Invar 36 vs Kovar vs Super Invar: 어떤 합금을 선택해야 하나

작성 Invar Machining editorial team· 수정일 2026년 9월 26일

Figure: growth of a 1 m bar over a 10 °C rise, from typical room temperature CTE values.

Invar 36 vs Kovar는 결국 하나의 질문으로 정리됩니다: 부품이 최대한 적게 팽창하기를 원하는가, 아니면 유리 조각과 같은 속도로 팽창하기를 원하는가입니다. Invar 36과 Super Invar는 전자를 하며, 전형적인 상온 CTE는 각각 1.2 ~ 1.6과 0.3 ~ 0.6 ppm/°C입니다. Kovar는 후자를 하며 5.0 ~ 5.5 ppm/°C로 붕규산 유리와 알루미나에 맞춰져 있습니다. 이들이 함께 묶이는 이유는 모두 특이한 열적 거동을 가진 철-니켈 또는 철-니켈-코발트 합금이기 때문이지만, 서로 대체할 수 있는 것은 아닙니다. 올바른 선택은 어떤 작업이 필요한지 아는 것에서 시작합니다.

간단한 답

Invar 36: 상온 부근의 치수 안정성이 필요한 마운트, 벤치, 툴링, 계측 프레임에.
Kovar: 팽창률 최소화가 아니라 전자 및 진공 실링에서 유리와 알루미나 세라믹에 맞추기 위해.
Super Invar: Invar 36으로도 좁은 사용 대역에서 여전히 너무 많이 움직이고, 추가 비용과 리드타임이 정당화될 때.
Alloy 42: 코발트 없이 Kovar와 유사한 팽창률이 필요할 때, 대개 리드프레임과 얇은 단면.

전체 비교

모든 값은 상온 부근의 전형적인 핸드북 수치입니다. 재질증명서는 화학 성분을 확인해 주지만 해당 로트의 실측 CTE는 아니며, 이는 Invar 재질증명에서 다루는 구분입니다. Invar 규격 참고자료에서 표기 전체를 정리해 두었습니다.

특성	Invar 36	Super Invar	Kovar	Alloy 42
공칭 성분	Ni 36 %, 나머지 Fe	Ni 32 %, Co 5 %, 나머지 Fe	Ni 29 %, Co 17 %, 나머지 Fe	Ni 42 %, 나머지 Fe
전형적 CTE, ppm/°C	1.2 ~ 1.6	0.3 ~ 0.6	5.0 ~ 5.5	4.0 ~ 6.0
해당 CTE가 유지되는 범위	약 20 ~ 100 °C, 그 이상은 서서히 상승	약 20 ~ 90 °C, 그 이상은 급격히 상승	약 30 ~ 200 °C, 붕규산 유리에 맞춤	Kovar와 유사한 범위
밀도, g/cm3	8.05	약 8.1	8.36	8.12
퀴리 온도	약 230 °C	Invar 36보다 낮음, 밀데이터가 기준	약 435 °C	밀데이터가 기준
전형적 용도	광학 마운트, 계측 프레임, 복합재 툴링	우주용 광학계, 레이저 구조물	유리-금속 실링, 밀폐 패키지	리드프레임, 이종금속, 얇은 실링
가공 특성	점성, 가공경화, 황삭 후 응력 제거 후 정삭	Invar 36과 동일, 재고는 더 적음	Invar 36과 동일, 실링 전 어닐링과 세정	대개 얇아서 지그가 평면도를 좌우함
기준 규격	ASTM F1684, UNS K93600	성분 기준, 통일된 규격 없음	ASTM F15, UNS K94610	ASTM F30, UNS K94100

퀴리 온도가 중요한 이유는 낮은 팽창률이 합금의 자기적 상태와 연결되어 있기 때문입니다. 퀴리점에 가까워질수록 CTE는 일반 스틸 수준으로 올라가며, 이것이 Invar 36이 상온 부근에서는 그 값을 유지하지만 고온 공정에서는 잃는 이유입니다. 전체 곡선은 Invar 36 CTE와 온도에서 다룹니다.

용도별 선택 표

전형적인 출발점입니다. 사용 온도 범위와 공차가 최종 답을 결정하며, 업체의 견적이 실제 기준입니다.

