Электроизоляционные материалы, их свойства и применение
В большинстве случаев для электрической изоляции в электронике употребляются пластмассы, керамика и керамопласты. Самый активно используются пластмассы, потому, что к особенностям материалов, применяемых для герметизации и сборки электронных устройств, предъявляются довольно низкие требования по температурным чертям в широком диапазоне температур, в частности до 260 либо до 320 °С.
Большая часть пластмасс, кроме того те, каковые имеют наилучшую термостабильность, не смогут длительно эксплуатироваться при температурах вышеуказанных. При этих температурах пластики испытывают механическое и тыловое старение. Во многих случаях керамика имеет преимущества перед пластмассами, но ее’ применение связано с трудностями, обусловленными изготовлением и механической обработкой плат.
Между двумя этими классами материалов находятся керамопласты либо композиции из слюды со стеклянным связующим составом. Существуют разные типы керамопластов. Они смогут складываться из керамики либо слюды в сочетании с органическим либо стеклянным неорганическим связующим составом и обрабатываются, как пластмассы.
В данном параграфе обсуждаются главные характеристики обычных электроизоляционных материалов.
Керамопласты
Существуют материалы, предназначенные как для литья, так и для механической обработки. Обычными представителями таких материалов являются керамопласты, каковые, в большинстве случаев, прекрасно формуются и отливаются под давлением, как и пластмассы; из них возможно кроме того изготовить изделия сложной формы с разными вставками. Главные характеристики керамопластов следующие: высокая дугостойкость, высокая радиационная устойчивость, низкий коэффициент теплового расширения, хорошие электрические особенности, легкость механической обработки, хорошая стабильность размеров, возможность применения их для печатных схем, возможность переработки составов с высокой диэлектрической постоянной в изделия способом литья либо механической обработкой.
Одним из самые важных особенностей керамопластов и слюды со стеклянным связующим составом есть относительно малый коэффициент теплового расширения. Подобно практически всем электроизоляционных материалов кое-какие ответственные особенности керамопластов и слюды со стеклянным связующим составом изменяются при трансформации рабочей частоты и температуры приложенного напряжения.
Электроизоляционные материалы в герметичной и второй особой аппаратуре
Органические пластики довольно часто не смогут быть использованы в герметизированных блоках с подвижными контактами: из них смогут выделяться летучие продукты, каковые осаждаются на контактах и приводят к отказам изделия. Прокладки реле, противодуго-вые перегородки, изоляторы и другие конструкционные подробности герметизированных реле изготавливаются, в основном, из литых либо механически обработанных подробностей из слюды со стеклянным связующим составом.
Плоские разделительные прокладки владеют тем преимуществом, что их температурный коэффициент расширения согласуется с температурным коэффициентом расширения винтов креплений блока. Следовательно, кроме того при громадных колебаниях температуры расстояние между контактами реле значительно не изменится. Керамопласты не выделяют летучие продукты, что облегчает их применение в виде разных подробностей в сверхсложных вакуумных лампах.
Серьёзными для практики особенностями владеет материал, воображающий собой слюду со стеклянным связующим составом. Неповторимой чёртом слюды со стеклянным связующим составом есть то, что ни один второй материал, а также пластмасса и керамика, неимеетвозможности обеспечить сочетания достаточной стабильности размеров, отсутствия выщелачивания и хороших немагнитных особенностей с долговечностью порядка 25 лет.
Применение свинцового стекла в качестве связующего состава делает материал непроницаемым для жидкости, что есть особенно серьёзным в тех с/учаях, в то время, когда может появиться электрический пробоД. Помимо этого, введение свинца в стекло облегчает механическую обработку таких материалов.
К электроизоляционным материалам довольно часто предъявляется требование выдерживать высокое напряжение при пониженном атмосферном давлении. Эта неприятность появляется в некоторых видах аппаратуры в связи с возникновением нагрева и коронного разряда при развитии ионизации, что в большинстве случаев связано с применением высоковольтных устройств при пониженном атмосферном давлении. Она возможно легко решена, в случае если применять проходные изоляторы из нержавеющей стали соответствующей формы, залитой композицией из слюды со стеклянным связующим составом.
В случае если существует кроме того небольшой зазор между изолятором и электродом, в нем может появляться нагрев от ионизации, что снаружи проявляется как не сильный жужжащий звук. В воздушном зазоре большей величины в таких случаях смогут появиться частичные разряды, каковые приводят к ухудшению качества изолятора.
Железные элементы, каковые согласуются по коэффициенту температурного расширения с композицией из слюды со стеклянным связующим составом, смогут быть размещены в форме при отливке изделия. Наряду с этим будет обеспечен хороший контакт с изолятором и коронный разряд либо нагрев будут всецело отсутствовать.
Ответственным свойством электроизоляционных материалов есть их свойство сохранять собственные параметры неизменными под действием радиации. В случае если изделия подвергаются облучению, то довольно часто в качестве изоляторов в них употребляются керамика и керамо-пласты. В опытах, проводившихся при больших уровнях облучения, было установлено следующее:
— в вакууме все подробности на базе фторсодержащих материалов стали хрупкими, не смотря на то, что электроизоляционные особенности они, по-видимому, и не утратили;
— вне вакуумной камеры акриловые соединения обесцветились и из прозрачных превратились в желто-коричневые, а нейлоновые (полиамидные) подробности всецело разрушились;
— радиация не оказала большого влияния на железные подробности либо подробности из слюды со стеклянным связующим составом.
Слюда со стеклянным связующим составом выделяет весьма незначительное количество летучих продуктов и исходя из этого прекрасно подходит для применения в условиях вакуума. Как материал керамического типа, эта композиция есть довольно нечувствительной к действию радиации и не теряет под ее действием механическую прочность.
Кое-какие советы по изготовлению и проектированию подробностей из слюды со стеклянным связующим составом, снабжающие повышенную надежность изделий, сводятся к следующему:
— для облегчения выема изделия из формы предусмотреть скос в 2°. Таковой допуск возможно потом устранен механически, в случае если это нужно;
— применять минимальные радиусы, за исключением линий разъема;
— обеспечить хорошее крепление вставок в форме;
— для надежного крепления вставки ее поверхность должна иметь насечки либо зарубки;
— применять стены оптимального сечения;
— в тех случаях, в то время, когда требуется нанесение углублений на поверхностях вытягивания литых подробностей из форм, они смогут быть выточены по окончании отливки.
Не считая отливки в формы, слюда со стеклянным связующим составом и другие керамопласты смогут легко механически обрабатываться при применении стандартного промышленного оборудования. В этом случае рекомендуется режущий инструмент с карбидными наконечниками.
Большая часть диэлектрических материалов легко металлизируется. Следовательно, эти материалы смогут быть использованы как подложки для схем, изготавливаемых способом травления, в тех случаях, в то время, когда они владеют соответствующими температурными чертями, радиационной устойчивостью, отсутствием летучих продуктов, стабильностью размеров и некоторыми вторыми особенностями.
Но при нанесении покрытий на керамопласты либо слюду со стеклянным связующим составом нужно принимать определенные меры безопастности. Трави-тель взаимодействует в основном со стеклянным наполнителем, обнажая частицы слюды. Отношение количества Стекла к количеству слюды, ориентация и размер частиц слюды воздействуют на прочность связи металла с подложкой равно как и условия травления.
