¿Cómo puedo soldar a un cable coaxial semirrígido de acero inoxidable?

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Necesito tender cables coaxiales en un criostato, y debido a que el cobre conduce demasiado calor, decidí usar cables de acero inoxidable semirrígidos. Por lo que puedo decir, tanto el escudo como el conductor interno están hechos de acero inoxidable. Quiero conectar este cable a la electrónica en la región criogénica, pero la conexión debe ser no magnética. Mi soldadura electrónica estándar no humedece el acero inoxidable en absoluto.

¿Existen fundentes especiales o tratamientos de superficie para poder soldar con acero inoxidable?

Actualización : ¡Gracias a todos por sus comentarios y por la respuesta! Intenté diferentes enfoques de soldadura y escribí mi propia respuesta a continuación. Esperaré unos días más y luego aceptaré la respuesta con el mayor voto.

En cuanto a RF o DC: hay varios cables, algunos con DC, algunos con RF, algunos con ambos. La CC debe ser extremadamente estable (10 µV), pero solo debe ser precisa en un nivel de 10 mV. Este requisito de estabilidad hace que los termovoltajes sean muy relevantes, por eso queremos que todo lo que vea que el gradiente de temperatura esté hecho del mismo material. El RF tiene que estar lo más limpio posible (no tengo números aquí). Creo que los problemas especiales con el envío de voltajes de RF y CC a un criostato podrían separarse mejor en otra pregunta.

Martin JH
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Soldadura de aceros inoxidables : necesita limpiadores y fundentes agresivos
RedGrittyBrick
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No todos los aceros inoxidables son no magnéticos y los que no son magnéticos para los imanes no siempre exhiben esta "neutralidad" cuando se operan en campos magnéticos de CA de más de 50 kHz.
Andy, también conocido como
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Lo engarzaría en lugar de soldar. Pero, de nuevo, nunca he usado SS para esto, así que podría estar completamente equivocado.
Pensé en prensar, pero prensar el escudo es complicado.
Martin JH
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Básicamente, cuando trabaja con sistemas criogénicos, puede obtener fugas térmicas significativas y problemáticas a lo largo de cualquier conexión mecánica entre su etapa fría y cualquier alimentación de vacío, que generalmente se encuentra a temperatura ambiente. Teniendo en cuenta que rara vez tiene más de 1 / 2-1W de capacidad térmica en la mayoría de las criobombas de cabeza fría (nota: estoy ignorando las etapas intermedias aquí), incluso la conducción térmica a lo largo de un delgado cable de cobre entre la cabeza fría y el ambiente puede degradar significativamente su rendimiento térmico.
Connor Wolf

Respuestas:

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Desafortunadamente, no tengo las herramientas necesarias para la soldadura por puntos o para el engarzado adecuado (respuesta de Anindo), y temo que el dieléctrico del cable coaxial no sobreviva a las temperaturas necesarias para la soldadura fuerte (respuesta de Brian) . La solución que funcionó para mí fue usar un flujo especializado, como sugirieron Scott y RedGrittyBrick.

Para referencia futura, estos fueron mis intentos de soldar a la superficie del blindaje de acero inoxidable del cable coaxial:

  1. Soldadura PbSn con núcleo de fundente (soldadura electrónica estándar): la soldadura no humedeció la superficie en absoluto y, en consecuencia, no se pegó. Lijar la superficie con papel de lija muy fino no ayudó.
  2. Aplicando un fundente F-SW 21 más agresivo (3.1.1, marca "Lavar") que encontré en nuestro taller Se pegó un poco de soldadura, pero no mucho. La superficie se limpió previamente con acetona, luego se lijó con papel de lija muy fino.
  3. Envolviendo un cable de cobre (sin recubrimiento) alrededor del cable de acero inoxidable, luego cubriéndolo con una soldadura electrónica estándar : Esto creó una junta mecánica / eléctrica sorprendentemente buena. En la imagen se muestra a la izquierda. Puede ver que la soldadura no moja la superficie de acero inoxidable, por lo que la conexión probablemente se realiza mediante el cable de cobre que se encuentra en la superficie de acero inoxidable. Un experimentador afirma haber usado esa articulación sin problemas durante años, pero dudo que sea muy estable con el tiempo, ya que el oxígeno puede colarse y corroer el contacto.
  4. Disuelva el zinc en H-Cl para crear un flujo de ZnCl . Utilicé 10-20 ml de ácido clorhídrico al 37,5% y coloqué algunos pedazos pequeños de zinc (menos de 1 g), y esperé 30 minutos hasta que dejó de burbujear (bueno, en realidad todavía quedaban algunas burbujas). Esto funcionó como un fundente, pero necesitaba poner mucho sobre la superficie de acero inoxidable hasta que la soldadura comenzó a pegarse bien. Este flujo provocó una gran decoloración durante la soldadura (consulte la sección central del cable en la imagen). Tal vez hubiera funcionado mejor si hubiera limpiado la superficie o lijado antes. Nota personal: cuando su químico local le recomiende usar una campana extractora, entonces use una campana extractora.
  5. Utilizando un fundente especial de acero inoxidable : logré obtener una pequeña muestra de BrazeTec Soldaflux Z , un fundente fuerte pero corrosivo 3.1.1a. ¡Esto funcionó muy bien, incluso sin ningún tratamiento de superficie previo! Solo se necesita una pequeña cantidad de flujo. Hay una transición agradable y suave entre la soldadura y la superficie de acero inoxidable (vea el lado derecho en la imagen). La desventaja: el flujo caduca después de 6 meses y solo se puede pedir en cantidades de 1 kg (aproximadamente 70 €).

