Управление образования южно казахстанской области
жүктеу/скачать 2.35 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Тема 3.11 Керамические электроизоляционные материалы. Стекло и керамика.
| Контрольные вопросы:
Виды миканитов, основные характеристики, область применение. Электроизоляционные природные слюда. Слюдиниты и слюдопласты, их особенности. Тема 3.11 Керамические электроизоляционные материалы. Стекло и керамика. Слово «керамика» произошло от греческого «керамос» (горшечная глина). В настоящее время керамика объединяет не только глиносодержащие, но и другие материалы, сходные по своим свойствам и технологическому процессу их получения. Технологический цикл получения керамики включает следующие основные операции: 1. Тонкий размол и тщательное смешивание исходных компонентов. 2. Пластификация массы и образование формовочного полуфабриката. В качестве пластификатора чаще всего используют поливиниловый спирт и парафин. 3. Формовка изделия. 4. Спекание - высокотемпературный обжиг (1300...1400°С). В зависимости от состава шихты усадка после обжига составляет от 2 до 20%. По структуре керамический материал состоит из кристаллической фазы, участки которой сцементированы аморфной стеклофазой. В керамике также присутствует газовая фаза (пористость), что способствует повышенной гигроскопичности. Для обеспечения влаго непроницаемости керамические изделия подвергают глазуровке. По применению различают керамику установочную и конденсаторную, по величине диэлектрических потерь - низкочастотную и высокочастотную. Установочная керамика используется для изготовления опорных, проходных, подвесных, антенных изоляторов, подложек интегральных микросхем, ламповых панелей, корпусов резисторов, каркасов индуктивных катушек, оснований электрических печей и др. Изоляторный фарфор (электрофарфор) - это керамический материал на основе глины, кварцевого песка, полевого шпата, низкочастотный диэлектрик: • ε = 8,5; • tgδ = 10-2; • ρ = 1010 Ом·м; • Епр = 20 МВ/м. После обжига основной кристаллической фазой является муллит (3Al2O3·2SiO2). Промежутки между кристаллическими зернами заполнены стекловидной фазой полевого шпата. Ультрафарфор - высокочастотная установочная керамика, содержит более 80%Al2O3 + бариевое стекло (SiO2+BaO). Ультрафарфор сочетает низкие диэлектрические потери (tgδ = 6.10-4) с высокой механической прочностью. Бариевое стекло улучшает электрические свойства и ускоряет спекание, образуя жидкую фазу в процессе обжига, в результате получается плотная керамика. Корундовая керамика (алюминоксид), состоящая из 95...99%Al2O3+SiO2, - высокочастотный диэлектрик (tgδ = 2·10-4). Используется в качестве вакуумплотных изоляторов в корпусах полупроводниковых приборов, подложек интегральных микросхем, внутриламповых изоляторов. Разновидностью алюминоксида является поликор, обладающий особо плотной структурой. Поликор прозрачен, поэтому он используется для изготовления колб некоторых источников света. Брокерит - керамика на основе оксида бериллия (95...99%BeO), обладает самой высокой теплопроводностью среди неметаллических материалов (200...250 Вт/м·К-1), высоким удельным сопротивлением (ρ = 1016 Ом·м), малыми диэлектрическими потерями (tgδ<3·10-4). Металлизация изделий из брокерита обеспечивает получение вакуумплотных спаев с медью и коваром. Помимо подложек для интегральных микросхем брокеритовую керамику применяют в особо мощных приборах СВЧ. Цельзиановая керамика содержит синтезированное соединение BaO·Al2O3·2SiO2 (цельзиан), углекислый барий (BaCO3) и каолин (Al2O3·2SiO2·2H2O), которые при обжиге дополнительно образуют кристаллическую фазу цельзиана и высокобариевое алюмосиликат- ное стекло. Особенностями этого материала являются низкие температурные коэффициенты линейного расширения (αl = 2.10-6 К-1) и тносительной диэлектической проницаемости (αε = 6.10-6 К-1), высокая электрическая прочность (Епр до 45 МВ/м). Цельзиановая керамика применяется для каркасов