В целом, при более сильном травлении сила сцепления возрастает до большого значения, а после этого быстро значительно уменьшается. Частицы слюды на поверхности становятся так подтравленными, что их сообщение с подложкой ослабевает.
Огромное значение имеет кроме этого совместимость применяемого стекла с растворами, используемыми при обработке подложек. В случае если проанализировать те случаи, в то время, когда не удается осуществить осаждение металла на материал подложки, в большинстве случаев выявляют, что стекло есть очень сильно уничтоженным обработкой в таких растворах и его поверхность оказывается покрытой продуктами химического разложения стекла, каковые не владеют адгезией к материалу.
Стекло может кроме этого «отравить» растворы и сделать их неэффективными. В любом из этих случаев металл нельзя осадить удовлетворительно. В случае если же процесс подготовительных циклов и травления для конкретного применения выяснен верно, химическое осаждение металла (меди) проводится достаточно легко.
В этом случае нужно легко встряхивать подробности и помещать их в такое положение, дабы уменьшить удаление пузырьков, образующихся в ходе реакции.
Для электролитического осаждения металла на пленку, грамотного химическим осаждением, по тем же обстоятельствам принципиально важно верно выбрать разработку гальванического осаждения, совместимую с конкретным видом слюды в материале, что употреблялся как подложка при химическом осаждении. Не смотря на то, что химически осажденный слой есть довольно плотным, гальванические растворы смогут разрушать слюду под ним и нарушать адгезию этого слоя к подложке.
По большей части это отмечается при применении кислых ванн. По данной причине ванна с пиро-фосфатом меди дает намного более удовлетворительные результаты.
Характеристики некоторых видов материалов (неорганические диэлектрики)
Волокнистая листовая слюда. Слюда есть на-гревостойким электроизоляционным материалом. К сожалению, по собственной природе слюда хрупка, что ограничивает возможность ее применения в подробностях сложной формы, и большие упрочнения были направлены на разработку прекрасно обрабатывающихся и надежных материалов на ее базе.
Одним из последних достижений в данной области есть разработка слюдяного материала в виде страницы, изготовленного из органических волокон и чешуек слюды, каковые методом нагрева связываются в гомогенный страницу. Данный материал владеет хорошими физическими и электрическими особенностями и довольно легко обрабатывается; его нетрудно пропитывать смолами и производить в виде эластичных лент и листов.
Помимо этого, он имеет высокое удельное электрическое сопротивление и владеет громадной долговечностью.
Керамика, связанная кремнийорганическими составами. Подробности из керамики, связанной кремнийорганическими составами, изготавливаются из прессмассы, аналогичной полимерным пресспорошкам, простыми способами литья пластмасс. Подробности сложной формы смогут изготавливаться без дорогостоящей механической обработки.
Такие подробности механически более прочны, чем изготовленные из простых пластмасс, и владеют хорошей стабильностью размеров. Из керамики с кремнийорганическим составом возможно изготовить любую литую подробность, имеющую толщину стенок менее 13 мм.
Пористость таковой керамики образовывает приблизительно 25%. Это свойство принципиально важно в тех случаях, в то время, когда нужно обезгаживание готовых изделий (к примеру, прокладок вакуумных ламп, в космических применениях) . Помимо этого, такую керамику возможно применять для фильтрации жидкостей и газов. Все подробности из керамики с кремнийорганическим составом являются огнестойкими в произвольных окружающих условиях.
Их электрические особенности, каковые ухудшаются при увеличении влажности, смогут быть значительно улучшены покрытием разными смолами. Но работа подробностей с этими покрытиями ограничена температурами до 340 °С. Как правило подробности из таковой керамики смогут изготавливаться на существующем оборудовании, предназначенном для прямого и трансферного прессования пластмасс.
В некоторых случаях возможно применять другие тугоплавкие материалы, такие, как стеатит, кремнезем, карбид кремния, сподумен, карбид хрома, карбид вольфрама, сульфид либо дисилицнд молибдена.
Окись бериллия. Все виды керамики, которые содержат окись алюминия, включая керамику с окисью бериллия и силикатом магния, активно применяются в качестве подложек для тонкопленочных и интегральных микросхем, герметизированных в плоском корпусе. Теплопроводность окиси бериллия приблизительно в 240 раз выше теплопроводности стекла, применяемого для герметизации электронных устройств.
В большинстве случаев, керамические подложки, а также из окиси бериллия, употребляются для монтажа фотоэлементов, резисторов, конденсаторов, и кристаллов и полупроводниковых плёнок. Они кроме этого используются для гибридных толстопленочных микросхем в плоских корпусах и для замечательных СВЧ транзисторов.
Окись бериллия неповторима в том смысле, что в этом материале сочетаются свойства чистого окисла, такие, как высокое удельное электрическое сопротивление и низкие диэлектрические утраты, с хорошей теплопроводностью. Теплопроводность окиси бериллия в 8 раз выше теплопроводности прекрасно очищенной окиси алюминия. Но данный материал весьма дорог.
Однако он употребляется для теплоотводящих радиаторов замечательных транзисторов, а также в качестве подложек для микросхем. Потому, что окись бериллия, по существу, прозрачна для СВЧ излучения при больших температурах, она употребляется для окон замечательных антенн, корпусов клистронов, и для обтекателей антенн спутников и других космических снарядов.
Диапазон трансформации диэлектрической постоянной образовывает 6,5…50 для частот до 10 МГц и выше, а диапазон трансформации удельной теплопроводности 60…90 Вт/(м-град) при 25°С. Для применения в полупроводниковых устройствах существует бериллие-вая керамика с удельной теплопроводностью порядка 145… 150 Вт/(м-град) при комнатной температуре. Электрическая прочность данной керамики образовывает 700 кВ/см.
Материал с низкими диэлектрическими утратами содержит около 99,5% окиси бериллия.
Керамика из окиси алюминия. Первоначально данный вид керамики был рекомендован для изоляторов-разрядников. Эта керамика существенно дешевле, чем бериллиевая.
Но ее коэффициент теплопроводности приблизительно в 10… 120 раз ниже. Вакуумплотные типы керамики из окиси алюминия владеют высокой прочностью. Их теплопроводность приблизительно в 20 раз выше теплопроводности фарфора, они имеют большую температуру размягчения и красивые электрические особенности при комнатной и более большой температурах.
Данный материал в большинстве случаев применяют для обеспечения высокотемпературной герметизации, и для того чтобы, каркасов катушек, панелей коммутаторов и ламповых панелей. Алюминиевая керамика других типов с нехорошей температурной стабильностью размеров употребляется в подвесах гироскопов, в качестве преобразователей и компонентов датчиков, подложек печатных схем и для того чтобы потенциометров.
Алюминиевая керамика, приобретаемая литьем под давлением. Простой способ получения маленьких подробностей содержится в прессовании сухого порошка и последующего его спекания.