Cable coaxial de acero inoxidable de 5 cm con diferentes intentos de soldadura

A veces se afirma que el ácido en los flujos agresivos, junto con la humedad, el dióxido de carbono y el tiempo, conducirá a la corrosión del plomo de la soldadura electrónica estándar . Quizás usar una soldadura sin plomo, como SN96.5 AG3 CU0.5, sea una mejor idea.

Martin JH
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Puede usar un removedor de fundente para prevenir o disminuir la corrosión. No estoy seguro de si una preparación estándar estándar funcionará con estas cosas
Scott Seidman
Creo que el fundente es soluble en agua, por lo que debería eliminarse. Pero supuestamente el cloruro del ácido se disuelve en soldadura fundida y permanece en él cuando se solidifica.
Martin JH
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La soldadura fuerte de plata, con fundente de bórax, funciona bien en acero inoxidable.

(A veces se le llama soldadura de plata, pero no lo confunda con las soldaduras eléctricas que tienen un pequeño porcentaje de plata. Está mucho más cerca de la soldadura fuerte tanto en resistencia como en temperatura)

La desventaja es la temperatura que necesita: 650-700C, un calor rojo opaco a medio. Claramente, no estamos hablando de subir la estación de soldadura una muesca, pero este tipo de temperatura se puede lograr con una antorcha barata de propano / butano.

Sin embargo, puede haber otras razones por las cuales esta solución no es práctica en su aplicación.

Brian Drummond
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3

Aquí hay algunos enfoques que se usaron para cablear acero inoxidable: en ambos casos, las aplicaciones eran equipos industriales de alta corriente, por lo que la aplicabilidad a un sensor puede ser discutible:

  1. Anillo de "collar" plateado suave en el blindaje SS316, con conector de pala de cobre engarzado sobre el anillo de plata a alta presión: Aparentemente, la plata forma un mejor enlace coloidal libre de gas en ambas uniones, que el cobre directo sobre acero. Anillo de collar de plata similar, más pequeño en cada conductor interno, nuevamente rodeado con la porción de engarzado de un terminal de pala de latón y engarzado a alta presión. Los "alambres" internos de acero tenían aproximadamente 8 mm de diámetro, y el escudo tenía poco más de 22 mm de diámetro. El engarzado convencional se realizó en las terminales de pala de cobre.
  2. Soldadura por puntos de cable de acero chapado en cobre aplanado mecánicamente (martillado) enrollado en espiral sobre barras de conducción de acero (no estoy seguro de si las barras de conducción eran SS316 o SS304, pero era de acero austenítico para uso criogénico).

Ambas instancias se realizaron en fábrica (fábricas diferentes) y fueron esfuerzos experimentales. Ambos sistemas han estado operativos durante un año y varios años, respectivamente, sin necesidad de reparaciones. En ambos casos, mi participación calificaría como "curiosidad", por lo que no tengo ningún conocimiento adicional de primera mano sobre el proceso de decisión.

Anindo Ghosh
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Una vez tuve una situación similar y llamé a los expertos, que fueron de gran ayuda. La buena gente de Kester me contactó con la persona técnica adecuada, que fue lo suficientemente amable como para enviarme una pequeña muestra del flujo apropiado para mi situación, sin cargo.

Scott Seidman
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