용도	1순위 선택	이유	주의할 점
실험실 또는 계측기용 광학 마운트나 벤치	Invar 36	합리적인 가격에 가장 낮은 팽창, 재고가 가장 풍부	응력 제거를 건너뛰면 소재 선택의 의미가 없어짐
대역이 명확한 망원경 또는 우주 광학계	Super Invar	Invar 36의 잔류 팽창을 절반 이하로 줄임	대역이 좁음, 약 90 °C 이상에서는 이점이 사라짐
유리-금속 실링, 피드스루, 밀폐 패키지	Kovar	실링 범위에서 붕규산 유리와 알루미나를 따라감	안정성 합금이 아니므로 마운트용으로는 부적합
오토클레이브 사이클을 거치는 복합재 레이업 툴	Invar 36	경화 사이클 전체에서 형태 유지, 대형 플레이트도 가공 가능	두꺼운 플레이트의 리드타임, 황삭 후 안정화
반도체 스테이지 또는 계측 프레임	Invar 36	20 ~ 25 °C에서 안정적이며 엄격한 공차 유지	20 °C 검사, 클린룸 정삭
리드프레임, 얇은 스탬핑 또는 에칭 부품	Alloy 42	Kovar와 유사한 팽창률, 코발트 불필요, 얇은 스트립 제공	평면도는 절삭기가 아니라 지그가 정함
약 100 K 이하 극저온 구조물	Invar 36, 데이터 확인	온도가 낮아질수록 CTE가 더 낮아짐	상온 값이 아니라 실측 데이터로 확인

네 합금을 차례로 살펴보기

Invar 36: 어디에 맞고 어떻게 가공되는가

Invar 36은 실내, 오토클레이브, 궤도의 온도가 바뀔 때 부품이 크기와 형태를 유지해야 하는 모든 경우의 기본 선택입니다. 광학 마운트, 복합재 레이업 툴링, 계측 프레임, 계측기 벤치는 이 합금군 안에서 합리적인 가격으로 1도당 팽창을 거의 0에 가깝게 만드는 다른 대안이 없기 때문에 이를 선택합니다. 오스테나이트계 스테인리스와 유사한 점성 있고 가공경화가 잘 일어나는 소재처럼 가공되며, 이는 Invar 36 가공 파라미터에서 다룹니다. 정밀 부품은 Invar 가공 부품의 응력 제거와 Invar 36 가공 페이지에서 설명하는 황삭, 응력 제거, 정삭 순서를 거칩니다.

Kovar: 안정성 합금이 아닌 이유

Kovar는 다른 문제를 해결하기 위해 존재합니다. 온도가 바뀔 때 접합부가 갈라지지 않도록 금속을 유리나 세라믹에 결합하는 문제입니다. 유리와 알루미나는 자체 팽창계수를 가지고 있으므로, 이들에 실링되는 금속 부품은 작동 범위 전체에서 거의 같은 속도로 팽창하고 수축해야 하며, 그렇지 않으면 불일치가 매 사이클마다 실링에 응력을 줍니다. Kovar의 성분은 붕규산 유리와 94 ~ 96 % 알루미나 세라믹을 따라가도록 조정되어 있으며, 이 때문에 광학 벤치가 아니라 밀폐형 전자 패키지, 피드스루, 센서 하우징에서 볼 수 있습니다.

유리나 세라믹 실링용 부품은 대개 어닐링되고 세심하게 세정된 뒤 실링되는데, 표면 산화물과 오염이 합금의 벌크 특성만큼이나 접착과 웨팅 품질에 영향을 주기 때문입니다. 이는 Invar 36에 쓰이는 응력 제거 순서와는 다른 공정 관심사이며, Kovar를 정기적으로 실링하는 업체는 이를 위한 자체 세정 및 어닐링 관행을 갖추고 있습니다. Kovar 유리-금속 실링 부품과 Kovar 가공 페이지에서 다룹니다.

Super Invar: 더 낮은 팽창, 더 좁은 대역

Super Invar는 철과 니켈만 쓰는 대신 코발트까지 더한 더 복잡한 성분을 대가로 Invar 36보다 낮은 팽창계수를 얻습니다. 트레이드오프는 Super Invar가 가장 낮은 팽창을 유지하는 온도 대역이 대략 20 ~ 90 °C로 더 좁고, 그 이상에서는 CTE가 급격히 오른다는 점입니다. 재고도 Invar 36보다 흔하지 않아 리드타임과 비용에 영향을 주며, 이는 소싱 측면에서 Invar 재고 선택에서 다룹니다.