При литье под давлением, применяемом для получения керамических подробностей сложной формы, включая концевых и формирование резьбы дисков каркасов катушек индуктивности, используют связующие составы, каковые вводят в простую порошкообразную смесь и каковые действуют как смазка, дабы обеспечить равномерность потока порошка в форму, а после этого удаляют из смеси при нагреве. Прецизионные подробности из алюминиевой керамики в большинстве случаев изготавливают либо методом литья под давлением либо постоянным прессованием.
Из составов, каковые сохраняют хорошие электрические особенности при повышенных температурах, возможно способом литья изготавливать компактные электрические и электронные подробности, складывающиеся из керамических частей с выводами и металлизированными участками. В этом случае возможно использована или алюминиевая, или бериллиевая керамика.
Стеклянные подложки. Стекло до сих пор самый обширно употребляется как материал для подложек благодаря гладкости его поверхности. Температура размягчения стекла в большинстве случаев существенно ниже температуры размягчения разных видов керамики. Проводящие дорожки микросхем и гибридных толстопленочных схем осаждают на стеклянной подложке.
Резисторы, индуктивности и конденсаторы напыляют через маски либо наносят химическим осаждением. Контактирование полупроводниковых устройств осуществляется посредством алюминиевых, серебряных либо золотых проволочек.
Керамические изоляторы. Для радиоэлектронной индустрии нужны материалы с хорошими электрическими особенностями, в особенности стабильностью сопротивления при температурах до 1860°С. Из керамических материалов теплостойкими являются: окись циркония, которая делается практически проводящей при температурах более 540 °С; окись бериллия, сохраняющая высокие размеры сопротивления до температур более чем 650 °С; нитрид бора, имеющий большую рабочую температуру 3030°С в инертной воздухе (но в окислительной воздухе максимум рабочей температуры понижается до 980 °С для жёсткого и до 700°С для порошкообразного нитрида бора, причем чем выше температура, тем стремительнее значительно уменьшается его сопротивление).
Во многих случаях требуется использование литьевых компаундов для работы при температурах около 260°С. На данный момент единственным материалом, что приближается к этому требованию, являются полиамиды. Эта смола имеет теплоустойчивость немного выше 260 °С.
При таковой температуре и давлении 1820 кН/м2 она сохраняет электрические свойства и свою структуру.
Электроизоляционные материалы на органической связующей базе
Стеклоподобные смолы. Кремнийорганические соединения явились первыми из соединений, каковые были использованы для разработки нагревостойких полимеров. Они имеют кварцеподобную структуру, которая сочетается с разными органическими группами. Сравнительно не так давно показались стеклоподобные смолы.
Они представляют собой системы, в которых чередуются атомы крем,ния и кислорода.
Литые смолы имеют теплопроводность, сравнимую с теплопроводностью кремнийорганических смол с минеральным наполнителем. Но их диэлектрические особенности в большинстве случаев лучше, чем свойства кремний-органических большинства и компаундов пластмасс.
Фторсодержащпе смолы имеют теплоустойчивость около 120°С при давлении 1820 кН/м2. Но при армировании их теплоустойчивость значительно повышается. Электрическая прочность этих материалов зависит от времени и скоро значительно уменьшается при долгом приложении напряжения.
Это, разумеется, связано с их низкой короностойкостью, потому, что в вакууме таковой эффект не отмечается.
Армированные пластмассы. Асбестовые волокна довольно часто употребляются для увеличения рабочей термореактивных компаундов и температуры термопластов. К примеру, один из кремшшорганических материалов, армированный хризолитовыми асбестовыми волокнами, сохраняет половину собственной прочности на разрыв по окончании 5-часовой выдержки при 650 °С.
Вторым видом армированных пластиков есть пламягасящий материал на базе полиэфирного связующего состава, армированного стеклом, теплоустойчивость которого превышает 290 °С.
Материалы, армированные стекловолокном. Нейлон 6/6 (полиамид 6/6), армированный стекловолокном и содержащий от 40 до 50 весовых процентов стеклянных волокон, имеет теплоустойчивость более чем 260°С. У самогасящейся композиции на базе поликарбоната, армированной стеклом, соответствующая температура образовывает около 150°С.
Среди нагревостойких литьевых компаундов нужно отметить смолы на базе диаллилфталата, армированного маленьким или долгим -стекловолокном, теплоустойчивость которых образовывает 230.. .280 °С, и премикс из диаллилизофталата, у которого теплоустойчивость/немного ниже (180.. .260 °С). Оба эти материала сохраняют высокое электрическое сопротивление при повышенных температурах.
Многие фенольные соединения смогут выдерживать температуру 260СС в течении 24 часов. Кое-какие виды таких материалов, отверждение которых совершено особым образом, выдерживают эту температуру в течение 300.. .400 ч без значительной утраты электрических особенностей.
Определенные типы фенольных материалов с минеральными наполнителями, повышающими нагревостойкость материалов, в течение маленьких промежутков времени смогут выдерживать температуру до 230°С, не смотря на то, что их теплоустойчивость образовывает 180°С. Литьевые компаунды из этих материалов в большинстве случаев предварительно тренируют в течение 72 ч при температуре 200 °С.
Огнестойкие пластмассы. При производстве аппаратуры и, например, ЭВМ требуются самогасящиеся материалы с улучшенными особенностями и нагрево-стойкостью. В ЭВМ второго поколения, в которых вместо вакуумных ламп применены полупроводниковые устройства, употребляются огнестойкие подложки для печатных плат.
Помимо этого, самогасящиеся материалы употребляются на данный момент в тех устройствах, в которых требуется устойчивость к действию электрической дуги.
Во многих случаях найлон и поликарбонаты заменяются на данный момент ацетатами и полиолефинами. В последних моделях интегральных схем керамические и плоские корпуса и стеклянные подложки заменяют пластмассовыми. При изготовлении эластичных и плоских кабелей направляться кроме этого применять самогасящиеся материалы; сейчас имеется значительный прогресс в получении огнестойких либо не поддерживающих горение пластмасс.
Смолы для герметизации и заливки. Для заливки самый активно применяются эпоксидные, кремний-органические, полиэфирные и полиуретановые смолы. Кремнийорганические смолы владеют наилучшим сочетанием электрических и физических особенностей, но они и самые дорогие.
Эпоксидные смШы. Новые типы эпоксидных смол имеют значительные преимущества если сравнивать с простыми. Они характеризуются высокой дугостойкостью, малой возможностью образования токопроводящих дорожек, и владеют малым значением tg6, величина которого не возрастает до температур порядка 250°С.
Эти виды эпоксидных смол имеют большую рабочую температуру и могут удовлетворительно действующий при высоких напряжениях в оборудовании, применяемом в поле.
Полиуретаны. Изготовление уретанов низкой вязкости на базе рацинолеата произошло благодаря появлению жидких полиолов. Эластичные полиуретаны особенно пригодны для герметизации разъемов, компонентов и печатных плат, применяемых при низких температурах, не смотря на то, что они сохраняют достаточно хорошие электрические особенности и при довольно больших температурах.
Пенополиуретаны. Весьма хорошие электрические особенности, красивая сопротивляемость ударной и вибрационной нагрузкам, малое малый и время отверждения вес снабжают в будущем широкое использование твёрдых пенопластов для заливки и герметизации электронных компонентов. Эти пенопласты являются термореактивными ячеистыми компаундами, возрастающими в количестве за счет выделения газов.
