Қатты бейорганикалық материалдар. Слюда, шыны, керамика, асбест, бейорганикалық қабыршықтар. Қасиеттері, қолданылу саласы, өндіріс технологиясы.

Шыны(әйнек). Шыны-құрамында әртүрлі оксидтер бар, органикалық емес, квазиморфты зат. Әйнек пішінді оксидтерден басқа, әрқайсысы өздігінен таза күйінде шыны болып түзілетін (SiO2, B2O3) шынының құрамыга басқа да оксидтер енеді: сілтілік Na2O, K2O, жердегі сілтілік CaO, BaO, сол сияқты PbO,Al2O3 ж.т.б. шынының көбін «силикат шынылар» деп аталаиын шынылар құрайды. SiO2

Шынының қасиеті. Шынының қасиеті әр жерде әр түрлі білінеді. Ол көбінесе оның құрамы мен түрлі жағдайларға байланысты. Тығыздығы. Шынының тығыздығы 2 ден 8,1 мг/м3 дейін құбылып тұрады. Ауыр шыныларға құрамында көр қорғасын бар шынылар жатады. (Хрусталдар, флинттер). Кәдімгі силикатты шынылардың тығыздығы 2,5 Мг/м3 тең. Оған мысал терезеге қолданылатын әйнек.

Механикалық қасиеті. Қысқан кездегі оның беріктігі, оның бүлінген кездегі беріктігіне қарағанда көбірек: қатты қысымға алған кездегі оның беріктігі 6000-21000 МП2, ал созылған кездегі 100-300 МП2.

Жылылық қасиеті: Шынының «аморфты зат» ретінде, нақты балқу температурасы жоқ. Оны қатты қыздырған кезде оның мықты байланысы бірте-бірте азаяды. Жұмсарту температурасында, оның жабысқақтығы 10-7-10-8 Па*с.

Жабысқақтық температурасы, көп шынылардікі мөлшермен 400 ден 1600 С шамасында. Ал кварцты шынының жөні басқа.(100% SiO2) SiO2 қоспасы, әйнектің жұмсаруының төмендеуіне әкеп соғады. Ал әйнектің әртүрлі құрамы (бұған кварцты әйнек кіруі мүмкін) 0,55*10-6 К-1 ден15*10-6К-1-ге дейін құбылып, өзгеріп тұрады. Ол шынының температурасының құбылып тұрғанына орай, оның беріктігін арттырады. Айналадағы температура күрт ысып, немесе күрт суығанда мұнда механикалық кернеу пайда болып, оның кесірі шынының шытынауына әкеп соғады. Шынының бетін тез арада қыздырғанда, ол ұлғаюға тырысқанымен, оның ішкі қабаты әлі жылыпта үлгермей, мұнда кернеу қысымға түседі. Мұндай кезде ол созылмалы қалыпқа түскенімен, беріктік қасиетінен айырылады. Ал кенеттен келген суық температура, оны қыздырғанда туған қауіптен екі есе десек те болады. Сырттан келетін соққыдан шыныдан жасалынған бұйымның өзінің қалыңдығына қарамастан, былай бағаланады:

SW=σ_р/(α_l∙E) √(γ_т/(c∙ρ)) (6.2)

мұнда σ_р — созылған кездегі беріктіктің шегі; α_l — сызықтық созылудың температуралық коэфиценті; E — серпімділік модулі; γ_т — жылу өткізгіштік коэфициенті; c — меншікті жылусыйымдылығы; ρ — шынының тығыздығы.

Формуланың оң жақ бөлігіне кіретін барлық шаманың ішінде, α_l әртүрлі құрамдағы шынылар үшін өзгеріп тұрады және сол әйнектің сыртқы соққыға деген беріктігі де үлкен роль ойнайды. Қарап отырсақ, жұқа шыныдан жасалған бұйымдар, қалың шыныдан жасалған бұйымға қарағанда мықтырақ. Әртүрлі шыны-әйнектер де бір-бірімен жапсырмалау кезінде сызықтық созылудың температуралық коэфиценті басты роль атқаратынын айтып өту керек. Мысалы шыныға металсымдарды, ленталарды жапсырмалағанда немесе оның бетіне шыны эмальды жаққан кезде. Бұл жерде шыны α_l қасиетін естен шығармаған жөн. Өйткені оған жалғанатын немесе қосылатын материал біркелкі болмаса, температура өзгерген кезде шынының шытынап кетуі әбден мүмкін. Сондықтан да практикада көбінесе «вольфрамды» және «молибденді» шынылар көбірек қолданылады. Мәселе оның құрамында емес, α_l-дің ролінде. Олар вольфрам мен молибденге жақын, яғни электровакумдық техникалары өолайлы деген сөз.

Оптикалық қасиеті. Кәдімгі шынылар спектрдің көрінетін сәулелері үшін мөлдір. Кейбір қоспалар шыныға белгілі бір мөлшерде түс береді. (СО-көк, Сr2O3-жасыл, О2-сары). Олар арқылы біз түрлі түсті шынылар эмаль мен глазурлар аламыз. Техникалық шынылардың көпшілігі, құрамындағы темір оксид қоспасының барлығына байланысты ультракүлгін сәулелерді көп жұтады. Увиалды шыны аталатын шынылар (0,02% Fe2O3) ультракүлгін шынылар үшін өте мөлдір. Ал ультракүлгін сәулелер беретін, арнайы «кварцты» шамдарда қолданылатын кварцты шынының тұрмыста алатын орны тіпті ерекше. Негізгі тұрмыста ауыр қорғасынды шынылар-хрустальдар көбірек қолданылады. Атомдық массалары аздау болып келетін шыны түрлері ренген сәулелері үшін таптырмайтын мөлдір шыны болып саналады. Мысалы, құрамында 83% B2O3, 2.5% B2O және 14,5% Li2O бар шынылар ылғалды сіңіргіш. Сол себептен олардың үстіңгі қабаты лакпен жабылады. Ол шынылардан ренген түтікшелеріне «терезе» жасалады. Өйткені сол түтікшелерден ренген сәулелері сыртқа шығады. Керісінше, құрамында қорғасын көп шынылар ренген сәулелерін жұтып алады.

Гидролитикалық беріктілік. Әйнектің ылғалға беріктілігі әйнектің бір бетін ұзақ уақытқа суға тигізген кезде, сұйық қалпына айналатын құрамдас бөліктерінің массасымен бағаланады,температура жоғарылаған сайын, әйнек тез балқитын болады. Ылғалды орта жағдайында гидролитикалық беріктігі төмен әйнектердің бөліктік кедергілері аз болады. Кварцтан жасалған әйнектердің гидролитикалық беріктігі жоғары болады,әйнектің гидролитикалық беріктігі әйнекке сілтілік оксидтарды енгізгенде максимальді азаяды.

Құрамы Na2O·mSiО ден тұратын, силикатты модулі m 1,5-нан 4,2-ге дейінгі әйнектер балқымалы болып табылады, жоғары температура мен қысымда суға тиген кезде ол тез балқып кетеді және сілтілік реакциядан жабысқақ сұйыққа айналады. Бұндай сұйықтың концентрациясы 30-50%,қысымы 1,27-1,92 Мг/м3 сұйық әйнек деп аталады.

Силикатты әйнектер қышқылдардың әсеріне төзімді,тек балқығыш HF қышқылынан басқа, бірақ сілтілерге беріктігі төмен. Құрамында В2О3 мен Al2O3 жоғары арнайы әйнектер натрий жұбына төзімді, бұның электрожарықтандырғыш аспаптар үшін маңызы зор.

Заттың электрлік сипаттамасы көп жағдайда оның құрамына байланысты(40-42 беттер). Қалыпты температурада әртүрлі техникалық әйнектер үшін ρ=10^6÷10^15 Ом·-м; ε_r=3,8-16,2 ; ig δ=0,0002÷0,01.

