Электроизоляционные материалы
Электроизоляционные материалы — диэлектрики — обладают очень большим электрическим сопротивлением (удельное объемное сопротивление диэлектриков равно 109 — 1020 ом-см.
Диэлектрики используют в радиоаппаратуре для разделения частей, находящихся под различными электрическими потенциалами, а также для изготовления конденсаторов.
Диэлектрики бывают органические и неорганические. К первой группе относятся пластические массы, слоистые пластики, целлюлозные материалы, кремнийорганические полимеры, каучуковые, а также пропиточные материалы, компаунды, лаки и клеи. Ко второй группе — радиотехническая керамика, силикатные стекла, слюда и материалы на ее основе, сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики и электреты.
Органические диэлектрики
Полистирол и полиэтилен — органические диэлектрики, относящиеся к классу высокомолекулярных полимеров. Нерастворимы в обычных условиях в минеральных и растительных маслах, стойки к действию влаги, кислот, щелочей и обладают сравнительно большой эластичностью. Недостатками этих материалов являются снижение механической прочности при нагревании для полиэтилена и невысокая температура размягчения для полистирола.
Полиэтилен более эластичен, чем полистирол.
Детали из этих материалов изготовляют литьем под давлением или прессованием. Применяются в технике высоких и сверхвысоких частот для изготовления каркасов катушек, установочных радиодеталей, пленочных конденсаторов и для изоляции в высокочастотных кабелях.
Фторопласт-4— фторорганический полимер, обладает высокой теплостойкостью (до 300° С) и морозостойкостью (до —195° С). Нерастворим в кислотах и щелочах, по химической стойкости превосходит золото и платину. Не горит, не смачивается водой и не гигроскопичен.
По электрическим характеристикам аналогичен полистиролу и является одним из лучших диэлектриков. К недостаткам фторопласта-4 относится заметная текучесть на холоде под нагрузкой свыше 30 кГ/см2.
Применяется для изготовления пленочных конденсаторов высокого качества, изоляции высокочастотных кабелей и других ответственных деталей. Детали из фторопласта-4 получают холодным прессованием с дальнейшим нагревом в термостатах до 350 °С до появления прозрачности. Иногда для повышения механических характеристик материала производят его закалку.
Пресс-порошки — исходные материалы для изготовления пластмасс, состоящие из связующего вещества, наполнителя, красителя, пластификатора и других добавок. Связующим веществом обычно являются фенолформальдегидные или другие искусственные смолы. В зависимости от соотношения их составных частей пластмасса может быть термореактивной или термопластичной. Термопластичные материалы в отличие от термореактивных способны после полимеризации к повторному размягчению.
В качестве наполнителя используют древесную или минеральную муку, кварцевую пудру, стекловолокно и т. п. Для улучшения технологических свойств порошков применяют пластификатор. Детали из пресс-порошков получают горячим прессованием или литьем под давлением. Изделия, полученные из пресс-порошков с волокнистым наполнителем, обладают повышенной механической прочностью, но мало эластичны.
На основе пресс-порошков изготовляют высокочастотные и низкочастотные электроизоляционные и конструктивные детали, например корпуса радиоприемников, ламповые панели, штепсельные разъемы, колодки питания, стойки, каркасы и т. п. Достоинством этих деталей является легкость и прочность, хорошие электрические качества и малая трудоемкость при изготовлении. Детали можно обрабатывать резанием, они могут быть склеены, сварены и покрыты слоем металла (металлизированы): допускают армирование крепежных и токопроводящих деталей. Наиболее употребительные марки пресс-порошков: К-21-22, К-211-2, К-211-34, К-114-36, АГ-4 и др.
Полиметилметакрилат — прозрачный, бесцветный материал, называемый иногда плексигласом, или органическим стеклом. Хорошо обрабатывается и склеивается дихлорэтаном. Плексиглас стоек к щелочам, бензину, керосину и маслам.
Выпускается в виде блоков, листов, трубок и пресс-порошков марок Л-1 и Л-2. Применяется как конструкционный материал, реже как изолятор.
Текстолит — слоистый пластик, получаемый посредством пропитки хлопчатобумажной ткани бакелитовой смолой методом горячего прессования. Материал коричневого цвета с характерной волокнистой структурой. Имеет повышенную удельную ударную вязкость и стойкость к истиранию.