Они не имеют открытых пор, и контакт с водой при температуре до 50 °С кроме того в течение долгого периода для них безвреден. Пенополиуретаны не подвержены прорастанию грибков и поражению плесенью. Их температурный диапазон в зависимости от структуры образовывает от —10 до 90 … 150 °С.
Предпочтительнее применять пенопласты, полученные в воздухе СОг, поскольку они владеют хорошей стабильностью и пластичностью размеров.
Для окончательной заливки блоков кое-какие компании применяют двухкомпонентный модифицированный пенопласт, полученный на базе полиэфира в воздухе С02 вместо компаундов на базе полистирола. Для смешивания двух жидких компонентов используют особое оборудование, компоненты реагируют в смеси за время меньше одной 60 секунд. Отверждение происходит всецело через 10 мин без подвода тепла, а масса заливочного материала понижается на 75%.
Компаунды на базе полиуретана употребляются кроме этого для заливки кабельных разъемов в военной авиации, а пенопласты средней плотности — для герметизации трансформаторов.
При герметизации изделий нужно учитывать возможность появления механических напряжений. При низких температурах нужно учитывать механические напряжения, появляющиеся из-за усадки герметика. Кое-какие ферромагнитные устройства, а также ферритовые сердечники запоминающих устройств, в особенности чувствительны к напряжениям сжатия.
Напряжение в следствии усадки может кроме этого привести к проволочных выводов в электронных модулях. Для уменьшения этих напряжений на практике применяют инертные наполнители, такие, как окись кремния, вводимую в герметизирующие компаунды так, дабы их температурный коэффициент расширения полнее согласовался с соответствующими коэффициентами компонентов. Введение наполнителей снабжает малое изменение температурного коэффициента расширения материала во всем диапазоне рабочих температур.
Синтетические смолы являются нехорошими проводниками тепла, но их теплопроводность возможно существенно повысить, добавив такие наполнители, как керамика. В некоторых применениях вместо заливки схемы конкретно смолой с наполнителем в заливочную форму с изделием загружают неорганический наполнитель и после этого в вакууме ее заполняют смолой без наполнителя либо смолой с тонко дисперсным наполнителем.
В следствии изделия имеют высокую теплопроводность и низкий температурный коэффициент расширения. Данный способ был использован для увеличения теплопроводности герметика в модулях с высокой плотностью упаковки. Новые типы герметиков складываются из гранул окиси алюминия, смешанной с полнуретано-вым заливочным компаундом.
В компаундах, предназначенных для работы при температурах ниже 150 °С, в качестве наполнителя применяют микросферы окиси бериллия.
Кое-какие смолы для заливки складываются из диэлектрического состава, содержащего 50 весовых процентов окиси бериллия, диспергированного в кремнийорганической высококачественной смоле . Для герметизации и заливки электронных компонентов на данный момент применяют кроме этого композиции на базе эпоксидной смолы с наполнителем из мелкодисперсной окиси бериллия (до 60%), предназначенные для литья.
В одном из типов низковольтного трансформатора сердечник и обмотки залиты компаундом на базе сульфата кальция, владеющего высокой теплопроводностью и хорошими диэлектрическими особенностями. Данный неорганический состав наносится в виде водной эмульсии, которая затвердевает при спекании при температуре 125… 150 “С в течение 1 ч. Потому, что данный состав расширяется при затвердевании, трансформатор помещают в корпус из литой армированной фенольной пластмассы, а магнитные пластины сердечника жестко фиксируются.
Герметизация электронных модулей и компонентов пластмассами возможно осуществлена способами прямого и трансфер-ного прессования, каковые скоро заменяют другие способы герметизации. Прежде всего, это относится к замене железных корпусов с металлостеклянными спаями.
Но оборудование для трансферного прессования, применяющее железные формы, достаточно дорогое, и исходя из этого его применение экономично лишь при громадном количестве производства, к примеру при производстве резисторов, полупроводниковых приборов и конденсаторов. Современное оборудование для трансферного прессования, намерено созданное для герметизации электронных компонентов, разрешает герметизировать такие чувствительные устройства, как диоды, транзисторы, интегральные схемы и язычковые переключатели на стеклянных и керамических подложках.
При все более возрастающем применении разработки трансферного прессования многие классические герметизирующие материалы модифицируются чтобы возможно было уменьшить давление при прессовании и повысить скорость отверждения. К примеру, вместо дорогих эпоксидных смол для герметизации стеклянных язычковых тумблеров применяют фе-нольные смолы с диапазоном давления при отливке 345… …4140 кН/м2. Имеются кроме этого кремнийорганические литьевые прессматериалы с высокой текучестью, каковые пригодны для прессования при более низких давлениях.
Существуют кроме этого эпоксидные пресс-порошки. Такие совокупности. имеют более низкую меньшее время и температуру отверждения отверждения, чем простые жидкие совокупности, употреблявшиеся ранее для заливки схем. Помимо этого, в подобных системах содержание наполнителя возможно выше, чем в жидкой совокупности.
Катушки индуктивности кроме этого герметизируют способом трансферного прессования эпоксидными прессматериалами. При комнатной температуре эти смолы жёсткие, но они становятся довольно текучими при температурах прессования и скоро отверждаются.
Специально для герметизации электронных компонентов созданы новые самогасящиеся прессматериалы на базе крем-нийорганических соединений. Помимо этого, имеются такие же компаунды на базе диаллилфталата.
На данный момент способами трансферного прессования эпоксидными прессматериалами герметизируют диоды и кремниевые транзисторы, варисторы, интегральные схемы, тиристоры. Таким же методом герметизируют модули, которые содержат подобные компоненты. Эпоксидные компаунды владеют хорошей малой усадкой и текучестью..
Помимо этого, они владеют красивой адгезией к выводам, что предотвращает прохождение жидкости по поверхности выводов.
Во многих случаях для герметизации кремниевых транзисторов мощностью до 25 Вт применяют кремнийорганические литьевые прессматериалы. Количество для того чтобы пластмассового корпуса образовывает приблизительно 0,03 количества простого корпуса ТО-3, а цена его приблизительно втрое ниже. Эти устройства действующий при окружающих температурах до 150 °С и при температуре переходов до 200 “С.
Они предназначены по большей части для применения в радиотехнике и телевидении. На данный момент имеются кроме этого тиристоры в пластмассовом корпусе с предельно допустимыми значениями тока 2 А и напряжения 200 В.
Порошковые покрытия. Электроизоляционные материалы, применяемые для порошковых покрытий, в большинстве случаев, складываются из полимерных смол, катализаторов и неорганических наполнителей. В то время, когда они попадают на поверхность предварительно нагретых объектов, они расплавляются и образуют ровную целую пленку. Узкие однородные покрытия возможно наносить псевдоожижением, распылением либо приобретать их в электростатическом поле.
Для получения узких электроизоляционных покрытий термореактивные смолы более пригодны, чем термопласты, из-за текучести и отсутствия деформации при повышенных температурах.
Среди термореактивных порошковых смол самый активно используются эпоксидные смолы, каковые смогут иметь самый разный состав, снабжающий разнообразие особенностей, и могут образовывать весьма твёрдую и хорошо облегающую электроизоляционную пленку. Эти смолы возможно применять для работы и при температурах до 130 “С. Они владеют кроме этого достаточной свойством противостоять деформации при действии нагрузки кроме того при большой температуре.
