なぜコバールなのか、そして発明から一世紀近く経った今でもなぜ使われ続けているのか
コバールは1936年にウェスチングハウス社によって、真空管用の金属導体とホウケイ酸ガラスエンベロープの間に、漏れがなく熱的に安定した接合部を形成するという特定の課題を解決するために開発されました。この合金は、封止温度範囲において硬質ガラスの熱膨張係数と一致するため、冷却された封止部がひび割れることがありません。約90年後、元の真空管市場のほとんどが消滅したにもかかわらず、コバールは現在も活発に生産されています。その理由は、同じ特性が現代の気密封止電子パッケージ、マイクロ波フィードスルー、および高信頼性宇宙飛行計装にとって重要であるためです。
当社のコバールのお客様は、通常、高信頼性エレクトロニクス（宇宙、医療用インプラント、防衛）向けのハーメチックパッケージ、マイクロ波またはRFフィードスルー、または加速器およびレーダー用途向けの特殊な真空管部品を製造されています。ご注文は、10個の試作品から、スイス型自動旋盤加工ピンの10,000個の量産まで幅広く対応しております。コバールと、その近隣の低熱膨張合金のどちらにするかまだお悩みでしたら、当社の コバール vs. 合金42 vs. インバー36 選定ガイド シーリング相手材（ガラス、セラミック、またはなし）による選択肢を検討します。
水素焼鈍材 — ガラス封止作業における見落とされがちな要件
加工されたままのコバール生材には、遊離炭素と表面酸化物が含まれており、封止用途において2つの問題を引き起こします。約1000 °Cでのガラス封止中、遊離炭素はCOを軟化したガラス中に放出し、封止部に気泡を発生させます。めっき中には、表面酸化物が均一な析出を妨げます。これらの問題は、加工前に材料を水素焼鈍することで解消されます。乾燥H₂雰囲気下で950 °Cで2時間焼鈍することで、表面層が脱炭され、酸化物が清浄な金属に還元されます。
当社では、一般的な丸棒サイズ（直径3mm～32mm）および板厚（1.5mm、2.0mm、3.0mm、6.0mm）の水素焼鈍コバールを在庫しています。より大きなサイズや特殊な形状の場合、ミルからのリードタイムは3～5週間です。封止やめっきを必要としない機械部品としてのコバール部品（例えば、ボルト締め接合部を持つ圧力センサーのボディシェルなど）の場合、ミル仕上げの棒材で十分であり、より安価です。
加工パラメータ
コバールは、中程度の硬度（焼鈍状態で約28 HRC）の410ステンレス鋼と同様に加工できます。当社では、荒加工で約45 m/min、仕上げ加工で60 m/minの周速で加工しています。刃あたり送りは0.08～0.12 mm、20 barのフラッドクーラントを使用します。TiAlNコーティングされた超硬工具が標準です。この合金は適度に加工硬化するため、常にアップカット（登り切り）で加工し、工具の滞留を避け、クーラントが途切れないようにしてください。ピン形状では切りくず排出が重要であり、穴をきれいに保つため、1～1.5径の切り込み深さでステップ送りドリルを使用します。
小径のスイス型自動旋盤加工（ピン形状、直径3～8 mm）の場合、当社では、切れ味の良い超硬工具を使用し、浅い切り込み深さで高速周速（仕上げで80～100 m/min）で加工します。これらの部品は通常、生産において±0.013 mmの直径公差を維持しますが、これはガラス封止メーカーが通常要求する公差の中でも厳しい方です。
めっきおよび加工後の仕上げ
電子用途において、コバールが裸の状態で出荷されることはほとんどありません。当社がめっきパートナーを通じて提供する標準的な仕上げは以下の通りです。
- ニッケル下地金めっき — MIL-G-45204およびMIL-C-26074に準拠し、最小50 µinのニッケル上に50 µinの金めっき。気密封止電子パッケージおよび高信頼性RFの標準です。
- 電解ニッケルめっき — MIL-QQ-N-290に準拠した100～300 µinのマット仕上げ。低コストパッケージのはんだ付け前処理や、機械部品の防食に用いられます。
- ろう付け前処理用銀（Ag）めっき — コバールをセラミックや銅に銀ろう付けするお客様向けに100 µin。
- 無電解ニッケルめっき — 電解めっきではめっき厚が大きく変動する複雑な形状に対して、均一なめっきを提供します。
めっきにはリードタイムが5～7日追加されます。高信頼性用途向けには、MIL-STD-105に準拠しためっき厚、被覆率、密着性の文書化を行います。めっき仕様は事前にお知らせください。加工後に後付けすることも可能ですが、費用が2倍になります。
品質文書
すべてのコバールロットには、熱番号とお客様のPOを紐付けたASTM F15ミル証明書、化学分析報告書（Ni、Co、Mn、Fe、C、Si — 微量元素はCTEの一貫性に重要です）、機械的特性報告書、必要に応じて特定の熱に対するCTE証明書、該当する場合の水素焼鈍証明書、該当する場合のめっき厚および密着性報告書、初品検査報告書、および適合証明書が添付されます。宇宙飛行および防衛用途向けには、工程管理文書と、元のCarpenter TechnologyまたはMetal Products Groupミルまで遡るサプライヤーの管理連鎖（Chain of Custody）を追加します。
コバールの見積もり依頼に必要な情報
必須：STEPファイル、公差が記載されたPDF図面、材料指定（ASTM F15が標準です）、水素焼鈍材かミル仕上げ材か、該当する場合のめっき仕様、目標数量、目標納期。参考情報：用途（ガラス・金属封止、気密封止パッケージ、マイクロ波フィードスルー、真空管）、関連する場合、封止対象の特定のガラス、およびMIL規格の文書要件。当社が通常対応している高信頼性のお客様向けには、宇宙および防衛プログラムに典型的な完全な認証および試験範囲に対応できます。