Materiálový list: Kovar / 1.3981 (Nilo K / Dilaton T)

Kovar (W.Nr. 1.3981, UNS K94610) je vakuově tavená slitina železa, niklu a kobaltu. Její koeficient tepelné roztažnosti byl navržen tak, aby od pokojových teplot až do přibližně 450 °C přesně kopíroval křivku tepelné dilatace borosilikátových skel (např. Pyrex) a aluminové ocelové keramiky. Je celosvětovým standardem pro mikroelektroniku, aerospace a optiku vyžadující hermetické spoje kov-sklo a kov-keramika.

1. Přesné chemické složení

Prvek (Značka) Procentuální podíl (%) Hlavní metalurgický význam a vliv
Nikl (Ni) 28.5 - 29.5 % Základní legující prvek stabilizující austenitickou strukturu pro konstantní chování roztažnosti.
Kobalt (Co) 16.8 - 17.8 % Zvyšuje inflexní bod Curieovy teploty, potlačuje fázové přeměny a upravuje lineární expanzi materiálu.
Železo (Fe) Zbytek (cca 53 %) Základní kov tvořící strukturní matrici legury.
Mangan (Mn) Max. 0.50 % Působí jako deoxidant při vakuovém tavení a zlepšuje technologickou tvárnost za tepla.
Uhlík (C) Max. 0.04 % Udržován na ultra nízké úrovni pro zamezení vnitřní tvorby bublin plynů při zatavování do skla.

2. Mechanické vlastnosti (Typické hodnoty při 20 °C)

Mechanický parametr Garantovaná hodnota Podmínky a stav materiálu
Mez kluzu (Rp 0.2) ≥ 270 MPa V měkce žíhaném stavu; vykazuje ideální vlastnosti pro hluboké lisování.
Pevnost v tahu (Rm) 450 - 550 MPa Standardní pevnostní rozsah pro kalibrované dráty, pásy a tažené profily.
Tažnost (A5) ≥ 25 % Vysoká plasticita umožňující náročné ražení miniaturních elektronických kalíšků a pouzder.
Tvrdost (HB) Cca 150 HB Umožňuje precizní strojní obrábění a soustružení kolíků bez nadměrného opotřebení řezných nástrojů.

3. Fyzikální vlastnosti

Fyzikální veličina Hodnota Teplota a poznámka
Hustota 8.36 g/cm3 Měrná hmotnost materiálu při pokojové teplotě 20 °C.
Bod tání 1450 °C Teplotní mez tavení vakuově rafinované Fe-Ni-Co matrice.
Tepelná roztažnost (α) 5.1 x 10?6 / K Klíčový koeficient lineární tepelné roztažnosti v teplotním rozsahu 30 °C až 400 °C.
Tepelná vodivost 17.0 W/m·K Měřeno při 20 °C; podporuje plynulý odvod tepla z pouzder polovodičů.
Modul pružnosti (E) 138 GPa Modul pružnosti v tahu zajišťující vysokou mechanickou a rozměrovou integritu.

4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti

Hlavní metalurgickou předností Kovaru (Alloy K) je absence jakýchkoliv fázových přeměn (např. transformace na křehký martenzit) až do hluboce podnulových teplot (-80 °C), což zaručuje stabilitu hermetického spoje v kosmickém prostoru. Při zahřívání se dokonale přizpůsobuje roztažnosti skla, čímž brání vzniku trhlin. Z hlediska korozní odolnosti vykazuje v běžném suchém prostředí dlouhodobou pasivitu. Ve vlhkých či venkovních expozicích je však náchylná k oxidaci kvůli vysokému obsahu železa. V mikroelektronickém průmyslu se proto hotové díly z Kovaru standardně elektrolyticky pokovují (např. niklem, zlatem, stříbrem nebo mědí), což výrazně zvyšuje jejich korozní ochranu, trvanlivost a garantuje excelentní pájitelnost.

5. Nejčastější průmyslové aplikace a využití

6. Přehled norem a specifikace dle hutních polotovarů

Typ polotovaru Technická norma ASTM / DIN / MIL Rozsah platnosti a určení aplikace
Plech / Deska / Pás ASTM F15 (Plech) / DIN 17750 / MIL-I-23011 Válcované pásy a přesné plechy pro hluboké tažení patek, pouzder a stínících mikrovlnných krytů.
Kruhová tyč / Výkovek ASTM F15 (Tyče) / DIN 17752 / ASTM B564 Kované a loupané kruhové tyče pro přesné soustružení vakuových přírub a kolíků senzorů.
Trubka bezešvá ASTM F15 (Trubky) / DIN 17751 Bezešvé přesné kapiláry pro technologické průchodky a vakuové měřicí sondy.
Trubka svařovaná ASTM F15 (Welded) Svařované kalibrované trubky pro specifické ochranné pláště elektrokomponentů.
Drát ASTM F15 (Drát) / DIN 17753 Přesně tažené dráty pro sklo-kovové zatavení, patice baněk a elektrotechnické spoje.

Tento technický list má výhradně informativní charakter. Data jsou sjednocena z oficiálních specifikací výrobců Special Metals, VDM Metals a Haynes International za účelem křížového porovnání ekvivalentů.