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可伐合金发展历程
19世纪初,已开始用铂作为封接材料与软玻璃封接。1879年,爱迪生(T.Edison)发明的白炽灯泡以及早期的电子管和X射线管通过玻璃的引出线都用铂丝。在 1896年法国吉尧姆 (C.E.Guillaume)制成因瓦(Invar)合金(36Ni-Fe)以后,又派生出了代替铂的46Ni-Fe封接合金,这是早的封接合金。后来进一步改进这种合金,在表面覆一层薄铜,这种覆铜的42Ni-Fe丝(俗称杜美丝,Dumet Wire)用作非匹配软玻璃封接引出线一直使用到70年代。随着电真空技术的发展,出现了熔点高、热稳定性好、热膨胀系数更低的硬玻璃。初期采用钼或钨与硬玻璃封接。20世纪30年代出现了与硬玻璃封接的称为可伐 (Kovar)的Fe-Ni-Co合金;此外,还出现了与软玻璃封接的Fe-Ni-Cr系、Fe-Cr系、Fe-Ni-Cu系等封接合金。
第二次世界大战后,随着超高频、大功率电真空器件的发展,出现了与氧化铝、氧化铍等陶瓷封接的合金。对膨胀合金提出兼具高导热、高导电、无磁性等物理性能的要求。为此采用了复合膨胀合金(如覆铜的可伐合金带材和丝材)、含难熔金属的封接合金 (如Ni-Mo、Ni-Mo-W系等),但用量都不大。
可伐合金常见类型:玻璃封接用铬铁合金、铁镍钴玻璃封接合金、铁镍钴陶瓷封接合金等。
铁镍钴陶瓷封接合金
这种合金属于精密合金,也是铁、镍、钴的合金,又称为陶瓷可伐。在-60-600℃时它的膨胀系数与95%氧化铝陶瓷相近,常用来和陶瓷作匹配封接。在金属陶瓷发射管、行波管、速调管等器件和真空电容器中,铁镍钻陶瓷封接合金广泛地用来制作引出线、引出环、管壳等零件。
铁镍钴玻璃封接合金
这种合金属于精密合金,又称可伐。它是铁、镍、钴的合金,一般含镍29%,钴18%,其余是铁。其膨胀系数由于钴的加入而降低,与钼及硬玻璃相近,适合于和硬玻璃作匹配封接。封接时表面生成有氧化钻的氧化层,而氧化钴极易溶于玻璃中而形成鼠灰色的封接面。
玻璃封接用铬铁合金
和玻璃封接用的铬铁合金是含铬28%的铬铁合金,又称做高铬钢或28号膨胀合金。合金中由于加入了铬,使膨胀系数降低,因此可与软玻璃进行匹配封接。含铬量高的铬铁合金,一般在室温至熔点温度的全部范围内将是铁氧体的状态,所以也称做铁氧体的铬铁合金。
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可伐(Kovar)合金作为电子封装行业中常用的金属外壳材料,由于其具有与钼组玻璃为接近的线膨胀系数,以及在与钼组玻璃封接(熔封)过程中能产生小的封接应力,从而获得良好的气密性。为使金属管壳能达到气密性封接,在整个封接工艺中,退火工序无疑起着一个承上启下的重要作用,它既了金属零件在前序——制造加工中产生的内应力,又为金属零件在后续工序——封接工序的实施作好了材料组织上的准备。
可伐合金物理性能
比重 8.36
密度 0.3020lb/in3
导热性 120.0 BTU-in/hr/ft2/°F
弹性系数(E) 20.0 x 103 ksi
电阻(70.0°F) 294.0 ohm-cir-mil/ft
居里温度 815°F
熔点 2640°F
磁性
Kovar®合金在居里温度之下都有磁性,磁性能取决于热处理。硬度越小,导磁率越高,滞后损失越小。
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