在精密制造和电子封装领域,有一种特殊的合金因其独特的热膨胀性能而备受青睐,它就是KOVAR29合金(也称为4J29合金)。作为一种定膨胀合金,它的核心价值在于能够与硬玻璃或陶瓷实现近乎完美的匹配封接,从而在剧烈的温度变化中保持气密性和结构完整性。下面,我们将对KOVAR29合金的关键指标进行全面解析。
KOVAR29合金的成功,源于其精密的化学成分设计。它是一种基于铁-镍-钴的三元体系合金,其成分被严格控制在一个非常窄的范围内,以确保其热膨胀系数与特定材料(如硅硼硬玻璃)高度一致。
其主要成分构成如下:
镍:含量通常在28.5%至29.5%之间。镍是调整合金热膨胀系数的关键元素,其含量直接影响合金在特定温度范围内的膨胀行为。
钴:含量通常在16.8%至17.8%之间。钴的加入进一步稳定和优化了合金的热膨胀特性,并与镍协同作用,确保合金具有稳定的奥氏体组织。
铁:作为合金的基体元素,铁的含量约占余量,大致在53%左右。它构成了合金的主体框架。
微量元素与杂质控制:除了三大主元素,标准对锰、硅、碳、磷、硫等微量元素的含量有极其严格的限制。这些元素虽然含量极低,但如果超标,会严重影响合金的封接性能、加工性能以及长期可靠性。
这种近乎苛刻的成分控制,是KOVAR29合金实现其“可伐”(与玻璃膨胀匹配)特性的化学基础。
了解KOVAR29的力学与物理性能,对于产品设计和工艺制定至关重要。
1. 抗拉强度与屈服强度
KOVAR29合金的强度指标与其状态(退火态或硬态)密切相关。
在退火状态下,材料处于较软的状态,便于进行深冲压等冷加工。其典型的抗拉强度值一般在517兆帕(MPa) 以上。其屈服强度(通常以规定非比例延伸强度Rp0.2表示)则大约在345兆帕(MPa) 左右。这个状态下的合金具有良好的塑性和成形性。
在冷加工状态(硬态)下,由于加工硬化效应,其强度会显著提高。抗拉强度可达到655兆帕(MPa) 甚至更高。
这些强度数据表明,KOVAR29合金不仅关注热膨胀匹配,也具备足够的机械强度来承受一定的结构载荷和封装应力。
2. 密度
KOVAR29合金的密度是一个重要的物理常数,约为8.36克/立方厘米(g/cm³)。这个值介于常见金属之间,比钢略重,但比许多重金属要轻。该参数对于零件的重量计算、质心控制以及在航空航天等对重量敏感领域的应用具有重要意义。
3. 硬度
与强度类似,KOVAR29的硬度也强烈依赖于材料状态。
在退火状态下,其洛氏硬度(HRB)通常在65至85之间,布氏硬度(HB)约在135至185范围内,表明材料相对较软。
经过冷轧或冷拉后,硬度会明显上升,洛氏硬度(HRB)可超过90,反映出材料变硬、强度增加但塑性下降的特点。硬度的选择取决于后续加工需求,若需二次成形,通常选择退火态;若作为结构件使用,硬态可提供更好的刚性。
KOVAR29合金的生产和质量控制遵循着一系列严格的国际和国家标准,这确保了不同批次材料性能的一致性和可靠性。
国际标准:最广泛引用的是ASTM F15 标准,该标准专门针对用于电子封装的定膨胀合金,对Kovar(即UNS K94610)的成分和性能做出了详细规定。
中国国家标准:在中国,与之完全对应的牌号是4J29,其技术规范详细记载于GB/T 15018(关于精密合金牌号)和GB/T 15019(关于精密合金的分类和牌号)等标准中。这些标准对4J29合金的化学成分、物理性能及力学性能提出了明确的要求。
其他标准:此外,也可能参考MIL-P-45214C(美国军用标准)或各生产厂商的企业内部标准。
