Электрокерамические материалы

Тема 4.4.10.

« Электрокерамические материалы».

Вопросы:

• Что такое ЭКМ.
• Классификация по назначению.
• Электротехнический фарфор, характеристика, применение.
• Стеатит, характеристика, применение.
• Керамические конденсаторные материалы.
• Сегнетокерамика.
• Силикатные стекла.
• Минеральные диэлектрики.

Литература:

• «Электроматериаловедение» Н.Никулин с. 105.

ЭКМ (электрокерамические материалы)-

• Твердые камнеподобные вещества, которые можно обрабатывать только абразивами.

Все –

• - негигроскопичны;
• - атмосферостойки.

По назначению

Изоляторная (электротех-нический фарфор, стеатит)

Конденсатор-ная

Сегнетоэлек-трическая

Электротехнический фарфор- для изготовления различных конструкций изоляторов высокого и низкого напряжения:

• СОСТАВ:
• 42-50% глинистых веществ,
• 20-25% кварца;
• 22-30% калиевого полевого шпата;
• 5-8% измельченных бракованных изделий.
• 20-22% воды.

Производство:

• Вакуумная обработка. Формовка деталей. Сушка. Глазуирование, Обжиг. Испытания электрические и механические.

Сочетание

• кристаллической фазы(кристаллы муллита 2 SiO 2 - 3 Al 2 O 3 )
• и стекловидной фазы (стекло с растворенными зернами кварца) обеспечивает достаточно высокую механическую и электрическую прочность фарфора и отсутствие гигроскопичности.

Стеатит –

• На основе природного минерала –талька 3 MgO -4 SiO 2— H 2 O и углекислого бария BaCO 3 , 15-20% глинистых веществ для пластичности.

• Более дорогой материал, но электрические и механические характеристики лучше.

• Стеатитовые изделия могут работать при температуре до + 250*С.

Керамические конденсаторные материалы-

• Обладают большей диэлектрической проницаемостью, что позволяет изготавливать из них керамические конденсаторы большей емкости и сравнительно малых габаритов.

Керамические конденсаторы

• не гигроскопичны, поэтому не нуждаются в защитных корпусах и оболочках, которые необходимы для бумажных и слюдяных конденсаторов.

Процесс изготовления керамических конденсаторов – метод керамической технологии:

• - литье в гипсовые или стальные формы,
• - прессование;
• - обжиг,
• - нанесение вжиганием на поверхность сплошных серебряных электродов,
• - покрытие электродов сплошным слоем влагостойкой эмали.

Сегнетокерамика –

• относят к группе сегнетоэлектриков. Аномально большие значения диэлектрической проницаемости.

Применяют:

• - в качестве датчиков температуры при измерении ее электрическими методами,
• - изготавливают миниатюрные электрические конденсаторы большой емкости,
• - датчики для измерения давления ( прямой пьезоэффект),
• - источник высокочастотных колебаний (обратный пьезоэффект) .

Силикатные (неорганические стекла) стекла-

• Дешевый материал, изготавливаемый из кварцевого песка, соды, доломита, мела и некоторых других.
• Загруженная в стекловаренную печь шихта при нагревании до 1350-1600*С плавится, образуя жидкую стекломассу, из которой изготавливают различные стеклянные изделия.

По химическому

составу:

щелочные –

• - оконное, посудное, бутылочное стекло;
• низкие электрические характеристики, большой коэффициент температурного расширения, что обуславливает их низкую термостойкость,

щелочные с содержанием тяжелых оксидов –

• - флинты и кроны;

• для изготовления электроизоляционных изделий (конденсаторов и др.),

малощелочные –

• - стеклянные изоляторы высокого напряжения,

бесщелочные –

• - для изготовления стеклянного волокна для электроизоляционных стеклотканей.

Механическая прочность закаленных стеклянных изоляторов

• в 2-3 раза выше, чем незакаленных, и выше, чем фарфоровых изоляторов. Поэтому размеры закаленных изоляторов на 20-30 % меньше.

Минеральные диэлектрики –

• -асбест,
• -асбоцемент.

Асбест (горный лен) –

• Природный минерал, имеющий волокнистое строение, волокна легко расщепляются на тонкие отдельные волоски в тысячные доли миллиметра и длиной до нескольких сантиметров.

Применяется –

• Для изготовления различных электроизоляционных материалов ( бумаги, пряжи, ленты, картона).

Недостатки – невысокие электрические свойства:

• - не впитывает воду, но покрывается водяной пленкой,

• - наличие различных примесей.

Достоинства –

• - высокая нагревостойкость,

• - негорючесть.

Асбоцемент –

• Неорганическая пластмасса, в которой связующим является портландцемент, а наполнитель - асбестовые волокна.

Применяют:

• - основания контакторов,

• - перегородки,

• - искрогасительные камеры в электрических аппаратах.