一种超导腔功率输入用覆铜不锈钢管构件的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115958383A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202111192091.X(22)申请日2021.10.13(71)申请人中国科学院近代物理研究所地址730013甘肃省兰州市城关区南昌路509号(72)发明人王若旭皇世春谭腾(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245专利代理师赵静(51)Int.Cl.B23P15/00(2006.01)F16L9/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种超导腔功率输入用覆铜不锈钢管构件的制备方法(57)摘要本发明公开了一种超导腔功率输入用覆铜不锈钢管构件制备方法。该方法包括下述步骤：1)根据功率输入管件结构尺寸的要求准备不锈钢管件和无氧铜件，对不锈钢管件和无氧铜件的表面油渍和氧化物进行清洗，晾干后放入干燥环境；2)对表面处理完成后的不锈钢管件和无氧铜件进行装配；再采用不改变原材料的物理化学特性的焊接方法将装配的不锈钢管件和无氧铜连接，得到内部覆铜的不锈钢管构件；3)通过机械加工方法对内部覆铜的不锈钢管构件的覆铜层厚度进行减薄。该方法制备的覆铜不锈钢管构件具有覆铜层厚度均匀性好及可控、结合力良好等优点，不但可以解决不锈钢内部镀铜层易脱落的问题、而且不会对环境造成污染，有利于我国的生态可持续发展。CN115958383ACN115958383A权利要求书1/1页1.一种覆铜不锈钢管构件的制备方法，包括下述步骤：1)根据覆铜不锈钢管构件所应用的器件要求准备不锈钢管件和无氧铜料，对所述不锈钢管件和无氧铜件的表面油渍和表面氧化物进行清洗，晾干后放入干燥环境；2)对表面处理完成后的不锈钢管件和无氧铜件进行装配；再采用不改变原材料的物理化学特性的焊接方法将装配完成的不锈钢管件和无氧铜连接，得到内部覆铜的不锈钢管构件；3)通过机械加工方法对所述内部覆铜的不锈钢管构件的覆铜层厚度进行减薄，即得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述覆铜不锈钢管构件应用的器件包括功率输入管件、粒子加速器领域微波谐振腔或其它微波器件。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述不锈钢和铜料为粉末、管材、带材等，其中不锈钢为304、316、316L或316LN，铜为无氧铜；所述无氧铜的RRR值范围是：10～100。4.根据权利要求1‑3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述的装配是指将不锈钢管件和无氧铜件装配在一起，形成间隙配合；所述不锈钢管件内径与无氧铜件外径的差值为0.1‑0.4mm。5.根据权利要求1‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述焊接方法为热等静压扩散焊接法或爆炸焊接法。6.根据权利要求1‑5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述内部覆铜的不锈钢管构件中无氧铜厚度范围是0.08～10mm。7.根据权利要求1‑6中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述减薄的厚度由覆铜不锈钢管构件所应用的器件在工作频率下的趋势深度决定；通常其厚度为无氧铜微波趋肤深度的2～4倍。2CN115958383A说明书1/3页一种超导腔功率输入用覆铜不锈钢管构件的制备方法技术领域[0001]本发明属于粒子加速器领域，具体涉及一种超导腔功率输入用覆铜不锈钢管构件制备方法，特别是涉及采用固态连结技术制备面向超导腔功率输入用管件制备方法。背景技术[0002]由于射频超导谐振腔(简称超导腔)可以在连续波或高占空比模式下工作，被高能量、强流大型超导带电粒子加速器所青睐。其主要作用是高效的将腔内的射频电磁场储能转化为带电粒子的动能，使加速器获得高能量和高品质的带电粒子束流，来开展核物理、高能粒子物理、基础材料科学及生物医学等领域的研究。因此，必须需要功率输入管件给超导腔提供射频电磁场。[0003]功率输入管件一端与超导腔体相连，处于液氦环境(4K或2K),另外一端与功率源相连，处于室温环境(300K)，起到了300K‑2K的温度过渡作用。由于液氦的价格昂贵，为了减少功率输入管件传递到腔体上的热量，功率输入管件的外导体选择热导率小的不锈钢，然而不锈钢的电导率小，会导致产生过大的高频损耗热。为了解决上述问题，通常在不锈钢外导体内部覆一层电导率大的无氧铜，且该铜层厚度与无氧铜的微波趋肤深度有关，且存在一个合适的数值。这是由于无氧铜的导热性能良好，如果太厚会导致漏热过大，如果小于趋肤深度会导致高频损耗热增加。[0004]常用的覆铜方法是电镀，该方法不但会产生大量的废液，对环境造成污染，限制产能，而且电镀完成后的铜层厚度均匀和附着力差。附着力差的铜层经过0.15MPa高压超纯水冲洗和300K‑2K环境下冷冲击容易脱