Créer un joint cryogénique à l'indium de haute qualité

J'ai récemment discuté avec Graham Wilson (ingénieur d'application principal chez Indium Corporation) des conseils qu'il donnerait aux clients qui souhaitent former le meilleur joint possible à l'aide de fil d'indium ou de préformes d’ndium (joints d’étanchéité) :

Jim : Graham, nous avons de nombreux clients qui nous demandent des suggestions d'utilisation de l'indium dans les joints cryogéniques. Avez-vous aussi reçu de telles demandes ?

Graham : Oui, en raison des caractéristiques inhérentes au matériau –  l'indium est un excellent choix pour la fabrication de joints cryogéniques.

Jim : Pouvez-vous me dire quel est le meilleur niveau de pureté pour le réaliser un joint d’étanchéité?

Graham : La pureté de référence qui convient le mieux aux applications cryogéniques est d'au moins 4N5 (99,995 % In). Les applications critiques exigent souvent une pureté 5N (99,999 % In). Il est préférable d'utiliser de l'indium pur 5N en cas de doute, bien que certains clients puissent se contenter d'une pureté 4N dans certains cas ponctuels.

Jim : Bien dit, mais qu'en est-il des contaminants sur la surface de l'indium ?

Graham : Tout contaminant de surface peut compromettre le joint et ses propriétés d'étanchéité. En raison de la façon dont nous traitons et manipulons l'indium dans nos installations, notre matériau est expédié propre au client. Alors que certains métaux forment des oxydes métalliques très épais sur leur surface, l'indium pur a la capacité de s'auto-passiver en surface. Lorsqu'il est exposé aux conditions ambiantes, il ne forme qu'une mince couche d'oxyde sur sa surface métallique. La couche d'oxyde de 80 à 100 Å qui se forme est l'épaisseur maximale qui se développera en surface pendant 2 à 4 heures avant que cet oxyde ne commence à agir comme barrière protectrice, protégeant la surface contre une nouvelle oxydation.

Jim : Alors, supposons que vous avez maintenant la bonne pureté de l'indium, qu'il est propre et prêt à l'emploi. Qu’y a-t-il d’autre à considérer au sujet des surfaces que nous scellons ensemble (brides) ?

Graham : Les autres matériaux concernés (brides) doivent également être exempts de contaminants. On peut réaliser ceci de plusieurs façons ; en général, on utilise de l'acétone suivie d'IPA pour sécher. La couche d'oxyde que forme l'indium est si mince qu'elle peut être éliminée très rapidement en plongeant le métal indium dans un acide doux (attaque de la couche d'oxyde).

Jim : J'ai l'impression d'avoir négligé un aspect important de cette application de scellage. Qu'en est-il de la conception ? Pouvez-vous nous donner quelques règles à suivre ?

Graham : Une fois l'indium et les métaux concernés nettoyés/dégraissés, l'indium peut être incorporé dans assemblage mécanique. C'est la compression qui fait bouger la surface du joint d'étanchéité - exposant le matériau d'indium vierge aux brides et formant la liaison intermétallique qui garantira l'étanchéité.

Jim : À quoi pouvons-nous nous attendre si nous faisons cela correctement ?

Graham : Les joints correctement formés peuvent avoir des taux de fuite inférieurs à 2 x 10^-7 torr x litre/seconde.

Merci, Graham.

Si vous avez d'autres questions sur l'utilisation de l'indium pour des joints cryogéniques, Graham et les autres ingénieurs d'application à travers le monde sont facilement joignables par courriel à AskUs@indium.com

~Jim