Для обмоток катушек и пропитки индуктивности способом псевдоожиженного слоя либо распыления создана серия эпоксидных смол в виде порошков. Расплавление и последующее отверждепне смолы создают разогревом этих обмоток. Имеются намерено созданные эпоксидные смолы в виде порошка, каковые предназначены для покрытия распыленнием пазов статоров и роторов электродвигателей мощностью менее 1 л. с. Температура предварительного нагрева изделий образовывает около 200 °С, полное отверждение наступает без последующего нагрева.
Ускоренная пропитка статоров и роторов. При струйной пропитке обмоток на верхнюю часть предварительно нагретого якоря либо статора, что вращается со скоростью 300… . 2400 об/мин и расположен под углом к вертикали, узкой струйкой либо каплями подается скоро отверждающаяся смола. Под влиянием силы тяжести и под действием капиллярных сил эта смола попадает в обмотку и равномерно распределяется, заполняя всё пустоты.
По окончании полного заполнения обмотки смолой вращение изделия около горизонтальной оси длится , пока пропитывающий состав не утратит текучесть. Успешное использование этого способа зависит от времени реакции, вязкости применяемой смолы, температуры, угла и скорости вращения, от скорости и количества смолы ее подачи, и от физических черт материала ротора либо статора.
Для струйной пропитки возможно кроме этого применять и немоди-фицированную полиэфирную смолу. Наряду с этим отверждение и пропитка обмотки якоря смогут быть достигнуты за время менее трех мин..
Нагревостойкие лаки. Используемые в электродвигателях термореактивные лаки тёплой сушки модифицируются чтобы они удовлетворяли современным тенденциям увеличения рабочих температур. К примеру, полиэфирный лак снабжает срок работы 20 000 ч при температуре 200 °С и хорошую цементацию при взаимодействии с проводниками в полиэфирной оболочке в обмотке электромагнита.
Данный лак разбавляют особым составом. Для повышения пластичности лак разбавляют простым лигроином, что предотвращает растрескивание изоляции выводов. Но рабочая температура для того чтобы лака не превышает 190 °С
Полиэфирный лак, предназначенный первоначально для применения при температурах менее 155 °С, был модифицирован для возможности применения полиэфирной изоляции в обмотках электромагнита при рабочей температуре 180 °С. Его в большинстве случаев наносят холодным либо горячим погружением, вакуумной пропиткой либо пропиткой под давлением.
Эластичные электроизолирующие материалы. В связи с тенденцией к компоновке и миниатюризации все большего количества электронных компонентов в меньшем количестве появляется потребность r создании новых типов более узких, прочных и нагревостойких эластичных электроизоляционных материалов. Листовые и пленочные материалы чаще всего употребляются как главная изоляция, к примеру как гильзовая изоляция в пазах электродвигателей либо межслоевая изоляция в трансформаторах.
Потому, что эти материалы являются частью электроизоляционной совокупности, они должны быть совместимы с материалами, применяемыми для обмоток и изоляции проводов, и герметиками и лаками. Кое-какие из новых материалов снабжают работу оборудования при температуре 155… 180 °C.
Ленточные материалы в большинстве случаев применяют не только как электроизоляционные, но и для их крепления и защиты изделий между собой. Исходя из этого прочностные параметры являются ответственными чертями этих материалов. Тип использованного в ленте связующего состава определяет класс ее нагревостопкости.
К примеру, резиностеклоткань обугливается при температуре выше 200 °С, тогда как стеклолакоткань на базе кремнийорга-нического связующего состава разлагается при увеличении температуры выше 300 °С.
В следствии теплового старения электроизоляционные ленты па органической базе покупают хрупкость и теряют механическую прочность. Ленты на базе неорганических материалов подвергаются тепловому старению в намного меньшей степени. В этих обстоятельствах их электрическая прочность значительно не значительно уменьшается и лента в ходе старения выполняетфункцию диэлектрического барьера.
Бумага из синтетического волокна и целлюлозы. Все виды бумаг для электрической изоляции, такие, как крафт-бумага (изготавливаемая из неотбеленной древесной массы), бумага из очищенной пеньки и макулатуры, до сих пор производятся много. Особенно широкое использование для производства ленты находит бумага из пёныси, потому, что она имеет самая высокую механическую прочность.
Электроизоляционные материалы на базе целлюлозы неспешно заменяются синтетическими материалами либо их сочетанием. Крафт-бумага много лет использовалась для гильзовой изоляции пазов межслоевой изоляции и электродвигателей обмоток трансформаторов. Но остатки химических соединении, применяемых для выделения древесных естественных смол из целлюлозного волокна, смогут оказывать коррозирующее воздействие на бронзовые проводники.
Нагревостойкий нейлон. Бумага на базе ароматического полиамида сочетает два вида синтетических полимеров: частицы волоконного связующего (фибриды) и маленькие волокна. Она может выпускаться с широким диапазоном параметров по массе, плотности и толщине.
Данный материал возможно удачно применять при температурах более 200° С. Его диэлектрическая постоянная значительно не изменяется при трансформации относительной влажности в диапазоне 0 … 95%. Она совместима с разными видами электроизоляционных эмалей и смол, используемых для изоляции проводов электромагнитов.
Такая бумага употребляется в генераторах и двигателях в качестве межфазовой и гильзовой пазовой изоляции, для изготовления разных формованных изделий, для изоляции каркасов катушек, и как межвит-ковая и межслоевая изоляция в трансформаторах. На базе нейлоновой бумаги смогут быть изготовлены ленты, каковые смогут употребляться при температурах до 150…180 °С в зависимости от типа связующего состава.
Ткани. Хлопчатобумажная ткань — материал, сначала использовавшийся для электроизоляционных лент, до сих пор обширно употребляется для работы при температурах ниже 105 °С. При толщине 0,25 мм ее пробивное напряжение образовывает около 3000 В. Ткань из целлюлозно-ацетатных волокон имеет то же пробивное напряжение, но при меньшей толщине.
Эти материалы прекрасно пропитываются лаками и смолами, но в случае если их применять в качестве липких лент, то связующий состав направляться готовить на базе каучуков.
Ткани из ацетатных волокон имеют высокое электрическое сопротивление. Одним из последних материалов для того чтобы типа есть нетканое полиэфирное полотно, которое существенно лучше противостоит действию жидкости и владеет более большим пределом рабочей температуры, чем хлопчатобумажные и бумажные ленты. Его структура похожа на структуру войлока, что снабжает глубокое проникновение лаков и смол в обмотанные данной лентой катушки.
При добавлении полиэфирных нитей продольная прочность материала на растяжение возрастает.
Липкая лента из стекловолокна (стеклоткань) имеет меньшую диэлектрическую прочность, чем хлопчатобумажная, но намного большее электрическое сопротивление (1000 и 65 МОм соответственно). Она сохраняет электроизоляционные особенности до температуры 150 °С, а ее пробивное напряжение возрастает от 2500 до 4000 В при пропитке кремнийорганической смолой и до 6000 В при пропитке эпоксидной смолой. Сопротивление изоляции при пропитке эпоксидной смолой образовывает 5000 МОм.
