Твердые неорганические диэлектрики: керамические электроизоляционные материалы

Керамика — твердый плотный материал, получаемый спеканием неорганических солей с минералами и оксидами металлов.

Керамические материалы представляют собой многофазную си­стему и включают в себя кристаллическую, стекловидную и газовую фазы. Основной фазой является кристаллическая. Стекловид­ ная фаза представляет собой прослойки стекла, которые связывают кристаллическую фазу. Газовая фаза в керамике (поры, микротрещины) нежелательна и ее наличие приводит к снижению меха­нических и электрических свойств материала.

Керамические материалы нагревостойки, обладают высокими электрическими свойствами, механически прочны, стабильны и на­дежны в эксплуатации. Преимуществом керамики перед другими материалами является возможность получения заранее заданных электрофизических параметров материала изменением исходного состава массы и технологии производства изделий.

В процессе производства электрокерамических изделий можно выделить три основных этапа: 1) приготовление керамической мас­сы; 2) формирование изделий; 3) сушка и обжиг.

В некоторых случаях обожженные изделия могут подвергаться дополнительной механической обработке и металлизации.

Радиотехнические керамические материалы в зависимости от назначения изготовляют следующих типов: А — высокочастотные для конденсаторов; Б — низкочастотные для конденсаторов; В — высокочастотные для установочных изделий; установочная низко­частотная керамика. Каждый тип керамического материала под­разделяют на классы, общее число которых десять.

Высокочастотная конденсаторная керамика типа А отличается высоким содержанием кристаллической фазы и небольшим содер­жанием бесщелочной аморфной фазы. Кристаллическую фазу фор­мируют в соответствии с температурным коэффициентом диэлек­трической проницаемости ТКε, стремясь получить наибольшее значение диэлектрической проницаемости и низкое значение тан­генса диэлектрических потерь.

К керамике I класса относят стронциевую керамику на ос­нове титаната стронция SrTiO3 марки М-300 и перовскитовую кера­мику, получаемую на основе синтезируемого титаната кальция СаТiO3 марок Т-150, М-130. Используется для изготовления высокочастотных конденсаторов, к которым не предъявляют требований стабильности емкости.

К керамике II класса относят материалы с высоким содер­жанием оксида титана TiO2с добавкой небольшого количества ок­сида циркония ZrO2 и оксида магния или твердого раствора титаната-цирконата кальция (Т-80, ТЦ-750, ТЛ-470). Керамика II класса предназначена для изготовления контур­ных, разделительных и термокомпенсирующих конденсаторов. У термокомпенсирующих конденсаторов емкость снижается при повышении температуры.

К керамике III класса принадлежат некоторые виды станнатной и лантановой керамики (СТ-47, Ц-33, СТ-33).

В станнатной керамике кристаллической фазой служат твердые растворы станната кальция СаSnО3, титаната кальция СаTiO3 и цирконата кальция CaZrO3. Кроме того, в состав керамической массы вводят небольшое количество глины и оксида цинка.

Лантановая керамика содержит твердые растворы LaAl2O3 и CaTiO3. Керамику данного класса применяют для изготов­ления высокочастотных термостабильных конденсаторов.

К керамике IV класса принадлежит СВТ-керамика (стронций-висмут-титан) марок Т-900, М-900, Т-1000. Ее кристалли­ческая фаза образована твердыми растворами титанатов стронция SrTiO3, и висмута Bi4Ti3O12.

Керамику IV класса используют для изготовления низкочастот­ных конденсаторов (f≤10 кГц) и однополярных видеоимпульсных конденсаторов.

К керамике V класса относят материалы на основе твер­дых растворов титаната и цирконата бария, титаната висмута, ниобатов свинца, стронция и кальция. Керамические материалы этого класса имеют ε=1400-8000 и применяются для изготовления разделительных и блокиро­вочных конденсаторов.

К керамике VI класса относят форстеритовую керамику, у которой кристаллическая фаза образована форстеритом 2 MgO*SiO₂. Используют форстеритовую керамику для получения вакуумно-плотных со­гласованных металлокерамических спаев, например в радиолампах. Особенно часто эту керамику применяют, когда необходимо изготовить изоляторы корпусов полупроводниковых приборов на основе спаев керамики с металлами, обладающими повышенным ТК l, например с медью. Выпускают несколько марок: Ф-58, ЛФ-11, КВФ-4 и др.

К керамике VII класса принадлежит стеатит, кристал­лическая фаза которого состоит из мелкозернистого клиноэнстатита MgO·SiO₂, аморфная фаза — из бесщелочного бариевого стек­ла. Стеатитовую керамику широко используют при изготовлении элементов корпусов полупроводниковых приборов и интегральных схем, а также в качестве высокочастотного материала для изготов­ления проходных изоляторов, опорных плит, подложек, изолиру­ющих колец и др. Наиболее широко применяют стеатитовую кера­мику марок СПК-5, СК-1, СНЦ, Б-17.

Керамика VIII класса представлена глиноземистой кера­микой, которую в зависимости от содержания оксида алюминия Al2O3 называют глиноземистым фарфором, ультрафарфором, корундо-муллитовой керамикой и т. д.

Глиноземистая керамика отличается наибольшей механической прочностью, твердостью, химической стойкостью, повышенным значением теплопроводности, высокими электроизоляционными свойствами.

Керамику IX класса составляет стеатит со значительным содержанием глинистых веществ и ВаО (марки ТК-21, СПК-2). Основными кристаллическими фазами стеатита являются клиноэнстатит MgO·SiO₂ и муллит 3 Al2O₃·2 SiO2.

В керамику X класса входит радиофарфор, основными кристаллическими фазами которого являются муллит и кварц.

 

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться: