KOVAR

1. Coefficiente di dilatazione termica corrispondente a vetro duro e ceramica (vantaggio principale): nell'intervallo di temperatura da -80 gradi a +450 gradi, il coefficiente di dilatazione lineare medio è 4.5 - 6.5 × 10⁻⁶ / grado, che è quasi perfettamente abbinato al vetro borosilicato e alla ceramica di allumina, garantendo l'ermeticità e l'affidabilità a lungo termine del gruppo sigillato.
2. Eccellenti prestazioni di tenuta ermetica: dopo il trattamento di pre-ossidazione, KOVAR forma un legame chimico con il vetro fuso. Il tasso di perdita dopo la sigillatura può raggiungere < 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s, soddisfacendo i requisiti per gli imballaggi elettronici ad alta-affidabilità.
3. Buona plasticità e lavorabilità: con un allungamento ricotto del 20-30%, può subire varie operazioni di formatura come laminazione a freddo, trafilatura a freddo, stampaggio e lavorazione.
4. Prestazioni di saldatura e sigillatura superiori: può essere collegato utilizzando metodi come saldatura TIG, saldatura a resistenza, saldatura a fascio di elettroni, saldatura laser e brasatura, con elevata resistenza alla tenuta quando incollato su vetro e ceramica.
5. Buona stabilità dimensionale: dopo il trattamento di stabilizzazione, i cambiamenti dimensionali durante il servizio a lungo-termine sono minimi, rendendolo adatto per componenti elettronici di precisione.
6. Conforme a numerosi standard internazionali: ASTM F15, UNS K94610, GB/T 15018 (4J29), MIL-I-23011, ecc.

A:

Le proprietà di espansione-di adattamento di KOVAR derivano dal suo contenuto di nichel-cobalto controllato con precisione e dalle caratteristiche ferromagnetiche:

1. Applicazioni estese dell'effetto Invar:
Le proprietà di espansione di KOVAR si basano sull'effetto Invar ma estendono e spostano l'intervallo di temperature di bassa espansione originariamente ristretto (da -100 gradi a +200 gradi) a un intervallo di temperature più elevato (dalla temperatura ambiente a +450 gradi) aggiungendo circa il 17% di cobalto e regolando il contenuto di nichel a circa il 29%. Ciò si allinea perfettamente con l'intervallo di temperature di rammollimento del vetro borosilicato.
2. Azione sinergica di nichel e cobalto:
Il 29% circa di nichel e il 17% di cobalto presenti nella lega lavorano insieme per far coincidere quasi completamente la curva di espansione della lega con quella del vetro duro nell'intervallo di temperature di ricottura da temperatura ambiente a vetro. Questa corrispondenza precisa garantisce che durante il processo di raffreddamento della sigillatura, la contrazione del metallo corrisponda esattamente al vetro, prevenendo un eccessivo stress residuo sull'interfaccia della guarnizione.
3. Relazione tra punto di Curie e temperatura operativa:
KOVAR ha un punto Curie di circa 415 gradi e il suo limite superiore di temperatura operativa (circa 450 gradi) rientra esattamente nell'intervallo di temperatura di ricottura del vetro borosilicato. Questa non è una coincidenza ma un aspetto fondamentale del design della lega-quando la lega passa da ferromagnetica a paramagnetica, la variazione del coefficiente di espansione si sincronizza con la variazione delle caratteristiche di espansione del vetro, ottenendo la corrispondenza nell'intero intervallo di temperature.

Il trattamento termico di KOVAR ha un impatto decisivo sulla stabilità microstrutturale finale, sull'accuratezza dimensionale e sulle prestazioni di tenuta ermetica:
1. Ricottura (distensione, omogeneizzazione della struttura):
Riscaldare a 800-900 gradi, mantenere per 0,5 - 1 ora, quindi raffreddare nel forno o raffreddare ad aria a una velocità inferiore o uguale a 300 gradi all'ora per ottenere una struttura austenitica stabile e caratteristiche di espansione uniformi.
2. Trattamento di stabilizzazione (consigliato per parti ad alta-precisione):
Mantenere a 300-400 gradi per 1-4 ore, quindi raffreddare lentamente a temperatura ambiente per eliminare le tensioni residue, stabilizzare la struttura austenitica e ridurre al minimo la deriva dimensionale durante l'uso successivo.
3. Trattamento di pre-ossidazione (per sigillatura del vetro):
Mantenere a 900-1000 gradi per 15-30 minuti in un'atmosfera umida di idrogeno o di azoto con una quantità adeguata di ossigeno per formare una pellicola di ossido densa con uno spessore di 2-5 μm, garantendo una buona tenuta con il vetro. Il componente principale del film di ossido è la struttura dello spinello (Co,Ni)Fe₂O₄.
4. Trattamento di distensione (dopo la lavorazione):
Mantenere a 200-300 gradi per 1 o 2 ore, quindi raffreddare all'aria per prevenire la deformazione causata dalle sollecitazioni di taglio.
Nota: KOVAR è soggetto alla crescita del grano ad alte temperature, quindi la temperatura e il tempo di ricottura devono essere rigorosamente controllati. Il trattamento di pre-ossidazione è un processo critico nella sigillatura ermetica del vetro, poiché lo spessore e l'uniformità della pellicola di ossido influiscono direttamente sulla forza di adesione e sulla tenuta all'aria della chiusura.

