Invar vs Kovar: differenze e applicazioni

Quando si cercano materiali da utilizzare in applicazioni diverse, l'elenco è lungo; tra questi, anche l'uso di Invar e Kovar è piuttosto comune.

Se state avviando un nuovo progetto e volete conoscere le differenze tra Invar e Kovar, la guida che segue può esservi utile. Leggiamo insieme.

Che cos'è l'Invar?

L'Invar è una lega ottenuta combinando nichel e ferro. Contiene il 36% di nichel e mantiene dimensioni costanti al variare della temperatura. Il coefficiente di dilatazione di questo materiale è basso e conserva tenacità e resistenza alle temperature criogeniche.

Che cos'è il Kovar?

Il Kovar è una lega che combina nichel e cobalto. È altamente compatibile con il vetro borosilicato, il che lo rende adatto a numerosi componenti elettrici sigillati. È utilizzato nei contenitori metallo-ceramica e offre un'eccellente lavorabilità meccanica.

Pertanto, con il Kovar è molto semplice realizzare componenti con tolleranze strette. Offre resistenza alla corrosione chimica e allo shock termico.

Differenze tra Invar e Kovar

La sezione seguente illustra in dettaglio le differenze tra i due materiali.

Invar vs Kovar: colore

L'Invar è una lega di ferro e nichel di colore grigio argento; anche il colore del Kovar è grigio argento, ma risulta un po' più lucente grazie alla presenza del cobalto.

Invar vs Kovar: densità

La densità dell'Invar è inferiore a quella del Kovar, pari a circa 8,1 g/cm3; la densità del Kovar è 8,36 g/cm3.

Invar vs Kovar: durezza

La durezza dell'Invar è inferiore, circa 160 HB, mentre la durezza del Kovar è di circa 210 HB.

Invar vs Kovar: resistenza

La resistenza alla trazione dell'Invar è bassa, pari a 500 MPa; il Kovar, invece, ha un'elevata resistenza alla trazione di 700 MPa.

Invar vs Kovar: punto di fusione

Il Kovar ha un punto di fusione leggermente superiore rispetto all'Invar, pari a 1430 gradi Celsius. Il punto di fusione dell'Invar è di 1425 gradi Celsius.

Invar vs Kovar: conduttività termica

L'Invar ha una conduttività termica moderata e una bassa dilatazione termica. Il Kovar ha una bassa conduttività termica, ma una dilatazione termica che corrisponde a quella della ceramica o del vetro.

Invar vs Kovar: conduttività elettrica

La conduttività elettrica dell'Invar è bassa perché contiene un'elevata percentuale di nichel. Il Kovar ha un'elevata conduttività elettrica ed è destinato ad ambienti specializzati.

Invar vs Kovar: resistenza alla corrosione

L'Invar ha una resistenza moderata alla corrosione e necessita di strati protettivi quando è esposto ad ambienti aggressivi. Il Kovar, invece, ha una migliore resistenza alla corrosione grazie al cobalto.

Invar vs Kovar: proprietà magnetiche

Kovar e Invar sono entrambi magnetici per natura, ma l'Invar offre un magnetismo superiore rispetto al Kovar.

Invar vs Kovar: saldabilità

L'Invar è un materiale altamente saldabile; tuttavia, durante la saldatura è necessario prestare attenzione, mentre la saldabilità del Kovar è impeccabile.

Invar vs Kovar: riciclabilità

L'Invar offre un'elevata riciclabilità ed è utilizzato nei settori in cui è richiesta la sostenibilità. Il Kovar, invece, è anch'esso altamente riciclabile, ma non viene comunemente riutilizzato.

Invar vs Kovar: costo

L'Invar ha una composizione semplice e quindi è conveniente; il Kovar è costoso perché contiene cobalto nella sua composizione.

Tabella comparativa rapida di Invar e Kovar

La tabella seguente presenta a colpo d'occhio il confronto tra Kovar e Invar.

Proprietà	Il Kovar	L'Invar
Composizione	Ferro, nichel e cobalto	Ferro e nichel
Resistenza	Elevata resistenza alla trazione	Resistenza alla trazione moderata
Resistenza alla corrosione	Moderata	Moderata
Magnetico	Magnetico	Altamente magnetico
Saldabilità	Eccellente	Buona

Come distinguere Invar e Kovar?

Invar e Kovar si distinguono per composizione e proprietà. L'Invar è una lega di ferro e nichel con un basso coefficiente di dilatazione termica. Viene scelto per applicazioni che richiedono stabilità dimensionale in presenza di variazioni di temperatura.

Il Kovar, invece, contiene ferro, nichel e cobalto ed è in grado di eguagliare la dilatazione termica di ceramiche e vetro. È impiegato nelle applicazioni di sigillatura elettrica. Presenta elevata durezza e resistenza e una migliore saldabilità.

Il magnetismo dell'Invar è elevato rispetto al Kovar.

Vantaggi e svantaggi: Invar vs Kovar

I vantaggi e gli svantaggi del Kovar e dell'Invar sono i seguenti:

L'Invar

• Presenta un'elevata stabilità in un ampio intervallo di temperature.
• Anche le proprietà magnetiche dell'Invar sono elevate.
• L'Invar è meno costoso grazie alla sua composizione semplice.
• È adatto ai processi di giunzione.

• La resistenza a trazione dell'Invar è inferiore a quella del Kovar e non è adatto alle applicazioni portanti.
• Ha una resistenza alla corrosione moderata e necessita di strati protettivi in ambienti aggressivi.
• La conduttività elettrica dell'Invar è bassa, il che lo rende inadatto alle applicazioni elettriche.

Il Kovar

• La dilatazione termica del Kovar è simile a quella di ceramiche e vetro.
• Offre elevata durezza e tenacità per applicazioni meccanicamente impegnative.
• La resistenza alla corrosione del Kovar è migliore di quella dell'Invar.

• Il Kovar è più costoso dell'Invar perché contiene cobalto.
• È più pesante dell'Invar, il che lo rende instabile per applicazioni sensibili al peso.
• Le proprietà magnetiche del Kovar sono limitate.

Applicazioni dell'Invar e del Kovar

L'Invar e il Kovar hanno diverse applicazioni e possono essere impiegati in settori simili per prodotti differenti. Le applicazioni di questi due materiali sono numerose e sono riportate di seguito.

Aerospazio e aviazione

Invar: È utilizzato per la produzione di parti strutturali in applicazioni con temperature non stabili. Trova impiego in giroscopi e strutture per satelliti.

Kovar: Il Kovar è utilizzato per produrre parti destinate ad ambienti estremi. Le parti aerospaziali realizzate in Kovar comprendono avionica, alloggiamenti per sensori e sistemi radar.

Elettronica

Invar: L'Invar è utilizzato nel packaging di IC e altri componenti microelettronici.

Kovar: È impiegato nel packaging di semiconduttori e circuiti integrati; contribuisce alla produzione di connettori e altri componenti elettronici.

Medicale

Invar: Il materiale Invar possiede diverse proprietà uniche ed è quindi adatto ad applicazioni medicali che richiedono stabilità e precisione. È utilizzato nelle macchine per risonanza magnetica e TAC.

Kovar: Il Kovar è utilizzato per produrre alloggiamenti e apparecchiature medicali.

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Conclusione

Nella scelta tra Kovar e Invar è necessario individuare l'idoneità di ciascun materiale per l'applicazione in base alla loro pertinenza. La guida sopra riportata Le avrà fornito un confronto dettagliato dei due materiali e delle loro differenze.