行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
超导线材用铜槽线
建议项目名称
(英文)
The copper channel wire for superconducting wire
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
77.150.30
中国标准分类号
H62
牵头单位
西部超导材料科技股份有限公司
体系编号
M23133
参与单位
广东中实金属有限公司、西安汉唐分析检测有限公司、西北有色金属研究院
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

根据“十四五原材料工业发展规划”第三章“促进产业供给高端化”的第三节“突破关键材料”和第四节“提高产品质量”,明确指出坚持材料先行和需求牵引并重,聚焦国防建设、民生短板和制造强国建设重大需求,滚动制定关键材料产品目录,制定发布技术路线图,其中提到发展超导材料、智能仿生、增材制造材料等,推动新的主干材料体系化发展,强化应用领域的支持和引导,同时强调加强质量管理和过程管控,持续开展原材料工业质量提升行动,提高产品质量的稳定性、可靠性和适用性,推广先进成型和加工方法、在线检测、智能制造等,建立满足应用需求的生产过程控制及质量管控体系。

Magnetic Resonance ImagingMRI)用超导线材用铜槽线由于其剩余电阻比(RRR)高、加工尺寸精度高、强度大、单根长度长、尺寸稳定性高、清洁度要求高等特点,国内超导线材用铜槽线一直被国外垄断,主要依赖从德国Lebronze进口,供应商单一,存在供不应求、质量不稳定等风险。经过多年使用发现,进口铜槽线长期存在表面油污较多、槽内铜粉堆积、铜槽变形等影响超导线材质量的致命缺陷,严重影响WIC超导线材产品质量,降低超导线材成品率。除铜槽线本身质量不稳定外,WIC超导线材竞争对手Bruker EAS通过与德国Lebronze签订长期框架协议,限制铜槽线对中国的出口产量,严重制约了国内MRI用超导线材的发展,影响了人民对MRI医疗器械的迫切需求,因此急需开发国内合格的超导线材用铜槽线供应商,解决铜槽线依赖国外进口、卡脖子等问题,彻底实现WIC超导线材国产化,但开发制备超导线材用铜槽线,急需解决高RRR值铜杆原材料供应、整体加工工艺路线探索、机械加工尺寸精度、异型材涡流探伤、表面超声清洗等技术难点。基于以上原因,目前面临的首要任务就是建立超导线材用铜槽线行业标准,通过标准的制定规范铜槽线产品生产质量的稳定性。

范围和主要
技术内容

1  范围

本文件规定了超导线材用铜槽线的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及随行文件与订货单内容。

本文件适用于WIC超导线材用铜槽线,适用于采用低氧铜棒通过拉拔、轧制、退火、过定模、超声清洗、涡流探伤加工生产的超导线材用铜槽线。

2  技术内容

1)产品的牌号及其交付状态:

产品的牌号应为C11000,交付状态应为加工态(H)。

2)产品的化学成分:

产品的化学成分应符合表1的规定。

1 化学成分

质量分数(%

Cu

P

Ag

Bi

Sb

As

Fe

Ni

Pb

99.90

0.0003

0.0025

0.0001

0.0004

0.0005

0.0010

0.0010

0.0005

Sn

S

Zn

Se

Te

Mn

Cd

O

0.0002

0.0015

0.0001

0.0003

0.0002

0.00005

0.0001

0.0070~0.0250

注:其他微量金属元素含量限制在低氧铜范围内

3) 产品的外形尺寸及其允许偏差:

产品的形状如图1所示,产品的尺寸应符合订货单中的规定,外形尺寸范围及其允许偏差应符合表2的规定。

 

1 产品形状示意图和实物图

2 外形尺寸范围及其允许偏差

类型

宽度

A

高度

B

槽宽

D

槽深

C

R

R

r

r

尺寸mm

1.40~7.50

1.004.30

0.605.60

0.702.10

0.20~0.30

0.15~0.30

偏差

mm

±0.03

±0.03

±0.02

±0.02

±0.10

±0.10

4)产品的力学性能:

产品的室温抗拉强度应不小于200 MPa

5)产品的RRR值:

产品经过500℃、2h真空退火后的RRR值(273K/10K)应不小于250

6)产品的涡流探伤:

产品应进行涡流探伤检验,确保其无影响后续使用的缺陷,其中缺陷类型包括表面划伤、裂纹、缺口、凹坑、槽内夹杂等,生产过程中定期或每次更换涡流探头,务必采用涡流标样进行校准,确保涡流探伤的有效性。

7)产品的表面(外观)质量:

产品不应有任何变形,沿一个方向上的扭转应小于5º,产品表面不应有杂质、裂纹以及其他的缺陷,其产品中不应有其他金属材料(铁颗粒等)及其氧化物。

本文件还规定了产品的试验方法,检验规则,标志、包装、运输、贮存,随行文件与订货单内容。


国内外情况
简要说明

超导线材用铜槽线是制备WIC超导线材的关键原材料,对于MRI磁体具有失超保护的作用。国内外统一采用超导复合线和铜槽线通过镶嵌焊接的方式制备WIC超导线材,但无统一的技术规范,各家根据自身的生产特点和制备工艺为采购商提供满足使用要求的产品。近年来,随着国内外医疗行业对MRI需求量的大幅增加,MRI市场进一步扩大,其中主机关键部件超导磁体中的核心材料是Wire In ChannelWIC)超导线材,主要采用超导复合线和铜槽线通过镶嵌焊接的方式进行制备。据不完全统计,2021年国外MRI装机约3500台,国内装机约1100台,其中超导线材用铜槽线全球总需求量达14000万米,约2100吨,过去五年来MRI装机台数平均增长约12%,近年来由于全球疫情对经济的影响,MRI市场需求量逐步放缓,增长速度可能回归到全球平均约5%,未来几年,MRI市场对铜槽线的需求量每年增长约690万米,约104吨。目前,WIC线材用铜槽线国外主要生产厂家为德国Lebronze和德国Weiland,国内生产WIC超导线材的企业仅西部超导材料科技股份有限公司和诺而达(Luvata)超导技术(中山)有限公司两家,所使用的铜槽线都主要从Lebronze采购,无统一的国际标准或行业标准支撑,仅根据各家客户提出的技术要求来组织生产,以确保产品性能满足客户要求,但由于Lebronze对铜槽线的垄断性,提供的产品质量不稳定,大大降低了WIC超导线材成品率,制备的WIC线材表面质量不满足MRI磁体的使用要求,同时由于超导线材用铜槽线剩余电阻比(RRR)高、加工尺寸精度高、强度大、单根长度长、尺寸稳定性高、清洁度要求高等特点,国外和国内加工技术差异较大,导致大批量长期稳定制备难度较大,若通过标准加以约束,产品质量应大幅度提升。

目前,国内能够批量生产超导用铜槽线的企业仅广东中实金属有限公司一家,其按照西部超导材料科技股份有限公司提供的技术支持,试生产了小批量(约100t)的铜槽线,经过考核,产品各项技术参数满足西部超导材料科技股份有限公司的使用要求,制备的WIC线材满足下游客户的使用要求,小批量铜槽线制备的WIC线材成功交付MRI制造商使用,不同MRI制造商使用均反馈良好,所有磁体均励磁成功。相关铜槽线经过一段时间的使用,性能表现与德国Lebronze生产的铜槽线加工的WIC线材性能相当,但行业相关标准仍缺失,为填补国内此项空白和扩展产品的应用范围,急需制定超导线材用铜槽线行业标准,以统一超导用铜槽线的考核技术要求。


备注
符合《新材料产业发展指南》中四、重点任务(二)布局一批前沿新材料中的:“加强超导材料基础研究、工程技术和产业化应用研究,...在电力输送、医疗器械等领域实现应用。 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
18超导线材用铜槽线-项目建议书.doc (248KB)任务书(建议书)