ステンレス鋼の半硬質同軸ケーブルにはんだ付けするにはどうすればよいですか?


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同軸ケーブルをクライオスタットに通す必要があり、銅は熱を伝導しすぎるため、半剛性のステンレス鋼ケーブルを使用することにしました。私が知る限り、シールドと内部導体の両方がステンレス鋼で作られています。このケーブルを極低温領域の電子機器に接続したいのですが、接続は非磁性でなければなりません。私の標準的な電子はんだは、ステンレス鋼をまったく濡らしません。

ステンレス鋼にはんだ付けできる特別なフラックスや表面処理はありますか?

更新:コメントと回答をありがとうございました!さまざまなはんだ付け方法を試し、以下に自分の答えを書きました。私はさらに数日待ってから、最高の投票で答えを受け入れます。

RFまたはDCに関して:DCケーブル、RFケーブル、両方のケーブルがあります。DCは非常に安定している(10 µV)必要がありますが、10 mVレベルで正確である必要があります。この安定性の要件により、熱電圧が非常に重要になります。そのため、温度勾配を見るすべてのものを同じ材料で作成する必要があります。RFはできる限りクリーンである必要があります(ここには数字がありません)。クライオスタットにRF電圧とDC電圧を送信する際の特別な問題は、別の質問に分けた方がいいと思います。



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すべてのステンレス鋼が非磁性であるとは限らず、磁石に対して非磁性であるものは、50kHz以上のAC磁場で動作する場合、常にこの「中性」を示すとは限りません。
アンディ別名

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はんだ付けの代わりに圧着します。しかし、もう一度、これにSSを使用したことがないため、完全に間違っている可能性があります。

圧着について考えましたが、シールドへの圧着は注意が必要です。
マーティンJH

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基本的に、極低温システムを使用している場合、通常は周囲温度にあるコールドステージと真空フィードスルー間の機械的接続に沿って、重大で問題のある熱漏れが発生する可能性があります。コールドヘッドのほとんどのクライオポンプで熱容量が1 / 2-1Wを超えることはめったにないことを考慮して(注-ここでは中間段階を無視しています)、コールドヘッドと周囲の間の細い銅線に沿った熱伝導も熱性能が大幅に低下する可能性があります。
コナーウルフ

回答:


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残念ながら、スポット溶接や適切な圧着に必要なツールはありません(Anindoの答え)。同軸ケーブルの誘電体はろう付けに必要な温度に耐えられないのではないかと心配しています(Brianの答え) 。ScottとRedGrittyBrickが提案したように、私のために働いた解決策は、特殊なフラックスを使用することでした。

将来の参考のために、これらは同軸ケーブルのステンレス鋼シールドの表面にはんだ付けする私の試みでした:

  1. フラックスコアを備えたPbSnはんだ(標準の電子はんだ):はんだは表面をまったく濡らさず、結果として粘着しませんでした。表面を非常に細かいサンドペーパーでサンディングすることは役に立ちませんでした。
  2. 私たちのワークショップで見つけた、より積極的なF-SW 21フラックス(3.1.1、ブランド「Lavar」)を適用します。表面は事前にアセトンで洗浄してから、非常に細かいサンドペーパーで研磨しました。
  3. (被覆されていない)銅線をステンレス鋼ケーブルの周りに巻き付けてから、標準の電子はんだで被覆します。これにより、驚くほど優れた機械的/電気的接合が作成されました。写真では、左に示されています。はんだがステンレス鋼の表面を濡らさないことがわかるので、接続はおそらくステンレス鋼の表面にある銅線によって行われます。ある実験者はこのようなジョイントを何年も問題なく使用してきたと主張していますが、酸素がこっそり接触して腐食する可能性があるため、長期にわたって非常に安定しているとは思いません。
  4. 亜鉛をH-Clに溶解して、ZnClフラックスを作成します。10〜20mlの37.5%塩酸を使用し、その中に数個の小さな亜鉛片(1 g未満)を落とし、泡立ちが止まるまで30分待ちました(実際、まだいくつかの泡が残っていました)。これはフラックスとして機能しましたが、はんだがうまく付着し始めるまで、ステンレス鋼の表面にそれをたくさん入れる必要がありました。このフラックスは、はんだ付け中に多くの変色をもたらしました(写真のケーブルの中央部分を参照)。前に表面をきれいにしたり、紙やすりで磨いたら、もっとうまくいったかもしれません。自己への注意:地元の化学者がドラフトを使用することを推奨している場合、ドラフトを使用してください。
  5. 特殊なステンレス鋼フラックスの使用:強いが腐食性の3.1.1aフラックスであるBrazeTec Soldaflux Zの小さなサンプルを取得できました。これは、事前の表面処理をしなくても、うまくいきました!必要なフラックスはごくわずかです。はんだとステンレス鋼の表面との間にすばらしく滑らかな移行があります(写真の右側を参照)。欠点:フラックスは6か月後に期限切れになり、1 kgの量でのみ注文できます(約70ユーロ)。

さまざまなはんだ試行の5 cmステンレス鋼同軸ケーブル

攻撃的なフラックス中の酸は、水分、二酸化炭素、および時間とともに、標準の電子はんだの鉛の腐食につながると主張されることがあります。SN96.5 AG3 CU0.5などの鉛フリーはんだを使用することをお勧めします。


フラックスリムーバーを使用して、腐食を防止または減速できます。標準的な既製の準備がこのようなもので動作するかどうかはわかりません
スコットシド

フラックスは水溶性だと思うので、洗い流してください。しかし、おそらく酸の塩化物は溶融はんだに溶解し、凝固するとその中にとどまります。
マーティンJH

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ホウ砂フラックスを使用した銀ろう付けは、ステンレス鋼でうまく機能します。

(銀はんだ付けとも呼ばれますが、銀の割合が少ない電気はんだと混同しないでください。強度と温度の両方でろう付けにより近いです)

マイナス面は、必要な温度です-650-700C、中程度から中程度の赤熱。明らかに、はんだ付けステーションをノッチにすることについて話しているわけではありませんが、この種の温度は安価なプロパン/ブタントーチで実現できます。

ただし、このソリューションがアプリケーションで実用的でない理由は他にもあるでしょう。


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ステンレス鋼の配線に使用されたいくつかのアプローチを次に示します-どちらの場合も、アプリケーションは大電流の産業用機器であったため、センサーへの適用性については議論の余地があります。

  1. SS316シールドのソフトシルバー「カラー」リング、高圧下でシルバーリング上に銅スペードコネクタが圧着されている:どうやら銀は両方の接合部で、スチール上の直接銅よりも優れたガスフリーコロイド結合を形成します。同様に、各内部導体の小さな銀製のカラーリングは、真鍮のスペード端子の圧着部と高圧圧着で囲まれています。内側の鋼の「ワイヤ」は直径約8 mmで、シールドは直径22 mmをわずかに超えていました。従来の圧着は、銅のスペード端子で行われました。
  2. らせん状に巻かれた機械的に平坦化された(ハンマーで打たれた)銅メッキ鋼ケーブルを鋼製伝導バーにスポット溶接します(伝導バーがSS316かSS304かどうかはわかりませんが、極低温用のオーステナイト鋼でした)。

両方のインスタンスは工場内(異なる工場)で行われ、実験的な取り組みでした。両方のシステムは、それぞれ修理を必要とせずに、それぞれ1年および数年稼働しています。どちらの場合も、私の関与は「好奇心」と評価されるため、意思決定プロセスについての直接的な知識はありません。


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