Стеклоткань, пропитанная ФЭП (фторэтиленполипропилен), может действующий при температурах до 180 °С, ее электрическое сопротивление образовывает 2-106 МОм, а пробивное напряжение 3500 В.
Пленки. Целлюлозно-ацетатная пленка является термопластомс хорошими влагостойкостью и диэлектрическими характеристиками и возможно использована для работы при температуре 105°С. Не смотря на то, что электрическое сопротивление ацетатной пленки высокое, однако она имеет большую хрупкость и меньшую прочность, чем хлопчатобумажная ткань либо бумага.
Предел прочности на растяжение данной пленки возможно значительно повышен, в случае если ввести в нее стекловолокно либо волокна неестественного шелка. Электрические особенности пленки сохраняются по окончании выдержки при 150 °С, но если она выполнена в форме ленты, то при температуре более чем 120 °С отмечается постепенное связующий состав и ухудшение эластичности делается хрупким. Ацетатная лента обширно употребляется для крепления катушек из тонкого провода.
Из всех пластмассовых пленок самый прочна пленка из полиэфиртерефталата, имеющая большую рабочую температуру 130 °С. Такая пленка и адгезивы, применяемые для изготовления липких лент на ее базе, не подвержены химическим превращениям, но при температуре более чем 130 °С ленты становятся хрупкими. Долгая выдержка при данной температуре приводит к постепенному уменьшению силы сцепления подложки с адгезивом.
Не смотря на то, что через полиэфирную пленку не хорошо попадают жидкости, однако узкие нетканые полотна из полиэфирных волокон снабжают хорошее проникновение лаков либо смол по окончании нанесения их на катушки индуктивности.
Из всех известных .пластмасс наилучшие электроизоляционные особенности при криогенных температурах имеет парилен. Его электрические и физические особенности не изменяются под действием температурных циклов. Пленки из парилена (без подложки) толщиной 0,051 мм смогут изгибаться до 6 раз при температуре —165 °С.
На воздухе их термостойкость не довольно большая, но она значительно повышается в инертных средах.
Поликарбонатные пленки владеют хорошей стабильностью размеров, высокой нагревостойкостью и стабильными электрическими особенностями в широком диапазоне окружающих условий. Пленки возможно приобретать способами литья либо экструзии. Тонкие пленки из этого материала употребляются в качестве диэлектриков в конденсаторах.
Поликарбонатные пленки смогут употребляться и в других случаях, к примеру для пазовой изоляции электродвигателей.
Полиимидная пленка (в зарубежной литературе она довольно часто обозначается как Н-пленка) сохраняет хорошие физические и электрические особенности в широком температурном диапазоне. Ее возможно применять в диапазоне температур —69…+400°С, не смотря на то, что материал советуют для применения при температуре до 200 °С (180°С для липких лент). Температурные особенности этого материала близки к особенностям политетрафторэтиленовых пленок (ПТФЭ).
Он есть огнестойким, но не расплавляется и не течет, как ПТФЭ.
Существуют два вида фторсодержащих пленок: фторэтилен-пропплен (ФЭП) и тетрафторэтилен (ТФЭ). Последний в поли-меризованном виде обозначается как ПТФЭ (политетрафторэтилен). Оба материала практически не изменяют диэлектрические особенности в широком частотном и температурном диапазоне. Они химически инертны. Пленка типа ФЭП может свариваться при действии нагрева.
По окончании обработки натриевым травителем либо вторыми способами ее возможно применять в качестве основания для разных адгезивов и герметиков. Пластины из ФЭП возможно взять, используя простые связующие составы. Рабочие температуры этого материала составляют 125… 200 °С.
Материал есть огнестойким, несмачиваемым, только мало поглощает влагу и имеет высокую дугостойкость. К сожалению, он достаточно дорогой.
Ленты из ПТФЭ, покрытые кремнийорганическими связующими составами, имеют диапазон рабочих температур 100… 400 °С и выше. Растяжение необработанной при нагреве пленки ПТФЭ ведет к тому, что пленка делается клейкой и начинает слипаться. После этого она скоро спекается при температуре 620 … 700 °С и образует непроницаемое покрытие.
Ленты из пленки ТФЭ приобретают экструзией. На них наносят термореактивный кремнийорганический либо акриловый связующий состав. Эти ленты не подвержены химическим превращениям.
Второй тип лент — травленая ПТФЭ-пленка с кремний-органическим связующим составом. Нижний слой возможно химически стравлен, дабы обеспечить адгезию пленки к лакам и герметизирующим смолам. Кремнийорганические связующие составы кроме этого наносят на ленты из стекловолокна, пропитанного ПТФЭ.
Эти виды материалов владеют большой прочностью на надрыв и малой холодотекучестью.
Другие материалы. Покрытые бронзовой фольгой эластичные пластины используются для автоматической печати, травления и проявления при создании токопроводящих дорожек печатных плат. В некоторых случаях, в особенности для промышленных потребностей, в качестве материала подложек применяют фтор и полихлорвинил-этиленпропилен.
Помимо этого, употребляются кое-какие композиционные материалы, к примеру стеклолакоткань на базе эпоксидных смол.
Плоские кабели употребляются чтобы получить соединения между отдельными модульными блоками, где количество проводов громадно и требуется подвижность кабеля. К примеру, плоскими кабелями на данный момент заменяют проводку в машинах. Полихлорвинил выбран в качестве базы благодаря его гибкости, долговечности и хорошим электрическим особенностям.
Полиэфирную пленку обширно применяют для эластичных кабелей и соединений схем. Она может действующий при температурах до 90 °С и выше. Пленка имеет повышенную жесткость, владеет хорошими диэлектрическими особенностями; она имеет малое удлинение при растяжении, малую усадку и не владеет холодотекучестью. Кое-какие новые виды пленки владеют свойством самогашения (не поддерживают горение) и употребляются в ЭВМ.
Сейчас показалась слоистая полиэфирная пленка. Она разрешает снизить габариты и массу ЭВМ и употребляется в тех случаях, в то время, когда от материала требуется свойство к высокотемпературной пайке, стабильность размеров и хорошие электрические особенности. Использование в аналогичных случаях стеклолакоткэни соответствующей толщины было бы неэкономичным.
Для удовлетворения более твёрдых требований имеются огнестойкие неплавкие полиимидные подложки, большая рабочая температура которых образовывает 260 °С. Для получения межсоединений в сложном устройстве в качестве изоляции для пленочной разводки употребляется ФЭП-пленка. Она снабжает высокую стабильность размеров, невоспламеняемость и высокие механические особенности, что делает вероятным монтаж соединений на створках оборудования.
Электрические особенности данной пленки разрешают размещать проводники близко друг к другу и снижать количество платы. Плоские пленочные проводники употребляются кроме этого чтобы получить межсоединения в совокупностях обработки данных. Пленка легко сваривается, а на намерено подготовленную пленку смогут быть нанесены эпоксидный, уретановый, полиэфирный либо акриловый связующие составы.
На стеклолакоткань на базе эпоксидной смолы наносят узкий слой бронзовой фольги, что снабжает хорошую гибкость схем либо травленых плоских проводников. Эту подложку возможно кроме этого применять для образования многослойных схем. Долгая рабочая температура для того чтобы материала образовывает 150 °С.