высокостабильных катушек индуктивности, изоляторов и высокочастотных конденсаторов большой реактивной мощности. Стеатитовая керамика в основе содержит природный минерал тальк (3MgO·4SiO2·H2O). Основной кристаллической фазой, образующейся при обжиге, является (MgO·SiO2). Преимуществами стеатитовой керамики являются незначительная усадка при обжиге (1...1,5%) и малая абразивность. Применяется для высокочастотных проходных изоляторов, опорных плат, деталей корпусов полупроводниковых приборов, а также в виде пористой вакуумной изоляции внутри ламп. Недостатком стеатита является невысокая стойкость к резким изменениям температуры и узкий температурный интервал спекания при обжиге (1330...1350°С). Форстеритовая керамика (2MgO·SiO2) применяется для изготовления изоляторов вакуумных и полупроводниковых приборов, когда требуется вакуумплотный спай с металлом, (например, с медью), имеющий повышенный температурный коэффициент линейного расширения. Конденсаторная керамика должна обладать: • высокой относительной диэлектрической проницаемостью для обеспечения наибольшей емкости конденсатора при минимальных размерах; • слабой зависимостью ε от температуры (температурный коэффициент диэлектрической проницаемости αε должен быть близок к нулю); Свойства кварцевого стекла: • высокие механические свойства (σсж = 2500 МПа, σраст = 60 МПа, что в 4-5 раз выше, чем у остальных стекол), • высокая нагревостойкость (до 1000°С); • низкий температурный коэффициент линейного расширения (αl = 0,01.10-6 К-1), • высокая химическая инертность; • высокая прозрачность в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной области спектра до λ = 4 мкм, радиопрозрачность. Кварцевое стекло находит широкое применение во многих областях техники: в производстве лабораторной посуды (реакторы, тигли, лодочки, ампулы и т.д.), оптических линз, призм, баллонов ламп ультрафиолетового излучения, стабилизаторов частот и т.д. Применение стекол: Электровакуумное стекло применяется для изготовления баллонов и других деталей электровакуумных приборов. По химическому составу электровакуумные стекла относятся к группе боросиликатных (B2O3+SiO2) или алюмосиликатных (Al2O3+SiO2) с добавками щелочных оксидов. Для них важное значение имеет температурный коэффициент линейного расширения, который должен быть близок к αl соответствующего металла. Электровакуумные стекла подразделяются на: • платиновые - αl = (8,5…9,2).10-6 К-1; • молибденовые - αl = (4,6…5,2).10-6 К-1; • вольфрамовые - αl = (3,5…4,2).10-6 К-1. Изоляторные стекла используются для герметизации вводов в металлических корпусах различных приборов (конденсаторов, диодов, транзисторов, и др.). Для таких проходных изоляторов в полупроводниковых приборах применяют щелочное силикатное стекло. Цветные стекла - обычные силикатные стекла с добавками, придающими стеклам соответствующую окраску: CaO - синюю, Cr2O3 - зеленую, MnO2 - фиолетовую и коричневую, UO3 - желтую, что используется при изготовлении светофильтров, эмалей и глазурей. Лазерные стекла применяются в качестве рабочего тела в твердых лазерах. Центрами излучения являются активные ионы, равномерно распределенные в диэлектрической, прозрачной матрице. Наиболее часто применяют баритовый крон (BaO-K2O-SiO2), активированный ионами неодима Nd3+. Преимущество лазерных стекол перед монокристаллами - оптическая однородность, изотропность свойств, высокая технологичность, низкая теплопроводность, что важно для генерации импульсов высокой мощности. Стекловолокно получают из расплавленной стекломассы вытяжкой через фильеру с быстрой намоткой на вращающийся барабан (d = 4...7 мкм). Из стекловолокна методом текстильной технологии ткут ткани, ленты, делают шланги. Преимущества стекловолокнистой изоляции состоят в высокой нагревостойкости, значительной прочности, малой гигроскопичности и хороших электроизоляционных свойствах. жүктеу/скачать 2.35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|