Как припаять к полужесткому коаксиальному кабелю из нержавеющей стали?

Мне нужно ввести коаксиальные кабели в криостат, и поскольку медь проводит слишком много тепла, я решил использовать полужесткие кабели из нержавеющей стали. Насколько я могу судить, и экран, и внутренний проводник сделаны из нержавеющей стали. Я хочу подключить этот кабель к электронике в криогенной области, но соединение должно быть немагнитным. Мой стандартный припой для электроники вообще не смачивает нержавеющую сталь.

Существуют ли специальные флюсы или обработка поверхности для пайки нержавеющей стали?

Обновление : Спасибо всем за ваши комментарии и за ответ! Я пробовал разные подходы к пайке и написал свой собственный ответ ниже. Я подожду еще несколько дней, а затем приму ответ с наибольшим количеством голосов.

Что касается RF или DC: есть несколько кабелей, некоторые с DC, некоторые с RF, некоторые с обоими. Постоянный ток должен быть чрезвычайно стабильным (10 мкВ), но должен быть точным только на уровне 10 мВ. Это требование стабильности делает термонапряжения очень актуальными, поэтому мы хотим, чтобы все, что видит температурный градиент, было сделано из одного и того же материала. РФ должен быть как можно более чистым (здесь у меня нет цифр). Я думаю, что особые проблемы с передачей ВЧ и постоянного напряжения в криостат лучше всего разделить на другой вопрос.

Пайка нержавеющей стали — вам нужны агрессивные очистители и флюсы
Не все нержавеющие стали немагнитны, а те, которые немагнитны по отношению к магнитам, не всегда проявляют эту «нейтральность» при работе в магнитных полях переменного тока с частотой выше 50 кГц.
Я бы обжал вместо пайки. Но опять же, я никогда не использовал SS для этого, поэтому я могу ошибаться.
Я думал об обжиме, но обжим к щитку хлопотный.
Я думаю, вы говорите о точечной сварке. en.wikipedia.org/wiki/Spot_welding Тогда этот вопрос следует перенести в машиностроение.
Вам нужно подумать о термопаре, которую вы создаете?
@ScottSeidman - Нет. Смещение постоянного тока, создаваемое термопарой, не повлияет на радиочастотное содержимое. В любом случае, в системе почти наверняка есть блокираторы постоянного тока.
Какую подготовку поверхности вы сделали? Вероятно, вам потребуется слегка отшлифовать поверхность, к которой вы планируете припаивать.
@ConnorWolf - откуда мы знаем, что это радиочастотная работа, а не что-то вроде датчика?
@ScottSeidman - Потому что, если вы пытаетесь подключиться к датчику в дьюаре, вы должны использовать криопровод. Работать с коаксиалом из нержавеющей стали очень сложно, и я очень сомневаюсь, что кто-то будет его использовать, если в этом нет необходимости.
@ScottSeidman Я беспокоюсь о термонапряжении, но я думаю, что внутренний проводник тоже из нержавеющей стали. В основном все, что видит градиент температуры, либо непроводящее (G10), либо из нержавеющей стали (кабели, лучевая труба).
@ScottSeidman Что такое криоварка?
Не знаю. Я думаю, что это может быть плетение.
@МартинДж.Х. Провода, прошедшие многократные циклы криогенной (сверхнизкотемпературной) обработки. Некоторые аудиофилы считают, что это улучшает качество звука аудиосистемы. Некоторые аудиофилы, вероятно, также верят в влияние приливов и отливов луны на фазовый сдвиг в усилителе.
@AnindoGhosh - я думаю, ты хотел спросить меня, а не Скотта. Кажется, есть несколько вещей, называемых «криопроволокой». Есть аудиофильский фокус-покус, о котором вы упомянули, и есть провод для криогенного использования , который в просторечии называется «криопровод», по крайней мере, в лаборатории, в которой я работаю. По сути, это провод, который пытается сохранить высокую электропроводность, имея при этом низкую теплопроводность.
По сути, когда вы работаете с криогенными системами, вы можете столкнуться со значительными и проблематичными утечками тепла вдоль любых механических соединений между вашим холодным столиком и любыми вакуумными вводами, которые обычно имеют температуру окружающей среды. Учитывая, что у вас редко бывает более 1/2-1 Вт тепловой мощности на охлаждающей головке большинства крионасосов (примечание — здесь я игнорирую промежуточные ступени), даже теплопроводность по тонкому медному проводу между охлаждающей головкой и окружающей средой может значительно ухудшить ваши тепловые характеристики.
@AnindoGhosh - Дерп, я думаю, он хотел спросить меня, а не Скотта. И я не могу печатать.

Ответы (4)

К сожалению, у меня нет инструментов, необходимых для точечной сварки или правильного обжима (ответ Аниндо), и я боюсь, что диэлектрик коаксиального кабеля не выдержит температур, необходимых для пайки (ответ Брайана) . Решение, которое сработало для меня, заключалось в использовании специализированного флюса, как предложили Скотт и РедГриттиБрик.

