Фольга ПлИ-25: свинцово-индиевая лента для криогенной и вакуумной техники
Фольга ПлИ-25 — холоднокатаная лента из свинцово-индиевого сплава, в котором массовая доля индия составляет 25 %. Материал поставляется в отожжённом состоянии с нормированной толщиной от 0,05 до 0,5 мм и шириной полосы до 200 мм. Сплав системы Pb–In с 25 % индия относится к легкоплавким композициям с температурой начала плавления около 180 C и полным расплавом в интервале 180–210 C. Сочетание пластичности свинцовой матрицы и упрочняющего влияния индия обеспечивает герметизирующую способность при сжатии без разрушения кромок.
Ключевое отличие ПлИ-25 от технического свинца марок С1 и С2 — способность образовывать диффузионное сцепление с медью, латунью, нержавеющими сталями и стеклом при умеренном нагреве в вакууме или инертной среде. Индий снижает склонность к рекристаллизационному охрупчиванию и подавляет рост оксидной плёнки на поверхности, что важно при пайке и вакуумной компрессии.
Технические характеристики
| Параметр | Значение | Единица | Условия | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля индия | 24,5–25,5 | % | по шихте | химический анализ |
| Толщина ленты | 0,05–0,50 | мм | холодная прокатка | микрометрия |
| Предел прочности | 28–36 | МПа | 20 C | растяжение |
| Относительное удлинение | 35–50 | % | 20 C | растяжение |
| Температура солидус | 180 | C | нагрев | ДСК |
| Рабочий диапазон | –196…+100 | C | криогеника | испытания |
Технологические свойства
Лента сохраняет пластичность при охлаждении жидким азотом: при –196 C относительное удлинение остаётся выше 20 %, что позволяет применять её в узлах, работающих при криогенных температурах. Удельное электрическое сопротивление сплава — 0,21–0,23 мкОмм, теплопроводность — около 25 Вт/(мК). При нагреве выше 120 C начинается интенсивное окисление, поэтому термообработку и пайку ведут в вакууме не хуже 10 Па или в среде аргона.
Фольга ПлИ-25 хорошо деформируется вальцовкой, штамповкой и обжатием в прокладках; при этом не требуется промежуточный отжиг при степенях обжатия до 60 %. Свариваемость с медью и нержавеющей сталью обеспечивается диффузионной сваркой при 150–180 C и давлении 5–15 МПа.
Области применения
- Вакуумные уплотнения фланцевых соединений криогенных трубопроводов и сосудов.
- Прокладки разъёмов сверхпроводящих магнитов и криостатов в ускорительной технике.
- Диффузионные прослойки при сварке разнородных металлов в вакуумных печах.
- Токоведущие шунты и гибкие перемычки в измерительных цепях низких температур.
- Мишени и поглотители в установках ионной имплантации и вакуумного напыления.
- Демпфирующие элементы виброопор прецизионного криогенного оборудования.
Формы поставки и совместимость
Фольга поставляется в рулонах, на катушках и в виде мерных полос; кромка обрезная без заусенцев. Поверхность — светлая, без следов смазки и окалины. Материал совместим с вакуумными системами на основе нержавеющей стали 12Х18Н10Т, меди М1 и латуни ЛС59-1. При контакте с алюминием в условиях повышенной влажности возможна электрохимическая коррозия, поэтому прямые пары Al–ПлИ-25 без барьерного покрытия не применяют.
Вопросы и ответы
Чем фольга ПлИ-25 отличается от чистого свинца?
Индий в количестве 25 % повышает прочность, снижает окисляемость поверхности и обеспечивает диффузионное сцепление с медью и сталью при нагреве 150–180 C, чего технический свинец не даёт.
При какой температуре эксплуатируется фольга ПлИ-25?
Рабочий диапазон — от –196 C до +100 C. Выше 120 C начинается интенсивное окисление, поэтому нагрев ведут в вакууме или инертной среде.
Какая толщина фольги доступна для вакуумных уплотнений?
Для фланцевых прокладок обычно применяют ленту толщиной 0,1–0,3 мм; для диффузионных прослоек — 0,05–0,1 мм.
Требуется ли отжиг после деформации?
При степенях обжатия до 60 % промежуточный отжиг не требуется. При большей деформации проводят отжиг при 120–140 C в вакууме.
