KOVAR

1. Koeficient tepelné roztažnosti odpovídající tvrdému sklu a keramice (hlavní výhoda): V teplotním rozsahu -80 stupňů až +450 stupňů je průměrný koeficient lineární roztažnosti 4.5 - 6.5 × 10⁻⁶ / stupeň, což je téměř dokonale sladěno s borosilikátovým sklem a keramikou z oxidu hlinitého, což zajišťuje hermetiku a dlouhodobou spolehlivost těsnění.
2. Vynikající hermetické těsnící vlastnosti: Po před-oxidačním ošetření vytváří KOVAR chemickou vazbu s roztaveným sklem. Rychlost úniku po utěsnění může dosáhnout < 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s, což splňuje požadavky na vysoce-spolehlivé elektronické obaly.
3. Dobrá plasticita a zpracovatelnost: S žíhaným prodloužením 20-30% může být podroben různým tvářecím operacím, jako je válcování za studena, tažení za studena, lisování a obrábění.
4. Vynikající svařovací a těsnící výkon: Lze jej spojovat pomocí metod, jako je svařování TIG, odporové svařování, svařování elektronovým paprskem, laserové svařování a pájení, s vysokou pevností těsnění při lepení na sklo a keramiku.
5. Dobrá rozměrová stabilita: Po stabilizačním ošetření jsou rozměrové změny během dlouhodobé-provozu minimální, takže je vhodný pro přesné elektronické součástky.
6. Vyhovuje mnoha mezinárodním standardům: ASTM F15, UNS K94610, GB/T 15018 (4J29), MIL-I-23011 atd.

A:

Expanzní-vlastnosti KOVAR vycházejí z jeho přesně řízeného obsahu niklu-kobaltu a feromagnetických vlastností:

1. Rozšířené aplikace efektu Invar:
Expanzní vlastnosti KOVARu jsou založeny na Invar efektu, ale rozšiřují a posouvají původně úzký nízký -rozsah expanzních teplot (-100 stupňů až +200 stupňů ) do vyššího teplotního rozsahu (pokojová teplota až +450 stupňů ) přidáním přibližně 17 % kobaltu a úpravou obsahu niklu na přibližně 29 %. To je dokonale v souladu s rozsahem teplot měknutí borosilikátového skla.
2. Synergické působení niklu a kobaltu:
Přibližně 29 % niklu a 17 % kobaltu ve slitině působí společně tak, aby se expanzní křivka slitiny téměř zcela shodovala s křivkou tvrdého skla v rozmezí teplot od pokojové teploty do teploty žíhání skla. Toto přesné přizpůsobení zajišťuje, že během chladícího procesu těsnění se kontrakce kovu přesně shoduje se sklem, což zabraňuje nadměrnému zbytkovému napětí na rozhraní těsnění.
3. Vztah mezi Curieovým bodem a provozní teplotou:
KOVAR má Curieův bod přibližně 415 stupňů a jeho horní mez provozní teploty (kolem 450 stupňů) spadá přesně do rozsahu teplot žíhání borosilikátového skla. To není náhoda, ale základní aspekt konstrukce slitiny-když slitina přechází z feromagnetické na paramagnetickou, její změna koeficientu roztažnosti se synchronizuje se změnou charakteristik roztažnosti skla, čímž je dosaženo shody v celém teplotním rozsahu.

Tepelné zpracování KOVAR má rozhodující vliv na konečnou mikrostrukturní stabilitu, rozměrovou přesnost a hermetické těsnící vlastnosti:
1. Žíhání (uvolnění pnutí, homogenizace struktury):
Zahřejte na 800-900 stupňů, udržujte 0,5 až 1 hodinu, poté ochlaďte v peci nebo ochlaďte vzduchem rychlostí menší nebo rovnou 300 stupňům za hodinu, abyste získali stabilní austenitické struktury a rovnoměrné expanzní charakteristiky.
2. Stabilizační úprava (doporučeno pro vysoce přesné-díly):
Udržujte při 300-400 stupních po dobu 1 až 4 hodin, poté pomalu ochlaďte na pokojovou teplotu, abyste odstranili zbytková pnutí, stabilizovali austenitické struktury a minimalizovali rozměrový posun během následného použití.
3. Před-oxidační úprava (pro těsnění skla):
Udržujte při 900-1000 stupních po dobu 15 až 30 minut ve vlhké vodíkové nebo dusíkové atmosféře s vhodným množstvím kyslíku, aby se vytvořil hustý oxidový film o tloušťce 2-5 μm, zajišťující dobré utěsnění sklem. Hlavní složkou oxidového filmu je spinelová struktura (Co,Ni)Fe2O4.
4. Ošetření pro uvolnění napětí (po obrábění):
Podržte při teplotě 200-300 stupňů po dobu 1 až 2 hodin, poté ochlaďte vzduchem, abyste zabránili deformaci způsobené řezným napětím.
Poznámka: KOVAR je náchylný k růstu zrn při vysokých teplotách, takže teplota a doba žíhání musí být přísně kontrolovány. Před-oxidační úprava je kritickým procesem při hermetickém utěsnění skla, protože tloušťka a rovnoměrnost oxidového filmu přímo ovlivňuje pevnost spoje a vzduchotěsnost těsnění.

