Лента ТКЛР 47НД — прецизионный сплав для упругих чувствительных элементов
Лента ТКЛР 47НД — это холоднокатаная прецизионная лента из сплава с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), легированного никелем и медью. Материал относится к группе сплавов с контролируемым тепловым расширением и применяется в производстве биметаллических и термочувствительных узлов, где требуется стабильная геометрия при циклических температурных нагрузках.
Химический состав 47НД регламентирован ГОСТ 10994-74 и характеризуется содержанием никеля 46,5–48,0 % и меди 3,5–4,5 %, остальное — железо. Такое легирование обеспечивает средний ТКЛР в диапазоне (8,0–8,6)10 К при 20–300 C, что позволяет сопрягать ленту с кремниевыми кристаллами, стеклами и керамикой в герметичных корпусах электронных приборов.
Технология производства и сортамент
Лента ТКЛР 47НД изготавливается методом холодной прокатки с промежуточными вакуумными отжигами, что обеспечивает мелкозернистую структуру и стабильность упругих свойств по ширине и длине рулона. Поставляется в нагартованном (твердом) или отожженном состоянии; класс точности по толщине — нормальный или повышенный (по ГОСТ 4986-79).
Механические характеристики ленты зависят от степени нагартовки:
- временное сопротивление разрыву — 540–880 МПа в твердом состоянии;
- относительное удлинение — 2–6 % после нагартовки, до 30 % после отжига;
- твердость HV — 180–260 для нагартованной ленты;
- предел упругости — не менее 450 МПа в состоянии повышенной прочности.
Применение в термобиметаллах и электронике
Основное назначение ленты 47НД — изготовление активного слоя термобиметаллических полос, работающих в диапазоне температур от –60 до +350 C. В паре с инварным слоем (36Н) материал обеспечивает нормируемый прогиб при нагреве, что используется в тепловых реле, автоматических выключателях, предохранителях и регуляторах температуры.
Дополнительные области применения включают:
- токоведущие пружинные контакты и держатели щеток электрических машин;
- мембраны и сильфоны датчиков давления с компенсацией теплового дрейфа;
- корпуса мощных полупроводниковых приборов и вакуумных выводов;
- экранирующие элементы волноводных трактов СВЧ-аппаратуры;
- детали вакуумных дугогасительных камер.
Эксплуатационные характеристики
Сплав 47НД обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и в средах, не содержащих активных галогенов. Материал хорошо паяется мягкими и твердыми припоями, сваривается аргонодуговой и контактной сваркой. Для обеспечения надежного вакуумного соединения со стеклом поверхность ленты подвергают химическому оксидированию.
| Параметр | Твердое состояние | Отожженное состояние | Метод контроля | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Толщина, мм | 0,05–1,20 | 0,05–1,20 | Микрометр | ГОСТ 4986-79 |
| Ширина, мм | 5–250 | 5–250 | Штангенциркуль | ГОСТ 4986-79 |
| ТКЛР (20–300 C), 10 К | 8,0–8,6 | 8,0–8,6 | Дилатометрия | ГОСТ 10994-74 |
| Предел текучести, МПа | 480 | 240 | Растяжение | ГОСТ 11701-84 |
Особенности заказа и входного контроля
При поставке ленты ТКЛР 47НД для ответственных узлов необходимо указывать категорию прочности, состояние поставки (нагартованное, отожженное, нагартованно-отожженное) и класс точности. Для биметаллических сборок дополнительно нормируется разнотолщинность в пределах рулона — не более 0,01 мм на 100 мм ширины.
Входной контроль рекомендуется проводить на образцах из начала и конца рулона: проверяется химический состав спектральным методом, ТКЛР — на дилатометре с погрешностью 0,110 К, а упругие свойства — по величине стрелы прогиба консольно закрепленного образца при заданном перепаде температур.
Вопросы и ответы
Чем отличается лента 47НД от сплава 29НК?
47НД содержит медь и не содержит кобальта, тогда как 29НК (ковар) легирован кобальтом для согласования с молибденовым стеклом. Лента 47НД предназначена для пайки с кремниевыми кристаллами и стеклами с ТКЛР около 8,510 К, а также для термобиметаллов.
Какой термобиметалл изготавливают с использованием ленты 47НД?
Сплав 47НД применяют в качестве пассивного слоя в термобиметаллах типа ТБ143, ТБ153 и аналогичных, где требуется повышенная электропроводность активного слоя при сохранении нормируемого удельного прогиба.
Допустима ли гибка ленты 47НД в нагартованном состоянии?
Гибка на радиус менее двух толщин в твердом состоянии приводит к образованию микротрещин. Для формообразующих операций с малыми радиусами рекомендуется предварительный отжиг при 800–850 C в защитной атмосфере.
Как контролировать качество паяного соединения ленты 47НД с медью?
Контроль проводят ультразвуковой дефектоскопией на наличие непропаев и рентгенографическим методом для оценки пористости шва. Дополнительно проверяют прочность на сдвиг — она должна быть не менее 120 МПа.
