コヴァール

1. 硬質ガラスとセラミックに一致する熱膨張係数 (主な利点): -80 度から +450 度の温度範囲内で、平均線膨張係数は 4.5 - 6.5 × 10⁻⁶ / 度であり、ホウケイ酸ガラスやアルミナ セラミックとほぼ完全に一致し、密閉アセンブリの気密性と長期信頼性を確保します。
2. 優れた気密シール性能: 前酸化処理後、KOVAR は溶融ガラスと化学結合を形成します。-封止後の漏れ率は 1 × 10-9 Pa・m3/s 未満に達する可能性があり、高信頼性の電子パッケージングの要件を満たします。-
3. 可塑性、加工性が良好：焼鈍伸びが20～30％あり、冷間圧延、冷間引抜、プレス、機械加工などの各種成形加工が可能です。
4.優れた溶接・シール性能：TIG溶接、抵抗溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接、ロウ付けなどの方法で接続でき、ガラスやセラミックスとの接合時に高いシール強度を発揮します。
5. 優れた寸法安定性：安定化処理後、長期使用時の寸法変化が少なく、精密電子部品に適しています。-
6. 複数の国際規格に準拠: ASTM F15、UNS K94610、GB/T 15018 (4J29)、MIL-I-23011 など。

A:

KOVAR の膨張整合特性は、正確に制御されたニッケル-含有量と強磁性特性に由来します。

1. インバー効果の拡張応用:
KOVAR の膨張特性はインバー効果に基づいていますが、約 17% のコバルトを添加し、ニッケル含有量を約 29% に調整することで、元の狭い低膨張温度範囲 (-100 度から +200 度) をより高い温度範囲 (室温から +450 度) に拡張およびシフトします。これは、ホウケイ酸ガラスの軟化温度範囲と完全に一致します。
2. ニッケルとコバルトの相乗作用:
合金中の約 29% のニッケルと 17% のコバルトが協働して、室温からガラスのアニーリング温度範囲内で合金の膨張曲線が硬質ガラスの膨張曲線とほぼ完全に一致します。この正確な一致により、シールの冷却プロセス中に金属の収縮がガラスと正確に一致し、シール界面での過度の残留応力が防止されます。
3. キュリー点と動作温度の関係:
KOVAR のキュリー点は約 415 度で、動作温度の上限 (約 450 度) は正確にホウケイ酸ガラスのアニーリング温度範囲内にあります。これは偶然ではなく、合金設計の中核的な側面です。-合金が強磁性から常磁性へ移行するとき、その膨張係数の変化はガラスの膨張特性の変化と同期し、温度範囲全体にわたって整合が達成されます。

KOVAR の熱処理は、最終的な微細構造の安定性、寸法精度、気密シール性能に決定的な影響を与えます。
1. アニーリング (応力除去、構造の均質化):
800-900 度まで加熱し、0.5 ～ 1 時間保持した後、炉内で冷却するか、1 時間あたり 300 度以下の速度で空冷して、安定したオーステナイト組織と均一な膨張特性を獲得します。
2. 安定化処理 (高精度部品に推奨):
300 ～ 400 度で 1 ～ 4 時間保持し、その後室温までゆっくり冷却して残留応力を除去し、オーステナイト構造を安定させ、その後の使用時の寸法ドリフトを最小限に抑えます。
3. 前酸化処理 (ガラス封止用):
湿潤水素雰囲気または適量の酸素を含む窒素雰囲気中で900～1000度で15～30分間保持すると、厚さ2～5μmの緻密な酸化膜が形成され、ガラスとの良好な封止が確保されます。酸化膜の主成分は(Co,Ni)Fe2O4スピネル構造です。
4.応力除去処理（加工後）：
200-300 度で 1 ～ 2 時間保持し、その後空冷して切削応力による変形を防ぎます。
注: KOVAR は高温で粒子が成長する傾向があるため、アニーリングの温度と時間を厳密に制御する必要があります。前酸化処理は、酸化膜の厚さと均一性がシールの接合強度と気密性に直接影響するため、ガラスの気密封止において重要なプロセスです。