Подобный материал, производимый в рулонах, — это покрытая слоем меди стеклолакоткань на базе эпоксидной смолы; его рабочая температура образовывает 130° С. В этом случае пайку возможно создавать простыми способами.
Изготовление схем с утопленными проводниками
В случае если нужно, дабы на фольгированной медью пластине была создана схема, осуществляющая переключающие либо коммутационные функции, то проводники данной схемы должны быть утоплены в подложку. Это достигается применением высоких давлений и нагрева в ходе изготовления плат. Производится химическое травление платы, изготовленной из стеклолакоткани на базе эпоксидной смолы, и при травлении проводники формируются в углублениях подложки.
Таким же образом возможно обрабатывать подложки из стеклоткани с полиэфирной смолой. Подобный способ применим и для получения многослойных печатных схем.
Печатные платы с нанесенным на одну из поверхностей связующим составом совмещают с неотверж-денной подложкой. Затем пакет устанавливают под пресс и после этого под давлением отверждают. Плату для производства подложек с узкой разводкой пропитывают фенольной, меламиновой либо эпоксидной смолой.
Стеклоткань, пропитанную фенольными смолами, применяют в тех случаях, в то время, когда необходимо обеспечить высокую нагревостойкость материала с целью проведения последующей пайки. В случае если в качестве материала подложки применяют пламягасящую бумагу из акрилового волокна, то из отдельных проводящих элементов, взятых вырубной штамповкой, возможно образовывать многослойные структуры. Наряду с этим возможно применять широкий диапазон проводящих материалов.
Для приваривания выводов к печатным платам посредством микросварки изоляционные пластины смогут быть покрыты такими материалами, как никель либо бериллиевая медь.
Изготовление многослойных печатных плат
Два и более слоев с разной топологией схем смогут быть соединены совместно послойно при давлении и нагреве и образовать объемную структуру. Среднее число сдоев образовывает от 4 до 8.
Многослойные платы разрешают снизить до минимума время считывания в быстродействующих ЭВМ, что определяется природой самих этих схем. Но окончательную сборку таких плат направляться проводить при монтаже всей совокупности в целом.
Пластмассы, применяемые для изготовления многослойных плат, смогут пребывать в двух стадиях: в стадии В, в которой имеется некое количество пространственных связей, но отверждение не есть полным, и в стадии С, в которой материал отвержда-ется всецело под действием тепла и давления. Листовые материалы типа В для многослойных плат характеризуются высоким содержанием смолы. Содержание летучих продуктов в них не должно быть больше 0,5. ..0,75%.
Для этих целей самый обширно употребляется стеклоткань, пропитанная эпоксидной смолой. Употребляются кроме этого стеклоткани, пропитанные фенольными, полиамидными и кремнийорганиче-скими смолами.
Бронзовое покрытие не должно иметь царапин, проколов либо вмятин. Серьёзным причиной тут есть чистота материала диэлектрика. Материалы самого большого качества направляться изготовлять в чистых помещениях с отфильтрованным деионизованным высоким уровнем и воздухом освещенности.
Тут при тщательном давления и контроль температуры соединяют диэлектрические листы и фольгу перед отверждением эластичного слоя. Загрязнение окислами меди возможно устранить, в случае если применять свободную от окислов медь, покрытую особыми составами. В хорошей схеме материал, разделяющий проводящие слои, оптически прозрачен.
Большая часть материалов, применяемых в качестве подложек для эластичных схем, возможно применять и для многослойных плат. Но, в большинстве случаев, для этих целей используется стеклолакоткань со связующим на базе эпоксидной смолы, а не пластмассовые пленки без связующего состава.
Гильзовая изоляция
Эластичные гильзы с усадкой снабжают электрическую изоляцию и механическую защиту проводников в двигателях, небольших кабелях и трансформаторах. При опробовании этих материалов на трансформацию электрической прочности в следствии старения целесообразно использовать криволинейные электроды, каковые создают нагрузку на гильзы, вызывающие их растяжение па 2%. Данный способ подобен главному способу опробований посредством криволинейных электродов, что употребляется для оценки теплового старения эластичных материалов.
Электроизоляционные гильзы, дающие усадку под действием тепла, употребляются, в основном, для защиты проволочных изолированных выводов с припаянными к ним штеккерами и клеммами от механических и других внешних действий. Главным материалом для них в большинстве случаев являются облученные полимеры, полнолефины, полиэфиры, простые эластомеры либо кремнийорганические смолы.
В случае если облученный материал растягивается и в один момент нагревается до температуры, превышающей температуру его кристаллизации, и после этого охлаждается под нагрузкой, он будет сохранять взятую при растяжении форму. Повторный нагрев приводит к возвращению материала к начальному состоянию. Это свойство материала обозначается термином «упругая память».
Обычная усадка этих материалов образовывает 50%’. Одна из модификаций таковой гильзовой изоляции складывается из внешнего слоя, что имеет громадную тепловую усадку, и внутреннего, что расплавляется при нагреве и под давлением попадает в поры компонентов, находящихся в гильзы. Рабочий диапазон температур материала образовывает —55 … … +125 °С.
В другом варианте материал, предназначенный для заземления экранированного кабеля, воображает со-бон гильзу с тепловой усадкой, содержащую в предварительно отформованный участок припоя с флюсом. Оба финиша гильзы герметизированы термопластом. герметизацию и Усадку данной гильзы, и расплавление припоя за время 1…2 с снабжает особая инфракрасная тепловая установка.
В этом случае принципиально важно, дабы проводники либо материал, с которым обязан соединяться припой, были прекрасно очищены.
износ щёток и Кремнийорганическая изоляция электродвигателей
О стремительном износе щеток при наличии паров крем-нийорганических соединений при температурах порядка 180°С достаточно известно. Но не всегда помнят, что износ щеток не бывает громадным, в случае если рабочая температура оборудования находится в допустимых пределах. Более того, на данный момент имеются щетки, каковые не подвергаются значительному износу при работе электродвигателей с крем-нийорганической изоляцией впредь до температуры 150 °С.
В то время, когда кремнийорганический лак в первый раз употреблялся в электродвигателях постоянного тока с вентиляцией, то не было отмечено его вредных действий. Но при применении лака в закрытых электродвигателях, действующий при температуре порядка 180 °С, отмечается повышенный износ щеток, что ни при каких обстоятельствах не появляется при работе открытых электродвигателей с хорошей вентиляцией. Только эксплуатация открытых электродвигателей при 180°С в маленьких помещениях либо замкнутом пространстве, в то время, когда воздушное пространство неспешно насыщается парами кремнийорга-нических соединений, может привести к износу щеток.
Имеется правила, каковые нужно выполнять, дабы не допустить чрезмерный износ щеток закрытых двигателей с кремщшорганической изоляцией:
— кремнийорганический лак должен быть шепетильно высушен в условиях долгой сушки при температуре 200 °С;
— нужно избегать кабелей и использования лент из силастика. Они имеют сильную тенденцию к выделению летучих продуктов и ускоряют износ щеток;
— нужно верно выбирать угольные щетки. Хорошая щетка владеет долгим сроком работы в закрытом электродвигателе, в случае если его эксплуатация осуществляется при температуре не более 130°С. В случае если рабочая температура электродвигателя образовывает 130. ..150 °С, то нужно применять особые щетки;
— электродвигатель не должен действующий при температурах более 150 °С.
