Файл: Базарова Ф.Ф. Органические и неорганические полимеры в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.06.2024

Просмотров: 137

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

це случаев модификаторы вводятся в состав стекол для придания им каких-либо специфических свойств. Так, например, окислы алюминия повышают химическую стойкость стекол; окислы свинца увеличивают плотность, разрывную прочность и диэлектрическую проницаемость; окись цинка увеличивает разрывную прочность; при вве­

дении

окислов вольфрама и молибдена

а; стекол прибли­

ж а е т с я

к а; металлов .

 

 

В производстве лазеров

используются бесщелочные

стекла,

модифицированные

окислами

ниобия. Д л я диа­

пазона СВЧ специально разработаны сорта тугоплавких

стекол в системе

тройных

окислов М е О — А 1 2 0 3

SiC>2,

где символом

Me

обозначены M g ,

Са,

Ва,

Sr.

Диэлек ­

трические свойства таких стекол характеризуются

боль­

шой

чувствительностью к

изменениям

состава

и

струк­

туры

(11].

 

 

 

 

 

 

 

 

В

состав

электропроводящих

стекол,

используемых

в производстве термисторов, фоторезисторов, светофиль­ тров, входят различные полупроводниковые соединения: сульфиды, теллуриды, селепиды олова или висмута.

В л а м п а х ультрафиолетового излучения

применяют увио-

левые стекла,

с о д е р ж а щ и е менее

0,02%

Fe2 03 .

 

Соответствующую окраску стеклам придают добавки:

СоО — синюю;

С г 2 0 з — зеленую;

М п 0 2

— фиолетовую

и

коричневую, UOa — желтую и т. д.

 

 

 

Свойства

различных стекол

описаны в табл.

2.5.

Электрическая прочность стекол зависит от посторонних

включений

(газовых

и др . ) . Она

достигает значений по­

рядка

50 М В / м в

постоянном поле, в переменных полях

и полях ВЧ она значительно ниже.

Установление полимерной структуры стекол и иссле­

дования

их

свойств,

проводимые

в последние годы, при­

вели

к

созданию

на

их

основе

стеклокристаллических

материалов — ситаллов.

Их получают путем регулируе­

мой полной или частичной кристаллизации стекол опре­ деленного состава. Большинство отечественных марок ситаллов получено в системах окислов: L i O — А 1 2 0 з — S i 0 2 ;

BaO — Si0 2 ; M g O — А 1 2 0 3 — S i 0 2 ; Z n O — A l 2 0 3 — S i 0 2 ,

куда

могут входить и другие добавки .

 

П о свойствам ситаллы приближаются к высокопроч­

ным тугоплавким кристаллическим м а т е р и а л а м

типа

алюминоксид и к кварцевым стеклам, по технологично­ сти они значительно превосходят их. Подготовка стекло­ массы и формование изделий из ситаллов аналогичны

60


производству обычных изделии из стекла. Отличие со­ стоит лишь в том, что в стекломассу при плавлении вво­ дят тонкоизмельченные порошки структурообразователей FeS, Т Ю 2 , фторидов щелочно-земельных металлов или соединении золота, серебра, меди. Эти порошки при теп­

ловой обработке изделий создают центры

кристаллиза ­

ции и обеспечивают

равномерную по всему

объему кри­

сталлизацию стекла.

Термообработка

отформованных

изделий проводится в две стадии. В первой стадии при температурах до 700°С (температура зависит от марки ситалла) происходит интенсивная кристаллизация мате­

риала по всему

объему. Образовавшийся жесткий кар­

кас

из

зародышей кристаллов

предупреждает

деформа­

цию

изделий при

нагреве, поэтому

д а л ь н е й ш а я

кристал­

лизация

может

производиться

во

второй стадии при

температурах выше 1000°С. В результате двухстадийпой тепловой обработки материал приобретает мелко­ кристаллическую структуру (размеры зерен — от 0,04 до 2 мкм) с небольшим содержанием стеклофазы (5—15%), равномерно распределенной по объему.

Б л а г о д а р я однородной мелкокристаллической

струк­

туре в епталлах благоприятно сочетаются такие

ценные

качества, как:

 

отсутствие влагопоглощеипя,

абсолютная непроницаемость для газов,

незначительное газовыдсленпе при высоких темпе­ ратурах,

химическая стойкость,

— б о л ь ш а я механическая прочность

(в 2—3

раза бо­

лее высокая, чем прочность исходного

с т е к л а ) ,

 

— большая твердость и сопротивляемость истиранию.

Температура деформации ситаллов значительно выше

температуры размягчения исходного стекла.

Темпера­

турный коэффициент линейного расширения

ситаллов

различных марок может принимать отрицательные и по­ ложительные (до 1 2 0 - Ю - 7 1/°С) значения, что дает воз­ можность получить заданные его значения и приблизить их к ai т я ж е л ы х металлов и т. д. Ситаллы с низким а/, в отличие от других материалов, сохраняют большую ме­ ханическую прочность вплоть до температур 800°С и выдерживают резкие перепады температур от +700 до —60 °С.

Исследования показывают, что переход от стеклооб­ разного состояния к кристаллическому в епталлах со-

61


й р о в о ж д а е т ся значительным снижением Б И tgfi в диа­ пазоне СВЧ . Закономерности изменения электрических параметров спталлов в зависимости от состава, степени кристаллизации, режимов термообработки и при измене­ нии температуры и частоты подробно рассматриваются в [11]. Наибольшей стабильностью параметров при изме­ нении температуры и частоты отличаются ситаллы с бо­ лее плотными кристаллическими структурами типа цельзиана, метаснликата лития и т. д.

Отечественная промышленность выпускает ситаллы для различных целен марок СТ-35, СТ-50-1, СТ-90-1 и многие другие. Они находят применение в изделиях, к которым предъявляются повышенные требования по надежности и долговечности при работе в условиях по­ вышенных температур, тропической влажности, резких температурных перепадов, на высоких и сверхвысоких частотах. Ситаллы используют в СВЧ приборах в каче­ стве подложки для аттенюаторов, в виде опор для креп­ ления з а м е д л я ю щ и х систем ламп бегущей волны, в ка­ честве оболочек резонансных разрядников, в производ­ стве высокостабильиых катушек индуктивности. Ситаллы

применяются

для изготовления

оснований

микромодулей,

высокотемпературных резисторов, пленочных

кольцевых

переменных

резисторов, в виде

жаростойкого

материала

в ракетной

технике, в качестве заменителей фарфоровых

изоляторов

в высоковольтной

аппаратуре .

 

 

Стеклокристаллические цементы, представляющие со­

бой легко

кристаллизующиеся

стекловидные

составы,

обеспечивают

получение

надежных

вакуумплотиых

соединений стекол и ситаллов с металлами . Они выпу­ скаются в виде паст или суспензий в растворителях, лег­ ко наносятся на поверхность соединяемых изделий. По­ сле соответствующей температурной обработки цемент приобретает мелкокристаллическую структуру, для кото­ рой характерны высокая прочность, термостойкость.

 

Интересными

технологическими

свойствами

отлича­

ются аиталлы, в

состав

которых

вводят

светочувстви­

тельные структурообразователи . Их называют

фотоси-

таллами.

Фотоснталлы

получают

в

системе

окислов

L i 2 0 — А 1

2 0 3 — S i 0 2 , д л я

повышения

светочувствительно­

сти их модифицируют окислами цезия

>и олова.

Непро­

зрачные

окислы

железа,

титана и свинца не включают

в

состав

стеклошихты.

Роль

структурообразователей

в

фотоситаллах

выполняют растворимые

в стекле соеди-

62


нения серебра и золота. Они восстанавливаются до ме­ талла коллоидной дисперсности только в результате облучения стекла ультрафиолетовыми лучами. Это дает возможность получать на основе фотоситаллов прецизи­ онные изделия сложной конфигурации фотохимическим методом.

Полученные заранее плоские заготовки необходимой толщины обрабатывают групповым методом в следую­ щей последовательности. П о д л е ж а щ и е растворению участки заготовки засвечивают, чтобы структурообразователь восстановить до металла . После термообработки структура облученных участков заготовки отличается от структуры необлученных участков большей кристаллич­ ностью. Облученные участки во много раз быстрее рас­ творяются в плавиковой кислоте. После травления заго­ товки в растворе плавиковой кислоты получают готовые детали сложной конфигурации. Их подвергают затем двухстадийной термообработке с целью получения мате­ риала мелкокристаллического строения.

В результате кристаллизации стекла в 5—10 раз по­ вышается механическая прочность деталей, заметно улучшаются электроизоляционные свойстза.

Возможность получения точных по р а з м е р а м и слож­ ных по геометрической форме деталей с большой термо­ стойкостью, долговечностью и износостойкостью, с хоро­ шими диэлектрическими свойствами вплоть до диапазона СВЧ при относительно небольших з а т р а т а х материаль ­ ных ресурсов и рабочей силы обусловливают использо­ вание ситаллов в таких конструкциях, где стекла раньше не могли найти применения.

2.4.Керамика чистых окислов

Вотличие от ранее сложившихся традиционных поня­

тий о

керамике

как об

изделиях из глины

или глиносо-

д е р ж а щ и х материалов,

в современное понятие «кера­

мика»

вложено

более

общее определение,

относящееся

к изделиям, отформованным из минеральных и искусст­ венных порошков и упрочненным до получения камневидного состояния путем обжига при высокой темпера­ туре.

Изделия из керамики в большинстве случаев характе ­ ризуются высокой термостойкостью, отсутствием гигро­ скопичности, долговечностью, достаточно большой меха-