(Kovar para parte de aluminaProduzido porWintrustek)

I. Visão geral de Kovar

Kovar é uma liga de expansão à base de ferro-níquel-cobalto cuja principal característica é que seu coeficiente de expansão térmica corresponde ao de alguns vidros duros e cerâmicas (como a alumina) em uma determinada faixa de temperatura. Esse recurso o torna um material de vedação essencial em embalagens eletrônicas, aeroespacial, lasers e outras indústrias. É normalmente utilizado para fabricar componentes metálicos para vedação hermética com vidro ou cerâmica.

A designação "4J" para ligas de precisão sob o padrão nacional da China (GB) representa ligas com características de expansão "aproximadas" (J) de um determinado valor.

II. Análise detalhada de três notas Kovar

Pontos em comum: Todos os três são baseados em Fe-Ni-Co e possuem propriedades de expansão semelhantes às do vidro duro e da cerâmica. As curvas de expansão térmica, as temperaturas de Curie e as características mecânicas variam significativamente como resultado de pequenas mudanças na composição.

1. 4J29 (the most classic and widely used Kovar)

Composição Típica:Fe-29Ni-17Co, com pequenas adições de elementos desoxidantes como manganês e silício.

Características de expansão: Coeficiente de expansão linear médio altamente compatível com vidro do grupo molibdênio DM-308 e cerâmica de 92-96% de alumina na faixa de 20-450°C.

Parâmetros principais:

• Temperatura Curie: Aproximadamente 430°C (perde propriedades ferromagnéticas acima desta temperatura).

• Materiais correspondentes: Cerâmica de alta alumina, vidros do grupo molibdênio.

• Tratamento de Superfície: Normalmente requer revestimento de níquel ou ouro para melhorar a brasabilidade e a resistência à corrosão.

• Aplicações primárias: tubos de micro-ondas, lasers, caixas de circuitos integrados, relés de alta confiabilidade, conectores selados aeroespaciais.

2. 4J33 e 4J34 (Kovar melhorado)

Essas ligas são variantes desenvolvidas para resolver as deficiências do 4J29 (como elevados coeficientes de expansão em baixa temperatura), apresentando temperaturas Curie mais altas.

Diferenças de composição:

• 4J33: Fe-33Ni-14Co (reduced cobalt, increased nickel).

• 4J34: Fe-31Ni-15Co (composition intermediate between the two).

Características de expansão:Em temperatura ambiente de aproximadamente 300°C, o coeficiente de expansão é ligeiramente inferior ao 4J29, oferecendo melhor compatibilidade com determinados vidros ou cerâmicas especiais.

Vantagem principal - alta temperatura Curie:

• 4J29: ~430°C

• 4J33: ~500°C

• 4J34: ~480°C

Significância:Uma temperatura Curie mais alta garante que o material permaneça não magnético em temperaturas operacionais elevadas, evitando interferência magnética com instrumentos de alta frequência e alta precisão.

Seleção de aplicação: Adequado para ambientes de alta temperatura ou aplicações magneticamente sensíveis, ou selecionado com base em testes de correspondência de curva de expansão com materiais de vedação específicos.

III. Principais vantagens da brasagem Kovar com cerâmica de alumina

A vedação hermética à prova de gás de cerâmicas Kovar e de alumina por meio de brasagem é uma tecnologia vital em embalagens eletrônicas modernas, com os seguintes benefícios principais:

1. Correspondência excepcional de expansão térmica (vantagem fundamental)

Ao resfriar da brasagem até a temperatura ambiente, as mesmas taxas de contração de ambos os materiais reduzem bastante a tensão térmica residual na junta. Isso elimina com sucesso rachaduras na cerâmica e fraturas nas costuras de brasagem, resultando em máxima confiabilidade.

2. Alcançar alta estanqueidade a gases

As taxas de vazamento de hélio em sistemas maduros geralmente caem abaixo de 1×10⁻⁸ Pa·m³/s para componentes selados, isolando efetivamente a umidade externa e o oxigênio. Isso atende aos severos requisitos de confiabilidade para aplicações aeroespaciais, militares e outras aplicações de alta demanda.

3. Resistência Mecânica Superior e Integridade Estrutural

Kovar pr.oferece forte suporte mecânico e resistência, enquanto a cerâmica de alumina proporciona excelente isolamento e dureza. A brasagem desses materiais resulta em uma estrutura composta robusta com características protetoras e funcionais.

4. Processos maduros e alta confiabilidade

Uma cadeia de processo consistente foi construída, que inclui metalização cerâmica (técnica de molibdênio-manganês), niquelagem, montagem com componentes Kovar e brasagem a vácuo/ambiente protetor. O processo é altamente controlável, adequado para produção em massa e produz altos rendimentos com qualidade consistente.

4. Comparação resumida e recomendações de seleção

Ⅴ. Conclusão

Dentro da família Kovar, o 4J29 é o material padrão e recomendado para brasagem de cerâmicas com alto teor de alumina, proporcionando um bom equilíbrio entre desempenho, custo e confiabilidade. O 4J33/34 é uma melhoria de desempenho para aplicações específicas que exigem temperaturas operacionais mais altas ou características não magnéticas rigorosas.A brasagem de Kovar com cerâmica de alumina, que é apoiado pela sua correspondência de expansão térmica, tornou-se o padrão da indústria para embalagens herméticas de componentes eletrônicos e optoeletrônicos de alta confiabilidade.