Kovar je přesná slitina s daným koeficientem lineární tepelné roztažnosti , obvykle sestávající z 29 % niklu (Ni) , 17 % kobaltu (Co) a 54 % železa (Fe) s nečistotami křemíku , uhlíku , manganu .
Má koeficient tepelné roztažnosti blízký v širokém rozsahu teplot koeficientu tepelné roztažnosti borosilikátového skla používaného pro výrobu válců pro žárovky , zářivky , vakuová zařízení , izolátory sklo na kov a kovokeramický mikroobvod případy.
Vyznačuje se vysokou přilnavostí k roztavenému sklu, proto je široce používán pro výrobu elektrických vodičů procházejících sklem vakuových, plynem plněných a utěsněných zařízení a různých lamp.
Název slitiny "kovar" je registrovaná ochranná známka společnosti Carpenter Technology Corporation CRS Holdings [1] . V SSSR a Rusku má v závislosti na technologii výroby označení „NK29“ a „NK29-VI“ [2] .
| Vlastnictví | Po slinování |
Po lisování za tepla |
|---|---|---|
| Hustota , g/ cm3 | 8,0 | 8.35 |
| Teplota tání , °C | 1450 | |
| Měrná tepelná kapacita J/(kg•K) | 460 | |
| Tepelná vodivost , W/(K•m) | 17; (16,7; 17,3; 19) | |
Tvrdost podle Vickerse ( zátěž 1 kgf ) |
160 | 150 |
| Pevnost v tahu , MPa ( kgf ) |
650 (65) | |
| Prodloužení při přetržení, % |
třicet | |
| Poissonův poměr | 0,32-0,42; 0,317 [3] | |
| Youngův modul , GPa | 138-196 | |
| Mez pružnosti , MPa | 270 | |
| Elektrický odpor , Ohm•mm 2 /m |
0,49 | |
Je to měkký, tažný stříbrno-bílý kov.
Ve vlhkém prostředí je slitina náchylná ke korozi a vyžaduje ochranné antikorozní nátěry. Obvykle jsou pro tento účel přístrojové terminály vyrobené ze slitiny poniklované .
Slitina je dobře pocínována cín - olověnými pájkami . Při pájení se sklem vytváří spolehlivý vakuově těsný spoj. Přes průhledné bezbarvé sklo je vidět, že drát vyrobený ze slitiny má ve spoji měděně červenou barvu, takže se někdy mylně domníváme, že drát je z mědi .
Youngův modul a Poissonův poměr závisí na tepelném zpracování slitiny a její deformaci, - po žíhání nebo ve zpevněném stavu: Youngův modul od 138 MPa do 196 MPa , Poissonův koeficient od 0,317 do 0,42.
Teplotní koeficient lineární roztažnosti slitiny (TCLE) je dobře sladěn s TCLE některých speciálních druhů skla. Například třídy skla S49-2, S51-1, S51-2 mají TLEC v teplotním rozsahu od 20 do 300 °C 5,2·10 −6 1/K [5] .
Při teplotě Curieho bodu dochází ve slitině k fázovému přechodu - do této teploty má TCLE hodnotu asi 5,5·10 −6 1/K a nad Curieovým bodem asi 9·10 −6 1 /K. Tento zlom v závislosti CLTE na teplotě se nazývá inflexní bod . Hodnota teploty inflexního bodu je normalizována normami pro slitinu [4] . U slitiny NK29 by měl být inflexní bod 420 °C.
Součinitel tepelné roztažnosti slitin 29NK a 29NK-VI ve formě žíhaného pásu je uveden v tabulce.
| Teplota, °C | -100 | -80 | -60 | -40 | -dvacet | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
| Teplotní koeficient lineární roztažnosti slitin 29NK a 29NK-VI, ×10 −6 1/K |
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 |
V SSSR a Rusku je chemické složení přesných slitin stanoveno GOST 10994-74 „Přesné slitiny. Marks. Například slitina třídy 29NK má následující složení v hmotnostních %:
| Žehlička | Nikl | Kobalt | Uhlík | Křemík | Mangan | Fosfor | Síra | Chrom | Měď | Hliník | Titan |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| odpočinek | 29 | 17 | ne více než 0,03 |
ne více než 0,3 |
ne více než 0,4 % |
ne více než 0,015 |
ne více než 0,015 |
ne více než 0,1 |
ne více než 0,2 |
ne více než 0,2 |
ne více než 0,1 |
Ostatní chemické prvky, kromě železa, niklu a kobaltu, jsou ve složení slitiny nežádoucí, protože zhoršují její vlastnosti.
Slitina se taví v elektrických obloukových pecích . Slitinové komponenty jsou přidávány ve formě feroslitin . V procesu tavení je chemické složení slitiny pečlivě kontrolováno, proto je tato slitina klasifikována jako přesná slitina.
Po tavení jsou slitinové ingoty podrobeny válcování , tažení , aby se získal drát, tyče různých průřezů, pásky, trubky a jiné profily.
Před použitím pro pájení se sklem nebo keramikou se slitinové obrobky vyžíhají v atmosféře vlhkého vodíku při teplotě 800–900 °C a poté se na povrchu vytvoří oxidový film požadované tloušťky zahřátím na vzduchu po stanovenou dobu. trvání na řízenou teplotu. Oxidový film se skládá z oxidů kobaltu a niklu s mírnou příměsí oxidu železa, protože oxid železa vznikající při oxidaci je redukován kobaltem. Oxidový film výrazně zlepšuje přilnavost k roztavenému sklu [6] [3] .
Nyní je hlavním spotřebitelem slitiny (po vytěsnění vakuových zařízení polovodičovými zařízeními ) výroba žárovek a zářivkových svítidel , polovodičových zařízení v kovo-skleněných a kovokeramických pouzdrech, utěsněných elektrických konektorů se skleněnými izolátory, kde drát nebo páska vyrobená ze slitiny se používá pro utěsněné vodiče proudu procházející sklem nebo keramikou.
V menší míře se slitina používá k výrobě mikroobvodových vývodů (ani nutně mikroobvodů v kovo-skleněných nebo kovokeramických pouzdrech, také v plastových). Toto použití slitiny pro kolíky mikroobvodů v plastových pouzdrech a dalších aplikacích je dáno relativní levností slitiny, dostupností a dobrou zpracovatelností - slitina je tažná i za studena, dobře válcovaná , tažená , ražená hlubokým tažením, svařovaná , pájené cín-olovem a tvrdými pájkami .
Některé slitiny s normalizovaným CLTE: