4J33是一种定膨胀铁镍钴合金,在中国国家标准(GB/T)中的牌号。它属于玻封合金的一种。
类别:精密合金、电真空合金、定膨胀合金。
主要成分:以铁(Fe) 为基,加入镍(Ni)、钴(Co) 等元素,通过精确的成分配比来调整其热膨胀系数。
核心用途:主要用于与特定的硬玻璃(如DM-308硼硅玻璃) 进行匹配封装,以实现气密性密封。
4J33之所以被用作玻封材料,是因为它具有一系列独特的物理和化学特性。
这是4J33最重要的特性。在一定的温度范围内(通常是 -60°C 至 +400°C),它的平均线膨胀系数与特定的硬玻璃(如DM-308)非常接近。
好处:当合金和玻璃被加热熔封后一起冷却时,由于两者收缩的程度几乎相同,不会在界面处产生巨大的内应力,从而避免了玻璃的炸裂或密封处产生微裂纹,确保了封装的气密性和长期可靠性。
其表面能形成与基体结合牢固的氧化膜,这层氧化膜能很好地被熔融的玻璃润湿,从而形成牢固的、高强度的冶金-玻璃结合体。
作为铁镍钴合金,4J33在热处理后通常为面心立方的奥氏体组织。这种组织在低温下不易发生像马氏体那样的相变,因此其膨胀性能在低温环境下也能保持稳定。
4J33合金具有一定的强度和韧性,可以通过冷加工(如拉拔、轧制)制成丝、带、管、棒等各种形状,以满足不同电子元件的结构需求。
居里温度:具有铁磁性,其居里点温度是一个重要参数,会影响其膨胀曲线。
导电性和导热性:与纯金属相比,其导电和导热性较差,但对于电真空应用来说通常是可接受的。
4J33主要用于制造需要高可靠性气密封装的电真空器件和电子元件,例如:
微波器件:磁控管、行波管、速调管等的引出端。
航空航天电子:各种高可靠性继电器的外壳和引脚。
半导体器件:部分大功率晶体管、二极管的外壳封装。
激光器:二氧化碳激光器等的气密玻封部件。
新能源:氢燃料电池等领域的传感器或连接件。
为了更好地理解4J33,可以将其与最著名的玻封合金 4J29(可伐合金,Kovar) 进行简单对比:
特性 | 4J33 | 4J29 (可伐合金) |
主要匹配对象 | DM-308等硬玻璃 | DM-305等软玻璃、部分陶瓷 |
钴(Co)含量 | 相对较高 | 相对较低 |
膨胀系数 | 与DM-308玻璃匹配 | 与DM-305玻璃匹配 |
成本 | 因钴含量高,通常更高 | 相对较低 |
应用侧重 | 对硬玻璃封接有特定要求的场合 | 应用最广泛、最经典的玻封合金 |
4J33是一种专为与特定硬玻璃(如DM-308)匹配封接而设计的铁镍钴合金。其最核心的特性是在宽温区内具有与玻璃高度一致的热膨胀系数,从而能实现牢固、可靠、气密的高质量封装。 它在高端电真空技术、航空航天和军事电子等领域是不可或缺的关键材料。