Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 2 (3-е изд., 1987) (1152096), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Увеличение в составе стекла концентрации оксидов щелочных металлов приводит к уменьшению о, причем действие нанон ыалого радиуса более сильно, чем ионов большего ралиуса. При введении в стекло одновременно оксидаа двух щелочных металлов нарушается монотонное изменение удельной проводимости Таблица 22.7.
Влияние отдельных ок Рис. 22.3. Влияние замены щелочного оксида одного вида щелочным оксидом другого вида на удельную проводимость у, См.м-', стекол при 150 н 300'Сс г — системе Ы»,Π— ʻΠ— З1О« З- системе ЩсО Ивсо-Н!О;. 3 — свссеые 1.1»О-КсО-%Ос в зависимости от состава '(рис. 22.3), на кривых наблюдается максимум при соотношении двух оксидов щелочных металлов, близком к 1.
Это явление («нейтрализационный», или «полшцелочной» эффект) широко использует. ся при получении злектроизоляцяонных стекол с достаточно высоиим содержанием оксидов щелочных металлов. Влияние отдельных оксидов на электри* ческую проводимость стекол приведено н табл. 22.7. 192 Злмстроиэоляс!ионныг стекла Равд. 22 0 Ег уу уп 4' Ом !0 э Туп ю! Тпсд !049 0ЮУ ю,иу ююг 0,01 !06 При увеличении температуры Т значение 0 стекол уменьшается, причем зависимость 1й р=сс(11Т) ниже Тз и выше Тг является линейной. На прямых !яр=!(1!Т) имеется резкий излом прн температуре стекловзния стекла. Прн температурах 1200 †1400 'С р расплава падает до 0,01 — 0,1 Ом м. Лля оценки изслируюсцнх свойств стекол при повышенных температурах используют показатель ТК.!00 — значение температуры, прн которой удельное сопротивление составляет 104 Ом.м н выше которой стекло перестает быть диэлектрикам В зависимости от состава ТК-100 стекот меняется от 160 до 600 'С, Удельная проводимость закаленных стекол в 2 — 3 раза выше, чем отожхсеннык Поэерхносгна элгхтропроэодность стекла обусловлена канденснрующейся на его поверхности водяной пленкой, в которой растворены продукты разрушения стекла, прежде всего катионы щелочных металлов, н которая, особенно во влажной атмосфере, может резко ухудшать электровзоляционные свойства стекла.
Значение удельной поверхностной право- димости возрастает при увеличении влажно. стн (рис. 22.4) и температуры (до 100 'С); оно повышается при снижение химической стойкости стекла вследствие увеличения содерлсання в нем оксидоэ щелочных металлов, прн загрязнении поверхности стекла. Диэлектрическая проницаемость е, стекол меняетсн от 3,75 (для нварцевого стекла) до 16, но для некоторых стекал может быть н выше. Введение в состав стекла слабосвязанных щелочных катионов нлн легко поляризуемых нанон (РЬ, Ва н др.) вызызаст рост е,.
Тах, у стекал системы РЬΠ— В1,0з — В,Оэ в, достягает 40. Значение е, стекол повышается с ростом температуры и уменьшается с ростом частоты (рис. 22.5). Тангенс угла диэлектрических потерь стенал находится в арелелах (2 †3)!с 10 ". Основной вялал в ннх вносят: 1) патера проводимости, связанные с электропроводностью; 2) релаксационные потери, ю гп чп юп юю 400 ю гю 40 тю 40 !00 0тлдаитгяьния Влатялсть,'I Риг, 22.4. Зависимость удельного поверхностного сопротивления стекол от влажности (при 20 'С): т — лчсюэаь стекла; г — стелла тй Зэс З вЂ” стелла Нт 46; 4 — стекло 30-4 вызванные перемещением слабосвязанных ионов в малых объемах стекла, и 3) резонансные потери (при СВЧ), обусловленные поглощением энергии ионами, собственные частоты колебаний которых совпадают с частотой наложенного поля.
