3.2. Стеатит.

Стеатит — материал более дорогой по сравнению с электрофарфором, так как для его изготовления используется более дорогое сырье.

Исходные стеатитовые массы изготовляют на основе природного минерала — талька (3MgO·4Si02·H20) и углекислого бария ВаС03 или углекислого кальция СаСОз. Для обеспечения пластичности в стеатитовые массы вводят 15—20% глинистых веществ (бентонитовые и другие глины). Для стеатитов применяют наиболее чистые сорта природного талькового камня с содержанием окислов железа не более 0,5%. Процесс приготовления исходных стеатитовых пластических масс не отличается от приготовления электрофарфоровых масс.

Из пластичной стеатитовой массы изготовляют стеатитовые изоляторы и электроизоляционные изделия методом прессования в гипсовых формах.

Н аиболее широко распространен способ литья стеатитовых изделий под давлением на парафиновом связующем (парафиновая связка). По этой технологии вна-чале получают так называемый стеатитовый спек. Это части коржей стеатитовой массы, прошедшие предварительный обжиг в печи, которые затем измельчают. Очищенный порошок спека помещают в шаровую мельницу с электрическим обогревом. В нее же загружают парафин (8—16%), олеиновую кислоту (0,6—0,8%) и мелящие тела (стеатитовые шары). Мельницу нагревают до 90° С и, закрыв люк, пускают ее. При этом происходит тонкий помол стеатитового порошка и смешение его с расплавленным парафином. Обычно в этой же шаровой мельнице литейная стеатитовая масса подвергается вакуумированию с целью улучшения литейных качеств массы. Приготовленная литейная масса поступает в рабочие баки литейных аппаратов. Оттуда под давлением (3—8)·105 Па она заполняет стальные формы.

Методом литья под давлением изготовляют изделия сложного профиля (рис. 20) для электрических аппаратов и приборов.

Для удаления из отлитых изделий парафина их помещают в огнеупорные коробки — капсели. Пространство между отлитыми изделиями в капселях заполняют порошком глинозема. Капсели с изделиями плавно нагревают до 800° С и выдерживают при этой температуре. Парафин удаляется из отлитых изделий и впитывается порошком глинозема. После удаления парафина изделия подвергают обжигу в исчах при конечной температуре 1280—1350° С.

Стеатитовые изделия, полученные методом горячего литья под давлением, имеют плотную и гладкую поверхность. Наименьшей объемной усадкой (5%) обладают изделия, изготовляемые из литейной массы, в которую предварительно вводят обожженные минералы, составляющие исходную стеатитовую массу (стеатитовый спек). Основу стеатита составляют кристаллы клиноэнстатита (MgO·Si02). Их содержится в стеатите около 70%, а остальные 30% составляют стекло.

В табл. 10 пр иведены основные характеристики электрофарфора и стеатита

Опорный конспект темы «Конструкционные углеродистые стали»

Керамические конденсаторные материалы отличаются от изоляторных керамических материалов большей величиной диэлектрической проницаемости (ε=14—250). Это позволяет, изготовлять керамические конденсаторы большой емкости и сравнительно малых габаритов. Керамические конденсаторы не обладают гигроскопичностью и поэтому не нуждаются в защитных корпусах и оболочках, которые необходимы для бумажных и слюдяных конденсаторов. Технология производства керамических конденсаторов значительно проще по сравнению с производством бумажных и слюдяных конденсаторов.

Керамические конденсаторы (рис. 21) изготовляют методами керамической технологии; литьем в гипсовые или стальные формы, прессованием и др. Изготовленные тем или иным способом конденсаторы подвергают обжигу в печах при конечных температурах 1450—1700° С. В результате этого получают неувлажняемые, механические прочные конденсаторы. На поверхность керамических конденсаторов наносят (методом вжигания) сплошные серебряные электроды 1 толщиной 15—20 мкм, к которым припаивают медные проводники. Для защиты электродов от коррозии и исключения возможности замыкания всю поверхность керамических конденсаторов покрывают сплошным слоем влагостойкой эмали.

