Фольга ПлИ-17.5: свинцово-индиевая лента для криогенной и вакуумной техники
Фольга ПлИ-17.5 — холоднокатаная лента из свинцово-индиевого сплава с массовой долей индия 17,5 %. Материал сочетает низкую температуру плавления (около 165 C), высокую пластичность при криогенных температурах и способность образовывать вакуумно-плотное соединение методом холодной сварки без флюса и нагрева. Индий подавляет рекристаллизацию свинца и стабилизирует структуру в диапазоне –196…+60 C, что критично для узлов, работающих в условиях термоциклирования.
Лента поставляется в отожжённом состоянии с шероховатостью поверхности Ra 0,4–1,6 мкм. Толщина — от 0,05 до 1,0 мм, ширина — до 200 мм. Плотность сплава — 10,2–10,5 г/см, предел прочности при растяжении — 18–24 МПа, относительное удлинение — не менее 40 %. Удельное электрическое сопротивление — 0,21–0,23 мкОмм, что учитывают при расчёте сверхпроводящих токовводов.
Технические параметры
| Параметр | Значение | Метод контроля | Условия эксплуатации | Влияние на узел |
|---|---|---|---|---|
| Толщина | 0,05–1,0 мм | ГОСТ 6507 | –196…+60 C | Герметичность стыка |
| Содержание In | 17,5 0,5 % | Атомно-эмиссионный анализ | Вакуум 10 Па | Пластичность при 4,2 К |
| Предел прочности | 18–24 МПа | ГОСТ 1497 | Статические нагрузки | Холодная сварка |
| Относительное удлинение | 40 % | ГОСТ 1497 | Термоциклы 300 циклов | Релаксация напряжений |
| Шероховатость Ra | 0,4–1,6 мкм | Профилометрия | Контакт с NbTi | Переходное сопротивление |
Области применения
- Токовводы и шунты сверхпроводящих магнитов МРТ-сканеров и ускорителей частиц.
- Уплотнительные прокладки криогенных затворов, гелиевых линий и вакуумных камер.
- Холодносварные соединения волноводов и коаксиальных трактов радиолокационных станций.
- Демпфирующие элементы виброопор криогенных насосов и компрессоров.
- Экраны и мембраны датчиков давления в системах низкотемпературной диагностики.
Технологические особенности
Холодная сварка фольги ПлИ-17.5 выполняется при удельном давлении 40–80 МПа без нагрева. Индий диффундирует в медь и ниобий при 80–120 C, обеспечивая переходное электрическое сопротивление менее 10 Омм. При монтаже в гелиевых криостатах лента не требует флюса, что исключает загрязнение сверхпроводящей обмотки. Для пайки применяют припои ПОС-61 или ПОИн-52 с температурой 140–180 C.
Лента совместима с вакуумными системами, откачиваемыми до 10 Па, и сохраняет герметичность после 300 термоциклов от –196 до +20 C. При хранении в отапливаемом помещении поверхность окисляется незначительно, что позволяет обходиться без защитных покрытий.
Вопросы и ответы
Какое давление необходимо для холодной сварки фольги ПлИ-17.5?
Удельное давление — 40–80 МПа. При меньших значениях не достигается вакуумная плотность стыка, при больших — выдавливание индия из зоны контакта.
Сохраняет ли фольга пластичность при температуре жидкого гелия?
Да. Относительное удлинение при 4,2 К — не менее 25 %, что предотвращает растрескивание в токовводах сверхпроводящих магнитов.
Допускается ли пайка фольги ПлИ-17.5?
Да, низкотемпературными припоями ПОС-61 или ПОИн-52 при 140–180 C. Перегрев выше 200 C приводит к росту зерна и снижению пластичности.
Какой срок службы уплотнений из фольги ПлИ-17.5?
При термоциклировании от –196 до +20 C ресурс — не менее 300 циклов без потери герметичности по гелию.