Кварцтық әйнектер үшін 20°С температурада ε_r=3,8 және tg δ=0,0002; 20° температурада ρ=1015Ом·м. әйнекті жасағанда сілтілік металлдардың оксидтарын қолдану ρ мен ρ_S анағұрлым азайтады; әйнек құрамындағы натрий ионының аз бөлігі калий ионына қарағанда зиянды(6,33-сурет). Сілтілік әйнекке тұрақты кернеу берген кезде электролиз құбылысы байқалады,оны әйнектен көріп бақылауға болады. Әйнекті жоғары температурада,әйнектің өткізгіштігі жоғары болған кезде, максимальді кернеуде ұзақ уақыт ұстағанда катодта бұтақты түзілімдер-дендриттер түрінде металлдың қордалануы байқалады(әдетте натрийда).

Сурет 8.3 — P әйнек жүйесінің SiO3—Na3О и SО2—K2O құрамына тәуелділігі.

Абсицца осі бойынша 100 оксидтің прценттік массасы бойынша құрамы берілген(қалғандары — SiО2)

Құрамында сілтілік оксидтер көп мөлшерде,ал ауыр металл оксидтері жоқ немесе аз мөлшерде кездесетін әйнектер айтарлықтай tg δ ,ол температура жоғарылаған сайын жоғарылайды(3-8сурет. Жалғыз сілтілік оксидтері бар әйнектерге қарағанда әйнек құрамында бір уақытта екі түрлі сілтілік оксидтердің болуы ρ-ны көбейтіп, tg δ – ны азайтады (бұл құбылыс нейтрализацияланған жартылай сілтілік эффект, деп аталады. 6.34 және 3.8 суреттер). Құрамында ауыр металлдар оксидтері бар (РbО, ВаО) әйнектер төмен tg δ-ға ие, тіпті олардың құрамында сілтілік оксидтер бар болған жағдайда.

К2О оксидіне қарағанда (N2О сілтілік оксилінің көп болуы силикатты әйнектерде е-ні арттырады(6-35 сурет). Диэлектрлік өткізгіштің температуралық коэффициенті әртүрлі техникалық әйнектерде +30·10-6 пен+500·10-6 К-1 арасында болады.

Бетінің өткізгіштігі әйнектің әйнек бетінің жағдайына байланысты, әйнек беті ластанған сайын жоғарлайды. Қоршаған ортаның ылғалдылығы жоғары болған кезде беттік өткізгіштік те жоғарылайды, әсіресе төмен гидролитикалвқ беріктікке ие әйнектерде(жоғарыдан қараңыз).

Сурет 8.4 — B2O3—Na2O—К2О жүйесі әйнектерінің құрамының tg δ ға байланысы.абсицца осінде В2О3 тің 100 молекуласына келетін Na и К атомдарының саны берілген(Na и К-нің атомдық концентрациясы барлық жағдайда 60-қа тең)

Сурет 8.5 — Әйнектер жүйесінің SiО2—Na2О және SiО2—К2О

 құрамынаың ε_r-ға байланысы

Абсицца осінде сілтілік оксидтер массасы процентпен берілген

Электр кемтігі кезінде әйнектің электрлік беріктілігі оның құрамына байланысты болмайды. E_прның өзгеруіне көп әсерін тигізетін ол әуе қосылулары – әйнек қуыстарындағы пузырьлар. Біртекті электрлік ағында тұрақты кернеу берген кезде әйнектің электрлік беріктігі өте үлкен 500 МВ/м қа дейін жетуі мүмкін. Жоғары жиіліктерде(ал жоғары температурада – төменгі жиілікте,тіпті тұрақты кернеуде) электр кемтігінің электржылулық сипаты болады.

Өңделген әйнек алу. Әйнек еріген материалды тез суыту арқылы алынады. Егер балқыған материалдарды баяу салқындатса заттың кристалды күйге ауысу мүмкіндігі жоғарылайды;әйнек әйнекті балқыту пештерінде, фурко пештерінде өндіріледі (пісіріледі) үлкен зауыттарда өндіру үшін науалы пештер қолданылады,ал аз мөлшердегі құрамы дәл өлшеніп алынған әйнекті пісіру үшін құмыра тәрізді пештер қолданылады. Шикізаттар: кварцтық құм SiO2, сода Na2СО3, поташ К2СО3, әк СаСО3, доломит СаСО3×MgCO3, натрий сульфаті Na2SО4, бура Na2B4О7, бор қышқылы H3BO3, сурик Pb3О4, каолин, полевой шпат-майдалайды,оны қажетті мөлшерде өлшеп,мұқият араластырады;осыдан алынған шихта әйнек балқытатын пешке енгізіледі. Пеште шихта еріп, ұшпалы құрамдық бөліктері(Н2О, СО2, SO3) жойылады,ал қалған оксидтер бір-бірімен химиялық реакцияға түсіп,нәтижесінде әйнектен жасалған бұйымдарды дайындауға қолданылатын біртекті әйнек массасы пайда болады.

Ыстық әйнек өзінің иілгіш қасиеті арқасында үрлеу (лампалық баллон, химиялық ыдыс), тарту (жалпақ әйнек, трубка, шта-биктер), пресстеу, жаю арқылы өңделеді. Қызған әйнек бөліктерін бір-біріне немесе басқа материалдардың (металлы, керамика т.б) детальдарына балқытып бекітіледі.

Дайындалған әйнек бұйымдары — әйнек тез, бірқалыпсыз суыған кезде пайда болатын механикалық кернеуді жою үшін күйдірілуі мүмкін. Бұйымды күйдірген кезде оны жоғары температураға дейін (күйдіру температурасы) қыздырып,содан кейін баяу суытады. Әйнекті механикалық өңдеу кезінде суық түрінде шлифтілеу, полировка жасалып, тесіліп, кесіледі (алмаспен). Әйнекті тесу қатты құймадан жасалған аспаптармен жасалады,мысалы:победит немесе абразивтер қолданылған латунді тескіш. Бұйымның ерекшеліктеріне байланысты әйнекті металдандыру әрқалай жолдармен жүргізіледі:вакуумде металлға возгонка енгізіледі,күміс не платиналы пастамен күйдіріледі, химиялық тәсілмен күмісті отырғызып,шоопировать етеді.

Әйнек түрлері. Қолданылуына қарай электротехникалық әйнектер мынандай түрлерге бөлінеді:

 Конденсаторлық әйнектер конденсаторларда диэлектрик ретінде қолданылады,сонымен қатар жоғарывольтті фильтрларда,импульсті генераторларда,жоғарғыжиілікті тербелмелі контурлы құрылғыларда пайдаланылады. Оларда мүмкіндік бойынша жоғары ε_r (жоғарыжиілікті конденсатор үшін) және төмен tg δ болуы керек.

 Орнату үшін қолданылатын әйнектер орнатылатын детальдерді, изоляторларды (телеграфтың, антеннаның, тіректік, өтпелі), бустар т.б. жасау үшін пайдаланылады.

 Лампалық әйнектер қолданылады: баллондар мен жарық лампаларының аяқтары, әртүрлі электронды приборларда. Олар металлға бекітілетіндей болуы қажет (вольфрам, молибден т.б.), бұл α_l — ны таңдап алуға өсер етеді (жоғарыдан қараңыз).

 Толтырғышы бар әйнектер; оған әйнек пен ұнтақ – микалекстен ыстық қалпында престелген пластмасса жатады.

Химиялық жағынан техникалық силикатты әйнектер 3 топқа бөлінеді:

1) ауыр оксидтері жоқ немесе құрамындағы үлесі елеусіз сілтілік әйнектер. Оларға тұрмыста көп қолданылатын терезелік, бөтелкенің т.б. әйнектер, сонымен қатар термосоққыларға төзімді, α_l — дің мәні аз, (шамамен 3,3·10-6 К-1) «пайрекс» әйнектері кіреді.

2) құрамында ауыр оксидтері көп сілтілік әйнектер. Оларға оптикалық және электроизоляциялық әйнек ретінде пайдаланылатын, құрамында РbО бар флинттер, ВаО кездесетін крондар жатады. Бұл әйнектерде ε_r жоғары,ал tg δ төмен. Флинттерге ε_r дің мәні жоғары(шамамен 8) арнайы конденсатордлық әйнектер жатады.

3) сілітісі жоқ әйнектер- кварцтық әйнектер, сондай-ақ құрамында сілтілік оксидтері аз әйнектер оптикалық,электроизоляциялық және басқа мақсаттарға қолданылады.Өндірісте шығарылатын әйнектерге арнайы номер және марка беріледі.

Әйнек эмальдері. Әйнек эмальдері немесе жай эмальдар (лак эмальдарымен шатастырмаңыз) деп затты коррозиядан қорғау үшін,заттарға өң беріп, сыртқы түрін жақсарту үшін, шағылысатын бет қалыптастыру үшін (эмалданған әйнек, абажур, рефлектор, декоративтік эмал т.б.) металлдан жасалған және басқа заттарға жұқа қабатпен жағылатын әйнекті атайды. Эмальдарды шихтаның ұнтақталған бөліктерін ерітіп,ерітілген массаны суық суға жұқа етіп құйып алынған фритталарды шарлық диірменде ұсақ ұнтаққа айналдыру арқылы алады. Кейде фриттаға ұнтақтау алдында аз мөлшерде саз не басқа заттар қосады. Эмалды пеште тиісті температураға дейін қыздырылған заттарға жағу үшін сол затқа эмаль ұнтағы себіледі. Эмаль еріп ,заттың сыртын қатты әйнек тәрізді болып қаптайды,керек болған жағдайда қажетті қалыңдықтағы қабатты алу үшін просец қайталап жүргізіледі,эмаль тегіс болып қатуы үшін, эмал жағылатын затты (мысалы труба тәрізді резистор) пеште баяу айналдыруға болады. Эмальдің α_l шамамен материалдың α_l — іне шамамен тең болуы қажет, әйтпесе температура күрт өзгерген кезде эмальда ұсақ жарықтар(цек) пайда болуы мүмкін. Темірден және болаттан жасалған заттарды эмальдау кезінде эмаль металлға жабысу үшін алдын ала грунтты эмаль жағылады(құрамында металл мен кобальт бар); оған сосын кез-келген түстегі негізгі эмаль жағылады. Әйнек эмальдарін қолданудың негізгі аймағы электроизоляциялық материал ретінде пайдаланылатын труба тәрізді резистордың сыртқы қабаты. Бұл резистордың керамикалық трубасының сыртына сым орама оралған(нихромнан немесе констаннан),оның бетіне ораманың сымдарының және оны қоршаған заттар арасында изоляция құрып,орамды ылғалдан,ластанудан және ауаның жоғары жұмыс температурасында(шамамен 300°С) оттегімен қышқылданудан қорғайтын эмаль қабатымен ерітіліп, жағылады. Сонымен қатар әйнек эмальдарі металлдардағы қатты,қызуға төзімді электроизоляциялық қабаттарды алуға қолданылатын электроаппарат құрылыстарында пайдаланылады, сондай-ақ металл вакуумды құралдарда кіргізу құрылғылары ретінде қолданады. Әйнек эмальдері конденсаторлардың кейбір типтерінде диэлектрик ретінде де қолданылады.

Әйнек талшықтары. Талшықтар мен маталар. Қалың қабатты әйнек – өте әлсіз материал, бірақ жұқа әйнек бұйымдар жоғары иілгіштікке ие. Өте жұқа (диаметрі 4-7мкм) әйнек талшықтар өте жоғары иілгіштікке ие,тіпті оларды текстильді технология тәсілімен өңдеуге болады. 6,36 суретте әйнекті созған кездегі беріктігінің оның диаметріне тәуелділігі көрсетілген. Әйнек талшықтарының үлкен беріктігі мен иілгіштігі әйнектің беткі қабатындағы молекула ориентациясымен түсіндіруге болады,ерітілген әйнек массасынан жасалған әйнек талшықтарын созған кезде,ол тез суиды.

Сурет 8.6 — 100 элементарлы талшықтан (қисық2) оралған

 жіп пен элементарлы әйнек талшықтың(қисық 1)

 диаметрі d мен созылған кездегі беріктік шегіне тәуелділігі

Әйнек талшықтары келесі жолмен алынады: әйнекті тығыз ерітілген құймадан жасалған қайықшада ерітеді (6,37-сурет), оған электр тогы өткізу арқылы қыздырады. Қайықша түбінде диаметрі 1 мм болатын тесік(фильер) болады. Еріген әйнек массасы өзінің салмағымен тесіктен баяу жіптер түрінде ағып түседі,оның диаметрі тесік диаметріне тең.

Фильерден шыққан жіп жылдам айналып тұрған барабанға оралып,онымен бірге үлкен жылдамдықта оралып ілеседі (30 м/с), ол толықтай суып, қатып болғанша жұқа талшыққа созылады. Саны жүзге дейінгі жеке талшықтар — фильер саны бойынша май арқылы бір орамға оралады.

Сурет 8.7 — Жұқа әйнек талшықтың созылу схемасы

 1 — қайықша; 2 — токтың қайықшаға ендірмелері; 3 — еріген әйнек массасы; 4 — фильер; 5 — созылатын элементарлы әйнек талшықтар; 6 — майлауыш; 7 — барабандағы жіпті түзеп отыратын реттеуіш; 8 — жылдам айналып тұрған барабан

Әртүрлі жеке талшықтардан оралған әйнек жіптерден әйнек маталар, лента мен шлангтер тігіледі,сонымен қатар оралған өткізгіштердің оқшауламасын жасау үшін қолданады. Электр изоляциясы үшін пайдаланатын әйнек талшықтардан жасалған маталар мен ленталардың қалыңдығы, әдетте, 0,02 ден 0,7 мм-ге дейін. Әйнек маталар қызуға төзімді әйнек маталары мен әйнек текстолиттерін жасау үшін пайдаланылады (жоғарыдан қараңыз). Қысқа әйнек талшықтары пресс-ұнтақтарды толтыру үшін пайдаланылады. Әйнек талшықты оқшауламаның органикалық талшықтардан артылықшықтары: қызуға төзімділігі жоғары, механикалық беріктігі жоғары, жақсы электроизоляциялық қасиетке ие аз гигроскопиялы. Соңғы үш көрсеткіш бойынша әйнек талшықтар йот асбестке қарағанда тиімдірек. Сондықтан әйнек изоляцияларды қолайсыз ауа-райы жағдайында, жоғары ылғалдылықта, тасымалдау қиын болған кезде де қолдануға болады. Әйнек талшықтарының кемшіліктері: майыспайды(үзілу алдындағы созылуы шамамен 2%),органикалық талшықтармен салыстырғанда үзіліп кетуі мүмкін, сондай-ақ сырылуға беріктігі аз,сол себепті әйнек изоляцияға электр машиналардың өткір шеттеріне тиіп кетсе тез нұқсан келеді.

Жарықбергіштар: әйнек талшықтардың тағы бір қолданылуы – жарықбергіштарды жасау. Талшықтан оралған бұл жгуттардың сердцевинасы мен әртүрлі құрамдағы әйнек қабаты бар,сыну көрсеткіштері әртүрлі n_1 и n_2, ал n_1 сердцевинанікі n_(2 )қабаттан үлкен. Жарық оптикалық тығыздығы үлкен ортадан(сердцевина)оптикалық тығыздығы төмен,шектік бұрышы үлкен ортаның бетіне түсіп,толықтай ішінде шағылысады,бірнеше рет шағылыса отырып сыртқы ортаға өтпей, талшық бойымен жүреді. Жарықталынған тұтас обьектііде шағылысу жарықтандырғыш арқылы мозайка түріндегі, доға тәріздес өзіндік жолмен жүреді, ол әрбіреуі бір әйнек талшығына сәйкес келетін нүктелерден тұрады(6,38-сурет). Екіқабатты әйнек талшығының диаметрі 20 – 30 мкм;диаметрі 5 – 6 мм жарықбергіште оншақты мың талшық сияды.

Сурет 8.8 — жарықбергіштің жұмыс істеу принципі

Жарықбергіш арқылы бейне бұрмаланбай, дұрыс берілуі үшін жарық бергіштың қабылдайтын аяғының 2 қимасы соңғы берілетін қыймасы 1 секілді белгіленіп, бекітілуі тиіс. Жарықбергіштар ашық органикалық полимерлерден жасалуы мүмкін, ондай жағдайда n_2 қабаттың сыну көрсеткіші мен өзекшенің n_1-дің қатынасы n_2<n_1 түрінде болуы қажет. Полимерлі жарықбергіштар сынбайды, бірақ әйнекке қарағанда қызуға төзімді емес. Сондай ақ жалпақ әйнекқайтарғыштар да жасалынады, атап айтсақ арнайы қабаттардың сыртын қаптау үшін(печать платалары).

Слюда және слюда материалдар. Слюда табиғи минералды электроизоляциондық материалдардың ең маңыздысы болып табылды. Оның ерекше бағалы сапасының арқасында : Биік электр беріктік, қыздыруға шыдамды, ылғалға төзімділік, механикалық беріктіктерді және иілгіш слюданы жауапты жағдайларда қолданады, сонымен қатар оның изоляциялық электрлік машиналардың биік кернеулері мен үлкен беріктігі соның ішінде ірі турбогенераторлар мен гидрогенераторлар, тарту электр қозғалқыштар және де кейбір конструкциялық конденсаторларда диэлектр болып табылады. Слюда табиғатта кристал түрінде кездеседі,бір біріне параллель тұлғалардың пластинкаларда оңай ажырауы оның тән ерекшелігі болып табылады (дәнекерленген тұлғалар). Слюданың көп түрлері біздің елімізде де кездеседі. Ірі слюдалардың түрлері Индияда орналасқан.

Химиялық құрамы бойынша әр түрлі слюдалар су алюмосиликат түрінде ұсынылады. Олардың ішіндегі ең маңыздысы: мәскеулік, шамамен мына формуламен анықталады. К2O·3А12O3·6SiO2·2Н2O және флогопит К2О·6MgO·А12О3·6SiO2·2Н2O; Сонымен қатар слюданың құрамына натрий,кальций, темірлердің қоспасы және басқалары кіреді.

Мәскеуліктер түссіз немесе қызылдау, көктеу не болмаса басқа реңді болып келеді, ал флогопиттер қара; кәріптасты, алтын түсті, қызыл қоңырқай, бірақ кейбір кезде тіпсіз таза, ашықтау флогопиттер де кездесіп жатады. Мәскеулік электрлік қасиеті бойынша флогопиттен жақсы, сонымен қатар мәскеулік механика жағынан мықтырақ, қатты, серпімді және де солқылдақ флогопитке қарағанда. (Кесте 8.1).

Кесте 8.1. Слюданың электрлік қасиеті

Слюда түрлері ρ, Ом·м

ε_r f, жиілікте

   50 Гц 1 кГц 1 МГц

Мәскеулік 1012—1016 6—8 150 25 3

Флогопит 1011—1012 5—7 500 150 15

Дәнекерленген перпендикулярлы тұрғылардың электр өрісіне, слюдалардың жоғары электроизоляциондық параметрлері жатады. Слюдалардың электроизоляциялық қасиеттері дәнекерленген тұрғылардың бойымен едәуір жаманы: ρ барлығы тек 10^6—10^8 Ом∙м ғана, 11 ден 16 (мәскеулікке) немесе 23—46 (флогопит) дейін, оныншы ретті еншілері.Сонымен қатар слюдалардың анизотропиялығы және жылу өткізгіштігі күшті. Жылу өткізгіш коэффиценті шамамен 0,44 Вт/(м·К) ді құрайды, перпендикуляр дәнекерленген тұрғылардың флогопит үшін 0,51 Вт/(м·К),ал параллель дәнекерленген тұлғалары жоғары болып келеді. Слюда тығыздығы (мәскеулік,флогопит үшін де) 2, 7—2, 9 Мг/м3, меншікті жылу сыйымдылығы 0, 86—0,87 кДж/ (кг•К). 6.44 және 6.45 суретте орташа сапалы мәскеуліктердің типті δ tg тәуелділіктері температурадан және пластинкалардың жуандықтары көрсетілген. Мәскеулік флогопитке қарағанда көп табанды уатылуға қатысады.

Бұл коллектордық миканиттер үшін маңызды (см. төмен); осындай миканит, мәскеуліктен жасалған, коллектордың мысы сияқты емес, кіші дәрежеде машина щеткасымен өшіреді. машиналар пайдаланылымында « қымбаттауы » коллектордың дәл келер уақытын көрсетеді. Коллекторлық миканит флогиптен бірден мысты өшіріп тастайды және оны қолданар алдында «қымбатталу» керек болмайды. Көпшілігі қыздыруда бірнеше сот градустарға дейін слюдаларды электротехникалықтарда қолданылатын салыстырмалы жақсы электр және механикалық қасиеттері Цельсий әлі сақтап жатыр,сондықтан да слюда электроизоляциондық материалдардың ең жоғарғы қыздыруға шыдамды класына жатады С (§5.3). Слюда кейбір жоғары темпера кезінде суда ыдырай бастайды: бұл кезде слюда өзінің мөлдірлігін жоғалтады, жуандығын үлкейтеді (слюда көтеріледі), механикалық және электрлік құрамы төмендейді. Слюдалар тек қана 1145—1400°С температурада балқиды. Әр түрлі слюдаларда қасиеттері қатты нашарлап жатыр: мәскеуліктерде ол әдетте 200—600°С, 800—900°С флогопиттерде. Бірақ кейбір флогопиттерде суы көбірек (гидратирлық флогопит),салыстырмалы аласа электроизоляциялық параметрін және төменгі қаттылығын сипаттайды, қасиеттерінің нашарлауы 150—250°С температураларға дейін қыздырғанда байқалады, мұндай слюдаларды тек қана малоответственных мақсаттар үшін қолданады.

Сурет 6.44 — Слюда мәскеулік температурадан tg δ жиілікке тәуелділігі 50 Гц (қисық 1) және 2 МГц (қисық 2) тең.

Сурет 6.45. Біркелкі етекте мәскеулік слюдалардың пластинкалар жуандықтары және электр беріктіктерінің тәуелділігі

Табиғатта слюда (кварцпен, дала шпатпен) басқа минералдармен әдетте қосылып жатады,желі түрінде кездеседі,сеппе қатты тау жыныстарын әдетте пегматит болып табылады. Жұмыс аяқталғаннан кейін слюдалар желілерден шығып артық минералдардан арылады және бұр түрін забойный шикізат деп атайды. Слюдалардың сою шикізат ретінде орташа шығуы 1—2% (кейде — 10% дейін) құрайды.Сою шикізатын қолмен бұзып,пластинкаларды пышақпен, өкпедегі міндерді кеседі;одан кейін слюдалар оданда майда пластинкаларға ажырап жатады, осылардан алынған слюдаларды миканиттер өндіру үшін қолданады (см. 178 бет ). Жаңқалаған слюдалардың сапасы пластинкалардың мөлшерімен анықталады. Мөлшері тік төртбұрыштың ауданымен анықталады (тараптардан байланыстан 1:1 дейін 1:3),

Шартты мөлшер 50 40 30 20 15

Тік төртбұрыштың ауданы, см2 50-65 40-50 30-40 20-30 15-20

Шартты мөлшер 10 6 4 4М 0,5

Тік төртбұрыштың ауданы, см2 10-15 6-10 4-5 4-6 0,5-4

Слюдалардың мөлшері 4М және 0,5 болған кезде механикалық бөлшекпен,ал басқа мөлшерлермен берілсе — қол бөлшегімен беріледі. Слюданың аудан мөлшері 4М ортақ пластинкалардың ауданы бойынша анықталады,ал слюданың мөлшері 0,5 болса,онда елеуіш арасымен анықталады.Жанқалаған слюдалардың мөлшері неғұрлым көп болса,соғұрлым (масса бірлігін санамағанда) қымбат болады.Слюдалардың ерекше ірі түрлері өте сирек кездеседі.Жаңқалаған слюда пластинкалар жуандықтары бойынша төрт топқа бөлінеді;

I

0,01—0,02 мм

(Мөлшерлер үшін 50 ден 6 дейін)

II 0,02—0,03 мм

III 0,005—0,035 мм (мөлшерлер үшін 4)

IV 0,005—0,045 мм (мөлшерлер үшін 4М және 0,5)

Сонымен қатар,жаңқалаған слюдалар минералды қосындысы және ластануы және бетінің тегістігі бойынша сорттарға бөлінеді. Пластинкаларыдың формасы есепке алынады (квадратқа неғұрлым жақындаса,соғұрлым слюдалардың сапасы жоғары болмақ).

Жаңқалаған слюдалардан басқа,микант түріндегі слюдалар изоляцияда электрлік машиналарды тереңірек пайдаланады,конденсаторлар үшін слюдалар электр және радиоөнеркәсіпте штамптық пластинкалардың тік төртбұрышты формасы түрінде қолданылады (консенсаторлық слюда).Ең жоғары сапалы мәскеулік конденсаторлы слюдалар пластина ұзындықтары 7-ден 60 мм-ге дейін, ені 4-ден 10 мм -ге дейін, бұл пластиналардың қалыпты жуандықары 20—25; 25—35; 35—45; 45—55 мкм. Слюдалар маркасы СО,мәні 1 МГц, 3,3·10-6 көп болмау тиіс. МемСТ басқа да конденсаторлық слюдаларды: фильтрлік СФ, төмен жиілікті СНЧ, жоғары жиілікті СВЧ және қорғаныштық СЗ, СО мен салыстырғанда төмен мінездемелерге ие болатындарды қарастырады. Изоляция үшін электрлік машина слюдаларын миканиттердің желімденген бұйымы , слюда қағазы ретінде қолданады.

Миканиттер — жапырақты және рулонды материалдар,желімденген лактың немесе қурап қалған шайырдың көмегімен слюдалар гүл жапырақшаларымен желімденген,кейде қағаздан немесе матадан талшықты төс етегілерінің қолданылуы,материал айналымында гүл жапырақшаларының артта қалуы қиындатып жатыр.

Миканиттердің ең маңызды түрлері жасаулары құрам мен технологиясы арқылы ажыратылады, шартты белгілері болады, екі немесе үш әріптен тұрады, кейде сандар қосылады.Бірінші әріпі миканиттердің типін көрсетеді К — коллекторлық, Т — төсем, Қ— қалыптау, С — солқылдақ, М — микафолий, Л — микалент),екінші типі слюда миканит жасау үшін қолданылады (М — мусковит, Ф — флогопит, С — мусковит және флогопит қоспасы),үшінші және келесі әріптері мен сандары желімдейтін заттарды және қосымша материалдарын көрсетеді.

Миканитті слюдалар кәдімгі желімдейтін заттарды,органикалық төс етегілерді қолданғанда да салыстырмалы биік қыздыруға шыдамды және В классына жатады. Арнайы желімдейтін заттарды қолданады және органикалық емес төс етегілері F және Н класстары, ал миканиттері қыздыруға шыдамды болып келеді. Таза слюдалар қыздыруға шыдамды С классына жатады.

Көп қабатты миканиттер өндіру үшін жабысқақ үлкен машиналарда механикаландырылған әдісі қолданылады: слюданың бір бөлігі, саны өлшеулі, бір жікті, мұнараның жоғарғы бөлігін бірнеше метрге төгеді,гүл жапырақшалары мұнаралардың түбіне келгенде салыстырып жатқызады.

Қатты миканиттер. Оларға төсенішті және коллекторлық миканаттер жатады.Электроизоляциялық төсемдер айналымға ұшырамайды.Олар тұрақты және жоғары температура (100°С шамасында) кезінде де қатты, жазық болып қала береді.

Коллекторлық миканиттерді дағдылы пішілген, мыс пластинкалары мен коллекторлық электрлік машиналардың арасына салатын зат түрінде қолданады.

Коллекторлық миканиттер флогопит слюдасынан жасалады, 6 дан 0,5 дейнгі өлшемде оңай өшіріледі, глифталмен немесе басқа шайырлармен байланысады, басқа типті миканиттермен салыстырғанда, ол байланысын ұзақ сақтайды (4% дан кем емес; тығыздығы (2,4—2,0 Мг/м); ұрған кезде сылдырлаған дыбысы естіледі.Биік қысымның арқасында суреттеліп жатқан миканиттер жақсы механикалық қасиеттерге ие, сонымен қатар жұмыс уақытысында қысымы мен жоғарғы температурасы төмендейді. Коллекторлы миканит жапырақшаларының жуандығы 0,4 тен 1,5 мм ге дейін шығарылады. 160°С температурада және 60 МПа қысым кезінде слюдалар сырғанауы болмауы тиіс. Жуандығы бойынша 20°С температурада және 60 МПа қысымға дейін, (9—10% дан кем болмауы тиіс ) отыру қажет, 60 МПа қысым және жоғарғы температурасы 160°С қа дейін 2% дан кем емес.

Төсем миканиттері. Оларды электроизоляциялық төсемдердің, шайбылардың тағы да басқа түрлеріне қолданады. Мусковиттен, флогопитттен жасалады және қоспаларының өлшемі 6 дан 0, 5 дейін; оларды байланыстыратын — глифталь немесе кремиий органикалық шайыр. Құрамы 80 нен 97 % ға дейін слюда.

Қалыптау миканиттеріде қалыпты температурада қатты, бірақ қыздыруда сол қабылдау қабілеттілік сууды сақтап отырып, басқа форманы қажет етеді. Оларды коллекторлық манжет жасау үшін, сонымен қатар фландықтар, катушкалар, тұрбалар басқада фасондық бұйымдар жасау үшін қолданады.

Қалыптау миканиттер парақтарының жуандығы 0, 1 ден 0, 5 мм дейін аралықта жасалады. Слюда мөлшері 80 дан 95% ға дейін; байланыстыратын — глифталь немесе кремиийорганикалық шайырдың мөлшері 5тен 20% ға дейін.

Қалыптау миканиттердің ерекше бір түрі — микафолий. Оның бір жағы қағаз,шынымата немесе шынытор алып жатыр. Оларды биік кернеулі, қатты изоляциялық машиналардың зәкір орамдардың сырықтарын жасау үшін қолданады. Микафолий флогопиттен немесе мәскеуліктен жасалады, байланыстырушы — гланфталдық, полиэфирлік немесе кремний органикалық лак. Орамдарда шығарылады, парақтарының жуандығы 0, 15 — 0,30 мм. Микафолии құрамында слюданың мөлшері 45 — 50% дан кем емес. Флогопиттен жасалған микафолияның ортаңғы электрлік беріктігі 13 МВ/м, ал мәскеуліктен жасалған микафолияның электрлік беріктігі 15 — 16 МВ/м.

Солқылдақ миканиттер тұрақты температурада иілгіштікке ие.Олар электрлік машиналардың және аппаратттардың әр түрлі бөліктерінің изоляциясы (секциялардың солқылдақ төсемдері, орамы, пазалық изоляция) үшін қолданылады. Флогопиттен, не мәскеуліктен сиккативсіз майбитонды лакта, май глифталды немесе кремнии органикалық лакта жапырақшаларының жуандығы 0,15-тен 0,50-ге дейін жасалады. Сонымен қатар, екі жағынан да солқылдақ миканиттер шығарылады. Солқылдақ миканиттердің құрамында слюдалардың мөлшері төс етегінсіз 75—90% дан, ал желімдегені — 50% кем болмауы тиіс.

Солқылдақ миканиттің бір түрі — микалент бір жікті тек қана ірі мөлшерлі (30 дан 6 ға дейін) жаңқалаған слюда,үштен бір бөлігі пластина,екі жағыда шыны матадан, шыны тордан немесе микаленттік қағаздан жасалған төсеніш алып жатыр. Микаленттің жуандығы 0,1; 0,12; 0,15 және 0,17 мм. Ол 10 нан 35 мм дейін еннен роликтерден шығарып жатыр. Микалент өнімнің ең маңызды түрі болып табылады. Ол биік кернеулі көптеген электр машиналар орамдарының негізгі изоляциясын құрастырады. Микалентті қолданғанға дейін иілгіштігін сақтау үшін, оны лак еріткіші қаныққан тығыз бекітілген дәнекерленген ыдыста ұстау керек. Микалент кебер алдында еріткіш парында ұстап тұру керек.

Қыздыруға шыдамды миканит. Миканиттік изоляция бірнеше жоғарғы градусты температурада жұмыс істеген кезде электрқыздыруға шыдамды құралдарды изоляция және басқа жағдайлар үшін қолданады. Мұндай миканиттер жапырақшаларының қалыңдығы 0,2—1,0 мм қыздыруға шыдамды слюданың бір түрі флогопиттен жасалады. Фосфор қышқылы аммони ерітіндісімен байланысып, миканит жасауда арнайы жылу өңдеуге душар болады. Сонымен бірге оңай балқығыш шыны байланыстыратын қыздыруға шыдамды миканит өндіріледі.

Слюдиниттер және слюдопластылар. Жаңқалаған слюдаларды және миканиттік изоляцияның қиындығы алдын ала қол жаңқасыз слюда қалдықтардан жаңа материалдар жасауға мүмкіндік береді. Бұл материалдар слюдалық қағаздар деп аталады. Слюдалық қағаздың ерекше түрлері слюдиниттер және слюдопластылар.

Слюдиниттер келесі технологиялық схема арқылы жасалады: мәскеулік слюда 900°С дейін температурада жылу өңдейді. Бұл кезде кристаллды слюдалар алдыңғы күйін жоғалтып,көтеріледі,көтерілгенде кристалды сілтілік және қышқылдық ерітінділерімен араластырып, сумен жуады.Аздаған слюдаларды қағазұзартқыш машинаға құйып,оның нәтижесінде слюдалық қағаздың қалыңдығы 10 нан 150 мкм ге дейін ұзарады. Қарапайым слюдиниттердің бөлшектері жазық формалы: жуандық 1 мкм. Слюдиниттердің электр беріктігі қурап қалған күйде 15 — 20 МВ/м; қағаз сумен немесе басқа полярлық сұйықтармен жақын болғанда бүлініп қалады. Қоректендіруде, бір немесе екі төс етегін жабыстыруда және өңдеуде слюдинит жапырақтары пайда болады (коллекторлық, формальды, солқылдақ).Слюдинитті миканиттер құрылысы жөнінен миканиттерге ұқсап келеді және де ауданы бойынша үлкен, қасиеттердің бір қалыптылығы; олар жеткілікті биік механикалық беріктікті және қыздыруға шыдамды бола алады. Бірақ слюдинитті материалдардың да кемшіліктері бар : ереже бойынша ылғалға төзімді миканиттермен салыстырғанда үзілудің алдындағы аз ғана ұзаруы, төмендеуі.

Слюдопластар слюдалардың қабыршақтарынан, өндіріс қалдықтары мен кеніш ұнтағынан (скрап) слюдонит пен слюдопласт дайындалады. Өндірісте флогопит немесе мусковит қағаз өндіретін машиналардан слюдинді қағаздар 0,4-тен 0,2 мм қалыңдықта, ал беріктілік арақашықтығы 90 МПа дейін әзірленеді. Слюдопласттар жоғары механикалық беріктілікке ие.

Қазіргі таңда ТМД-де 80 марктар шығарылуда, олар құрамында слюдасы бар материалдармен жасалынатын слюдопластты қағаздар, коллекторлы, өңделген, иілгіш және ленталы электроизоляциялық материалдар, сонымен қатар ұлттық миканиттерді алмастырушы табиғи слюдалардан жасалынады. Бүкіл одақтық ғылыми институт жұмыскерлеріне электроизоляциялық материалдар және диэлектрлер (ВНИИЭИМ) және де басқа да ұйымдардағы Н. В. Александров, В. Б. Березин, В. Г. Огоньков, А. И. Петрашко, А. В. Хвальков, сонымен қатар 1983 жылы СССР мемлекеттік премиясы берілді. Бұл авторлардың өңдеулерімен жаңа слюдалармен слюдопластты материалдар, электротехникалы құралдар, электротехникалы машиналар дайындалды. Негізінен, барлық электрлік машиналарда жылу тұрақтылықтың В, F және Н слюдиниттік және слюдопластты материалдардың негізгі термо әсер еткіш жүйелік изоляция болып табылады.

Микалекс — үлкен көлемде слюдамен толықтарылған және байланыстырушы жеңілерітілген шыны ретінде қолданылатын қатты материал. Пластиндер, микалекстің әртүрлі формаларындағы құрылымдар және өзекшелерден ұнтақ слюдалардан мусковит және шынылардан, ыстық (600°С температурада) престелген термоөңделген материалдар әртүрлі араласқан ұнтақ алынады. Уатылған, майдаланған слюдаларды рубероид, тұсқағаз, пергамин өндіруде және микалекс даярлауда пайдаланады. Микалекс жоғары жылытқышқа тұрақты, доға тұрақты, үлкен механикалық беріктілікке, механикалық өңдеулерге ие, ажарландыру және тағы басқа қасиеттерге ие. Бұл материал радиотехникада және электровакуумды техникада қолданылады; одан жоғары вольтқа ие лампалар, катушканың индуктивтілігін, платалар және тағы басқа заттар үшін қолданылады. Кейбір жағдайлар микалекстің металл бөлшегін престелген күйде пайдаланады. Төменде микалекстің физикалық құрамы келтірілген:

Тығыздығы…………………………………………2,6 — 3,0 Мг/м3

Рұқсат етілген жұмыс температурасы…………………300—350°С

Сызықты кеңейтілген коэффицент температурасы ………8·10-6 К-1

Меншікті екпінді тұтқырлық……………………………2 — 5 кДж/м2

Беріктілік шегі

Созылу кезінде……………………………………………30 — 70 МПа

Қысылу кезінде……………………………………….100 — 400 МПа

Айналмада………………………………………………70 — 140 МПа

Меншікті көлемді кедергі …….……………………..1010 — 1011 Ом·м

Диэлектрлік өткізгіштік……………..……..………………6,0 — 8,5

Диэлектрлік өткізгіштігі бар температуралық

коэффициент …………………………………………………3·10-4 К-1

1 МГц-гі диэлектрлік тангенс бұрышы ……………….0,003 — 0,010

50 Гц-ғы электрлік беріктілік……….…………………10 — 20 МВ/м

Микалексті дайындаудың технологиялық әдісі күрделі болғандықтан, арнайы электрлік пештер мен пресстер қажет. Қолданылатын материалдар көп таралмаған және өте қымбат тұрады.