Конденсаторные керамические материалы должны обладать большими значениями диэлектрической проницаемости. Для этого в них должны интенсивно протекать процессы поляризации. Наряду с этим конденсаторные материалы должны иметь высокий уровень остальных электрических характеристик: Pυ=1012—1013 Ом-м; tgδ= 0,0005; Епр=20—25 МВ/м. Этому требованию удовлетворяют материалы на основе соединений двуокиси титана ТiО2, двуокиси олова Sn02 или двуокиси циркония Zr02 с одной стороны, и окислов щелочных или щелочноземельных металлов (CaO; MgO; SrO и др.) — с другой. Для получения конденсаторных материалов эти порошкообразные окислы смешивают друг с другом в определенном соотношении и тщательно измельчают. Для придания пластичности в некоторые исходные конденсаторные массы вводят небольшое количество глинистых веществ. Однако это вызывает ухудшение электрических характеристик керамических конденсаторов.

Керамические конденсаторные материалы на основе двуокиси титана называются титанатами, например титанат магния MgTi03. Керамические материалы на основе двуокиси олова называются станнатами, например станнат кальция ВаZnО3.

Керамические материалы на основе двуокиси циркония называются цирконатами, например цирконат бария CaSn03 и др.

Значения диэлектрической проницаемости, а также величина и знак температурного коэффициента диэлектрической проницаемости определяются составом и структурой материала. Основные характеристики некоторых керамических конденсаторных материалов даны в табл. 11.

Сегнетокерамические материалы (сегнетокерамика) относятся к группе диэлектриков, называемых сегнетоэлектриками. В отличие от ранее рассмотренных диэлектрических материалов сегнетоэлектрики обладают некоторыми характерными свойствами. Так, у сегнетоэлектриков наблюдаются аномально большие значения диэлектрической проницаемости, что позволяет применять их в качестве датчиков температуры при измерении ее электрическими методами. Большая диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков позволяет изготовлять из них миниатюрные электрические конденсаторы большой емкости. Значения диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков в сильной степени возрастают с повышением приложенного к ним напряжения, чего не наблюдается у обычных диэлектриков. Это характерное свойство сегнетоэлектриков используется в диэлектрических усилителях.

Если пластинку сегнетоэлектрика сжимать или растягивать, прикладывая к ее сторонам механические усилия, то на противоположных поверхностях пластинки наводятся электрические заряды разного знака. В результате этого пластинка сегнетоэлектрика становится источником э. д. с. Это явление называется «прямым пьезоэффектом». Он позволяет применять сегнетоэлектрики в электрических датчиках для измерения давления.

Если же к пластинке сегнетоэлектрика приложить переменное напряжение, то пластинка начнет вибрировать с той частотой, с какой изменяется приложенное к ней переменное напряжение. Это явление называют «обратным пьезоэффектом». Изготовляемые из сегнетоэлектриков пьезоэлементы служат источником высококачественных колебаний.

До недавнего времени единственным сегнетоэлектриком была сегнетова соль (NаКС4Н406-4Н20). Это кристаллическое вещество, растворимое в воде и плавящееся при 55° С, что затрудняло его использование.

В 1943 г. был синтезирован первый керамический сегнетоэлектрик — титанат бария (ВаТiOз). В настоящее время создано большое количество керамических сегнетоэлектриков: титанат кадмия (СdТiOз), цирконат свинца (PbZrO3) и др. Керамические сегнетоэлектрики не поглощают влагу, не растворяются в воде и могут работать в достаточно широком интервале температур.

Все сегнетоэлектрики обладают характерными сегнетоэлектрическими свойствами только до определенной температуры. Так, титанат бария обладает сегнетоэлектрическими свойствами до температуры 120° С, а цирконат свинца — до 461° С. При превышении этих темпера тур сегнетоэлектрики теряют свои характерные свойства и становятся обычными диэлектриками.