実効使用温度 (安定した膨張整合性能を備えた):
-80 度から +450 度にすることをお勧めします。この温度範囲内では、硬質ガラスに匹敵する熱膨張係数と優れた気密シール性能を維持できます。最適なシール温度範囲は 300 度から 450 度です。
短期暴露温度:-
最大 +500 度ですが、熱膨張係数が大幅に増加するため、シールの信頼性に影響を与える可能性があります。
低温でのパフォーマンス:{0}
KOVAR は、-80 度以下で良好な強度と靱性を維持しますが、その熱膨張係数はガラスの熱膨張係数からわずかに異なる場合があります。超低温用途の場合、気密シールの信頼性は特定の動作条件に基づいて評価する必要があります。-
高温の制限:-
温度が 415 度 (キュリー点) を超えると、合金は強磁性から常磁性へと転移し、その膨張特性に大きな変化が生じ、ガラスとの適合性が低下します。したがって、KOVAR は 450 度を超える高温環境には適していません。-

KOVAR は優れた気密封止性能を示し、電子パッケージング業界にとってかけがえのない重要な材料です。
1. ガラスによる気密封止:
前酸化処理後、KOVAR はその表面に緻密な酸化層（厚さ 2-5 μm）を形成します。ガラス封止プロセス (約 900 ～ 1000 度) 中に、溶融ガラスが酸化層と化学的に結合し、高強度の気密封止された界面が形成されます。密封後の漏れ率は < 1 × 10-9 Pa・m3/s に達することがあります (ヘリウム質量分析による漏れ検出)。
2.セラミックスによる封止：
KOVAR は、活性金属ろう付け (TiCuAg フィラー メタルなど) または直接接合によってアルミナや酸化ベリリウムなどのセラミックに封止できるため、信頼性の高いセラミック パッケージングに適しています。-
3. 主要な制御ポイント: コバールおよびガラスの気密封止の 3 つの主要な制御要素は次のとおりです。
酸化膜厚さ：2～5μm。薄すぎるとシール強度が不足し、厚すぎると酸化皮膜が剥がれる原因となります。
シール温度: 900-1000 度、ガラス軟化点に一致
冷却速度: 熱衝撃によるガラス割れを防ぐために、ゆっくり冷却する必要があります (1 時間あたり 300 度以下)。
4. 信頼性:
KOVAR の気密コンポーネントは、漏れ率を超えたり機械的故障を起こすことなく、-80 度から +450 度までの 1000 回を超える温度サイクルに耐えることができます。

部分的な代替は可能ですが、特定の温度範囲とシール材の要件に基づいて評価する必要があります。
コバールの利点:

1. -80 度から +450 度の範囲のホウケイ酸ガラスの熱膨張係数に一致し、電子パッケージングの分野で最も広く使用され、技術的に成熟した封止合金です。
2. 加工性、溶接性が良く、様々な形状に加工可能です。
3. 高いシール強度と良好な気密性、漏れ率は < 1 × 10⁻⁹ Pa・m³/s と低いです。
4. アルミナセラミックスと同様の良好な熱膨張特性を有します。

KOVAR の制限:
1. ガラスの種類による互換性の違い:
ソーダ石灰ガラス (膨張係数約 9 × 10-⁶ / 度) とは互換性がないため、代わりに他の封止合金 (4J28 など) を選択する必要があります。
2. 通常のステンレス鋼の溶接との違い：
オーステナイト系ステンレス鋼を溶接する場合は、熱膨張係数の違いによる応力に注意が必要です。
3. Inadequate high-temperature (>500度）性能：
熱膨張係数はキュリー点を超えると大幅に増加するため、超高温環境には適していません。{0}}-

4. 低膨張ガラスとの不一致:-
石英ガラス（膨張係数が約 0.5 × 10⁻⁶ / 度）の場合は、低膨張シール合金（4J36 など）を選択する必要があります。-

材料選択に関する推奨事項:
特定の材料を選択する場合は、詳細な動作条件 (シーラント材料の種類、温度範囲、環境媒体、耐用年数) を提供してください。当社は、KOVAR と他のシール合金グレードの間で最適な選択を行うために、技術的および経済的な比較分析を支援します。
特定の仕様、材料試験レポート、または技術パラメータシートに関する見積もりについては、当社のセールスエンジニアにお問い合わせください。必要に応じて寸法、熱処理条件、表面処理のカスタマイズをサポートし、国際認証ドキュメントのフルセットを提供します。