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
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-