Никоноров П. (сост.) Материалы в Приборостроении и автоматике (1021457), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Все неорганические стекла - очень хрупкие материалы, они разрушаются мгновенно без сколько-нибудь заметной пластической деформации.
Поверхность детали из стекла повреждена невидимыми трещинами, 
являющимися очагами хрупкого разрушения. Повреждаемость поверхности щелочных стекол выше (на~15%), чем малощелочных. Прочность стекла можно повысить путем удаления дефектного слоя толщиной 10 мм с помощью травления в плавиковой кислоте или путем создания в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия с помощью быстрого охлаждения (закалки) стекла или при изменении химического состава поверхностного слоя с последующей кристаллизацией.
Рабочая температура. Обычно рабочая температура не превышает 400...500°С, что примерно соответствует температуре стеклования. Кварцевое стекло можно длительное время эксплуатировать при 1100-1200°С.
Удельное объемное сопротивление при 200°С соответствует 109 ...1018 Ом.см соответственно для щелочного и кварцевого стекла. Поверхностное удельное электросопротивление стекол из-за адсорбированной влаги в 10 меньше объемного, и поэтому рекомендуют на поверхность стекол наносить защитные покрытия (например, кремний-органические) или использовать химически стойкие стекла.
В чистых стеклах наблюдается преимущественно ионная поляризация, ε=3...2O, величина ε с увеличением температуры возрастает. Диэлектрические потери зависят от состава стекол tgδ = 9.1О-3, практически нулевые диэлектрические потери получают у прозрачного кварцевого стекла; большие диэлектрические потери - у щелочных стекол. С увеличением температуры tgδ увеличивается. При повышенных частотах tgδ стекол в большом интервале температур остается неизменным. Электрическая прочность стекол в переменном поле составляет 15...30 МВ/м; при повышении и увеличении длительности времени подачи напряжения вероятен тепловой пробой.
Применение стекол разнообразно в зависимости от его свойств: в переменных и постоянных конденсаторах, для катушек самоиндукции, в вакуумных приборах, для подложек микромодулей, световодов вычислительных машин, для волокон и стеклотканей, пленок, например для изоляции электромашин используют стеклянную фольгу, которую изготовляют толщиной 5-100 мкм.
С и т а л л ы. Ситаллы, закристаллизованные стекла - стеклокристаллические материалы, получаемые при введении в расплавленное стекло кристаллизаторов (затравки), на которых происходит рост кристаллов основной фазы при определенной температуре кристаллизации. В отличие от технической керамики, кристаллическая структура которой присуща исходному сырью, в ситаллах кристаллическая фаза образуется целиком из гомогенной аморфной стеклофазы в процессе обжига (ситаллизации).
В производстве наиболее распространены следующие составы ситаллов: литиевоалюмосиликатные Li2O-Al2O3-SiO2, литиевоцинко-силикатные Li2O-ZnO-SiO2, литиевомагнийсиликатше Li2O-MgO-SiO2, магиийалюмосиликатные MgO-Al2O3-SiO2. Широкое применение литиевых стекол для получения ситаллов объясняется их большей способностью к кристаллизации, чем у других стекол. По типу кристаллических фаз ситаллы бывают: с низким температурным коэффициентом линейного расширения - сподуменовые Li2OAl2O34SiO2, кордеритовые 2MgO2Al2O35SiO2 и с высоким - дисициликатилитиевые Li2O2SiO2 и др.
Кристаллическая структура ситаллов регулируется катализаторами. Подбирая химический состав и режимы обработки можно получать ситаллы с нужными физико-механическими свойствами. При размерах кристаллов меньше длины полуволны видимого света и совпадении коэффициентов преломления кристаллической и аморфной фазы ситаллы обладают прозначностью и их можно использовать в качестве заменителей кварцевого стекла. Как и стекла ситаллы не имеют пористости. Тело кристаллических зерен ситаллов обладает повышенной прочностью и жесткостью по сравнению с хрупкой стекловидной аморфной фазой. Малый объем стекловидной массы обеспечивает отсутствие внутренних напряжений и трещин из-за множества границ кристаллов развитие трещин под нагрузкой затруднено. Высокие значения модуля упругости, твердости и низкие значения коэффициента трения обеспечивают высокую износостойкость изделий из ситаллов. Ситаллы имеют высокую нагревостойкость (Ю00°С и выше). Ситаллы хорошие электроизоляторы, имеют низкий tgδ при высоких частотах и температурах. Диэлектрическая постоянная невелика ( ε = 5...10), а при содержании сегнетоэлектрической фазы (титанаты, ниобаты и др.) она достигает высоких значений (до 2000), она мало зависит от частоты; температурный коэффициент диэлектрической постоянной положителен. Электрическая прочность ситаллов выше электропрочности стекол.