Temperatura di lavoro effettiva (con prestazioni di adattamento all'espansione stabile):
Si consiglia una temperatura compresa tra -80 gradi e +450 gradi. All'interno di questo intervallo di temperature, può mantenere un coefficiente di dilatazione termica corrispondente al vetro duro e eccellenti prestazioni di tenuta ai gas. L'intervallo di temperatura di sigillatura ottimale è compreso tra 300 gradi e 450 gradi.
Temperatura di esposizione a breve-termine:
Fino a +500 gradi, ma il coefficiente di dilatazione termica aumenterà in modo significativo, il che potrebbe influire sull'affidabilità della tenuta.
Prestazioni a bassa-temperatura:
KOVAR mantiene una buona resistenza e tenacità al di sotto degli -80 gradi, ma il suo coefficiente di dilatazione termica può discostarsi leggermente da quello del vetro. Per le applicazioni a temperature ultra-basse, l'affidabilità della tenuta ermetica deve essere valutata in base a condizioni operative specifiche.
Limiti di temperatura-elevata:
Quando la temperatura supera i 415 gradi (punto Curie), la lega passa da ferromagnetica a paramagnetica, determinando cambiamenti significativi nelle sue caratteristiche di espansione e una ridotta corrispondenza con il vetro. Pertanto, KOVAR non è adatto per ambienti ad alta-temperatura superiore a 450 gradi.

KOVAR presenta eccellenti prestazioni di tenuta ermetica ed è un materiale chiave insostituibile nel settore dell'imballaggio elettronico:
1. Sigillatura ermetica con vetro:
Dopo il trattamento di preossidazione, KOVAR forma sulla sua superficie uno strato denso di ossido (spessore 2-5 μm). Durante il processo di sigillatura del vetro (a circa 900-1000 gradi), il vetro fuso si lega chimicamente con lo strato di ossido per creare un'interfaccia ermeticamente sigillata ad alta resistenza. Il tasso di perdita dopo la sigillatura può raggiungere < 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s (rilevamento perdite tramite spettrometria di massa dell'elio).
2. Sigillatura con ceramica:
KOVAR può essere sigillato su ceramiche come allumina e ossido di berillio tramite brasatura di metalli attivi (ad esempio metalli d'apporto TiCuAg) o incollaggio diretto, rendendolo adatto per imballaggi ceramici ad alta-affidabilità.
3. Punti di controllo chiave: i tre elementi di controllo chiave per Kovar e la sigillatura ermetica del vetro sono:
Spessore del film di ossido: 2-5 μm. Troppo sottile comporterà una forza di tenuta insufficiente, mentre troppo spesso causerà il distacco della pellicola di ossido.
Temperatura di sigillatura: 900-1000 gradi, corrispondente al punto di rammollimento del vetro
Velocità di raffreddamento: è necessario un raffreddamento lento (inferiore o uguale a 300 gradi all'ora) per evitare che lo shock termico causi la rottura del vetro.
4. Affidabilità:
I componenti ermetici KOVAR possono resistere a oltre 1000 cicli di temperatura tra -80 gradi e +450 gradi senza superare i tassi di perdita o subire guasti meccanici.

È possibile una sostituzione parziale, ma da valutare in base a specifici intervalli di temperatura e requisiti dei materiali di tenuta:
Vantaggi di KOVAR:

1. Corrispondendo al coefficiente di dilatazione termica del vetro borosilicato nell'intervallo da -80 gradi a +450 gradi, è la lega di tenuta più utilizzata e tecnicamente matura nel campo degli imballaggi elettronici.
2. Buona lavorabilità e saldabilità, che consente di modellarlo in varie forme.
3. Elevata resistenza alla tenuta e buona tenuta all'aria, con un tasso di perdita minimo < 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s.
4. Ha buone proprietà di adattamento all'espansione termica simili a quelle della ceramica di allumina.

Limitazioni di KOVAR:
1. Differenze di compatibilità con i diversi tipi di vetro:
È incompatibile con il vetro sodico-calcico (coefficiente di espansione di circa 9 × 10⁻⁶ / grado ) e dovrebbero essere selezionate invece altre leghe sigillanti (come 4J28).
2. Differenze rispetto alla saldatura con acciaio inossidabile comune:
Quando si salda con acciaio inossidabile austenitico, è necessario prestare attenzione alle sollecitazioni causate dalle differenze nel coefficiente di dilatazione termica.
3. Inadequate high-temperature (>500 gradi) prestazioni:
Il coefficiente di espansione termica aumenta significativamente oltre il punto Curie, rendendolo inadatto per ambienti con temperature ultra-elevate-.

4. Mancata corrispondenza con vetro a bassa-espansione:
Per il vetro al quarzo (con un coefficiente di espansione di circa 0,5 × 10⁻⁶ / grado), è necessario selezionare leghe sigillanti a bassa-espansione (come 4J36).

Raccomandazioni per la selezione dei materiali:
Per la selezione del materiale specifico, fornire condizioni operative dettagliate (tipo di materiale sigillante, intervallo di temperatura, mezzo ambientale, durata di servizio). Possiamo assistervi con un'analisi comparativa tecnica ed economica per aiutarvi a fare la scelta ottimale tra KOVAR e altri gradi di leghe per guarnizioni.
Per preventivi su specifiche specifiche, rapporti di test sui materiali o schede di parametri tecnici, contattare i nostri tecnici di vendita. Supportiamo la personalizzazione di dimensioni, condizioni di trattamento termico e trattamenti superficiali secondo necessità e forniamo una serie completa di documenti certificati a livello internazionale.