Электрокерамика

  За  последние годы начали применять  прямоугольные камерные печи объемом  до 80 м³ с высоким подом, особенно для обжига однотипных крупногабаритных заготовок изоляторов стержневого типа, применение которых позволяет механизировать и трудоемкие технологические процессы, повысить производительность труда, сократить цикл обжига, снизить удельный расход энергии, автоматизировать режим и среду обжига.

  Печи  непрерывного действия дают возможность бесперебойного выпуска готовой продукции при меньшем расходе топлива. Они значи-тельно экономнее периодических печей. Условия труда обслуживающего персонала значительно лучше, чем при работе на периодических печах.

  Туннельные  печи дают возможность для механизации  и автоматизации процесса обжига. По этим причинам туннельные печи широко применяются для обжига большого ассортимента изоляторов и являются наиболее перспективными. Для обжига фарфоровых изоляторов используются туннельные печи нескольких типов длиной 140, шириной до 2,3 и высотой до 2,2 м. Обжигаемые изделия устанавливаются в вагонетках, футерованных огнеупорным материалом. Режим обжига (температурные, газовые и гидравлические параметры) по всей длине печи контролируется контрольно-измерительными приборами и во времени остается постоянным.

  Основой правильного ведения процесса обжига является соблюдение температурного и газового режима (создание нейтральной, окислительной или восстановительной среды). Режим обжига выбирается в зависимости от свойств материалов и размеров изделий. Фактическая температура обжига, изделий может несколько отличаться от оптимальной, что не отражается на качестве изделий (в пределах интервала спекшегося состояния). Этот интервал является важной производственной характеристикой электрокерамического материала: для разных материалов он находится в пределах 10—80 К. Температура обжига для различных керамик составляет 1100—2000 °С и более. 

4.   Механическая обработка  и металлизация  керамических изделий.

  Механическая  обработка. В современной технике находят широкое применение керамические изделия, соответствующие жестким требованиям по точности размеров, форме и чистоте обработки поверхности. Обеспечить выполнение таких требований способами обычной керамической технологии не представляется возможным. Изготовленные изделия всегда имеют незначительные отклонения размеров от заданных, обусловленные некоторой нестабильностью усадки в процессе сушки и обжига. Значения усадки зависят как от состава материалов, так и от некоторых технологических операций.

  Для получения керамических изделий, имеющих  точные размеры и высокую чистоту  поверхности, используют механическую обработку обожженных изделий путем шлифования.

  Механическая  обработка керамических изделий  всеми видами шлифования осуществляется абразивными инструментами из карбида кремния и алмаза различной зернистости. Для шлифовки применяют шлифовальные круги, головки, бруски и сегменты соответственно шлифуемой поверхности.

  Максимальная  рабочая скорость абразивного инструмента обусловливается типом связующего материала. Так, для алмазного шлифовального круга на керамическом связующем рабочая окружная скорость составляет 25 м/с, а на фенолформальдегидном — до 35 м/с.

  Для обработки керамических изоляторов, обладающих высокой твердостью и  хрупкостью, наиболее эффективным является алмазный инструмент на металлическом и фенолформальдегидном связующем. Алмазный абразивный инструмент на металлическом связующем используется в основном для чернового шлифования керамики, а на фенолформальдегидном связующем — для окончательного, чистого шлифования.

  Алмазные  круги на металлическом связующем имеют более длительный срок службы. Для черновой обработки керамических изделий используют крупнозернистые абразивные круги, а для окончательной чистовой обработки поверхности применяют тонкозеристые абразивные инструменты.

  Для шлифования керамических изделий используют обычные металлообрабатывающие  станки: токарно-винторезные со шлифовальной головкой, токарно-карусельные, шлифовально-карусельные, универсально-шлифовальные и др. Крепление  керамических изделий на станке производится при помощи специальной технологической  оснастки, обеспечивающей прочное и  безопасное положение детали в работе.

  Режимы  шлифования керамических изделий зависят  от свойств керамического материала, от показателей используемого абразивного  инструмента и устанавливаются  экспериментально. При черновой обработке  изделий в большинстве случаев толщина слоя, снимаемого шлифовкой за один проход, составляет примерно 0,25 мм, а при чистовой — 0,005— 0,025 мм.

  Для охлаждения в процессе шлифования применяют 2—5 %-ный водный раствор кальцинированной соды, который подают со скоростью 20 л/мин.

  При круглом шлифовании наружной поверхности изоляторов цилиндрической формы обрабатываемый изолятор и шлифовальный круг вращаются в одну сторону, а при обработке круглых внутренних поверхностей керамических изделий шлифовальный круг и обрабатываемая деталь вращаются в противоположные стороны. Шлифование торцевых поверхностей цилиндрических изделий может производиться на плоскошлифовальном станке с использованием соответствующей оснастки.

  Металлизация  керамики. Металлические покрытия на поверхности керамики могут служить электродами конденсаторов, испытуемых образцов, витков катушки индуктивности или промежуточным слоем для соединения керамики с металлической арматурой посредством пайки.

  Металлические покрытия керамики можно осуществлять методами вжигания металлосодержащей краски (пасты), испарения и конденсацией металла (серебра, золота, никеля, палладия и др.) в вакууме, химического осаждения, шоопирования и др.

  Металлические покрытия должны обладать хорошей электропро-водностью (особенно для высокого напряжения высокой частоты) при малой толщине электродного слоя. Для таких покрытий чаще всего применяют благородные металлы (в основном серебро и палладий), устойчивые к окислению. Покрытия, предназначенные для последующей пайки с металлической арматурой, производятся из тугоплавких металлов в сочетании с различными добавками.

