置4设置在退火腔室3上部；所述退火腔室3内部设置有保温层32；所述保温层32为陶瓷片，既可以起到保温效果，又可以防止腔壁因为氧化而变黑污染腔体；所述退火腔室3内设置有四道带材7的缠绕机构；所述每到缠绕机构为若干缠绕导轮33使得带材呈几字形绕制；带材7的绕制垂直方向尽可能的高，四道绕制，这样带材7停留在退火腔的时间就会加长，退火充分；所述退火进带口31处设置有退火进口窄通道，并与真空机组a34连通；所述收卷口14处设置有退火出口窄通道，并与真空机组b35连通；所述有氧装置4为活性氧发生机构；现阶段的活性氧发生器主要有高压充放电式，紫外光直射式，钛电极式三种方式；所述活性氧发生机构为钛电极式活性氧发生机构；低压电解法3-5V，此方式产生的活性氧浓度高，气源比重可达18%-20%，且不含氮氧等致癌化合物。产生活性氧所需原料简单，纯水即可，无需使用其他的配套仪器，电极选用模块式，可连续工作，不受环境，温度影响，抗湿能力高达85%；所述有氧装置4设置有三个输氧通路41，提高退火效率；所述输氧通路41的末端设置有带有通孔的弧形板42，弧形板正对带材7，这样能够让带材7吸氧充分；所述带材放置腔室内设置有若干方向导轮6；所述镀膜腔出带口和退火进带口处均设置有方向导轮6。

当本案的装置开始启动，放卷装置11和收卷装置12开始运转，带材7进入到镀膜腔室2，在镀膜腔室2中采用气相沉积制备Ag层，从镀膜腔出带口21送出在再经过连接有真空机组a34的退火进口窄通道，通过退火进带口31进入到退火腔室3，在退火腔室3内，带材7经过缠绕机构，每道缠绕导轮33使带材呈几字形绕制，一共四道，温度控制装置5控制所需温度，有氧装置4分三个输氧通路41输送新制的氧气，氧气带有通孔的弧形板42能够让带材7吸氧充分，提高退火质量，然后从连接有真空机组b35的退火进口窄通道从收卷口14回到到带材放置腔室1的收卷装置12上。由于Ag层需要在高真空状态下进行制备，而退火腔室3内通入了大量的活性氧，这样必然会使退火腔室3的真空度比镀膜腔室2的真空度要差，因此就会形成压差，气体回流至镀膜腔室2从而影响Ag的制备，这并不是我们希望的结果。因此在退火腔室3两端加工成狭缝一样的窄通道，并在窄通道区域增加两组真空机组，把回流和多余的气体抽走，不破坏镀膜腔室2的气氛，窄通道还能防止热量流失并有效的维持退火腔室3的温度。保证镀银质量的同时，提高退火效率，气相沉积制备Ag层与热处理在同一个低压系统里同步原位进行且自动化程度较高，减少了现有因很多人为操作带来的损伤，节约成本，利用率高且环保。

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。