Неметаллические проводниковые материалы

Углеродные материалы

Углерод существует в воде нескольких полиморфных модификаций: алмаз, графит, аморфный углерод (уголь), карбен, фуллерены (С₆₀) и другие. В качестве проводниковых материалов применяют графит и уголь.

Графит – темно серое кристаллическое вещество со слабым металлическим блеском. Кристаллическая решетка состоит из шестичленных колец. Плотность – 2,2 - 2,3 г/cм³, твердость HВ30, удельное электрическое сопротивление поликристаллического графита - 8·10^-6 Ом·м, монокристаллического - вдоль слоев – 4·10^-7 Ом·м, поперек слоев - 10^-4 Ом·м. Вдоль слоев электропроводность графита носит металлический характер.

В природе графит встречается в самородном виде, получают искусственный графит.

Аморфный углерод (уголь) – состоит из мелких кристаллов, имеющих структуру графита. Плотность – 1,8 - 2,1 г/cм³, t _пл = 3600ºС. Аморфный углерод получают при нагреве углеродсодержащих веществ без доступа воздуха.

Применяют следующие сорта угля:

§ кокс – получают из каменного угля;

§ древесный уголь;

§ костяной уголь;

§ сажа (копоть) - получают из природного газа;

§ антрацит (ископаемый углерод), содержит 95% углерода.

Электроугольные изделия

1. Угольные электроды.

Применяют в прожекторах, электрических печах гальванических ваннах.

Технологический процесс производства электродов включает следующие стадии:

- приготовление технологической массы (смешение измельченного угля со связующим, например, жидким стеклом);

- формование изделий различными методами – глухое прессование, экструзия и др.;

- обжиг: при t = 800ºС получают угольные изделия, при t = 2500 - 3000ºС – графитованные изделия.

2. Щетки – служат для образования скользящего контакта между неподвижными и вращающимися частями электрической машины.

Применяют следующие марки щеток:

§ УГ – угольно-графитовые;

§ Г – графитовые;

§ ЭГ – электрографитовые;

§ М и МГ – медно-графитовые (ρ = 5·10^-8 ÷ 1,2·10^-6 Ом·м).

Щетки М и МГ имеют наиболее низкие значения удельного электрического сопротивления и коэффициента сухого трения. Щетки УГ, Г, ЭГ имеют удельное электрическое сопротивление ρ = (1 ÷ 6)·10^-6 Ом·м.

3. Угольные порошки для микрофонов (изготавливают из антрацита).

4. Непроволочные резисторы.

Проводниковые материалы особовысокой нагревостойкости

Материалы применяются для изготовления нагревателей высокотемпературных электрических печей и электродов МГД-генераторов, где они работают в условиях высокого абразивного износа и высоких температур (t = 3000ºС и более). Применяются тугоплавкие оксиды, например, CeO₂ и оксидная керамика, например, ZrO₂ - Y₂O₃.

Дата добавления: 2017-01-13