Super Invar는 사용 온도 범위가 잘 특정되어 있고 합금의 대역 안에 들어가는 우주용 광학계와 정밀 레이저 구조물에서 그 비용을 정당화합니다. 이는 Invar를 이용한 광학 벤치와 망원경 구조물에서 다룹니다. 그 대역을 벗어나면 Invar 36이 더 적은 비용으로 비슷한 성능을 낼 수 있으므로, 지정하기 전에 실제 사용 온도 범위를 확인하세요. Super Invar 가공 페이지와 Invar 36으로 부족할 때에서 이 결정을 다룹니다.

Alloy 42 간단 정리

약 42 % 니켈이고 ASTM F30을 따르는 Alloy 42는 코발트 없이 Kovar와 비슷한 팽창 범위에 있으며, Kovar의 유리 매칭 특성이 결정 요인이 아닌 리드프레임, 실링, 이종금속 부품에서 볼 수 있습니다. 대개 두꺼운 바가 아니라 얇은 스트립이나 시트로 공급되므로, 대부분의 Alloy 42 부품은 밀링에 앞서 스탬핑, 에칭, 와이어 커팅됩니다. 얇은 단면에서는 절삭 공정이 아니라 지그가 달성 가능한 평면도를 결정합니다. 리드프레임용 Alloy 42 가공을 참고하세요.

합금 간 기계 작업의 차이

절삭

네 합금 모두 오스테나이트계 스테인리스처럼 절삭되는 면심입방 철-니켈 소재입니다. 점성이 있고 문지르는 엣지에서 가공경화가 잘 일어나며, 이송이 너무 가벼우면 공구 수명에 영향을 줍니다. 카바이드 밀링에서 전형적인 속도 30 ~ 60 m/min, 양각 레이크, 플러드 절삭유가 이 합금군 전체에 적용됩니다. 코발트가 들어간 Kovar와 Super Invar는 공구에 약간 더 부담을 주는 경향이 있어, 업체는 대개 대역의 낮은 쪽에서 시작합니다.

열처리

여기서 실질적인 차이가 나타납니다. Invar 36이나 Super Invar 정밀 부품은 황삭, 응력 제거, 정삭을 거치고 가장 엄격한 부품에서는 저온에서 하루나 이틀 안정화됩니다. 실링용 Kovar 부품은 어닐링되고 실링 공정이 요구하는 표면 상태로 세정되며, 마운트에서 중요한 응력 제거는 부차적입니다. 얇은 단면의 Alloy 42는 업체에 도착하기 전에 대개 스트립 상태로 어닐링되어 있습니다.

세정과 취급

모두 상온에서 강자성체이므로 미세한 칩이 부품과 지그에 붙습니다. 실링용 Kovar는 산화물과 기름이 없는 표면이 필요하므로 최종 세정이 하나의 공정 단계가 됩니다. 광학용 Invar 36은 화학적 청결보다 이물질 관리가 더 중요합니다. 어느 쪽이 필요한지 RFQ에 명시하세요.

예시: 10 °C 변화에서의 가상의 200 mm 스페이서

계측과 사용 사이에 10 °C의 변화를 겪는 계측기 속의 가상의 200 mm 스페이서를 예로 들어 봅시다. 길이 공차는 ±0.005 mm입니다. 팽창은 길이 곱하기 CTE 곱하기 온도 변화입니다. 값은 전형적이며 예시입니다.

합금	전형적 CTE, ppm/°C	10 °C에서의 팽창, mm	±0.005 mm 안에 드는가
Super Invar	0.45	0.0009	예, 여유 있음
Invar 36	1.4	0.0028	예
Alloy 42	5.0	0.010	아니요
Kovar	5.2	0.010	아니요
304 스테인리스	16.5	0.033	아니요

Invar 36은 공차의 약 절반을 여유로 남긴 채 만족하며, 응력 제거와 20 °C 측정을 거치면 대개 충분합니다. Super Invar는 0.002 mm의 여유를 더 벌지만, 그 리드타임 증가가 가치가 있는지는 지그, 측정 불확도, 주변 부품의 안정성 같은 나머지 예산에 달려 있습니다. Kovar와 Alloy 42는 이 작업에는 맞지 않는데, 이것이 핵심입니다. 이들은 스페이서가 아니라 계측기 반대쪽 끝의 윈도우 실링을 위한 후보입니다. 전체 벤치에 대한 같은 계산은 Invar 광학 벤치 계산 예시에서 다룹니다.