Допускает обработку резанием и штампованием. Выпускается в виде листов, плит и стержней. Имеет марки А (повышенные электрические свойства) и Б (повышенные механические свойства).
Недостатком текстолита является резкое увеличение диэлектрических потерь при увлажнении. Вследствие очень высокой стоимости может быть применен в отдельных случаях для изготовления деталей, подвергающихся ударным нагрузкам и истиранию. Из него могут быть изготовлены каркасы катушек трансформаторов и контуров, расшивочные панели.
Гетинакс — слоистый пластик, получаемый в виде листов и прутков методом горячего прессования бумаги, пропитанной бакелитом. По своим характеристикам и внешнему виду похож на текстолит. Выпускается четырех марок: А — повышенная электропрочность; Б — повышенные механические свойства; В — высокочастотный (для деталей радиоаппаратуры); Г — для деталей, работающих в условиях повышенной влажности.
Области применения те же, что и у текстолита.
Стеклотекстолит — слоистый пластик, получаемый на основе стеклоткани и кремнийоргапических полимеров. Цвет — светло-кремовый или белый. Достаточно прочен при растяжении и изгибе, теплостоек.
Применяется в качестве изоляционных прокладок и других деталей, выдерживающих ударные нагрузки, но обрабатывается хуже, чем текстолит.
Лакоткань — электроизоляционный материал, получаемый путем пропитки хлопчатобумажной или шелковой ткани изоляционным лаком. При пропитке ткани масляным лаком лакоткань имеет светло-желтый цвет, а при пропйтке масляно-битум-ным лаком — черный. Лакоткань имеет соответственно пропитываемому материалу марки: ЛХ (хлопчатобумажная) и ЛШ (шелковая).
Шелковая лакоткань обладает более высокой, чем хлопчатобумажная, электрической прочностью (примерно в 1,5—2 раза) и менее чувствительна к перегибам. Лакоткани применяют в качестве гибкого электроизоляционного материала для изоляции обмоток трансформаторов, чдросселей и изготовления линоксиновых трубок.
Электрокартон (пресс-шпан) — электроизоляционный органический материал светло-коричневого цвета, получаемый на основе целлюлозы. Достаточно прочен. Выпускается в виде листов (толщиной 0,1—0,8 мм) и рулонов (толщиной 0,5—3,5 мм). Существуют три марки электрокартона: ЭВ, ЭМ, ЭМТ.
Марна ЭВ (воздушный) применяется для изоляции обмоток электрических машин, ЭМ (мягкий) и ЭМТ (тряпичный) менее плотны и применяются в масляных трансформаторах.
Конденсаторная бумага — органический диэлектрик светло-коричневого цвета, получаемый на основе древесной целлюлозы. Выпускается в виде рулонов (толщиной 0,007 — 0,022 мм). Существуют две марки бумаги: KOH-I и KOH-II (особо повышенной плотности). При увеличении температуры бумага окисляется, теряет механическую прочность (обугливается).
Другим недостатком бумаги является быстрое старение. Применяется главным образом для изготовления бумажных конденсаторов и в качестве электроизоляционного материала.
Конденсаторное масло — смесь жидких углеводородов, продукт перегонки нефти. Слабовязкая нейтральная жидкость. Применяется для заливки и пропитки бумажных конденсаторов.
Компаунды — смеси различных смол, воскообразных веществ и битумов с различными добавками. В зависимости от состава делятся на компаунды на основе битумов и восков; компаунды на основе полиуретанов, компаунды на основе эпоксидных смол. По своему назначению компаунды делятся на пропиточные и заливочные.
В последнее время стали широко применяться компаунды, отвердевающиеся при комнатной температуре. Наиболее употребительны компаунды КГМС-1 для пропитки и заливки высоковольтных силовых и импульсных трансформаторов, работающих в условиях тропической влажности, МБК — для заливки трансформаторов низкой частоты и компаунды на основе эпоксидных смол (ЭД-6, ЭД-5, Э-40 и Э-37) для заливки блоков и узлов и др.
