4J28膨胀合金（百科）

4J28是一种定膨胀合金，也常被称为“玻璃封装合金”或“可伐合金”的同类材料。

首先，最核心的一点是：4J28是中国国标（GB）中的牌号，它与国际上广为人知的“可伐合金”（Kovar，美国牌号ASTM F-15）以及国标中的4J29在成分和性能上几乎完全相同。 在日常交流和很多技术文件中，这些名称常常被互换使用。

下面为您详细介绍一下4J28材料。

4J28是什么材料？

4J28是一种铁-镍-钴基的定膨胀合金。所谓“定膨胀”，是指它在一定的温度范围内（通常是20°C to 450°C），其热膨胀系数与特定的硬质玻璃（如DW-211、DM-305等）或陶瓷（如95%氧化铝陶瓷）的热膨胀系数非常接近。

这种特性使得它成为电子元器件、航空航天和激光器件等领域中，用于实现金属与玻璃或陶瓷之间气密封接的关键材料。

主要特性

匹配的热膨胀系数

这是4J28最核心的特性。在20°C to 450°C温度范围内，它的平均线膨胀系数通常在(4.5 ~ 5.5)×10⁻⁶/°C，这与许多硬质玻璃和陶瓷的膨胀系数相匹配。

好处：当温度变化时，金属和玻璃/陶瓷的膨胀和收缩量基本一致，从而避免了因热应力导致的开裂或密封失效，确保了封装的气密性和长期可靠性。

优异的可封接性

由于其膨胀特性，4J28能够通过熔融玻璃与玻璃或陶瓷实现牢固的、永久性的气密封接。这种封接能够承受后续的加工、使用环境中的热循环和机械冲击。

良好的机械性能

4J28具有一定的强度和韧性，可以通过冲压、车削、钻孔等常规机加工方法制成各种复杂的结构件，如管壳、底座、引线等。

一定的耐热性

它能在较高温度下保持其结构和性能的稳定，适用于高温钎焊和封接工艺。

较差的导热性

与铜、铝等金属相比，4J28的导热率较低。这在某些需要散热的应用中可能是个缺点，但有时也可以利用这一特性进行热隔离。

化学成分（典型值，重量百分比%）

元素

Ni（镍）

Co（钴）

Fe（铁）

C（碳）

Mn（锰）

Si（硅）

其他

含量

28.5-29.5

16.8-17.8

余量

≤0.03

≤0.50

≤0.30

≤0.25

注：高含量的钴是保证其获得特定膨胀系数的关键，但这也是导致其成本较高的主要原因。

主要应用领域

4J28（及其同类合金）的应用非常广泛，主要集中在需要高可靠性气密封装的领域：

电子元器件：晶体管、集成电路（IC）、二极管、微波管等的金属管壳和引线。

电真空器件：行波管、磁控管、真空电容器等。

激光器与光学器件：为激光二极管、光学传感器等提供密封保护。

航空航天与军事：用于各种高可靠性、耐极端环境的密封连接器和高频接头。

新能源汽车/光伏：IGBT模块、光耦继电器等的封装。

与4J29的关系

正如开头提到的，4J28和4J29在本质上是同一种材料。它们都属于国标（GB/T 15018-1994）中的定膨胀合金。不同牌号之间可能存在极其微小的成分调整，以适应不同厂家或特定玻璃的细微差别，但其基本特性、应用和性能是完全一致的。在绝大多数情况下，可以将它们视为等同。

总结

特性

描述

材料类型

铁-镍-钴定膨胀封接合金

核心特性

与硬质玻璃/陶瓷匹配的热膨胀系数

主要优点

实现可靠的气密封接、抗热震、可加工性好

主要缺点

含钴导致成本较高、导热性一般

关键应用

电子/光电器件管壳、电真空器件、航空航天密封件

简单来说，4J28就是一种为了“完美连接金属和玻璃/陶瓷”而专门设计的特殊合金，是现代电子工业中不可或缺的基础材料之一。