Рост температуры вызывает рост потерь (рнс, 22.6). На частотной зависимости !яб пместся минимум в области !Оь — !0' Гц (рнс. 22.7). Злгхтричгсхал прочность стекол зависит от состава так же, как н удельное сопротивление: наибольшую электрическую прочность имеют боросилнкатные стекла, наименьшую— щелочные.
Злектрическая прочность существенно зависит ат толщины стекла, состояния поверхности образца и характера окружающей среды (рис. 22.6). Большое влияние на зленгрические свойства стекла оказывает радиация, увеличивающая концентрацию свободшпс электронов и изменяющая условия перемещения заряла.
Некоторые нз этих условий действуют только в период облучения, другае — н после нега. П Ую Юп тгю 100 гюп Т, Ю Рнс. 22.6. Влияние температуры на диэлектрическую проницаемость я, стекла при различных частотах: С вЂ” атацла пнргцсс Ы вЂ” эьтрньза-сиьякьтзаьс Пт— тяжелое свинцОвое !зэьченль чьататм, крц, ухьзьлн у криьых) и ююх Ю !00 Лпю ЯЮ 'С Рнц 22.6.
Зависимости !26 от температуры н частоты для Иа-Ва-Мн-алюмобороснлссссатссага стекла (значения шстоты, МГц, указаны у кривых) Методы ароизнодсгна стеклянных иэделий !93 Рис. 22.7. Влияние частоты на !66 силинатных стекол при 20'С (шкала йгб справа— для кривой 1): У вЂ” иатриеао-иальциево-силинетное стекло От уз МвзО1; У вЂ” беоыелочное алюмосиаикетиое; З вЂ” баросилииатноез 4- свинцовое; З вЂ” боросилиаатное с июким !Кб га 10 0 10 2 Р РРРР 10 20 мм Рис. 22.8. Зависимость злектрической пропюсти стекла пирекс от толщины образца.
Частота 60 Гц, скорость повышения напряжения 670 Вусз à — пробой в масле; т — пробой иа воздухе Облучение вызывает накопление заряда и пробой диэлектрика, повышает электропроводность и диэлектрические потери (табл. 22.8, 22.9). Элелтролиз. При высокой удельной проводимости (в частности, при высокой температуре) стекла может происходить его элентролиз: в объеме между впаянными вводами начинает наблюдаться разложение стекла. Участки стекла, прилегающие к отрицательному электроду, обогащаются катионами щелочных металлов, вблизи же полозкительного Т а б л и ц а 22.8.
Изменение диэлектрических сэойств и плотности кварцевого стекла прн реакторном облучении нейтронами (1=1 МГц) Гпвмнос3ь х хю-д ю/ ' Доза. з!см! 0,2~0,! 0,2~0,! 0,4~0,1 1,4ю! !8Ы 0 3,8п:0,1 6.10за 3,7АО,! 2 1Озз 2 10зв 3,6~0,! 5.10зв 3„6~0,1 13 — 560 2,196 2.238 2,241 бд д' 0,000 а,аау аз Раб Р,аад а,ааг Р,Рау Р 10' 104 йаа Раа РРХ КРР РРГ Р,аг а,а1 0 106 10агц Таблица 220. Влнанне электронного облучения на электрические свойства стекла 6- х 8" о.
ы Ро ом тх мм иа о ю о Стелло и м и Юй ыв ФР 1Озй — 10зз 2,5 20 Свизщовое Р-36-Н Натриевое Нетемнеющее СН 1Оа ! 0'"=10'е 10 2,5 22.3. МЕТОДЬ! ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛЯИИЪ|Х ИЗДЕЛИЙ Технология производства стекла н сте:глянных изделий включает следующие основные стадии: приготовление шихты, варка стекла, формование стеююизделпй, их отжиг и н случае необходимости дополннтельная обработка.
Для приготовления шнхты в качестве сырьевых материалов используют кварцевой песок, глинозем. каолнн, салу, поташ, известняк, доломит, сульфат натрия, буру и барную кислоту, сурик и т. д. После их тпгательного смешивания шихта поступает в стекловаренную янчев где происходит варка стекла. Температура варки зависит от состава стекла н может меняться от !300 †13 (для сравнительно легкоплавких стекол) до 1600'С (для тугоплавких); кварцевое стекло вжотовляется по особой технологии при температурах 2000— 2100 'С. Сваренное стекло, осветленное и гомогеннзироваиное, поступает на выработку. Темпе- электрода создается плохо проводящий обогащенный 810з слой стекла. Кроме того, в стеклах может проходить восстановление свин.