Для справки в будущем, это были мои попытки припаять к поверхности экрана коаксиального кабеля из нержавеющей стали:

  1. Припой PbSn с флюсовым сердечником (стандартный припой для электроники): припой совсем не смачивает поверхность и, следовательно, не прилипает. Шлифовка поверхности очень мелкой наждачной бумагой не помогла.
  2. Нанесение более агрессивного флюса F-SW 21 (3.1.1, марка "Лавар"), который я нашел в нашей мастерской. Поверхность предварительно очистили ацетоном, затем отшлифовали очень мелкой наждачной бумагой.
  3. Обмотка медного провода (без покрытия) вокруг кабеля из нержавеющей стали, а затем покрытие его стандартным припоем для электроники : это создало удивительно хорошее механическое/электрическое соединение. На картинке он показан слева. Вы можете видеть, что припой не смачивает поверхность нержавеющей стали, поэтому соединение, вероятно, осуществляется медным проводом, сидящим на поверхности нержавеющей стали. Один экспериментатор утверждает, что без проблем использовал такое соединение в течение многих лет, но я сомневаюсь, что оно будет очень стабильным с течением времени, так как кислород может проникнуть внутрь и разъесть контакт.
  4. Растворите цинк в H-Cl, чтобы создать поток ZnCl . Я использовал 10-20 мл 37,5% соляной кислоты и бросил в нее несколько крошечных кусочков цинка (менее 1 г) и подождал 30 минут, пока он перестал пузыриться (ну, на самом деле несколько пузырьков еще оставалось). Это работало как флюс, но мне нужно было нанести много его на поверхность из нержавеющей стали, пока припой не начал хорошо прилипать. Этот флюс привел к большому обесцвечиванию при пайке (см. среднюю часть кабеля на картинке). Может быть, это сработало бы лучше, если бы я очистил поверхность или отшлифовал ее раньше. Примечание для себя: если местный химик рекомендует использовать вытяжной шкаф, используйте вытяжной шкаф.
  5. Использование специального флюса для нержавеющей стали : мне удалось получить небольшой образец BrazeTec Soldaflux Z , сильного, но вызывающего коррозию флюса 3.1.1a. Это сработало отлично, даже без какой-либо предварительной обработки поверхности! Требуется лишь небольшое количество флюса. Имеется приятный плавный переход между припоем и поверхностью нержавеющей стали (см. правую часть рисунка). Недостаток: срок годности флюса истекает через 6 месяцев, и его можно заказать только партиями по 1 кг (около 70 €).

Коаксиальный кабель из нержавеющей стали длиной 5 см с различными способами пайки

Иногда утверждают, что кислота в агрессивных флюсах вместе с влагой, углекислым газом и временем приводит к коррозии вывода стандартного припоя для электроники . Возможно, лучше использовать бессвинцовый припой, такой как SN96.5 AG3 CU0.5.

Вы можете использовать средство для удаления флюса, чтобы предотвратить или замедлить коррозию. Я не уверен, что стандартная готовая подготовка будет работать с этим материалом.
Я считаю, что флюс растворим в воде, поэтому его следует смыть. Но якобы хлорид кислоты растворяется в расплавленном припое и остается в нем при затвердевании.

Серебряная пайка с флюсом из буры хорошо работает с нержавеющей сталью.

(Иногда его называют серебряной пайкой, но не путайте его с теми электрическими припоями, которые содержат небольшой процент серебра. Он намного ближе к пайке как по прочности, так и по температуре)

Минус - нужная температура - 650-700С, тусклый до среднего красного каления. Ясно, что мы не говорим о повышении температуры паяльной станции, но такой температуры можно достичь с помощью недорогой пропан-бутановой горелки.

Однако вполне могут быть и другие причины, по которым это решение нецелесообразно в вашем приложении!

Вот несколько подходов, которые использовались для подключения проводов из нержавеющей стали. В обоих случаях применялось сильноточное промышленное оборудование, поэтому применимость к датчику может быть спорной:

  1. Мягкое серебряное «воротничковое» кольцо на экране из нержавеющей стали SS316 с медным лепестковым соединителем, обжатым поверх серебряного кольца под высоким давлением: по-видимому, серебро образует лучшую безгазовую коллоидную связь на обоих соединениях, чем прямая медь со сталью. Аналогичное серебряное кольцо меньшего размера на каждом внутреннем проводнике, снова окруженное обжимной частью латунной лепестковой клеммы и обжимом высокого давления. Внутренние стальные «проволоки» имели диаметр около 8 мм, а диаметр экрана чуть более 22 мм. Обычная опрессовка была сделана на медных лепестковых клеммах.
  2. Точечная сварка механически сплющенного (кованого) стального троса с медным покрытием, намотанного по спирали, на стальные токопроводящие стержни (не уверен, были ли токопроводящие стержни из SS316 или SS304, но это была аустенитная сталь для криогенного использования).

Оба экземпляра были сделаны на заводе (на разных заводах) и были экспериментальными. Обе системы проработали год и несколько лет соответственно без ремонта. В обоих случаях мое участие будет оценено как «любопытство», поэтому у меня нет дополнительных сведений из первых рук о процессе принятия решений.

Однажды я был в похожей ситуации и позвонил специалистам, которые очень помогли. Хорошие ребята из Kester связали меня с нужным техническим специалистом, который был достаточно любезен, чтобы выслать мне небольшой образец флюса, подходящего для моей ситуации, бесплатно.

Как припаять к полужесткому коаксиальному кабелю из нержавеющей стали?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v