Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Ковар — прецизионный сплав с заданным коэффициентом линейного теплового расширения, обычно состоящий из 29 % никеля (Ni), 17 % кобальта (Co) и 54 % железа (Fe) с примесями кремния, углерода, марганца.
Имеет коэффициент теплового расширения близкий в широком диапазоне температур к коэффициенту теплового расширения боросиликатного стекла, используемого для изготовления баллонов ламп накаливания, люминесцентных ламп, электровакуумных приборов, металлостеклянных изоляторов и металлокерамических корпусов микросхем.
Отличается высокой адгезией к расплавленному стеклу, поэтому широко используется для изготовления проходящих через стекло электрических выводов вакуумных, газонаполненных и герметизированных приборов и различных ламп.
Название сплава «ковар» является зарегистрированной торговой маркой фирмы «Carpenter Technology Corporation CRS Holdings»[1]. В СССР и России, в зависимости от технологии изготовления, имеет обозначения "НК29" и "НК29-ВИ"[2].
Содержание
Свойства
| Свойство
|
После
спекания
|
После
горячего
прессования
|
| Плотность, г/см3
|
8,0
|
8,35
|
| Температура плавления, °C
|
1450
|
| Удельная теплоёмкость Дж/(кг•K)
|
460
|
| Теплопроводность, Вт/(К•м)
|
17; (16,7; 17,3; 19)
|
Твердость
по Виккерсу
(нагрузка 1 кгс)
|
160
|
150
|
Предел прочности
на разрыв, МПа (кгс)
|
650 (65)
|
Относительное удлинение
при разрыве, %
|
30
|
| Коэффициент Пуассона
|
0,32—0,42; 0,317[3]
|
| Модуль Юнга, ГПа
|
138—196
|
| Предел упругости, МПа
|
270
|
Удельное электрическое
сопротивление, Ом•мм2/м
|
0,49
|
Представляет собой мягкий, пластичный металл серебристо-белого цвета.
Во влажной среде сплав подвержен коррозии, требует защитных антикоррозийных покрытий. Обычно, с этой целью изготовленные из сплава выводы приборов никелируют.
Сплав хорошо лудится оловянно-свинцовыми припоями. При спайке со стеклом образует надёжное вакуумно-плотное сцепление. Сквозь прозрачное бесцветное стекло видно, что проволока, изготовленная из сплава, в спае имеет медно-красный цвет, поэтому иногда ошибочно считают, что проволока изготовлена из меди.
Модуль Юнга и коэффициент Пуассона зависят от термической обработки сплава и его деформации, — после отжига или в нагартованном состоянии: модуль Юнга от 138 МПа до 196 МПа, коэффициент Пуассона от 0,317 до 0,42.
Ферромагнитные свойства[4]
Температурный коэффициент линейного расширения
Температурный коэффициент линейного расширения сплава (ТКЛР) хорошо согласован с ТКЛР некоторых специальных марок стекла. Например, стекла марок С49-2, С51-1, С51-2 имеют ТКЛР в диапазоне температур от 20 до 300 °C 5,2·106 1/К[5].
При температуре в точке Кюри в сплаве происходит фазовый переход — до этой температуры ТКЛР имеет значение около 5,5·106 1/К, а свыше точки Кюри около 9·106 1/К. Этот излом зависимости ТКЛР от температуры называют точкой перегиба. Значение температуры точки перегиба нормируется стандартами на сплав[4]. Для сплава НК29 точка перегиба должна быть 420 °C.
ТКЛР сплавов 29НК и 29НК-ВИ в виде отожжённой ленты приведён в таблице.
Зависимость температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) в диапазоне от 20 °C до указанного в таблице[4]
| Температура, °C |
-100 |
-80 |
-60 |
-40 |
-20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800
|
Температурный коэффициент линейного расширения
сплавов 29НК и 29НК-ВИ, 106 1/К |
7,6 |
7,5 |
7,4 |
7,4 |
7,1 |
6,3 |
5,9 |
5,2 |
5,0 |
6,4 |
7,7 |
9,0 |
9,8
|
Химический состав
В СССР и России химический состав прецизионных сплавов устанавливает ГОСТ 10994—74 «Сплавы прецизионные. Марки». Например, сплав марки 29НК имеет следующий состав в массовых %:
Иные химические элементы, кроме железа, никеля и кобальта нежелательны в составе сплава, так как ухудшают его свойства.
Производство
Сплав выплавляется в дуговых электропечах. Легирующие компоненты добавляются в виде ферросплавов. В процессе выплавки тщательно контролируется химический состав сплава, поэтому этот сплав относят к прецизионным сплавам.
После выплавки слитки сплава подвергают прокатке, волочению для получения проволоки, прутков разного сечения, лент, труб и других профилей.
Перед применения для спайки со стеклом или керамикой заготовки из сплава подвергают отжигу в атмосфере влажного водорода при температуре 800—900 °C и затем создают на поверхности окисную плёнку нужной толщины нагревом в воздухе с заданной длительностью до контролируемой температуры. Окисная плёнка состоит из оксидов кобальта и никеля с незначительной примесью оксида железа, так как образующийся при окислении оксид железа восстанавливается кобальтом. Окисная плёнка существенно улучшает адгезию к расплавленному стеклу[3][6].
Применение
Сейчас основной потребитель сплава (после вытеснения электровакуумных приборов полупроводниковыми приборами) — производство ламп накаливания и люминесцентных осветительных ламп, полупроводниковых приборов в металлостеклянных и металлокерамических корпусах, герметизированных электрических разъёмов со стеклянными изоляторами, где изготовленная из сплава проволока или лента используется для герметичных токовыводов, проходящих через стекло или керамику.
В меньшей мере сплав используется для изготовления выводов микросхем (даже необязательно микросхем в металлостеклянных или металлокерамических корпусах, также и в пластиковых). Это применение сплава для выводов микросхем в пластиковых корпусах и других применений обусловлено относительной дешевизной сплава, доступностью и хорошей технологичностью — сплав и в холодном состоянии пластичен, хорошо прокатывается, вытягивается, штампуется с глубокой вытяжкой, сваривается, паяется оловянно-свинцовыми и твёрдыми припоями.
См. также
Некоторые сплавы с нормируемым ТКЛР:
Примечания
- USPTO United States Patent and Trademark Office. Trademark Assignment Abstract (неопр.) (1993). Дата обращения: 18 июня 2014. Архивировано 4 марта 2016 года.
- ГОСТ 10994. Сплавы прецизионные. Марки.
- 1 2 Espi Metels. Kovar. (неопр.) Дата обращения: 1 мая 2019. Архивировано 1 мая 2019 года.
- 1 2 3 ГОСТ 14080-78. Лента из прецизионных сплавов с заданным температурным коэффициентом линейного расширения. Технические условия. (неопр.) Дата обращения: 1 мая 2019. Архивировано 1 мая 2019 года.
- Температурный коэффициент линейного расширения некоторых марок стекла при различных температурах. (неопр.) Дата обращения: 1 мая 2019. Архивировано 1 мая 2019 года.
- High Temp. Kovardata. (неопр.) Дата обращения: 1 мая 2019. Архивировано 10 октября 2018 года.
Ссылки
|
|