ца, выделение кислорода н других газов. Наконец, электролнз может привести к пробжо стекла. В связи с этим наряду с испытанием электровзоиициониых свойств стекол необходнмо проводить ллнтельные испытания моделей спаев стекло — металл на срок службы (еслл прелполагается соотаетстнузощее нспользованае стекла, например, в ножкам ламп). Газопроникаемосгь. Технические стекла практически непроницаемы для всех газов, за исключением гелия. Проницаемость к атмосферному гелию приводит к падению вакуума в отпаянных злектровакуумных приборах н снижает нх службы. Кварцевое стекло обладает высокой гелийпроницаемостью.
Введение оксидов — модифзжаторов (КзО, РЬО) — снижает проницаемость более зкм на два порндка. Специальные гелийустойчивые стекла имеют проницаемость при 250 С от 2.!Π— ю (стекло С48-3) до 3.10 " мз)(Па с) (стекло марки ГУ). Г!ределы изменения физико-химических и механических свойств различных электротехнических стекол приведены в табл. 22.10.
194 Эллктропзолл))поннмв стекло Таблица 22.!О, Пределы изменения физико-химических и механических свойств электротехнических стекол Типы стекол Мало-к бесщелочкые влкакюорс склвквткыв [7б — % И )ЗЮ +А1аО )) Щело щые алюмссклккажь.в [70-зб И 15)О,+ А1,О, П Щеаочкые квльцвяалюмосллккатвые гат — 7б Н 1З[О,+А)„О.)1 Щелсчаыв свинцова-алкыосклк катане [ЗЗ-бб % 1ЗЮа + А1аО ) ) Параметр Ощкло- вмалк Плотность, кг/ма Температура стекловаинп, ОС Температура отжита. 'С Температура размягчения 7, 'С Прочность прн сжатия МПа Прочность при растяжении, Мпа Ударная вязкость, кДж/ма 430 — 500 500 †5 670 †7 430 — 540 ~ 600 — 800 480 — 890 690 — 1250 360 — 420 425 — 460 580 — 660 150 — 600 200 — 500 20 — 100 1 — 3 ТКР, 10-7 'С-1 Стойкость к термоударам, 'С Теплопроводность Вт/(м'С) ° 1Оа Удельная теплоемкость, кДж/(кг.'С) Р,Омм ТК-100, 'С 196 при 10' — 10' Гц Электрическая прочность прн толщине 0,2 мм, МВ/м 85 — 95 60 — 70 8 — 38 > 700 80 — 100 60 — 1!5 30 — 60 120 — 150 1,05 — 1,25 0,3 — 1,0 40 — 150 0,7 — 1,% 1,05 — 1,25 1,2 10'а 250 — 380 8,2 10аа 130 — 300 7,0 !Ота !Оаа 350 — 600 1Ом 160 — 400 4,8 13) — 400 (5 — 260) -10 — а 450 ~ — ~ 480 310 22лЕ СОСТАВЫ, СВОИСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СТЕКОЛ ратура стекломассы при этом снижается настолько, чтобы ее еязкосп, повысилась до 100 Пз.с '(см.
табл. 22.!). Наиболее распространены следующие методы формования стеклавзделий. выдувание, вытягивание, прокат, литье, прессование, прессовыдуваиие, центробежное литье. Отформованные изделии подвергаются отжигу для снятия напряжений, образонавшнхся в процессе формования вследствие быстрого и неравномерного остывавня. После этого изделие может подвергаться рааличным ведам дополнительной обработки: механической (шлифовка н полировка), химической (матирование поверхности),термической (закалка, стеклодувные работы, эмалирование, спекание, моллирование). В ряде случаев производят металлязашпо стекла путем напыления металла в вакууме, методом вжигания пасты металла (обычно серебрякой) врн температуре, близкой к размягчению, путем осажденик металла иа поверхгюсти стекла при его восстановлении из раствора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
