Como posso soldar cabos coaxiais semi-rígidos de aço inoxidável?


15

Preciso colocar cabos coaxiais em um criostato e, como o cobre conduz muito calor, decidi usar cabos de aço inoxidável semi-rígidos. Tanto quanto posso dizer, tanto a blindagem quanto o condutor interno são feitos de aço inoxidável. Desejo conectar este cabo aos eletrônicos na região criogênica, mas a conexão deve ser não magnética. Minha solda eletrônica padrão não molha o aço inoxidável.

Existem fluxos especiais ou tratamentos de superfície para que eu possa soldar em aço inoxidável?

Atualização : Obrigado a todos por seus comentários e pela resposta! Tentei diferentes abordagens de solda e escrevi minha própria resposta abaixo. Vou esperar mais alguns dias e depois aceito a resposta com a maior votação.

Quanto ao RF ou DC: Existem vários cabos, alguns com DC, alguns com RF, outros com ambos. O CC precisa ser extremamente estável (10 µV), mas precisa ser preciso apenas em um nível de 10 mV. Esse requisito de estabilidade torna as termovoltagens muito relevantes, e é por isso que queremos que tudo que vê o gradiente de temperatura seja feito do mesmo material. O RF deve ser o mais limpo possível (não tenho números aqui). Penso que os problemas especiais com o envio de tensões de RF e DC em um criostato poderiam ser separados em outra questão.


1
Solda Aços Inoxidáveis - você precisa de produtos de limpeza e fluxos agressivos
RedGrittyBrick

2
Nem todos os aços inoxidáveis ​​não são magnéticos e os que não são magnéticos para os ímãs nem sempre exibem essa "neutralidade" quando operados em campos magnéticos CA acima de 50kHz.
Andy aka

4
Eu a friso em vez de soldar. Mas, novamente, eu nunca usei SS para isso, para estar completamente errado.

Pensei em cravar, mas cravar no escudo é complicado.
Martin JH

2
Basicamente, quando você trabalha com sistemas criogênicos, é possível obter vazamentos térmicos significativos e problemáticos ao longo de qualquer conexão mecânica entre o estágio frio e as passagens de vácuo, normalmente à temperatura ambiente. Considerando que você raramente tem mais de 1 / 2-1W de capacidade térmica na maioria das bombas criogênicas de cabeça fria (nota - eu estou ignorando estágios intermediários aqui), até a condução térmica ao longo de um fino fio de cobre entre a cabeça fria e o ambiente pode degradar significativamente seu desempenho térmico.
Connor Lobo

Respostas:


10

Infelizmente, não tenho as ferramentas necessárias para a soldagem a ponto ou para o friso adequado (resposta de Anindo), e temo que o dielétrico do cabo coaxial não sobreviva às temperaturas necessárias para a brasagem (resposta de Brian) . A solução que funcionou para mim foi usar um fluxo especializado, como sugeriram Scott e RedGrittyBrick.

Para referência futura, essas foram minhas tentativas de soldar a superfície da blindagem de aço inoxidável do cabo coaxial:

  1. Solda PbSn com núcleo de fluxo (solda eletrônica padrão): a solda não molhou a superfície e, consequentemente, não grudou. Lixar a superfície com uma lixa muito fina não ajudou.
  2. Aplicando um fluxo F-SW 21 mais agressivo (3.1.1, marca "Lavar") que encontrei em nossa oficina Um pouquinho de solda preso, mas não muito. A superfície foi previamente limpa com acetona e depois lixada com papel de areia muito fina.
  3. Enrolando um fio de cobre (não revestido) em torno do cabo de aço inoxidável e cobrindo-o com solda eletrônica padrão : Isso criou uma junta mecânica / elétrica surpreendentemente boa. Na imagem é mostrada à esquerda. Você pode ver que a solda não molha a superfície do aço inoxidável; portanto, a conexão é provavelmente feita pelo fio de cobre que fica na superfície do aço inoxidável. Um pesquisador afirma ter usado essa articulação sem problemas há anos, mas duvido que seja muito estável ao longo do tempo, pois o oxigênio pode infiltrar-se e corroer o contato.
  4. Dissolva o zinco em H-Cl para criar o fluxo de ZnCl . Usei 10-20 ml de ácido clorídrico a 37,5% e joguei alguns pedacinhos de zinco nele (menos de 1 g), e esperei 30 minutos até que parasse de borbulhar (bem, na verdade ainda restavam algumas bolhas). Isso funcionou como um fluxo, mas eu precisei colocá-lo na superfície de aço inoxidável até que a solda começasse a grudar. Esse fluxo causou muita descoloração durante a soldagem (veja a seção do meio do cabo na figura). Talvez tivesse funcionado melhor se eu tivesse limpado a superfície ou lixado antes. Nota pessoal: Quando o químico local recomendar o uso de um exaustor, use um exaustor.
  5. Usando fluxo especial de aço inoxidável : consegui obter uma pequena amostra do BrazeTec Soldaflux Z , um fluxo forte, mas corosivo, 3.1.1a. Isso funcionou muito bem, mesmo sem qualquer tratamento prévio da superfície! Apenas uma pequena quantidade de fluxo é necessária. Há uma transição agradável e suave entre a solda e a superfície do aço inoxidável (veja o lado direito na imagem). A desvantagem: o fluxo expira após 6 meses e só pode ser solicitado em quantidades de 1 kg (ca. 70 €).

Cabo coaxial de aço inoxidável de 5 cm com diferentes tentativas de solda

Algumas vezes é afirmado que o ácido nos fluxos agressivos, juntamente com a umidade, dióxido de carbono e tempo, levará à corrosão do chumbo da solda eletrônica padrão . Talvez usar solda sem chumbo, como SN96.5 AG3 CU0.5, seja uma idéia melhor.


Você pode usar um removedor de fluxo para evitar ou diminuir a corrosão. Estou não tenho certeza se um padrão fora do prep prateleira irá trabalhar com este material
Scott Seidman

Eu acredito que o fluxo é solúvel em água, por isso deve lavar. Mas, supostamente, o cloreto do ácido é dissolvido na solda derretida e permanece nele quando solidifica.
Martin JH

3

Brasagem de prata, com fluxo de bórax, funciona bem em aço inoxidável.

(Às vezes é chamado de solda de prata, mas não a confunda com as soldas elétricas que possuem uma pequena porcentagem de prata. É muito mais perto da brasagem, tanto em resistência quanto em temperatura).

A desvantagem é a temperatura que você precisa - 650-700C, um calor vermelho fraco a médio. Claramente, não estamos falando em aumentar um pouco a estação de solda, mas esse tipo de temperatura pode ser alcançado com uma tocha de propano / butano barata.

No entanto, pode haver outras razões pelas quais esta solução não é prática em sua aplicação!


3

Aqui estão algumas abordagens que foram usadas para conectar o aço inoxidável - Nos dois casos, as aplicações eram equipamentos industriais de alta corrente; portanto, a aplicabilidade a um sensor pode ser discutível:

  1. Anel de "colarinho" prateado macio na blindagem SS316, com conector de pá de cobre cravado sobre o anel de prata sob alta pressão: Aparentemente, a prata forma uma ligação coloidal sem gás melhor em ambas as junções do que o cobre direto no aço. Anel de colarinho de prata menor e semelhante em cada condutor interno, novamente cercado com a porção de crimpagem de um terminal de pá de latão e crimpagem de alta pressão. Os "fios" internos de aço tinham cerca de 8 mm de diâmetro e a blindagem tinha pouco mais de 22 mm de diâmetro. A cravação convencional foi realizada nos terminais da pá de cobre.
  2. Solda a ponto de cabos de aço banhados mecanicamente achatados (martelados) enrolados em espiral em barras de condução de aço (não tenho certeza se as barras de condução eram SS316 ou SS304, mas era aço austenita para uso criogênico).

Ambas as instâncias foram realizadas na fábrica (diferentes fábricas) e foram esforços experimentais. Ambos os sistemas estão em operação há um ano e vários anos, respectivamente, sem nenhum reparo necessário. Nos dois casos, meu envolvimento seria classificado como "curiosidade", portanto não tenho nenhum conhecimento adicional em primeira mão do processo de decisão.


2

Eu já estava em uma situação semelhante e chamei os especialistas, que foram extremamente úteis. O pessoal da Kester me colocou em contato com a pessoa técnica certa, que foi legal o suficiente para me enviar uma pequena amostra do fluxo apropriado para a minha situação, sem nenhum custo.

Ao utilizar nosso site, você reconhece que leu e compreendeu nossa Política de Cookies e nossa Política de Privacidade.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.