【摘 要】
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随着国内外对散裂中子源、粒子治疗、空间效应辐照等大型科学装置需求的不断提高,对质子/重离子同步加速器高频系统也提出了更高要求:更宽的工作频带、更大的动态范围、更高的加速梯度和稳定性。软磁合金是加速器的核心材料,在使用过程中,软磁合金表面需涂覆绝缘涂层降低其高频下的涡流损耗。此外,软磁合金在冷压成形过程中产生的缺陷和位错可引起内部残余应力,造成磁滞损耗。高温(～600℃)热处理是减少残余应力的有效手
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随着国内外对散裂中子源、粒子治疗、空间效应辐照等大型科学装置需求的不断提高,对质子/重离子同步加速器高频系统也提出了更高要求:更宽的工作频带、更大的动态范围、更高的加速梯度和稳定性。软磁合金是加速器的核心材料,在使用过程中,软磁合金表面需涂覆绝缘涂层降低其高频下的涡流损耗。此外,软磁合金在冷压成形过程中产生的缺陷和位错可引起内部残余应力,造成磁滞损耗。高温（～600℃）热处理是减少残余应力的有效手段。因此,软磁合金用绝缘涂层还需满足耐高温条件。SiO2涂层是最常见的无机涂层材料,具有良好的绝缘性能。本文以溶胶-凝胶法在软磁合金基材上制备高质量SiO2涂层,系统研究了制备过程工艺参数对SiO2涂层结构与绝缘性能的影响规律。主要研究结论:（1）用小分子的盐酸、醋酸、硫酸等酸催化正硅酸乙酯（TEOS）得到的硅溶胶,研究了小分子酸催化剂对SiO2涂层成膜性能的影响规律。结果表明,小分子酸催化溶胶的成膜性不佳,易出现干裂粉化等情况,无法得到完整SiO2涂层。（2）以大分子植酸为催化剂,催化正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷（TEOS+MTES）混合液得到改性硅溶胶,并分析了植酸催化制备SiO2涂层的机制。通过提拉、镀膜、干燥及热处理后在软磁合金表面得到了表面光滑的SiO2涂层,但涂层方阻低于1010Ω/sq,绝缘性能有待提高。（3）在植酸催化TEOS+MTES制备硅溶胶基础上,加入硅烷偶联剂KH-560进一步提高硅溶胶的成膜性能,系统研究了KH-560对制备的SiO2涂层结构与性能的影响及其提高SiO2涂层性能的机理。结果表明,合理的KH-560添加量可有效提高薄膜的稳定性和成膜性。特别是当KH-560的用量为0.04 mol时,SiO2涂层质量最好,包覆样品（SiO2-0.04 KH）的耐腐蚀性和电绝缘性最佳,在100V时,表面方块电阻达2.95×1011Ω/sq。综上,本课题利用植酸催化和KH-560改性协同作用制备出高质量SiO2涂层,涂层具有良好耐高温和优异绝缘性能,可用于质子/重离子同步加速器软磁合金表面,有望加快质子/重离子同步加速器软磁合金表面绝缘涂层国产化进度。
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