4J29 Kovar ötvözet

A 4J29 (más néven Kovar, UNS K94610/DIN 1.3981) egy nemzetközileg elismert tipikus vas-nikkel-kobalt fix expanziós üvegtömítő ötvözet. Ennek az ötvözetnek a lineáris tágulási együtthatója hasonló a szilícium-bór keményüvegéhez 20{6}}450 fokon, magas a Curie-pontja, nagy megbízhatóságú légmentes tömítés érhető el, és alacsony hőmérsékleten is jó a szerkezeti stabilitása. Az ötvözet oxidfilmje sűrű, és jól behatolhat az üvegbe. És nem lép kölcsönhatásba a higannyal, alkalmas higanykisülést tartalmazó műszerekben való használatra. A sűrű oxidfilm könnyen beszivárog az üvegbe, és ez az elektromos vákuumkészülékek fő tömítő szerkezeti anyaga. Ez az előnyben részesített anyag a félvezető-, repülés- és egyéb területeken a szerkezeti elemek csomagolására is.

Kína: GB/T 15018-1994 Precíziós ötvözet megnevezése – 4J29 típus

Egyesült Államok: ASTM F15-1998 – UNS K94610

Európa: EN 10269-2013 – 1.3981

Japán: JIS C2520-1999 – KOVAR ötvözet

A 4J29 ötvözet fő összetevői a következők:

• Nikkel (Ni): 28,5% – 29,5%
• Kobalt (Co): 16,8% – 17,8%
• Vas (Fe): Egyensúly

Egyéb elemek (maximális határok):

• Szén (C) 0,03% vagy annál kevesebb
• Szilícium (Si) 0,30% vagy annál kevesebb
• Mangán (Mn) 0,50% vagy annál kevesebb
• Foszfor (P) 0,020% vagy annál kevesebb
• Kén (S) 0,020% vagy annál kisebb

Összes elem, például alumínium, magnézium, cirkónium, titán stb. 0,20% vagy annál kisebb

• Sűrűség: Körülbelül 8,2-8,3 g/cm³. A viszonylag nagy sűrűség tükrözi az ötvözet jellegzetes összetételét és szoros atomi tömítését.
• Olvadáspont: Körülbelül 1420-1455 fok, ami lehetővé teszi az ötvözet stabil szerkezetének fenntartását még magas hőmérsékleten is.
• Hőtágulási együttható (CTE): A 20–450 fokos tartományban közel áll a boroszilikát keményüvegéhez, körülbelül 1,1–1,5 × 10⁻⁶/fok. Ez a CTE egyezés üveggel kulcsfontosságú előnyt jelent a tömítési alkalmazásoknál.
• Curie-pont: Viszonylag magas. Bár konkrét érték nincs megadva, a magas Curie-pont biztosítja a mágneses stabilitást egy bizonyos hőmérsékleti tartományon belül.

Ezek a fizikai tulajdonságok a 4J29 ötvözet széles körű alkalmazási lehetőségeit biztosítják olyan területeken, mint az elektrovákuum-eszközök, a repülőgépipar és a precíziós műszerek. Például az elektrovákuum készülékeknél a megfelelő CTE megbízható üveg-fém tömítést biztosít, míg magas olvadáspontja lehetővé teszi, hogy ellenálljon a magas hőmérsékletű működési környezetnek. A repülőgépiparban kiváló fizikai tulajdonságai hozzájárulnak az alkatrészek megbízhatóságának és stabilitásának javításához.

A 4J29 ötvözet kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik.

• Szakítószilárdság: Általában 450-600 MPa. Ez a húzóterhelésekkel szembeni erős ellenállást és a feszültség alatti törésre való csekély hajlamot jelzi.
• Folyási szilárdság: Körülbelül 200 – 300 MPa. Amikor az alkalmazott feszültség eléri ezt a szintet, az anyag képlékeny deformáción megy keresztül.
• Megnyúlás: Általában 20-30%. Ez tükrözi az ötvözet azon képességét, hogy a húzóterhelés során képlékeny deformáción megy keresztül, így kevésbé hajlamos a rideg törésre.
• Keménység: Körülbelül 170-220 HV. Az ötvözet jó nyomószilárdságot és kopásállóságot kínál.

