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
- Hermetické průchodky a kontaktní kolíky pro integrované obvody, diody, transistory a senzory.
- Výroba rentgenových trubic, mikrovlnných elektronek, klystronů a vakuových spínačů.
- Pouzdra pro laserové diody, fotonické optické systémy a optoelektroniku.
- Těsnicí prvky a příruby pro skleněné baňky a vědeckou vakuovou techniku.
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.