Ситаллы применяют как подложки микромодулей печатных схем, малогабаритных кондесаторов, высоковольтных и высокочастотных изоляторов, приборов с ультрафиолетовым излучением, световых ячеек, деталей вычислительных машин и т.д.
2.4.4. Каучуки и резины. Резина или вулканизат - это продукт вулканизации смеси каучука с различными добавками (резиновая смесь). Резина характеризуется высокими эластическими свойствами, которые характерны для каучука. Высокая эластичность каучука объясняется зигзагообразной или спиралевидной конфигурацией и
большой гибкостью его линейных или слаборазветвленных молекул. Различают мягкие, средние и твердые резины в зависимости от количества поперечных связей. Кроме того в зависимости от назначения различают резины общего назначения и специальные.
Резины общего назначения работают в водной и воздушной средах, слабых растворах кислот, солей, щелочей, спирте, ацетоне, жирных кислотах при температурах от -60…-30 до +80…+130°С. Эти резины нестойки к светоозонному и тепловому старению, сильно набухают (на 200-600%) при контакте с жирными и ароматическими растворителями (бензин, керосин, бензол, хлороформ, сероуглерод, машинное масло и др.).
Специальные резины подразделяют на маслобензостойкие, свето-озоно- и химическистойкие, теплостойкие и другие. Многие резины кроме основного свойства имеют другие свойства. Например вулканизаты СКД-32 и СКФ-26, работающие при температурах - 40...+300°С, теплостойкие резины, кроме того устойчивы к светоозонному и тепловому старению, масло-бензостойкие и химически стойкие даже при нагреве, негорючие и стойкие к истиранию, достаточно прочные и эластичные. В машиностроении и приборостроении различают девять классов резиновых деталей: уплотнителъные; вибро- и звукоизоляционные и противоударные; опоры скольжения; гибкие компенсационные проставки, трубы для транспортировки газа и жидкости; противоизносные; фрикционные детали и инструменты; несиловые и защитные; декоративные .
2.4.5. Пленкообразующие материалы. Пленкообразующие материалы -это растворы или расплавы олигомеров, полимеров или неорганических композиций, которые после нанесения их на поверхность и последующего высыхания образуют твердые пленки, прочно сцепляющиеся с поверхностью. В состав пленкообразующего вещества часто веодят различные добавки: пластификаторы, наполнители, отвердители, катализаторы, красители и др.
По назначению пленкообразующие материалы делят на: клеи, применяемые для соединения различных материалов; герметики, применяемые для уплотнения и герметизации различных конструктивных элементов приборов и радиоэлектронной аппаратуры; лакокрасочные материалы, используемые для электроизоляции, защиты от коррозии, теплозащиты и декоративно-отделочных покрытий; компаунды-пропиточные и заливочные составы, служащие для влагозащиты, повышения диэлектрических и механических сеойств в электрорадиоприборах и аппаратах.
Основой пленкообразующих материалов могут быть термопластичные полимеры, синтетические и природные смолы, растительные масла, каучуки, эфиры целлюлозы, битумы, белки и др. Основное требование к пленкообразующим материалам - адгезия, т.е. способность сцепляться с поверхностью, на которую они нанесены. В основе процесса адгезии пленкообразующего вещества находится комплекс физико-химических и механических явлений на границе с подложкой: силы межмолекулярного взаимодействия, электрическое притяжение, диффузия молекул полимера и иногда химическое взаимодействие; кроме того необходимо, чтобы силы адгезионного притяжения были больше сил когезии (сил взаимодействия между атомами в объеме пленкообразующего материала). Такие материалы принадлежат к лучшим пленкообра-зователям для данного материала.
