В радиоэлектронном приборостроении, СВЧ-технике и производстве вакуумных приборов тепловое расширение материалов выступает одним из главных дестабилизирующих факторов. Изменение геометрических размеров деталей при климатических колебаниях или эксплуатационном нагреве приводит к возникновению внутренних напряжений, разгерметизации узлов и скалыванию диэлектриков.
Для решения задач согласованного спая металлов с неорганическими материалами Петербургский завод прецизионных сплавов (ПЗПС) производит прецизионный сплав марки 47НД.
Сплав 47НД относится к группе прецизионных материалов с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). В отличие от классического инвара (сплава 36Н), где задача металлургов сводится к получению близкого к нулю коэффициента расширения, 47НД спроектирован как адаптер деформаций. Его цель — расширяться синхронно с сопрягаемым диэлектриком.
Буквенно-цифровая маркировка отражает легирующий базис сплава:
47 — средняя массовая доля никеля в процентах;
Н — никель (Ni) как ключевой структурообразующий элемент;
Д — медь (Cu), выступающая в роли тонкого регулятора параметров кристаллической решетки.
Введение 4,5–5,5% меди трансформирует кристаллографическую структуру. Это дает ровный и прогнозируемый рост линейных размеров в температурном интервале до 500°C, идеально совпадающий с показателями расширения мягких стекол, слюды и керамики.
Высокая воспроизводимость физических свойств сплава 47НД достигается за счет ограничения вредных примесей и строгого соблюдения пропорций основных элементов:
|
Элемент |
Массовая доля (%) |
Назначение и влияние на свойства |
|
Железо (Fe) |
45,72–49,50 |
Основа сплава |
|
Никель (Ni) |
46,0–48,0 |
Формирование ГЦК-решетки |
|
Медь (Cu) |
4,5–5,5 |
Точная коррекция ТКЛР |
|
Марганец (Mn) |
до 0,4 |
Технологическое раскисление расплава |
|
Кремний (Si) |
до 0,3 |
Технологическое раскисление расплава |
|
Углерод (C) |
до 0,05 |
Неизбежная вредная примесь |
|
Сера (S) |
до 0,015 |
Неизбежная вредная примесь |
|
Фосфор (P) |
до 0,015 |
Неизбежная вредная примесь |
Главная функциональная характеристика сплава 47НД — нормируемый температурный коэффициент линейного расширения. При производстве нормы ТКЛР разделяются на две категории: обыкновенное и повышенное качество.
|
Интервал температур (°C) |
ТКЛР (α · 10⁻⁶ K⁻¹), повышенное качество |
ТКЛР (α · 10⁻⁶ K⁻¹), обыкновенное качество |
|
от 20 до 300 |
9,2–10,1 |
9,2–10,1 |
|
от 20 до 400 |
9,3–9,9 |
9,2–10,0 |
|
от 20 до 500 |
9,8–10,4 |
9,7–10,5 |
Значения ТКЛР в диапазоне (9,2–10,5) · 10⁻⁶ K⁻¹ полностью перекрывают рабочие характеристики большинства мягких содисто-кальциевых стекол. При охлаждении спаянного узла металл и стекло сжимаются с одинаковой скоростью, что предотвращает появление опасных напряжений.
Вакуумно-плотные проходные изоляторы. Служат основой СВЧ-модулей, силовых генераторных ламп и герметичных разъемов. Спай 47НД со стеклом сохраняет вакуумный плотный контакт при длительных циклах нагрева и охлаждения.
Пружины герметизированных контактов (герконов). Сплав обеспечивает необходимый уровень упругих свойств и постоянство геометрии контактов во времени.
Корпуса кварцевых генераторов и резонаторов. За счет согласованного расширения с элементами крепления корпус сохраняет внутренний объем, предотвращая температурный дрейф частоты прибора.
Электроды для пайки твердыми припоями. Обеспечивают циклическую прочность металлокерамических узлов, работающих в условиях жестких теплосмен.
Петербургский завод прецизионных сплавов осуществляет выплавку, горячую и холодную прокатку сплава 47НД. Каждая партия проката 47НД проходит строгий контроль в Центральной заводской лаборатории завода для подтверждения ТКЛР. Чтобы оформить заказ на холоднокатаную ленту 47НД, получить техническую консультацию или запросить расчет стоимости, оставьте заявку на официальном сайте ПЗПС.