  Вжигание паст — наиболее распространенный способ металлизации. Основным компонентом металлосодержащей пасты является окись серебра, азотнокислое серебро или тонкодисперсный порошок металлического серебра. Для спекаемости покрытия и хорошей адгезии по отношению к поверхности керамики в пасту вводятся 5—7 % (по массе) плавней в виде борнокислого свинца, оксида висмута или других соединений висмута. Компоненты пасты смешиваются с органическими связующими, представленными раствором канифоли в скипидаре или смесью скипидара с касторовым маслом до получения однородной массы. Паста, изготовляемая промышленностью на специализированных заводах, содержит 55— 70 % (по массе) металлического серебра.

  Нанесение серебряной пасты на керамические изделия производится вручную кисточкой, пульверизатором, окунанием, а в массовом производстве — шелкографией. Нанесенные покрытия сушат при температуре 80—150 °С в термостатах или в проходных сушилках. Обжиг производится при температуре 750—850 ^оС в муфельных или проходных печах в воздушной среде. В процессе обжига покрытия в интервале температур 200—400 °С, т. е. при выгорании органической связки, подъем температуры должен быть замедленным во избежание вспучивания покрытия и образования трещин на металлизированной поверхности. Режим вжигания серебряной пасты устанавливается экспериментально. Он зависит от нагревостойкости керамики, размеров и конфигурации металлизируемого изделия. Длительность процесса может составлять 5—35 ч.

  Толщина однократно металлизируемого слоя серебра  составляет 3—10 мкм. В случае необходимости  для получения покрытия с более толстым слоем деталь металлизируют 2 — 3 раза, проводя последовательно вжигание каждого нанесенного металлизированного слоя. Толщина металлизирующего слоя на изделиях среднего размера составляет 40 — 50 мкм.

  Металлизация  составами на основе тугоплавких металлов применяется для различных вакуум-плотных керамических изделий из фарфора, стеатита, форстерита и корундовой керамики. В металлизирующий состав входят различные добавки: марганец, железо, кремний, оксиды металлов — А1₂О₃, ТiО₂, Сr₂О₃, карбиды, бориды и специальные плавни.

  Металлизация  различных типов керамических материалов производится по схеме: очистка изолятора от загрязнений, обезжиривание, приготовление и нанесение металлизирующего состава, вжигание покрытия, зачистка, нанесение второго металлизирующего состава, вжигание второго покрытия и контроль качества покрытия.

  Для приготовления металлизирующих  паст используют материалы, получаемые с завода-изготовителя в виде тонкомолотых порошков с удельной поверхностью 4000—5000 см²/г для молибдена и 5000—7000 см²/г для марганца.

  Компоненты  металлизирующей пасты, взятые в заданном соотношении, смешиваются с раствором коллоксилина в изоамилацетате или водно-спиртовый раствор полиамидной смолы. Смешивание компонентов производится в валковой мельнице со стальным барабаном до получения однородной пасты.

  Процесс вжигания металлизирующих покрытий производится в печах с защитной газовой средой при температуре 1200—1350 °С с выдержкой при конечной температуре 20—30 мин. Режим вжигания устанавливается опытным путем.

  Вжигание покрытия проводится в печах периодического действия или толкательных печах непрерывного действия в увлажненной или азотно-водородной среде при отношении азота к водороду 2:1 или 3:1. Керамические материалы, содержащие в своем составе достаточное количество стеклофазы (фарфор, стеатит и др.), можно металлизировать пастами на основе тугоплавких металлов без специальных добавок, а керамические материалы, содержащие менее 5 % стеклофазы, необходимо металлизировать пастами, в состав которых входят компоненты, образующие жидкую фазу в процессе вжигания покрытия.

  Для увеличения толщины покрытия и облегчения пайки на молибденовое покрытие методом вжигания или гальваническим путем наносится слой никеля (второе покрытие).

    Мой вариант изделия.

    Это диэлектрические клещи-пресс с изоляцией из электрофарфора.

    Материал: Силикатный фарфор высокой прочности (группа 100, подгруппа 112. Таблица 1). Этот материал обезопасит рабочего при работе даже с очень высоким напряжением.

    Покрытие: Глазурь. Химический процентный состав глазури: SiO₂—66,0—72,2; А1₂О₃—11,7—17,2; RO—5,7—7,7; R₂O—4,2—5,4. Глазурь ещё больше понижает электропроводность.

    Метод производства: Литье в пористые формы (как самый дешёвый), прессование из пресс-порошка. 

    Это конечно неистовый  бред, но времени  было мало. И, кстати, прокатило на отл.

    Заключение.

   Преимущества электрокерамики перед другими электроизоляционными материалами состоят в том, что из нее можно изготовлять изоляторы сложной конфигурации, кроме того она имеет широкий интервал спекания. Сырьевые материалы мало дефицитны, технология изготовления изделий относительно проста. Электрофарфор обладает достаточно высокими электроизоляционными, механическими, термическими свойствами в области рабочих температур; он выдерживает поверхностные разряды, слабо подвержен старению, стоек к воздействию атмосферных осадков, многих химических веществ, солнечных лучей и радиационных излучений. 
 
 
 

  Список  использованных источников:

1. Google книги (http://books.google.ru/books)
2. Библиотека Максима Мошкова (http://lib.ru/)
3. Технология электрокерамики. Г. Н. Масленникова, Ф. Я. Харитонов, Н. С. Костюков, К. С. Пирогов.