Ezek a mechanikai jellemzők lehetővé teszik, hogy a 4J29 ötvözet megfeleljen a különféle ipari alkalmazások követelményeinek. Például az elektrovákuum készülékek tömítőszerkezeteiben jó mechanikai tulajdonságai hozzájárulnak a megbízható és stabil tömítések biztosításához. Az űrrepülés területén képes ellenállni a bonyolult mechanikai környezeteknek, megfelelő szilárdsági és szívóssági támogatást biztosítva az alkatrészeknek. Ezenkívül a precíziós megmunkálást és kopásállóságot igénylő alkalmazásokban a 4J29 ötvözet keménysége, nyúlása és egyéb tulajdonságai jelentős szerepet játszanak.

• Tisztítás és gáztalanítás tömítés előtt (nedves hidrogénkezelés): 950-1050 fok, szigetelés 10-30 percig, kemencehűtés (gáztalanítás, porozitásgátló)
• Magas hőmérsékletű nedves hidrogén izzítás: tartsa 900 ± 20 fokon 1 órán át → tartsa 1100 ± 20 fokon 15 percig, hűtse le 200 fok alá legfeljebb 5 fok/perc sebességgel (stabilizálja a szerkezetet, javítja a tágulási konzisztenciát)
• Előoxidációs kezelés: Oxidáció levegőben 800 fok körül, tömegnövekedés 0,2-0,4 mg/cm ² (sűrű oxidfilmet hoz létre, fokozza az üveg beszivárgását és a kötési szilárdságot)
• Feszültségmentesítő izzítás: 470-540 fok, tartás 1-2 óráig, kemencehűtés/levegőhűtés (megmunkálás utáni feszültségmentesítés a deformáció megelőzése érdekében)
• Közbenső izzítás: 750-900 fok, tartás 15-1 óra, kemencehűtés/léghűtés/vízhűtés (hideghengerlés/hideghúzás utáni munkakeményedés megszüntetése)

• Feldolgozási teljesítmény: Jó hideg/meleg feldolgozási teljesítmény, mélyhúzott csík szemcsemérete 7-nél nagyobb vagy egyenlő, alacsony képlékeny anizotrópia; Az átfogó teljesítmény akkor optimális, ha a hideg alakváltozási arány 60-65%, a szemcseméret pedig 7-8,5 szint
• Weldability: Suitable for brazing, fusion welding, and resistance welding; Good weldability with metals such as copper, steel, nickel, etc; Argon arc welding requires strict control of zirconium content (>0,06% könnyen okozhat hegesztési repedést)
• Felületkezelés: homokfújható, polírozható, pácolható; Lezárás után 10%-os sósav+10%-os salétromsav (70 fok, 2-5 perc) használható az oxidfilm eltávolítására; Arannyal/ezüsttel/nikkellel/krómmal bevonható a vezetőképesség és a korrózióállóság fokozása érdekében
• Fő kockázat: Alacsony hőmérsékletű gamma → alfa martenzites átalakulás (transzformációs hőmérséklet<-80 ℃) can cause volume expansion and internal stress cracking in sealing, requiring strict control of composition and heat treatment; Avoid heating in a sulfur-containing atmosphere

• Alacsony hőtágulási együttható – A 4J29 ötvözet hőtágulási együtthatója szorosan megegyezik a boroszilikát keményüvegével, lehetővé téve, hogy minimális méretváltozást tartson fenn hőmérséklet-ingadozások esetén, ezáltal biztosítva a tömített alkatrészek stabilitását és megbízhatóságát.
• Jó megmunkálhatóság – Az ötvözet különféle módszerekkel, például kovácsolással, hengerléssel és húzással feldolgozható, megkönnyítve a későbbi megmunkálást és összeszerelést.
• Kiváló mechanikai tulajdonságok – A 4J29 ötvözet nagy szakítószilárdsággal, folyáshatárral, keménységgel és egyéb mechanikai teljesítménymutatókkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik, hogy megfeleljen a különféle összetett működési feltételek követelményeinek.
• Jó hőstabilitás – Az ötvözet stabil teljesítményt tart fenn széles hőmérsékleti tartományban, így alkalmas magas és alacsony hőmérsékletű környezetben egyaránt.