Особые испытания и лабораторные исследования настоящих изделий подтверждают приведенные советы. Опробованию подвергались разные сорта щеток. Скорость их износа определялась в зависимости от рабочей температуры примера, которая измерялась термопарой, укрепленной на держателе.
Испытания проводились на закрытых двигателях постоянного тока. У лучшего вида щеток (щетки типа Ф) скорость износа была приблизительно в 1,5 раза меньше простой при температуре 150 °С, вдвое — при 170 °С и втрое —при 200 °С.
В одном из опытов закрытый электродвигатель мощностью 37,3 кВт был нагружен до 57,4 кВт. Он имел изоляцию класса нагревостойкости В и через пара недель сгорел. Испытывалось около 25 таких электродвигателей.
Для их охлаждения первоначально применяли вентилятор с кожухом. Но этого выяснилось не хватает, и обмотки перегорали . Измерения продемонстрировали, что неспециализированная температура электродвигателей достигала 150°С. Было решено один из двигателей с кремнийорганической изоляцией оборудовать щетками типа Ф. По окончании семи месяцев работы, в течение которых нагрузка все время поддерживалась на уровне 57,4 кВт при температуре 150 °С, данный электродвигатель был разобран для изучения.
Оказалось, что кремнийорганическая изоляция обмоток была еще эластичной, а износ щеток был меньше, чем принято по норме.
Коррозия проводников, покрытых серебром
Эта неприятность долгое время затрудняла получение качественных соединений, и дабы найти обстоятельство коррозии, были предприняты интенсивные изучения.
В электронной индустрии обширно применяют провод с изоляцией из ПТФЭ либо ФЭП, потому, что эти материалы прекрасно противостоят действию больших температур и имеют хорошие электрические особенности. Коррозия наблюдалась на изолированных указанными материалами бронзовых проводниках, покрытых серебром. Продукты коррозии были красного цвета, и это явление стало называться «красной чумы».
Данный вид коррозии обнаруживался в ходе сборки многожильных кабелей и при контрольных опробованиях. Первоначально полагали, что это связано с применением ПТФЭ, но образование красных продуктов коррозии на посеребренном бронзовом проводе, в то время, когда изоляцией помогали полиэтилен и поливинилхлорид, отвело эти подозрения. самые вероятными обстоятельствами коррозии смогут быть: 1) образование электрохимического элемента, складывающегося из меди и окиси серебра; 2) диффузия меди в серебряное покрытие в ходе спекания ПТФЭ; 3) образование гальванического элемента между серебром и медыо.
Особые изучения, и лабораторные опробования проводились для оценки каждой из вышеприведенных обстоятельств происхождения коррозии. Задачей было найти причину коррозии и отыскать Цути ее устранения.
На базе этого изучения было продемонстрировано, что коррозия бронзового провода, покрытого серебром, появляется, в основном, в следствии образования гальванического элемента между медным проводом и серебряным покрытием и что скорость коррозии зависит от количества кислорода на катоде элемента (серебре). При коррозии образуются окислы меди, которые содержат двухвалентную медь. Наряду с этим кислород играется неоднозначную роль.
С одной стороны, он содействует образованию коррозии, реагируя на катоде, но одновременно с этим и задерживает ее, образуя защитные пленки, которые содержат кислород, на слоях продуктов коррозии. Так, кроме того ограниченное количество кислорода на поверхности меди может создать условия, приводящие к более интенсивной коррозии, чем больше количество этого кислорода. Применение бронзовых сплавов вместо меди типа ЕТР либо свободной от кислорода отличной меди не снабжает дополнительной зашиты против коррозии, потому, что потенциал пары остается фактически неизменным.
Окислы меди и двухвалентной меди являются простыми продуктами коррозии, причем окислы двухвалентной меди господствуют. Коррозия начинается на серебряном покрытии и разрастается дальше.
На базе этого изучения было сделано следующее заключение:
— коррозия посеребренного бронзового провода результат образования гальванического элемента между медью и серебром, что появляется на порах и дефектах в серебряном покрытии при наличии воды и кислорода;
— недостатки либо несплошность серебряного покрытия, быть может, вызываются механическим истиранием провода в ходе изготовления;
— скорость коррозии зависит от количества кислорода, которое достигает катода гальванического элемента (серебра);
— окись меди (красная) есть главным продуктам коррозии;
— в случае если видится тёмная окись меди, то это означаем что провод какое-то время был при повышенной температуре;
— другие продукты коррозии образуются на экранной оплетке проводов, что, возможно, обусловлено действием воды, применяемой для охлаждения изоляции на базе ФЭП;
— коррозия не связана с наличием на проводниках электроизоляционных материалов типа ПТФЭ либо ФЭП;
— коррозия не связана с происхождением электрохимического элемента, включающего медь и окись серебра;
— большой диффузии меди в серебряное покрытие при спекании изоляции не отмечается;
— применение вторых видов меди либо сплавов вместо простой меди не оказывает значительного влияния на подверженность этих соединений коррозии;
— большое распространение коррозии может привести к снижению электропроводности и ухудшению долговечности провода;
— размер недостатков на серебряном покрытии и конструкция кабеля такие, что простые способы нераз-рушающего контроля не смогут быть использованы для проверки провода на наличие коррозии.
Также, были совершены предстоящие изучения способов борьбы с коррозией. Работы производились в направлении повышения толщины серебряного покрытия, применения провода с гальваническим покрытием, применения никелированного провода с последующим покрытием его серебром.
Дополнительное покрытие провода серебром снижает возможность происхождения коррозии, по не ликвидирует ее обстоятельство, одновременно с этим использова никелированного провода формирует проблему получения качественной пайки. Исходя из этого самоё практичное и надежное решение проблемы — применение серебряно-никелевой металлизации. Результаты были достаточно плодотворными.
Бронзовый провод, помытый слоем серебра толщиной 1 мкм, нанесенный поверх слоя никеля такой же толщины, был намного более устойчивым к коррозии если сравнивать с бронзовым проводом, покрытым слоем серебра толщиной 1 мкм. Хорошие механические особенности никеля уменьшают возможность механического повреждения покрытия в ходе нанесения и изготовления провода на него изоляции. В случае если употребляется катодная защита меди, возможно снизить коррозию приблизительно на 70% если сравнивать с посеребренной медью.
Проверялась и свойство этих проводов к пайке. Способы их пайки пара отличаются от способов пайки простых посеребренных проводов. Но удачно была совершена пайка жёстким припоем образцов провода с двойным покрытием.
Окисление меди, которая диффундирует через серебряное покрытие провода, всецело устраняется при двойном покрытии, потому, что скорость диффузии меди через никель намного меньше. Исходя из этого рекомендуется применять бронзовый провод с покрытием никелем и после этого серебром. Но его применение в электрических схемах, где существуют внешние магнитные поля, может настойчиво попросить дополнительных изучений из-за магнитной чувствительности никеля.