KOVAR29(4J29)合金凭借其独特的低膨胀特性、与玻璃/陶瓷卓越的封接能力,以及适中的强度、硬度和可加工性,成为了微电子、航空航天、激光器和高端继电器等领域不可替代的关键材料。其每一项性能指标——从精确到小数点后一位的化学成分,到具体的抗拉强度、屈服强度、密度和硬度——都经过精心设计和严格控制,共同铸就了它在精密封装世界中的卓越地位。理解这些指标,是正确选用和加工该材料的基础。
详细分析
1. 基本信息(源自公开工商信息)
成立时间:2003年07月08日(截至2024年,已运营超过21年,不属于新公司,有一定的行业积淀)。
经营范围:主要涵盖有色金属、金属材料、矿产品、化工产品等的销售,以及从事货物及技术的进出口业务。
2. 优势与积极方面
经验与存续时间:成立超过10年,表明公司在市场竞争中生存了下来,拥有一定的客户资源、供应链关系和行业经验。
地理位置:位于上海这一全国金融、贸易和物流中心,信息灵通,交通便利,便于开展国内及进出口业务。
资质齐全:拥有“货物进出口”资质,意味着可以开展国际贸易业务,这对于有色金属这类大宗商品贸易非常重要。
他们主营的镍基合金通常包括以下几大类和具体牌号:
一、 高温合金系列
这类合金在高温下具有优异的强度、抗蠕变和抗氧化能力。
Inconel 系列:
Inconel 600: 耐高温、耐腐蚀,常用于热处理设备、化学处理行业。
Inconel 601: 极高的抗氧化性,常用于热处理炉构件、工业炉。
Inconel 625: 明星产品,具有优异的疲劳强度和抗氯离子应力腐蚀开裂能力,广泛应用于海洋、航空航天和化工领域。
Inconel 718: 最广泛使用的高温合金之一,在高温下具有极高的强度,是航空发动机和燃气轮机关键部件的首选材料。
Inconel X-750: 通过时效硬化获得高强度,用于燃气轮机零件、火箭发动机部件。
Hastelloy 系列:
Hastelloy C-276: 王牌耐腐蚀合金,对多种苛刻的化学介质有极佳的耐腐蚀性,是化工行业的标杆材料。
Hastelloy C-22: 比C-276更优异的抗点蚀和缝隙腐蚀能力,用于更苛刻的环境。
Hastelloy B-2/B-3: 专门抵抗还原性介质(如盐酸、硫酸)的腐蚀。
二、 耐腐蚀合金系列
这类合金在常温或中温下对各类酸、碱、盐等腐蚀介质有极强的抵抗力。
Monel 系列:
Monel 400: 对氢氟酸、海水、碱液等有极佳的耐蚀性,常用于海洋和化工环境。
Monel K-500: 在Monel 400的基础上增加了强度,具有磁性,用于泵轴、油阀等。
其他镍铜、镍铬合金:
Alloy 20: 优异的抗硫酸腐蚀能力,常用于硫酸环境下的化工设备。
Nickel 200/201: 纯镍,具有优异的耐腐蚀性和导电性,常用于处理苛性碱的环境。
三、 精密合金系列
这类合金具有特殊的物理性能,如低膨胀、恒弹性等。
Invar 36: 因瓦合金,具有极低的热膨胀系数,用于精密仪器、航空航天领域需要尺寸稳定的零件。
Ni-Span-C 902: 恒弹性合金,其弹性模量在一定温度范围内基本恒定,用于高级传感器和精密弹簧。
产品形态
上海商虎通常提供上述合金的多种形态的原材料,包括:
板材、带材
棒材、线材
管材、管件(无缝管、焊管、弯头、三通等)
法兰、锻件
焊材(焊条、焊丝)
重要提示:
具体库存和牌号可能变动: 以上列出的是镍基合金的常见牌号,但公司的具体库存和主营产品可能会根据市场需求和采购情况发生变化。
最佳确认方式: 要获取最准确、最及时的产品信息,强烈建议您直接联系上海商虎有色金属有限公司的销售或客服人员。他们可以提供最新的产品目录、技术参数、价格和现货情况。
官网查询: 您可以访问他们的官方网站(如果有的話)来查看详细的产品介绍。
希望以上信息能对您有所帮助!如果您有特定的应用场景或介质环境,也可以提出,这样可以更有针对性地推荐合适的合金牌号。