Лаки — коллоидные растворы смол, битумов, масел в летучих растворителях. По применению лаки делятся на пропиточные покровные и клеящие, а по составу — на масляные, масляно смоляные, масляно-битумные, смоляные, эфиро-целлюлозные. Наи более часто употребляют асфальтомасляный лак № 447 для про питки катушек низкочастотных трансформаторов, дросселей и реле: глифталевый лак ГФ-95 (бывш. № 1154) —для пропитки катушек высокочастотных трансформаторов; полистирольный лак — для пропитки высокочастотных катушек; лак СБ-1с—для пропитки высоковольтных трансформаторов, печатных схем и обволакивания объемного монтажа; лак МГМ-16 — для защиты деталей из алюминиевых и медных сплавов.
В последнее время находит широкое применение эпоксидный лак Э-4100 — композиция из 30%-ного раствора эпоксидной смолы ЭД-4, смеси растворителей (30% ацетона, 40% ксилола и 30% этилцеллюлозы) и отвердителя № 1 (50%-иого раствора гексаме-тилендиамина в спирте).
Лак Э-4100 обладает высокой устойчивостью против воздействия влаги и щелочей и достаточной термостойкостью. Применяется для электроизоляционной защиты функциональных узлов и субпанелей радиоэлектронной аппаратуры, а также для покрытия намоточных изделий. Известно также применение лака Э-4100 для защиты от коррозии деталей машин из черных и цветных металлов, работающих в агрессивных средах (щелочной и кислой) при высоких температурах.
Защита изделий радиоэлектронной аппаратуры с объемным и печатным монтажом на полупроводниковых приборах осуществляется лаком УР-231, основу которого составляют смола Э-30 и уретан ДГУ, а в качестве растворителя применяется бутилацетат и ксилол.
Неорганические диэлектрики
Слюда — слоистый минерал, легко расщепляемый на пластинки. Важнейшими видами слюды являются мусковит и флогопит. Первая — прозрачного цвета с красноватым или зеленоватым оттенком, вторая — более темного цвета, коричневая почти до черного.
Выпускается в виде пластин. Применяется для изготовления слюдяных конденсаторов, а также изоляторов (фасонных).
Микалекс — неорганический диэлектрик, получаемый горячим прессованием порошков слюды и стекла. Выпускается в виде листов и стержней. Хорошо обрабатывается режущим инструментом.
Применяется для изготовления держателей мощных генераторных и выпрямительных ламп, плат, переключателей и др.
Электроизоляционные стекла — аморфные термопластики, представляющие смеси самых различных окислов. Прочный, но хрупкий материал, обладающий хорошей теплостойкостью и химической стойкостью. Наилучшими электрическими характеристиками обладает кварцевое стекло.
У этого сорта стекла самый меньший коэффициент линейного расширения из всех известных веществ, т. е. изделия из кварцевого стекла могут работать в условиях резкой смены температур. Применяется для изготовления баллонов ламп, трубок.
Радиофарфор и ультрафарфор — неорганические диэлектрики, представляющие собой муллитовую керамику (радиофарфор), а также корундовую керамику (ультрафарфор). До обжига керамика представляет собой пластичную массу. Детали из нее изготовляют формованием, выдавливанием через мундштук, литьем.
Далее их механически обрабатывают, после чего подвергают обжигу. Применяют для изготовления установочных высокочастотных деталей: ламновых панелей, каркасов катушек, изоляторов, плат переключателей, оснований непроволочных резисторов, „сей переменных конденсаторов. Выпускается несколько марок: рф-34 и РФ-42, УФ-46, УФ-50 и УФ-53.
Стеатит-— установочная радиокерамика, получаемая на основе природного талька. По своим характеристикам стеатит сходен с радиофарфором. Имеет марки С-4, С-55, Б-17.
Применяется для изготовления контурных конденсаторов, осей переменных конденсаторов и для других целей.
Термоконд — конденсаторная керамика, получаемая на основе двуокиси титана. Обладает малым температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости. Термоконд применяют для изготовления стабильных контурных конденсаторов.
Тиконд — конденсаторная керамика. Существуют марки Т-60, Т-80 и Т-150. Температурный коэффициент емкости тикодовых конденсаторов отрицателен.
