Электрокерамика

Московский  Государственный Университет Приборостроения  и Информатики 
 
 
 
 

Реферат по дисциплине «Основы художественной обработки материалов»

на тему: «Электрокерамика». 
 
 

Выполнил: студент III курса ТИ-4

Ледовский Василий Владимирович

Проверил: Доцент, К.Т.Н.

Бойко Юлия Алексеевна 
 
 
 
 

Москва 2009

  Содержание:  

Введение.

1. Классификация  и основные свойства электрокерамики.

2. Основные  сырьевые материалы для производства  электрокерамики.

3. Технология  производства электрокерамических  материалов и изделий.

4. Механическая  обработка и металлизация керамических  изделий.

Заключение.

Список  использованных источников.

  Введение.

  Электрокерамика представляет собой материал, получаемый из формовочной массы заданного химического состава из минералов и оксидов металлов. Любая керамика, в том числе и электроизоляционная,— материал многофазный, состоящий из кристаллической, аморфной и газовой фаз. Ее свойства зависят от химического и фазового составов, макро- и микроструктуры и от технологических приемов изготовления.

   В электрической и радиоэлектронной промышленности керамическая технология широко применяется для изготовления диэлектрических, полупроводниковых, пьезоэлектрических, магнитных, металлокерамических и других изделий. В настоящее время, особенно с проникновением в быт электронной техники, из электроизоляционной керамики изготавливаются десятки тысяч наименований изделий массой от десятых долей грамма до сотен килограммов и размерами от нескольких миллиметров до нескольких метров (Рисунок 1). В ряде случаев изделия из керамики, главным образом из электрофарфора, покрываются глазурями, что уменьшает возможность загрязнения, улучшает электрические и механические свойства, а также внешний вид изделия.

  

1. Классификация и основные свойства электрокерамики.

  Электрофарфор является основным керамическим материалом, используемым в производстве широкого ассортимента низковольтных и высоковольтных изоляторов и других изоляционных элементов с рабочим напряжением до 1150 кВ переменного и до 1500 кВ постоянного тока.

  В связи с передачей энергии  высоким и сверхвысоким напряжением  на дальнее расстояние резко возросли требования к качеству высоковольтных изоляторов, главным образом к механической прочности.

  В последние годы выпускаются надежные высокопрочные изоляторы оптимизированной конструкции из электрофарфора высокого качества. Известно, что прочность фарфора при сжатии в 10—20 раз выше прочности при изгибе или растяжении.

  По  назначению компоненты фарфора различаются на пластичные и отощающие, а по роли при термической обработке — на плавни и кристаллорбразующие.

  Механическая  прочность фарфора в значительной степени зависит от механических свойств и кристаллической структуры  отощающего материала, а также образованных в процессе обжига сетчатых волокнистых микроструктур кристаллической фазы (в частности, игл муллита). Стеклофаза в структуре фарфора ухудшает механическую прочность, так же как и наличие пор, неблагоприятно влияющих на распределение напряжений.

  Наравне с обычным фарфором налажен выпуск фарфора с повышенным содержанием  муллита, фарфор кристобалитовый и корундовый. В последнем кремнезем в шихте частично заменен корундом.

  Большинство корундовых кристаллов при обжиге остается в исходной форме и благодаря  высокому сопротивлению упругой  деформации образует прочный каркас микроструктуры. Незначительная часть  растворяется в стек-лофазе и является причиной возникновения вторичного муллита. Как следует из табл. 1, механическая прочность корундового фарфора значительно выше прочности обычного фарфора.

Следует ожидать, что традиционные способы производства, т. е. литье изоляторов в гипсовые формы, а для больших опорных изоляторов — склейка отдельных элементов до обжига, заменяется пластическим прессованием, выдавливанием массивного цилиндра или трубки с дополнительной обработкой на копировальных станках, а также изостатическим прессованием заготовок с последующей автоматической обработкой. Использование последнего способа производства изоляторов существенно сократит технологический цикл и объем трудозатрат.

  По  ГОСТ 20419-83 (соответствует СТ СЭВ 3567-83) «Материалы керамические электротехнические» эти материалы по их составу классифицируются следующим образом: 

  Таблица 1. Классификация керамических электроматериалов.

 

  Электроизоляционные керамические материалы по назначению классифицируются согласно следующей таблице:

  Таблица 2. Классификация по назначению керамических материалов.

 

  Если  поры керамики сообщаются между собой  и поверхностью изделия, то она называется «пористой», т. е. имеющей «открытые» поры.

  Все керамические материалы более или  менее пористые. Даже в обожженной до максимальной плотности керамике объем пор (закрытых) составляет 2—6 %, а в пористых материалах— 15—25 %.

  Открытая  пористость измеряется значением водопоглощения, т. е. количеством воды, поглощаемым материалом до насыщения и отнесенным к массе сухого образца.

  В тех случаях, когда водопоглощение образца не превышает 0,5 %, для определения пористости часто применяется качественный метод: прокраска образцов в 1 %-ном спиртовом растворе фуксина. Наличие открытой пористости определяется по проникновению красителя в толщу образца.

  Для характеристики плотности керамики употребляют параметр — кажущаяся  плотность, ее значение 1800—5200 кг/м³.

2. Основные сырьевые материалы для производства электрокерамики.

  Сырьевые  материалы для  производства электрофарфора. Для изготовления электрофарфора основными сырьевыми материалами служат огнеупорные глины, кварц, пегматиты, полевые шпаты, каолины, глинозем, ашарит и циркон (для производства соответственно глиноземистого, ашаритового и цирконового фарфора), мел и доломит (в качестве плавней, главным образом, в глазури) и др.

  Огнеупорные глины и каолины представляют собой тонкозернистые (от коллоидной дисперсности до размеров частиц менее 2 мкм) водные алюмосиликаты; для них характерна слоистая структура.

  Основными составляющими тонкозернистой фракции  глинистых пород являются минералы каолиновой группы с химическими  формулами Аl₂О₃ x x2SiO₂ • 2Н₂О (каолинит), Аl₂О₃ • 2SiO₂ • 4Н₂О (галлуазит) и др.

  Кварцевые материалы. Кристаллический кремнезем SiO₂ является одним из основных компонентов фарфоровой массы, который вводят в состав шихты в виде кварцевого песка или жильного кварца. Размер гранул кварцевых песков составляет 0,05—3 мм. Кристаллический кремнезем существует в нескольких полиморфных формах; три основные — кварц, тридимит и кристобалит. В свою очередь кварц и кристобалит имеют α- и β-модификации, тридимит — α-, β- и γ-модификации. Стабильными формами являются β-кварц (при температуре ниже 573 °С), α-тридимит (870—1470 °С) и α-кристобалит (1470—1710°С). Переход из одной модификации кремнезема в другую сопровождается изменением объема, плотности и других параметров. При производстве электрокерамики используются пески и жильный кварц.