Адгезия пленкообразующего материала зависит от полярности, молекулярной массы, наличия пластификаторов, вида и характера подготовки поверхности. Высокая адгезия пленкообразующих, содержащих полярные группы объясняется ориентацией молекул на границе с подложкой и электрическим притяжением к покрываемой поверхности. У пленкообразующих материалов с высокой молекулярной массой (полихлорвинил, нитроцеллюлоза, полистирол) адгезия невелика из-за высокой прочности самой пленки, больших сил межмолекулярного взаимодействия, снижающих подвижность молекул и их ориентацию на поверхности подложки. У пленкообразующих материалов с малой молекулярной массой (олигомеры) полярные группы в пограничном слое легко ориентируются и собираются на поверхности подложки, создают высокую адгезию при низкой когезии. Образование же у олигомеров при отверждении поперечных связей обеспечивает одновременно высокую адгезию и прочность пленки.
Быстрое испарение растворителей и большая усадка пленки при высыхании создают внутренние напряжения и уменьшают адгезию; введение пластификаторов снижает величину внутренних напряжений и увеличивает адгезию.
Адгезия пленкообразующих материалов к черным металлам выше, чем к цветным металлам (меди, алюминию, цинку, магнию и др.).
Хорошо подготовленная поверхность обеспечивает высокую адгезию. Подготовка поверхности заключается в зачистке ее и обезжиривании. Шероховатая поверхность обеспечивает механическое сцепление пленки с подложкой и увеличивает адгезию. Обезжиривание увеличивает смачивание и тем самым увеличивает силу сцепления пленки с подложкой.
В зависимости от свойств образующиеся пленки подразделяют на обратимые и необратимые. Обратимые пленкообразующие материалы (на основе термопластов, эфиров целлюлозы, битумов) "высыхают" при испарении растворителей без изменения формы молекул. У необратимых пленкообразующих (на основе растительных масел, каучуков, синтетических и некоторых природных смол) при испарении летучих веществ происходят химические превращения линейных молекул в сетчаторазветвленные.
2.4.6. Клеи. Клеи широко используют для неразъемного соединения элементов конструкций из разнородных материалов. При этом обеспечивается герметичность, стойкость против коррозии, электрозвукоизоляционные свойства, отсутствие концентраторов напряжений, вибростойкость, сплошность соединения. Недостатками клеевых соединений являются: относительно низкая теплостойкость большинства клеев, малое сопротивление отдиранию, старение, необходимость термообработки клеевого шва на отверждаемых смолах. Применяют и комбинированные соединения: клеесварные и клеезаклепочные.
По назначению клеи разделяют на универсальные, применяемые для соединения большинства используемых материалов и специальные, обладающие избиральной клеящей способностью. Клеи бывают горячей и холодной сушки (отверждения). Клеевые соединения, полученные холодной сушкой, имеют обычно более низкую прочность, особенно при повышенных температурах; нагревание обеспечивает повышенную прочность благодаря более полному отверждению смолы. Отверждаемые клеи бывают одно- и многокомпонентные. Однокомпонентные клеи поставляют потребителям в готовом виде, многокомпонентные (чаще всего двухкомпонентные) в виде нескольких составных частей, каждую из которых можно хранить длительное время.
Для обеспечения высокой прочности клеевого соединения необходимо: применять клеи, смачивающие поверхность соединяемых материалов; полярные материалы склеивать полярными клеями, неполярные - неполярными клеями; при затвердевании клея исключать возможность возникновения в нем остаточных напряжений; клеевая прослойка не должна быть жестче склеиваемых материалов. Качество клеевого соединения зависит и от технологических параметров: качества подготовки поверхности, количества наносимого клея (толщины слоя), режима отверждения (температуры, давления, времени).
Металлы чаще всего склеивают клеями горячего отверждения, реже - клеями холодного отверждения.
В зависимости от теплостойкости и условий работы различают следующие клеи:
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
