Электроизоляционные материалы

5. Диэлектрическая электротехническая керамика

Электротехническая керамика материал, получаемый из формовочной массы минералов и оксидов металлов заданного химического состава. Любая керамика материал многофазный, состоящий из кристаллической, аморфной и газовой фаз.

Свойства керамики зависят от химического и фазового составов, макро- и микроструктуры и от технологических приемов изготовления.

В ряде случаев изделия из керамики (главным образом из электрофарфора) покрываются глазурью, что уменьшает возможность загрязнения, улучшает электрические и механические свойства, а также внешний вид изделия.

5.1.Области применения

1.Изоляторы для устройств высокого и низкого напряжения, низкой частоты (электрофарфор и глиноземистый фарфор).

2.Низко- и высокочастотные изоляторы и конденсаторы малой емкости (стеатит, ультрафарфор, корундомуллитовая керамика, цельзиановая керамика).

3.Конденсаторы высокого и низкого напряжения, высокой и низкой частоты (рутиловая, перовскитовая, титаноциркониевая, алюминат- лантановая керамика, стронций-висмутовый титанат).

4.Термодугостойкие узлы: искрогасительные камеры, основания нагревательных элементов и проволочных резисторов, изоляторы в вакуумных приборах (кордиерит, литийсодержащая, высокоглиноземистая и цирконовая керамика).

5.Высоконагревостойкие изоляторы (керамика на основе чистых оксидов Al2O3, MgO, BeO и т.д.).

6.Резисторы (смесь керамики с сажей или графитом; керамика на основе смешанных кристаллов ZnO и оксидов металлов с переменной валентностью).

5.2.1. Фазовый состав и основные свойства электрофарфора

5.4. Высокочастотная керамика с низкой диэлектрической проницаемостью

Керамику на основе минерала талька 3MgO 4SiO2 называют стеатитовой. Она характеризуется высокими значениями электросопротивления , в том числе и при высокой температуре, малой величиной диэлектрических потерь tg .

Форстеритовая керамика состава 2MgO SiO2 характеризуется весьма малым tg , высоким , а также повышенным значением термического коэффициента линейного расширения , что позволяет получать герметичные спаи с железоникелевыми сплавами, но снижает стойкость к термоударам и ограничивает применение.

Глиноземистая керамика в зависимости от содержания Al2O3 называется глиноземистым фарфором, ультрафарфором, корундомуллитовой керамикой, алюминоксилом, микролитом и др.

Цельзиановая керамика BaO Al2O3 2SiO2 характеризуется весьма малым tg при нормальной и повышенной температуре, малым значением температурного коэффициента диэлектрической проницаемости ТК , высокими значениями , , преимущественно электронной электропроводностью.

При производстве высокочастотных изделий также применяются анортитовая керамика (CaO Al2O3 2SiO2), шпинелевая керамика (MgO Al2O3), волластонитовая керамика (CaO SiO2) и циркономуллитовая керамика

(ZrO2 3Al2O3 2SiO2) .

5.4. Высокочастотная керамика с повышенной и высокой диэлектрической проницаемостью

Повышенным и высоким значениями диэлектрической проницаемости (от 15 до 8500) характеризуются

керамические материалы на основе соединений оксидов TiO2, ZrO2 и SnO2 с оксидами металлов II и III групп периодической системы, а также твердых растворов этих соединений.

Изготовляемые из таких материалов высоко- и низкочастотные конденсаторы имеют значительно меньшие размеры и массу. В зависимости от назначения и параметров они используются также в производстве подложек, пьезопреобразователей, полупроводниковых материалов с линейной и нелинейной вольтамперной характеристиками, нелинейных элементов и др.

5.5. Термостойкая керамика

Керамику с низким значением термического коэффициента линейного расширения , способную многократно выдерживать большие термоудары, называют термостойкой.

К термостойким керамическим материалам с малым значениемотносятся плотные материалы на основе алюмосиликата магния (кордиерит 2MgO 2Al2O3 2SiO2) или бария (цельзиан BaO Al2O3 2SiO2). В качестве термостойкой

используется также литийсодержащая (Li2O Al2O3 4SiO2), цирконовая (ZrO2 SiO2) и корундовая керамики.

5.6.Высоконагревостойкая керамика

К высоконагревостойким оксидам относятся Al2O3, MgO, BеO, CaO, ZrO2, ThO2, UO2 и др. Керамика из указанных оксидов не только обладает высокой температурой плавления, но и проявляет высокие электроизоляционные или полупроводниковые, механические и теплофизические свойства при высокой температуре.

Наряду с тугоплавкостью нитридная керамика обладает хорошими электроизоляционными и полупроводниковыми свойствами при высокой температуре и сохраняет высокую термостойкость, химическую стойкость, малый коэффициент термического линейного расширения. Наиболее широкое применение получили высокотемпературные соединения Si3N4, BN, AlN и композиционные материалы на их основе.