[发明专利]一种含铜kovar合金及其制备方法

说明书

一种含铜kovar合金及其制备方法。本发明公开了一种高密度含铜kovar合金，含铜kovar合金的分子式为(Fe₅₄Ni₂₉Co₁₇)_1‑xCu_x，其中，x的取值为0.03‑0.07。本发明还提供一种上述高密度含铜kovar合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将Fe源、Ni源、Co源和Cu源混合后熔化得到合金液流；(2)将合金液流进行雾化制粉得到kovar预制合金粉末，过筛处理；(3)将过筛处理后的kovar预制合金粉末通过干混、喂料混炼、制粒、注塑、烧结即得到所述含铜kovar合金。本发明中的高密度含铜kovar合金由于铜的掺入，最终合金产品的致密度高，最高可达99％，定膨胀温度范围大，可达到20‑500℃。

技术领域

本发明属于合金材料领域，尤其涉及一种kovar合金及其制备方法。

背景技术

绝大多数的金属和合金都是受热体积膨胀，冷却体积收缩，大部分纯金属的膨胀系数与其熔点成反比。但Fe、Ni、Co等过渡族元素所组成的合金，由于它们的铁磁性，在居里点以下的温度范围内具有反常的热膨胀，一些反铁磁性合金，在奈尔点以下的温度范围内也具有反常的热膨胀。我们称这些具有特殊热膨胀性能的合金为膨胀合金，这种反常的热膨胀特性一般称为kovar效应。

kovar合金在20-450℃范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数，较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，能和相应的硬玻璃进行有效封接匹配。kovar合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工，广泛用于制作电真空元件、发射管、显像管、开关管、晶体管、密封插头和继电器外壳等。kovar合金因为含钴成分，产品比较耐磨，采用传统的压力加工工艺在制备形状复杂的kovar合金封装盒体时具有生产周期长、费材大、生产成本高等问题，将MIM技术应用在制备kovar合金封装盒体上，可以降低生产成本、提高生产效率，解决传统压力加工工艺面临的难题，促进kovar合金的推广与应用。

但是在当前的MIM工艺条件下，kovar合金烧结性能差，成品致密度低，例如，Kumihito Tokui使用中位粒径为10μm的预合金粉末，通过MIM工艺制备kovar合金，烧结后得到样品的相对密度仅为92％，这会导致在封装时产生漏气，无法密封，导致产品失效，同时kovar合金的定膨胀系数范围较小，在高温下容易与封装体产生脱离，同样导致无法密封。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高密度含铜kovar合金及其制备方法，该kovar合金具有高致密度，定膨胀温度范围宽。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高密度含铜kovar合金，所述含铜kovar合金由kovar合金原料粉和铜粉通过MIM工艺制备得到，且含铜kovar合金的分子式为(Fe₅₄Ni₂₉Co₁₇)_1-xCu_x，其中，x的取值为0.03-0.07(即相当于铜粉占总原料粉末的质量比为3-7％)。本发明中的含铜kovar合金是定膨胀合金，通过在kovar合金中添加一定量的铜，所述合金的致密度最高可达99％，定膨胀温度范围为20-500℃。本发明中，铜的加入量过小，改性效果不好，但由于铜是没有磁性的，所以加高之后，磁致伸缩效应降低，定膨胀效果反而会变差。我们研究表明，通过控制铜的加入量为3-7％，可以得到性能最优的含铜kovar合金。更优选的，控制x的取值为0.06-0.07。

上述含铜kovar合金中，优选的，所述含铜kovar合金的致密度不小于97％。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述高密度含铜kovar合金的制备方法，包括以下步骤：