Синтетикалық слюда. Қазіргі таңда (слюданы жасап шығару, меңгеру пісіру электродтар өндірісін зарарлы материалдармен қамтамассыз етуді тұрақтауға мүмкіндік берді) синтетикалық слюданы алу үшін үлкен қызығушылық тануда. Кенді материалдарды өндіруде синтетикалық слюда (фторфлогопит) алуға болады, ол жоғары химиялық тұрақтылыққа, жылутұрақтылыққа, радиациялық тұрақтылыққа ие және табиғи флогопитке қарағанда, фторфлогопиттің айырмашылығы ОН гидроксил топтары фтор иондарымен алмастырылған. Слюдалық концентратта темірдің құрамын төмендету мақсатымен сұлба операциямен толықтырылған – натрий олеатымен ұжымдық концентраттан биотитті флотациялау. Осы операцияны меңгеруімен қатар, темір және фосфор құрамы бойынша пісіру электродтар өндірісінің талаптарына жауапты, слюдты концентратты алуға мүмкіндік пайда болды. Фторфлогопит штампты детальдерді дайындауда қолданылады (200 ден 1000°С температураға дейін жұмыс істейтін интервалда және де, микалекс өндіру үшін қажет).

Асбест және асбестті материалдар. Асбест — талшықты құрылымға ие минералды топ қатары. Асбесттің кең таралған түрі – хризотельді, ол әртүрлі талшықты хризотил минералдарына ие 3AgO·2SiО2·2Н2О.

Асбест тас жыныстарында желі түрінде бірінің үстіне бірі талшық тәрізді параллель жайылып орналасады. Талшық ұзындығы желінің қалыңдығына сәйкес 10 миллиметр қашықтықтан бірнеше сантиметрге дейін ауытқиды; талшық ұзын болған сайын, асбест сапасы жоғары және сәйкесінше қымбат, бірақ ұзын талшықты асбесттер өте жиі кездеседі. Асбестті аларда, әсіресе оның ұзын талшықтысын қолдан бұзылмас үшін алады; негізгі массасы қысқа талшықты асбесттерді механизмдеген жолмен шығарады. Совет Одағында асбесттің пайда болған жері, жеке түрде Оралда (Асбест қаласына жақын).

Асбест – силикаттар класына жататын табиғи минералдар тобының коммерциялық атауы. «Асбест» жалпы атауы химиялық құрамы, минералогиялық құрылымы, физико-химиялық қасиеттері және биологиялық белсенділігі жағынан әр түрлі, алайда тек талшықты құрылысы және соның салдары ретінде пайдаланудың кейбір мүмкін бағыттары жағынан ұқсас силикаты материалдардың басын біріктіреді. Құрамында асбесті бар жыныстар кең тараған. Әрбір кен жынысының құрамында асбест талшықтары бар деуге болады. Асбест қорлары әдетте таяз орналасқан, сондықтан табиғатта оның талшықтарының кен жыныстарынан табиғи жолмен жуылу және желмен ұшу процестері жүріп жатады. Бұл асбест талшықтарының, сондай-ақ –оттегі, азот, көмірқышқыл газ, түрлі шаңдар (құм, саз, әк шаңдары) секілді құрамындағы басқа да заттардың қоршаған ортада ұдайы орын алып тұруына себеп болады.

Талшықты органикалық материалдардың алдында асбесттің артықшылығы (§6-12 қ.) оның жоғары тұрақты жылытқыштығы: жоғары температурада асбесттің беріктілігі сақталса, ал кәдімгі органикалық талшықты толығымен жойылады. Тек 400-500°С ғана асбест құрамындағы су жойылады да, және өзінің механикалық беріктілігі мен кристалды құрылымы өзгереді. 1150°С жоғары температурада асбест қалқи бастайды. Беріктілік шегі асбесттің талшығының созылуы 30 — 40 МПа жеткенде болады; бірақ та бұрылыстар мен әртүрлі механикалық өңдеулер асбесттің беріктілігін күрт төмендетеді (түтілу, иіру). Асбест ылғалтартқыш қабілетке ие, ол шайырлар, тау шайырлар және т.б. қоректенуде кішірейе бастайды. Хризотильді асбест қышқылдарда және әлсіз ерітінділерде ериді; бірақ кейбіреулері салыстырмалы түрде кейбір түрлері қышқылды тұрақтылыққа ие болып келеді. Асбесттің диэлектрлік ерекшелігі жоғары емес, сондықтан да ол изоляцияда жоғары жиілікте және жоғары кернеулікте қолданылмайды. Асбестте жиі қоспалар және жеке қосылыстарла темір кездеседі. Асбестте кездесетін темір химиялық тұрғыдан бір-бірімен негізінде байланысты емес. Оның соңғы электроизоляциялық құрамы аз әсер етсе, магнетиттің Ре3О4 жоғары құрамы бар түйірі өте зиян болып табылады. Ма¬гнетиттің бір бөлігі магнитті сепарация жолымен жойылуы мүмкін.

Әр түрлі облыстағы электротехникаларда асбест кеңінен қолданылады. Асбесттен ленталар, тканьдер, иірілген жіп, картон, қағаздар және басқа да бұйымдар шығарылады. Олар салыстырмалы түрде аналогиялық материалдар 553 органикалық талшықтарға қарағанда ірі, қатты және қалың; асбестті ленталар 0,4-0,5 мм қалыңдықта, ал ені 25, 27, 30 мм, асбестті тканьдер қалыңдығы 1,6 — 2,9 мм, асбестті қағаздар қалыңдығы —0,2 — 1,0 мм. Соңғы уақытта асбест текстильді электроизоляциялық өнімдерде шынылы талшықтармен (6-16к.) алмастырылуда, және де также имеющим высокую нагревостойкость, по обладающим лучшими электроизоляционными свойствами и образующим изоляцию меньшей толщины. Асбест талшықты толықтырғыш ретінде органикалық заттармен байланысты пластмассаларга кіреді. Ал олар жоғары жылу тұрақтылыққа және механикалық төзімділікке ие болып келеді. Асбестті қағаздар және тканьдер пластик қабаттарының негізін құрайды — асбогетинакса и асботекстолита (155 бет).

Асбоцемент — таза бейорганикалық құрамынан тұратын суық пресстелген қатты материал. Оның негізін асбест құраса, ал байланыстырушы – цемент болып табылады. Асбоцементті дайындауда қопсытылған асбест талшықтары цементпен, содан соң сумен араласып, перстеледі. Мұнда судың араласуымен цемент қатайып, талшықтар бір-бірімен байланысады. Асбоцемент тақтай түрінде қалыңдығы 4-40мм болатындай етіп шығарылады. Ол механикалық ерекшеліктерге, жоғары жылу тұрақтылыққа ие, сондықтан оны ұшқын басқыш камераларда, қалқаларда және тақта мен щит жасауда пайдаланылады. Асбоцемент өнімдерінің сіңімділігі гигроскопияны төмендетуге және механикалық өңдеулердің аяқталуына электроизоляциялық ерекшеліктеріне сәйкес өндіріледі. Сіңдіру үшін алдымен 150°С кептіреді. Зығыр майымен сіңдірілген өнім ыстық майға да төзімді және одан тек суығанда алынады, сосын 105°С жылытады. Тау шайырларымен сіңдіргенде асбоцементті өнімдер 200 С төмен емес температурада 1-2 сағатта миллиметрге санағанда құйылып, жайылады.

Диэлектрлі бейорганикалық пленкалар. Электротехниканың әртүрлі облыстарында диэлектрлік жылутұрақты пленкалар қолданылады. Олар металдың бетіне немесе жартылай өткізгіш және сондай секілді заттарда қолданылады. Мұндай пленкалар вакуумда буландыру нәтижесінде және басқа да жолдармен дайындалады; Мүмкін сонымен бірге химия реакцияда нәтижесінде бастапқы заттар өзі арасында диэлектриялық пленкалар болып алынады.

Аса қызығушылық танылып отқан, оксидті жолмен алынатын пленкаларды қарастырсақ: термиялық, электрохимиялық немесе плазмалық осылайша, диэлектрлік пленкалар металдың бетінде оттегімен металды химиялық байланыстырушы ретінде қолданылады. Бұл дегеніміз оксидті изоляция болып табылады. Металда оксидті изоляция бола ала ма деген сұраққа біртекті қабатта көлемді оксидті коэффицент енгізіледі. Оксидке кіретін металдың көлеміне қарай оксид көлемі ендіріліп отырады:

K=(Mρ_м)/(nAρ_0 ) (8.3)

мұнда M — оксидтің молекулалық массасы; ρ_м — металл жиілігі; n — оксид молекуласына кіретін, металл атомының саны; A — металдың атомдық массасы; ρ_0 — оксидтің жиілігі.

