книги из ГПНТБ / Аветиков В.Г. Магнезиальная электротехническая керамика

4,0 мкл/см2 газа. Состав выделяющегося газа примерно таков: Н2— 10%; CO + N2— 10%; С02— 15%; Н20 — 65%'. Шлифовка поверхности образцов уменьшает в 1,5— 4 раза величину истинной поверхности и соответственно во столько же раз уменьшается газовыделение керамики.

в) Влияние метасиликата магния на свойства стеатитовых материалов

Кристаллы метасиликата магния так же, как и неко­ торые другие силикаты магния (например, шпинель, фор­ стерит), имеют низкое значение тангенса угла диэлек­ трических потерь, равное при 20 °С и частоте 1 Мгц при­ близительно 3-lCh4. В связи с этим стеатитовый материал, основная кристаллическая фаза которого пред­ ставлена метасиликатом магния, является высокочастот­ ным диэлектриком. Модификации метасиликата магния: энстатит, протоэнстатит, клиноэнстатит — отличаются ты некоторым существенным свойствам (табл. 2-9).

Т а б л и ц а 2-9

Характеристики модификаций метасиликата магния

Полиморфные превращения модификаций метасили­ ката магния, происходящие при нагревании и охлажде­ нии, сопровождаются объемными изменениями.

На рис. 2-9 показана зависимость расширения раз­ личных модификаций метасиликата магния от темпера­ туры. Особенно значительно на свойства стеатитовых ма­ териалов влияет превращение высокотемпературной мо­

риала. В с е я з и с увеличением объема может наступить разрыхление стеатитового материала, снизиться вакуум­ ная плотность, могут появиться трещины и произойти

30

ет увеличение размера кристаллов протоэнстатита и при­ менение в качестве сырьевого материала крупнозерни­ стых тальков пластинчатого строения вместо мелкозер­ нистых тальков типа жировиков. Разрушение стеатитовой керамики как следствие полиморфного превращения мо­ жет происходить не только при охлаждении, но также продолжаться при ее длительном хранении при комнат­ ной температуре и в процессе службы, особенно в случае многократных циклов нагревания до 500—800 °С и по­ следующего охлаждения.

Имеющие место колебания в составе исходного мине­ рального сырья, возможные отклонения от принятого ре­ цепта могут' привести к уменьшению содержания А120 3 в составе массы и как следствие этого к «старению» ке­ рамики. Одной из причин создания непластичного мате-' риала СНЦ с большим содержанием А120 3, чем в ранее имевшихся, была необходимость повышения стабильно­ сти стеатита в эксплуатации и при длительном хранении.

Различные стеатитовые материалы, к числу которых относятся материалы ТК-21, СПК-2, СНЦ и др., длитель­ ное время применяемые для производства различных из­ делий, зачастую содержат одновременно кристаллы про­ тоэнстатита и клиноэнстатита. Несмотря на это, изделия из таких материалов отличаются хорошими и стабильны­ ми в течение продолжительного срока характеристиками как при хранении, так и в службе и при специальных циклических испытаниях. Последние заключаются в на­ гревании до различных температур в интервале 20 0 — 10О0°С (через ГОО—200°С) и последующем охлаждении. Как правило, стабильными свойствами отличаются стеатитовые изделия, изготовленные из стеатитовых масс на основе зернистых тальков, в том числе талька Онотского месторождения.

г] Зависимость свойств стеатитовых материалов от их состава

Многочисленные исследования в области изучения влияния состава стеатитовых материалов на их свойства позволили выявить ряд зависимостей. Изучены свойства стеатитовых материалов, содержащих тальки Онотского и других месторождений, отличающихся химическим, минералогическим составом и структурой. Предметом изучения стеатитовых материалов на основе онотского

32

галька явилось выявление воздействия введения добавок глинистых минералов—глины Часовъярского и бентонита Огланлынского месторождений, плавней— углекислого бария, мела Белгородского месторождения, углекислого стронция, полевых шпатов и пегматитов различных ме­ сторождений, а также окиси магния и кремнезема. Во всех случаях при введении добавок уменьшалось соответ­

ственно содержание талька. Свойства материалов опре­ деляли на образцах после спекания.