비용과 리드타임 차이

소재 비용은 대략 니켈과 코발트 함량, 그리고 그 재고 크기가 얼마나 흔한지를 따라갑니다. Invar 36은 세 합금 중 일반적인 바와 플레이트 크기로 가장 널리 재고되어 있습니다. Kovar는 전자 패키징에서의 물량 덕분에 근소한 차이로 그 뒤를 잇고, Super Invar는 가장 흔하지 않아 표준 크기를 벗어나면 리드타임이 더 길어지는 경우가 많습니다. Alloy 42는 스트립으로는 흔하지만 바로는 드뭅니다. 이 차이는 작은 부품에서는 크지 않지만, 큰 구조물이나 비표준 두께가 필요한 프로그램에서는 누적되며, 이는 Invar 36 부품이 비싼 이유에서 다룹니다.

도면과 RFQ에 각 합금을 명시하는 방법

“Invar”라는 단어만 쓰는 대신 합금과 그 기준 규격을 명시하세요: UNS K93600을 포함한 ASTM F1684 기준 Invar 36, UNS K94610을 포함한 ASTM F15 기준 Kovar, UNS K94100을 포함한 ASTM F30 기준 Alloy 42, 그리고 공칭 성분과 필요한 CTE 대역으로 표기하는 Super Invar입니다. 어떤 합금이 공차에 맞는지 확신이 없다면 기능, 사용 온도 범위, 유리나 세라믹에 실링되는지를 알려주세요. 이는 Invar RFQ에 포함할 항목에서 다룹니다. 그러면 스스로 표기를 추측하는 것보다 더 유용한 추천을 빠르게 받을 수 있습니다. RFQ 양식으로 도면을 보내주시면, 부품에 필요한 합금 경험이 있는 업체와 매칭해 드립니다.

자주 묻는 질문

Kovar도 Invar처럼 저열팽창 합금인가요?

같은 의미는 아닙니다. Kovar의 팽창률은 실링을 위해 붕규산 유리와 알루미나 세라믹에 맞도록 설계된 것이며, 최대한 낮추려고 만든 것이 아닙니다. Kovar의 전형적인 CTE는 약 5.0 ~ 5.5 ppm/°C로, Invar 36의 1.2 ~ 1.6보다 몇 배 높습니다.

유리 실링에서 Invar 36을 Kovar 대신 쓸 수 있나요?

대개 실링을 재설계하지 않으면 어렵습니다. Kovar는 결합되는 유리나 세라믹의 팽창률을 맞추도록 특별히 선택된 합금입니다. Invar 36은 일반적인 실링용 유리에 비해 너무 적게 팽창하여, 열 사이클을 거치면 실링을 보호하는 대신 균열을 낼 수 있습니다.

Super Invar가 Invar 36보다 추가 비용을 낼 가치가 있는 경우는 언제인가요?

Invar 36의 팽창률이 작더라도 여전히 귀사의 공차보다 더 부품을 움직이게 하고, 사용 온도가 Super Invar의 설계 대역에 가까울 때입니다. 그 대역을 벗어나면 Super Invar의 우위가 좁아지므로, 지정하기 전에 실제 온도 범위를 확인하는 것이 좋습니다.

세 합금은 가공 방식이 서로 다른가요?

기계에서는 크게 다르지 않습니다. 모두 점성이 있고 가공경화가 잘 일어나는 철-니켈 합금으로, 날이 선 카바이드와 플러드 절삭유로 비슷한 속도와 이송으로 절삭됩니다. 차이는 열처리 순서, Kovar의 유리 실링 전 세정, Super Invar의 재고 크기에 있습니다.

참고 자료

이 가이드의 수치는 참고용으로 제시된 전형적인 핸드북 값입니다. 실제 판단은 해당 열처리 로트의 재질증명서와 귀사 형상에 대한 업체의 견적을 기준으로 하시기 바랍니다.

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