Vor kurzem sprach ich mit Graham Wilson (Senior Applications Engineer bei Indium Corporation) über die Ratschläge, die er Kunden geben würde, die mit Indiumdraht oder Indium-Vorformlingen (Dichtungen) die bestmögliche Dichtung herstellen wollen:
Jim: Graham, wir haben viele Kunden, die uns um Vorschläge für die Verwendung von Indium für kryogene Dichtungen bitten. Haben Sie das auch schon erlebt?
Graham: Ja, aufgrund der inhärenten Materialeigenschaften ist Indium eine hervorragende Wahl für die Herstellung von Kryodichtungen.
Jim:Können Sie mir sagen, welcher Reinheitsgrad für die Versiegelung am besten ist?
Graham: Die beste Standardreinheit für kryogene Anwendungen ist ein Minimum von4N5 (99,995%In). Für kritische Anwendungen wird oft eine Reinheit von 5N (99,999 % Indium) verlangt. Im Zweifelsfall ist es am besten, reines 5N-Indium zu verwenden, obwohl einige Kunden in Einzelfällen auch mit 4N-Reinheit auskommen können.
Jim: Gute Entscheidung, aber was ist mit Verunreinigungen auf der Oberfläche des Indiums?
Graham: Jede Oberflächenverunreinigung kann die Dichtung und ihre Dichtungseigenschaften beeinträchtigen. Aufgrund der Art und Weise, wie wir Indium in unserer Anlage verarbeiten und handhaben, wird unser Material sauber an den Kunden geliefert. Während einige Metalle sehr dicke Metalloxide auf ihrer Oberfläche bilden, hat reines Indium die Fähigkeit, seine Oberfläche selbst zu passivieren; wenn es Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, bildet Indium nur eine dünne Oxidschicht auf seiner Metalloberfläche. Die sich bildende Oxidschicht von 80-100 Å ist die maximale Dicke, die sich auf der Oberfläche innerhalb von 2 bis 4 Stunden entwickelt, bevor dieses Oxid als Schutzbarriere zu wirken beginnt und die Oberfläche vor weiterer Oxidation schützt.
Jim: Nehmen wir an, Sie haben die richtige Reinheit des Indiums, es ist sauber und einsatzbereit. Was sollten wir bei den Oberflächen, die wir miteinander versiegeln (Flansche), noch beachten?
Graham: Die anderen Materialien (Flansche) müssen ebenfalls frei von Verunreinigungen sein, was auf verschiedene Weise erreicht werden kann; in der Regel wird Aceton gefolgt von IPA zum Trocknen verwendet. Die Oxidschicht, die Indium bildet, ist so dünn, dass sie sehr schnell entfernt werden kann, indem das Indiummetall in eine milde Säure getaucht wird (Ätzen der Oxidschicht).
Jim: Ich habe das Gefühl, dass ich einen wichtigen Aspekt dieser Dichtungsanwendung übersehen habe. Was ist mit dem Design? Könnten Sie uns einige Regeln nennen, die wir befolgen sollten?
Graham: Sobald das Indium und die betreffenden Metalle gereinigt/entfettet sind, kann das Indium in die mechanische Baugruppe eingesetzt werden. Durch die Kompression wird die Oberfläche der Dichtung verdrängt, so dass neues Indiummaterial an den Flanschen freiliegt und die intermetallische Verbindung zur Herstellung der Dichtung entsteht.
Jim: Was können wir erwarten, wenn wir das richtig machen?
Graham: Richtig geformte Dichtungen können Leckraten von weniger als 2 x10 -7 Torr Liter/Sekunde -1 aufweisen.
Vielen Dank, Graham.
Wenn Sie weitere Fragen zur Verwendung von Indium für kryogene Dichtungen haben, sind Graham und die anderen Anwendungsingenieure in der ganzen Welt nur eine E-Mail entfernt: [email protected]
~Jim