Егер K>1, пайда болған оксидті қабат металда біртекті жабын түзеді, ал егер K<1 болса, біртекті жабынды қабат алынбайды.

Мысалы, алюминийді алсақ қарапайым жағдайда жұқа пленка А12О3 жабылады (202б. көру), яғни А = 26,97; ρ_м=2,7 Мг/м3; M=101,91; n=2; ρ_0=3,2 Мг/м3, формула мынаны береді, (8.3) K=1,6. Дәл осы уақытта, мысалы темір К<1 болса, нәтижесінде біртекті оксид қабаты темірде пайда болмайды.

Практикада оксидті изоляцияда алюминий жиі (шынайы емес өте жұқа изоляцияда кішкене мөлешерде 1 В оксид қабаты кернеулігі алюминий сымдарының арасында тартылып, салыстырмалы түрде қалың қабатты оксид қабаты өңделеді) қолданылады, ол жжоғары тебілетін кернеулікке ие. (сурет 6.46). Алюминийдің оксидті изоляциясы, осы металдың электрохимиялық анодты өңдеулерде қоланылады. Егер де ваннаға оттегі электролиттері бар біреуі алюминиден жасалынған екі электродтарды батырса, онда оларға кернеу үздіксіз түсіп тұру үшін, алюминийлі электрод өзіне оттегі бөләну үшін анод болады. Соның нәтижесінде ваннадан өткізіліп отқан кернеу бәсеңдеп, толық оксидті пленка пайда болады. Үзілісті кернеу үшін және оксидтелген алюминийді қолдану үшін, екі электродта немесе олардың көбісі (көп фазалы кернеуде)алюминиден жасалынады.

Сурет 8.6. Алюминийдің жалпақтығының оксидті изоляциясының

 кернеулігіне (екінші классты пленкалар) тәуелділігі

Алу әдісіне қарай, қолдану облыстарына және ерекшелігіне байланысты алюминиден жасалған оксидті пленкаларды екі класқа жіктейді. Бірінші класты оксидті пленкалар сұйық электоролиттерде пайдаланып, еркін жағдайда тұратын немесе борпылдақ қатты материалдарда (оксидті электролиттік конденсаторларда) қатты заттармен байланысатын байланысады (жартылай өткізгіштік конденсаторларда немесе металл-оксидті конденсаторларда). Бірінші классты оксидті пленка – тегіс (борпылдақ емес), жоғары тұрақтылыққа ие, алюминий оксидінің 3,2 Мг/м3, және жіңішке, қалыңдығы 2 мкм. Бұл пленка әлсіздікте алюминийдің электрохимиялық оксидтелуі қолданса, электролитті оксидті пленкаларда еритін (мысалы, бор қышқылы мен оның тұздарында);мұндай алынған процесс оксидті пленканы алуда формовкалы, яғни өңделген түрі деп аталады. Екінші классты оксидті пленкалар электрлік изоляцияларда, құрғақ жағдайда (изоляция алюминиевых проводов құрғақ трансформаторлардың изоляциялық алюминийлік сымдары және т.б.) қолданылады. Екінші классты оксидті пленкалар борпылдақ күйде кездеседі; олардың көлемді массасы 2,5 Мг/м3 құрайды. Екінші классты оксидті пленкалар жабын ретінде қолданылады; тек қана электроизоляциялық түрде ғана емес және антикорризон, декоративті түрде (әр түрлі түске боялатын, алюминийді алу үшін ); алюминийдегі әртүрлі суреттерді алу үшін қолданылады. Екінші классты оксидті пленкалар электрохимиялық оксидтеуде қатты электролит түріндеоксидті пленканы еріткіш ретінде кездеседі, мысалы, хром қышқылды және сера қышқылдарының су еріткіштерінде қолданылады. Бұл процесті анодированды деп аталады. Электролитпен байланысты ваннада алюминийлі сым жүргізіледі және оның беті ұқыпты түрде тазаланады. Сымның жылдамдығын ваннадағы берілген ұзындықпен басқа жағдайларға орай, оның оксидті изоляциясымен қалыңдығында өзгертуге болады.

Алюминийдің оксидті изоляциясы жылу тұрақты класқа жатады. Алюминий оксидінің температураға тұрақтылығы өте жоғары 2050°С, металл балқығанға дейін алюминий оксидінің сымын қыздыруға (188б. көру) және изоляцияға ешбір зиян келтірмей болады. Бірақ та оксидті анодированды изоляцияның жеткіліксіздігі оның кішкене иілгіштігіне және борпылдағының гигроскопиялық пленкасы арқылы байқауға болады. Мұндай жағдайларда, жоғары тұрақтылықты жылытқыш керегі емес кезінде оксидті изоляция лакқа сіңдіріліп және жабын ретінде қолданылады.

Алюминий оксидтен катушкалар жоғары токты беріктілікпен алынады Кейбір жағдайларда анодированды алюминийлі ленталар және фольга электротехникада жиә қолданылады.

Бірақ та оксидті изоляцияның алюминийде бірінші класын қолдану алюминийлі оксидті конденсаторларда, ол габаритті көлемге және өлшемдерге ие, конденсатордың мұндай диэлектрлікке ие болуы оның өткізгіштігінің (10). Кеңінен таралған перспективалы танталды (ε_r тантал оксиді 〖Та〗_2 О_5 27 дейін) және ниобийлі (ε_r ниобий оксиді Nb2О5 40 шамасындай) оксидті конденсаторлар.

Нихром түрінің кедергілеріне жоғары қорытпаларын оксид изоляция алу үшін, константана және басқа да (220 б. көру) термиялық оксидтеуді қолдануға болады. Балқымадан сымды оксид изоляциямен жабулы тығыз сым резисторларда жасауды орауға биік кедергілер болады, орамнан орамға егер кернеу арасында алыс арақашықтықта тұрса пайда болады.

Икемді және механикалық мықты константана бетінде оксид изоляциясы жеткілікті түрде және қысқа уақытта 900 ℃. температурада алуға болады. Бұл мақсатта, кернеуге жүргізілген катушкамен оралған және екінші жағынан сыммен оралған екі металды орам пайдаланылады. Сымның және кернеудің жылдамдық қозғалысын реттеп және оның сәйкесінше режимін, берілген сымның құрамынан термиялық оксидті балқыманы алу.

Бақылау сұрақтары

1. Қатты, сұйық, газ денелердің электрлі изоляциялық көрсеткіштерге және сәйкесінше талапқа сай ерекшеліктерін бағалау.

2.Диэлектрдің ерекшелігіне және қолдану аясына байланысты классификацияларын атаңыз.

3. Сызықты және кеңістікті померлердің кеңінен қолданылатын түрлерінің ерекшеліктерін атаңыз.

4. Талшықты материалдар электрлі изоляцияда қандай орынға ие? Олардың түрлеріне және айқын ерекшеліктеріне сипаттама беріңіз?

5. Элетрлі изоляцияда қандай сіңімді материалдар қоладнылады? Кептірудің, қоректендірудің негізгі әдістерін атаңыз.

 6. Электроизоляциялық керамика мен шынылардың қолдану артықшылықтары қандай?

7.Электротехникада слюда және оның туындылары қандай мақсатта қолдаанылады?

8. Сегиетоэлектраки дегеніміз не және оның ерекшелістері қандай?

9.Электроизоляциялық материалдардың қандай түрлері қазірде икемді автоматтандырылған өндірісте (ИАӨ) қолдануда?

10. Пластмассалар мен керамикаларды қолданудағы экономикалық алғышарттары қандай?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *