Лента ТКЛР 42Н — прецизионный сплав с заданным температурным коэффициентом линейного расширения
Лента ТКЛР 42Н — это холоднокатаная лента из железоникелевого прецизионного сплава 42Н (аналог — сплав 42Н-ВИ), нормируемая по температурному коэффициенту линейного расширения (ТКЛР). Материал относится к группе сплавов с контролируемым тепловым расширением и применяется в узлах, где требуется согласование геометрических размеров деталей при перепадах температур. Номинальное содержание никеля — 42%, что обеспечивает ТКЛР в диапазоне 4,5–6,5 10 К в интервале 20–300 C.
Лента поставляется в нагартованном или мягком (отожжённом) состоянии, толщиной 0,05–2,5 мм и шириной 5–250 мм. Для герметичных спаев с твёрдым стеклом и керамикой поверхность ленты подвергается химической обработке или электрополировке, что гарантирует отсутствие окалины и стабильную адгезию при высокотемпературной пайке.
Технические характеристики ленты ТКЛР 42Н
Сплав 42Н имеет аустенитную структуру, не претерпевает фазовых превращений в рабочем диапазоне температур, что исключает скачкообразное изменение размеров. Ключевые параметры:
- ТКЛР (20–300 C) — 4,5–6,5 10 К;
- предел текучести (нагартованное состояние) — 590–780 МПа;
- относительное удлинение (мягкое состояние) — не менее 30%;
- температура плавления — 1430–1450 C;
- магнитные свойства — слабомагнитный после отжига, намагниченность насыщения — 1,2 Тл.
Механические свойства ленты зависят от степени деформации при прокатке. Для ответственных применений рекомендуется заказ ленты с контролем твёрдости по Виккерсу (HV 140–220) и шероховатости поверхности Ra 0,4 мкм.
Применение ленты ТКЛР 42Н
Основное назначение сплава 42Н — производство спаев с тугоплавкими стёклами (боросиликатными, алюмосиликатными) и керамикой на основе оксида алюминия. Лента используется в следующих отраслях:
- электровакуумное производство — выводы, вводы и оболочки для мощных генераторных ламп, клистронов и рентгеновских трубок;
- полупроводниковая промышленность — рамки для корпусов интегральных схем, теплоотводящие основания;
- приборостроение — мембраны и сильфоны для датчиков давления, работающих в диапазоне –60…+250 C;
- электротехника — биметаллические пластины для тепловых реле и автоматических выключателей;
- криогенная техника — компенсаторы температурных деформаций в линиях передачи сжиженного газа.
Благодаря низкому значению ТКЛР лента 42Н применяется также в качестве арматуры для оптических волокон и в конструкциях лазерных резонаторов, где требуется минимизация термического дрейфа.
Сортамент и состояние поставки
| Толщина, мм | Ширина, мм | Состояние | ТКЛР (20–300 C), 10 К | Типовое применение |
|---|---|---|---|---|
| 0,05–0,10 | 5–50 | Нагартованное | 5,2–6,0 | Фольга для вакуумных вводов |
| 0,10–0,50 | 10–120 | Мягкое (отожжённое) | 4,8–5,6 | Мембраны датчиков давления |
| 0,50–2,50 | 20–250 | Нагартованное или мягкое | 4,5–5,4 | Рамки корпусов ИС, биметаллы |
Лента ТКЛР 42Н поставляется в рулонах с внутренним диаметром 300–500 мм или в отрезках мерной длины. Допуск по толщине — 0,01 мм для лент до 0,1 мм и 0,02 мм для более толстых позиций. Серповидность не превышает 1 мм на 1 м длины.
Особенности обработки и контроля
При проектировании узлов с лентой 42Н необходимо учитывать, что ТКЛР сплава зависит от термической истории. После сварки или пайки при температуре выше 900 C рекомендуется стабилизирующий отжиг при 850–900 C в течение 30–60 минут с медленным охлаждением для восстановления номинального расширения. Контроль ТКЛР выполняется на дилатометрах по ГОСТ 15173-70, погрешность измерения — не более 0,1 10 К.
Для обеспечения герметичности спаев со стеклом важна чистота поверхности: наличие углеродных загрязнений или оксидной плёнки снижает адгезию и провоцирует газовыделение в вакуумных приборах. Рекомендуется обезжиривание в ультразвуковой ванне и вакуумный отжиг перед операцией спаивания.
Вопросы и ответы
Чем лента ТКЛР 42Н отличается от ленты 29НК?
Сплав 42Н содержит 42% никеля без кобальта, тогда как 29НК (ковар) включает 29% никеля и 17% кобальта. ТКЛР 42Н выше в диапазоне 20–300 C (4,5–6,5 против 4,5–5,2 10 К), что делает его пригодным для спаев с более «мягкими» стёклами, а ковар — для тугоплавких боросиликатных стёкол.
Какой допуск на ТКЛР гарантируется при поставке?
Стандартный допуск — 0,5 10 К в интервале 20–300 C. По спецзаказу возможен контроль с допуском 0,2 10 К, что требуется для прецизионных оптических и криогенных узлов.
Можно ли использовать ленту 42Н при криогенных температурах?
Да, сплав сохраняет стабильность структуры до –196 C, однако ТКЛР в диапазоне –60…+20 C снижается до 2–3 10 К. Для глубокого криогена рекомендуется предварительный расчёт деформаций с учётом нелинейности расширения.
Какая максимальная рабочая температура для ленты 42Н?
Длительная рабочая температура ограничена 400–450 C из-за начала рекристаллизации и роста зерна. Кратковременно (до 1 часа) допустим нагрев до 700 C без потери герметичности спая.
