Опорный конспект темы «Электрокерамические материалы: электротехнический фарфор, стеатит»

Электрокерамические материалы представляют собой твердые камнеподобные вещества, которые можно обрабатывать только абразивами (карборунд и др.). Все электрокерамические материалы по назначению делят на три группы: изоляторная, конденсаторная и сегнетоэлектрическая керамика .

3 .1. Электротехнический фарфор.

Все электрокерамические материалы негигроскопичны и атмосферостойки. Одним из широко применяемых электрокерамических материалов является электротехнический фарфор. Из него изготовляют различные конструкции изоляторов высокого и низкого напряжения (рис. 19).

Исходная электрофарфоровая масса состоит из глинистых веществ (42—50%), кварца (20—25%), калиевого полевого шпата (22—30%) и измельченных бракованных фарфоровых изделий (5—8%). Для качественного изготовления изоляторов для получения тестообразной массы в измельченные компоненты вводят 20—22% воды. После этого тестообразную фарфоровую массу подвергают вакуумной обработке с целью извлечения из нее воздушных включений.

Масса, полученная из вакуум-пресса, представляет собой монолитный цилиндр, который по выходе из мундштука разрезается на куски заданной длины (заготов¬ки), из которых изготовляют (оформляют) различные типы изоляторов.

Изоляторы формуют прессованием заготовок в гипсовых или стальных формах и другими методами. Извлеченные из форм изоляторы поступают на токарные станки, где им придают окончательные очертания и размеры. Обточенные изоляторы имеют влажность 16—18%. Далее их направляют в сушилки, где влажность снижается до 0,1—2%. В связи с удалением воды из изделий происходит воздушная усадка — уменьшение объема изделий.

Высушенные фарфоровые изделия покрывают жидкой глазурной суспензией (глазурью). Состав глазури отличается от состава жидкой фарфоровой массы боль-шим содержанием стеклообразующих компонентов (кварц, полевой шпат, доломит и др.). В цветные глазури вводят еще красители — хромистый железняк, пиролюзит и др.

В процессе обжига электрофарфоровых изделий слой глазури плавится, создавая на поверхности изделий ровное стекловидное покрытие. Глазурь повышает механическую прочность изоляторов и делает их стойкими к влаге и атмосферным загрязнениям. Цветные глазури служат также для маскировки изоляторов.

Термическую обработку — обжиг изоляторов производят в туннельных печах непрерывного действия. Эти печи отличаются высокой производительностью, так как обжиг изоляторов в этих печах происходит непрерывным потоком. Высушенные и покрытые глазурной суспензией изоляторы, установленные на специальных вагонетках, перемещаются в туннеле печи. Они последовательно проходят зоны подогрева, обжига и охлаждения в печи с заданными температурами. При выходе из печи они представляют собой готовые электрокерамические изделия. При обжиге электрокерамических изделий пламя и газы не должны непосредственно действовать на них, поэтому изоляторы и другие изделия помещают в огнеупорные капсели, которые представляют собой круглые коробки, изготовленные из огнеупорной керамической массы.

Полученные после обжига электрокерамические изделия подвергают механическим и электрическим испытаниям. При этом дефектные изделия отбраковывают.

Если рассматривать структуру фарфора под микроскопом, то видно, что фарфор состоит из иглообразных кристаллов муллита 2Si02-3Al203, хаотически расположенных по отношению друг к другу. Промежутки между этими кристаллами заполнены стеклом, в котором частично растворились зерна кварца. Сочетание кристаллической и стекловидной фазы обеспечивает достаточно высокую механическую и электрическую прочность фарфора и отсутствие гигроскопичности. Основные характеристики электрофарфора приведены в табл. 10.

Другим электрокерамическим материалом является стеатит. Он отличается от электрофарфора повышенной механической прочностью и лучшими электрическими характеристиками. Стеатитовые электроизоляционные изделия могут работать при температурах до 300° С, существенно не изменяя своих электрических характеристик. У изделий же из электротехнического фарфора наблюдается резкое ухудшение электрических характеристик, начиная от температуры 100° С и выше.