• Félvezető/integrált áramköri csomagolás: héj, vezetékkeret, lapkatartó, lezárt dugó (nagy megbízhatóságú tömítés)
• Elektromos vákuumeszközök: emissziós cső, oszcillációs cső, gyújtócső, magnetron, tranzisztorház, konzol (üveg zárt maganyag)
• Repülés: Magas hőmérsékletű rögzítők, műszerelemek, érzékelőházak (magas és alacsony hőmérsékletű méretstabilitás)
• Precíziós műszerek: relék, kapcsolók, vákuumműszerek, higanykisüléses műszerek (nem érintkeznek higannyal)
• Precíziós gépek: nagy stabilitású alkatrészek, tengelyhüvelyek, vezetőelemek (kis tágulású, kopásálló{0}})

1. kérdés: Mi az a 4J29 Kovar ötvözet?
V: A 4J29 (más néven Kovar, UNS K94610 vagy DIN 1.3981) egy vas-nikkel-kobalt ötvözet, amelyet üveg-fém tömítésre terveztek. Hőtágulása szorosan megegyezik a boroszilikát keményüvegével (pl. Pyrex), így ideális hermetikus tömítésekhez.

Q2: Miért fontos a bővítési egyezés?
V: Ha a fém az üvegtől eltérően tágul, az üveg megreped a hűtés során. A Kovar illeszkedő tágulása nyomófeszültség-tömítést hoz létre, amely erős, hermetikus és termikusan stabil.

Q3: Megmunkálható és hegeszthető?
V: Igen. Jó hideg/meleg megmunkálhatósága van. Forrasztott, ömlesztett vagy ellenálláshegesztett lehet. AWI-hegesztéshez tartson cirkóniumot<0.06% to avoid cracks.

4. kérdés: Milyen felületkezelések lehetségesek?
V: Homokfúvás, polírozás, pácolás. Lezárás után az oxid eltávolítható 10% HCl + 10% HNO₃ oldatban (70 fok, 2-5 perc). Az Au, Ag, Ni vagy Cr bevonat javítja a vezetőképességet és a korrózióállóságot.

Q5: A 4J29 mágneses?
V: Igen, a Curie-pontig (~430 fok) ferromágneses. Ez hasznos lehet, de figyelembe kell venni az érzékeny elektronikus alkalmazásokban is.

6. kérdés: Miért van hozzáadva kobalt?
V: A kobalt csökkenti a hőtágulási együtthatót és megemeli a Curie-pontot, így biztosítva, hogy az ötvözet megfelelő tágulást tartson fenn magasabb hőmérsékletig.

7. kérdés: Miért részesítik előnyben az üveg-fém tömítéseknél?
V: A boroszilikát üvegével közel azonos hőtágulása megakadályozza a repedést a hűtés során. Az előoxidált felület kémiai kötést képez az olvadt üveggel, így valóban hermetikus, feszültségálló tömítést hoz létre.

8. kérdés: A 4J29 ugyanaz, mint a Kovar?
V: Igen. A „Kovar” egy védjegy (eredetileg a Westinghouse-tól), amely az ezzel a specifikus tágulási jellemzővel rendelkező Fe-Ni-Co ötvözetek általános neve lett. 4A J29 a kínai, az UNS K94610 az amerikai, az 1.3981 pedig az európai.

Népszerű tags: 4j29 kovar ötvözet, Kína 4j29 kovar ötvözet gyártók