Добавки глины, плавней и кварцевого песка

Зависимости свойств образцов пластичных стеатито­ вых материалов от количества в их составе глины Ча­ совъярского месторождения, специальных плавнеобра­ зующих добавок (мела, углекислого бария и углекислого

ключительно из кристаллов метасиликата магния и стек­ ла, не считая отдельных зерен форстерита и оплавлен­ ных зерен кварца, при введении кварцевого песка. Об­ разцы имеют однородную тонкозернистую структуру, раз­ мер кристаллов метасиликата магния от 2 — 3 до 10 мкм. Образцы отличаются главным образом количеством ме­ тасиликата магния и стекла, а также показателем пре­ ломления стекла, что свидетельствует о различном со-

6>к г с /с м г \д6у10Ч

1100h B

1000L

при статическом изгибе а (3) и температуры обжига (4) стеатитовых материалов от содер­ жания углекислого бария.

ё,кгс/шг tg^xfo^

20 °С, 2 — 80 °С), предела прочности при статическом изгибе о (3), температуры обжига (4) стеатитового материала, содержащего мел, от величины добавки кварцевого песка.

ставе стекла. При увеличении содержания часовъярской глины от 5 до 25% в составе материала количество стек­ ла возрастает от 35 до 45% •

Введение в состав шихты стеатитовых материалов до 15% плавня во всех случаях ‘ увеличивает количество стекла и показатель его светопреломления. Если в образ­ це материала без добавки плавня имеется 27% стекла,

<К,кгс/смг ідвхЮ 4

14-001

изгибе о (3) и температуры обжига (4) стеатитового материала, содержащего углекислый барий, от величины добавки кварцевого песка.

показатель преломления которого равен 1,543, то при введении 15% плавнеобразующей добавки в материале

1,580. Введение 10% кварцевого -песка в материал, со­ держащий мел, способствует повышению, по сравнению с исходным материалом, количества стекла от 25 до 36% и снижает показатель его светопреломления от 1,564 до 1,515. При использовании в качестве плавня углекислого бария введение в материал 1 0 % кварцевого песка также увеличивает количество стекла от 36 до 46% и уменьша­ ет показатель светопреломления от 1,575 до 1,524.

Таким образом, в образцах стеатитовых материалов при введении указанных добавок за счет уменьшения со­ держания онотского талька возрастает количество стекла и соответственно снижается количество образующегося

36

водит к резкому увеличению показателя преломления стекла. Это является результатом растворения в распла­ ве преобладающего количества окиси магния, введенной в стеатитовые материалы. Окись магния в отличие от других окислов двухвалентных элементов, таких как ВаО, SrO, CaO, не является плавнем, так как она не сни­ жает температуру спекания стеатитовых материалов (около 1500°С) и не увеличивает количества стекла, хотя частично и растворяется в нем.

Кривые рис. 2-16 указывают на явную зависимость тангенса угла диэлектрических потерь и показателя све­ топреломления стекла стеатитовых материалов от вели­ чины добавки MgO. Чем больше окиси магния введено в стеатитовый материал, тем выше показатель светопре­ ломления стекла и меньше тангенс угла диэлектрических потерь. Снижение tgô стеатитовых материалов при уве­ личении содержания MgO в стекле аналогично влиянию других окислов двухвалентных элементов, как было рас­ смотрено выше.

Т а б л и ц а 2-11

Свойства стекла и tg S стеатитовых материалов с различными

магнезиальными добавками

Свойства стеатитовых материалов сильно изменяются

взависимости от реакционной способности, химического

иминералогического состава введенной добавки, содер­ жащей окись магния (табл. 2 -1 1 ).

Все материалы, свойства которых указаны в табл. 2-11, содержат 1 0 % окиси магния (в пересчете на прокален­ ное вещество) и 10% углекислого бария. Введение 10%

углекислого бария способствует снижению температуры