Изоляторные стекла

Свойства стекла

Электропроводность – имеет, главным образом, ионный характер, обусловлена присутствием ионов щелочных и щелочноземельных металлов (Li⁺, Na⁺, К⁺, Mg⁺), а также ионов F^- и ОН^-. Чем выше содержание указанных ионов, тем ниже ρ _v и ρ _s. Халькогенидные и ванадиевые стекла имеют электронную или смешанную проводимость.

Поляризация - в стеклах имеют место электронная, ионная, ионно-релаксационная поляризации; в сегнетоэлектриках – спонтанная поляризация. Минимальные значения ε имеют кварцевое (ε = 2,8-3,7) и боратное (ε = 3,1-3,2) стекла. Оксиды Na₂O, К₂O, Zr₂O, PbO обладают высокой поляризуемостью, увеличивают ε до 20 и более.

Диэлектрические потери – обусловлены потерями на электропроводность, релаксационными потерями, потерями на неоднородность материала, ионизационными потерями. Минимальное значение tg δ у кварцевого стекла - 2·10^-4 ; Li₂O, Na₂O, К₂O увеличивают tg δ.

Электрическая прочность – пробой имеет электрический или тепловой характер. E _пр = 20-500 кВ/мм. Li₂O, Na₂O, К₂O уменьшают E _пр. Чем выше пористость, тем меньше электрическая прочность.

Механическая прочность – зависит от числа и размера пор. Чем больше пористость и размер пор, тем ниже предел прочности (σ_в) и ударная вязкость (КСU).

Температура размягчения – чем меньше температура размягчения стекла, тем ниже его стоимость ввиду уменьшения энергоемкости технологического процесса производства изделий. Температура размягчения зависит от состава стекла. Например, у кварцевого стекла t_разм.= 1740 ºС, у щелочного боратного стекла - 300 ºС.

Температурный коэффициент линейного расширения(ТКЛР) – эта характеристика важна для получения вакуумно плотного и надежного спая стекла с металлами. Для получения такого соединения необходимо чтобы ТКЛР стекла был равен ТКЛР металла. Названия стекол: вольфрамовое, молибденовое, титановое, платинитовое и т. д. – указывают, что ТКЛР данного стекла близок к ТКЛР данного металла.

Чем ниже ТКЛР стекла, тем выше его стойкость к термоударам.

Типы электротехнических стекол

Применяются для изготовления изоляторов высоковольтных ЛЭП и электрофильтров, радиоэлектронных приборов, а также для других целей.

1. Кварцевое стекло. Изготавливают из горного хрусталя или особо чистых кварцевых песков.

Обладает наиболее высокими электрическими характеристиками: ε = 2,8-3,7; tgδ = 2·10^-4 (20ºC); ρ _v = 10¹⁵ ом·м, E _{пр. пост.} = 500 кВ/мм, E _{пр. перем.} = 80 кВ/мм.

Достоинства: высокие электрические и механические свойства, высокая химическая стойкость.

Недостатки: высокая стоимость.

2. Закаленное щелочное стекло. Содержит оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Закалка изделий включает нагрев выше температуры стеклования и последующее охлаждение в масле или в потоке воздуха. Электрические и механические характеристики и стоимость ниже, чем у кварцевого стекла.

3. Незакаленное щелочное стекло. Имеет наиболее низкие электрические и механические свойства и наиболее низкую стоимость. Предел прочности в 3-6 раз, а ударная вязкость в 5-7 раз меньше, чем у закаленного стекла.

Дата добавления: 2017-01-13