Efektivní pracovní teplota (se stabilním expanzním výkonem):
Doporučuje se -80 stupňů až +450 stupňů . V tomto teplotním rozsahu může udržovat koeficient tepelné roztažnosti odpovídající tvrdému sklu a vynikající plynotěsnost těsnění. Optimální teplotní rozsah těsnění je 300 až 450 stupňů.
Krátkodobá-expoziční teplota:
Až do +500 stupně, ale výrazně se zvýší koeficient tepelné roztažnosti, což může ovlivnit spolehlivost těsnění.
Výkon při nízkých-teplotách:
KOVAR si zachovává dobrou pevnost a houževnatost pod -80 stupňů, ale jeho koeficient tepelné roztažnosti se může mírně lišit od koeficientu skla. U ultra-nízkoteplotních aplikací by měla být spolehlivost hermetického utěsnění vyhodnocena na základě konkrétních provozních podmínek.
Omezení pro vysoké-teploty:
Když teplota překročí 415 stupňů (Curieho bod), slitina přechází z feromagnetické na paramagnetickou, což má za následek významné změny jejích expanzních charakteristik a sníženou shodu se sklem. KOVAR proto není vhodný pro prostředí s vysokou-teplotou nad 450 stupňů .

KOVAR vykazuje vynikající hermetické těsnící vlastnosti a je nenahraditelným klíčovým materiálem v průmyslu elektronických obalů:
1. Hermetické utěsnění sklem:
Po před-oxidaci vytvoří KOVAR na svém povrchu hustou oxidovou vrstvu (tloušťka 2-5 μm). Během procesu utěsnění skla (přibližně 900-1000 stupňů) se roztavené sklo chemicky spojí s vrstvou oxidu a vytvoří vysoce pevné, hermeticky uzavřené rozhraní. Rychlost úniku po utěsnění může dosáhnout < 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s (detekce netěsností hmotnostní spektrometrií helia).
2. Těsnění keramikou:
KOVAR lze utěsnit ke keramice, jako je oxid hlinitý a berylium, prostřednictvím aktivního kovového pájení (např. výplňové kovy TiCuAg) nebo přímým lepením, takže je vhodný pro vysoce-spolehlivé keramické obaly.
3. Klíčové kontrolní body: Tři klíčové ovládací prvky pro hermetické těsnění Kovar a skla jsou:
Tloušťka oxidového filmu: 2-5 μm. Příliš tenký způsobí nedostatečnou pevnost těsnění a příliš silný způsobí odlupování oxidového filmu.
Teplota těsnění: 900-1000 stupňů, odpovídající bodu měknutí skla
Rychlost chlazení: Je vyžadováno pomalé chlazení (méně než nebo rovno 300 stupňům za hodinu), aby se zabránilo tepelnému šoku způsobujícímu praskání skla.
4. Spolehlivost:
Hermetické komponenty KOVAR vydrží více než 1 000 teplotních cyklů mezi -80 stupni a +450 stupni bez překročení rychlosti úniku nebo mechanického selhání.

Částečná náhrada je možná, ale musí být vyhodnocena na základě konkrétních teplotních rozsahů a požadavků na těsnicí materiál:
Výhody KOVAR:

1. Vyhovující koeficientu tepelné roztažnosti borosilikátového skla v rozsahu -80 stupňů až +450 stupňů, jde o nejpoužívanější a technicky vyzrálou těsnící slitinu v oblasti elektronických obalů.
2. Dobrá zpracovatelnost a svařitelnost, umožňující tvarování do různých tvarů.
3. Vysoká pevnost těsnění a dobrá vzduchotěsnost, s mírou úniku již < 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s.
4. Má dobré vlastnosti odpovídající tepelné roztažnosti podobné vlastnostem aluminové keramiky.

Omezení KOVAR:
1. Rozdíly v kompatibilitě s různými typy skel:
Není kompatibilní se sodnovápenatým{0}sklem (koeficient roztažnosti přibližně 9 × 10⁻⁶ / stupeň) a místo něj by měly být vybrány jiné těsnicí slitiny (jako je 4J28).
2. Rozdíly od svařování běžnou nerezovou ocelí:
Při svařování austenitickou nerezovou ocelí je třeba věnovat pozornost namáhání způsobenému rozdíly v koeficientu tepelné roztažnosti.
3. Inadequate high-temperature (>500 stupňů) výkon:
Koeficient tepelné roztažnosti se výrazně zvyšuje za Curieův bod, takže není vhodný pro prostředí s ultra-vysokou{1}}teplotou.

4. Neshoda s nízkým-expanzním sklem:
Pro křemenné sklo (s koeficientem roztažnosti přibližně 0,5 × 10⁻⁶ / stupeň) by měly být vybrány těsnicí slitiny s nízkou roztažností (jako je 4J36).

Doporučení pro výběr materiálu:
Pro konkrétní výběr materiálu uveďte podrobné provozní podmínky (typ materiálu tmelu, teplotní rozsah, prostředí, životnost). Můžeme vám pomoci s technickou a ekonomickou srovnávací analýzou, která vám pomůže učinit optimální volbu mezi KOVAR a jinými druhy těsnicích slitin.
Pro nabídky na konkrétní specifikace, protokoly o zkouškách materiálů nebo listy s technickými parametry kontaktujte naše prodejní techniky. Podporujeme přizpůsobení rozměrů, podmínek tepelného zpracování a povrchových úprav podle potřeby a poskytujeme kompletní sadu mezinárodně certifikovaných dokumentů.