Кова́р — прецизионный сплав с заданным коэффициентом линейного теплового расширения , обычно состоящий из 29 % никеля (Ni) , 17 % кобальта (Co) и 54 % железа (Fe) с примесями кремния , углерода , марганца .

Имеет коэффициент теплового расширения близкий в широком диапазоне температур к коэффициенту теплового расширения боросиликатного стекла , используемого для изготовления баллонов ламп накаливания , люминесцентных ламп , электровакуумных приборов , металлостеклянных изоляторов и металлокерамических корпусов микросхем.

Отличается высокой адгезией к расплавленному стеклу, поэтому широко используется для изготовления проходящих через стекло электрических выводов вакуумных, газонаполненных и герметизированных приборов и различных ламп.

Название сплава «ковар» является зарегистрированной торговой маркой фирмы «Carpenter Technology Corporation CRS Holdings» . В СССР и России, в зависимости от технологии изготовления, имеет обозначения "НК29" и "НК29-ВИ" .

Свойства

Свойство	После спекания	После горячего прессования
Плотность , г/см 3	8,0	8,35
Температура плавления , °C	1450
Удельная теплоёмкость Дж/(кг•K)	460
Теплопроводность , Вт/(К•м)	17; (16,7; 17,3; 19)
Твердость по Виккерсу (нагрузка 1 кгс )	160	150
Предел прочности на разрыв, МПа ( кгс )	650 (65)
Относительное удлинение при разрыве, %	30
Коэффициент Пуассона	0,32—0,42; 0,317
Модуль Юнга , ГПа	138—196
Предел упругости , МПа	270
Удельное электрическое сопротивление , Ом•мм 2 /м	0,49

Представляет собой мягкий, пластичный металл серебристо-белого цвета.

Во влажной среде сплав подвержен коррозии , требует защитных антикоррозийных покрытий. Обычно, с этой целью изготовленные из сплава выводы приборов никелируют .

Сплав хорошо лудится оловянно - свинцовыми припоями . При спайке со стеклом образует надёжное вакуумно -плотное сцепление. Сквозь прозрачное бесцветное стекло видно, что проволока, изготовленная из сплава, в спае имеет медно-красный цвет, поэтому иногда ошибочно считают, что проволока изготовлена из меди .

Модуль Юнга и коэффициент Пуассона зависят от термической обработки сплава и его деформации, — после отжига или в нагартованном состоянии: модуль Юнга от 138 МПа до 196 МПа , коэффициент Пуассона от 0,317 до 0,42.

Ферромагнитные свойства

• Сплав ферромагнитен . Температура Кюри 420 °C , по другим данным 435 °C .
• Коэрцитивная сила : 74 А /м .
• Начальная магнитная проницаемость : 0,78 м Гн /м .
• Максимальная магнитная проницаемость: 6,36 мГн/м .
• Остаточная индукция магнитного поля : 0,9750 Тл .
• Магнитная индукция в поле 8 эрстед : 1,325 Тл .

Температурный коэффициент линейного расширения

Температурный коэффициент линейного расширения сплава (ТКЛР) хорошо согласован с ТКЛР некоторых специальных марок стекла. Например, стекла марок С49-2, С51-1, С51-2 имеют ТКЛР в диапазоне температур от 20 до 300 °C 5,2·10 ⁻⁶ 1/К .

При температуре в точке Кюри в сплаве происходит фазовый переход — до этой температуры ТКЛР имеет значение около 5,5·10 ⁻⁶ 1/К, а свыше точки Кюри около 9·10 ⁻⁶ 1/К. Этот излом зависимости ТКЛР от температуры называют точкой перегиба . Значение температуры точки перегиба нормируется стандартами на сплав . Для сплава НК29 точка перегиба должна быть 420 °C.

ТКЛР сплавов 29НК и 29НК-ВИ в виде отожжённой ленты приведён в таблице.

Зависимость температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) в диапазоне от 20 °C до указанного в таблице

Температура, °C	-100	-80	-60	-40	-20	100	200	300	400	500	600	700	800
Температурный коэффициент линейного расширения сплавов 29НК и 29НК-ВИ, ×10 −6 1/К	7,6	7,5	7,4	7,4	7,1	6,3	5,9	5,2	5,0	6,4	7,7	9,0	9,8

Химический состав

В СССР и России химический состав прецизионных сплавов устанавливает «Сплавы прецизионные. Марки». Например, сплав марки 29НК имеет следующий состав в массовых %:

Железо	Никель	Кобальт	Углерод	Кремний	Марганец	Фосфор	Сера	Хром	Медь	Алюминий	Титан
остальное	29	17	не более 0,03	не более 0,3	не более 0,4 %	не более 0,015	не более 0,015	не более 0,1	не более 0,2	не более 0,2	не более 0,1

Иные химические элементы, кроме железа, никеля и кобальта нежелательны в составе сплава, так как ухудшают его свойства.

Производство

Сплав выплавляется в дуговых электропечах . Легирующие компоненты добавляются в виде ферросплавов . В процессе выплавки тщательно контролируется химический состав сплава, поэтому этот сплав относят к прецизионным сплавам.

После выплавки слитки сплава подвергают прокатке , волочению для получения проволоки, прутков разного сечения, лент, труб и других профилей.

Перед применения для спайки со стеклом или керамикой заготовки из сплава подвергают отжигу в атмосфере влажного водорода при температуре 800—900 °C и затем создают на поверхности окисную плёнку нужной толщины нагревом в воздухе с заданной длительностью до контролируемой температуры. Окисная плёнка состоит из оксидов кобальта и никеля с незначительной примесью оксида железа, так как образующийся при окислении оксид железа восстанавливается кобальтом. Окисная плёнка существенно улучшает адгезию к расплавленному стеклу .

Применение

Сейчас основной потребитель сплава (после вытеснения электровакуумных приборов полупроводниковыми приборами ) — производство ламп накаливания и люминесцентных осветительных ламп , полупроводниковых приборов в металлостеклянных и металлокерамических корпусах, герметизированных электрических разъёмов со стеклянными изоляторами, где изготовленная из сплава проволока или лента используется для герметичных токовыводов, проходящих через стекло или керамику.

В меньшей мере сплав используется для изготовления выводов микросхем (даже необязательно микросхем в металлостеклянных или металлокерамических корпусах, также и в пластиковых). Это применение сплава для выводов микросхем в пластиковых корпусах и других применений обусловлено относительной дешевизной сплава, доступностью и хорошей технологичностью — сплав и в холодном состоянии пластичен, хорошо прокатывается , вытягивается , штампуется с глубокой вытяжкой, сваривается , паяется оловянно-свинцовыми и твёрдыми припоями .

См. также

Некоторые сплавы с нормируемым ТКЛР:

• Инвар (сплав).
• Элинвар (группа сплавов).
• Платинит (сплав).

Примечания

Ссылки

• от 13 января 2012 на Wayback Machine .
• (недоступная ссылка) // RedMetSplav.ru.
• от 7 января 2012 на Wayback Machine .