Erzeugung einer hochwertigen kryogenen Indium-Versiegelung

Vor Kurzem sprach ich mit Graham Wilson (leitender Anwendungsingenieur der Indium Corporation) darüber, was er Kunden raten würde, die nach einer optimalen Versiegelung mit Indiumdraht oder Indium-Formteilen suchen:

Jim: Graham, wir haben Kunden, die uns um Empfehlungen zur Verwendung von Indium als kryogene Versiegelung bitten.Kommt das bei euch auch vor?

Graham: Ja, wegen der inhärenten Materialeigenschaften ist Indium eine hervorragende Wahl zur Erzeugung einer kryogenen Versiegelung.

Jim: Kannst du uns sagen, welche Reinheitsebene für eine Versiegelung die beste Wahl ist?

Graham: Die am besten für kryogen Anwendungen geeignete Standardreinheit entspricht mindestens 4N5 (99,995 % In). Kritische Anwendungen erfordern häufig eine Reinheit von 5N (99,999 % In). Im Falle von Zweifeln empfiehlt es sich, Indium der Reinheit 5N zu verwenden, obwohl einige Kunden in Einzelfällen mit einer Reinheit von 4N auskommen.

Jim: Gute Entscheidung, aber was ist mit den Verunreinigungen auf der Oberfläche von Indium?

Graham: Jede Oberflächenverunreinigung kann die Dichtung und deren Versiegelungseigenschaften potenziell beeinträchtigen. Aufgrund der Art und Weise, wie Indium bei uns im Werk verarbeitet und behandelt wird, wird es rückstandsfrei an den Kunden ausgeliefert. Während einige Metalle sehr dicke Metalloxide auf ihrer Oberfläche bilden, kann Indium seine Oberfläche selbst passivieren. Wenn Indium den Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird, bildet sich nur eine dünne Oxidschicht auf seiner Metalloberfläche. Auf der Oberfläche bilden sich maximal 80-100 Å Oxid im Verlauf von 2-4 Stunden, bevor diese Oxidschicht beginnt, als Schutzbarriere zu wirken und die Oberfläche vor einer weiteren Oxidation schützt.

Jim: Nehmen wir also an, dass wir Indium mit der richtigen Reinheit haben und dieses sauber und einsatzbereit ist.Was sollte man in Bezug auf die Oberflächen noch berücksichtigen, die miteinander versiegelt werden sollen (Flansche)?

Graham: Die anderen betroffenen Materialien (Flansche) müssen ebenfalls frei von Verunreinigungen sein. Dies kann auf vielfältige Weise erreicht werden. Üblicherweise wird Aceton gefolgt von IPA zur Trocknung verwendet. Die vom Indium gebildete Oxidschicht ist so dünn, dass sie sehr schnell entfernt werden kann, indem das Indiummetall in eine milde Säure getaucht (und die Oxidschicht geätzt) wird.

Jim: Ich haben den Eindruck, dass ich einen wichtigen Aspekt dieser Versiegelungsanwendung übersehen habe.Wie steht es mit der Konstruktion aus? Gibt es da bestimmte Regeln, die man befolgen sollte?

Graham: Nachdem das Indium und die betroffenen Metalle gereinigt/entfettet wurden, kann das Indium in die mechanische Baugruppe platziert werden. Die Kompression verdrängt dann die Oberfläche der Dichtung und legt neues Indiummaterial gegenüber den Flanschen frei, sodass die metallische Verbindung und somit die Versiegelung entsteht.

Jim: Was kann man erwarten, wenn dies ordnungsgemäß ausgeführt wird?

Graham: Korrekt gebildete Versiegelungen können Leckraten unter 2 x 10 -7 torr l/sec -1 aufweisen.

Vielen Dank, Graham.

Falls Sie Fragen über die Verwendung von Indium für kryogene Versiegelungen haben, sind Graham und die anderen Anwendungsingenieure rund um den Globus nur eine E-Mail unter AskUs@Indium.com entfernt.

~Jim