Химический состав некоторых промышленных стекол в весовых %

Вид стекла	SiO2	Al2O3+ +Fe2O3	B2O3	CaO	MgO	BaO	PbO	ZnO	Na2O	K2O	F	As
Электровакуумное	72-73	1-1	–	5-6	3-4	–	–	–	16-17	0-1	–	–
Нагревостойкое, кварцевое	80-81	1-2	11-12	0-1	–	–	–	–	3-4	1-2	–	–
Хрусталь	55-57	–	–	–	–	–	30-35	–	–	10-13	–	–
Стекловолокно	54-55	14-15	9-10	15-16	4-5	–	–	0-1	–	–	–	–
Иенское	64-70	3-4	10-11	0-1	–	–	–	10-11	7-8	0-1	–	0,2
Химико-лабораторное	68-69	3-4	–	7-8	3-4	3-4	–	–	10-11	2-3	–	–
Зеркальное	72-73	1-2	–	10-11	3-4	–	–	–	12-13	–	–	–
Оконное	70-72	1-2	–	7-8	3-4	–	–	–	14-15	1-2	–	–
Бутылочное	74-75	1-2	–	5-6	3-4	–	–	–	15-16	–	–	–

Из электроизоляционных стекол находят применение свинцово-ба-риевое, свинцово-калиевое, кварцевое.

В радиоэлектронной аппаратуре применяют следующие виды стекол: оптическое, электровакуумное, кварцевое, конденсаторное, пленочное, стекловолокно, кварцевое волокно. Стекло оптическое – стекло высокой степени прозрачности и однородности, применяемое для различного рода линз в оптических приборах, шкалах, смотровых окнах аппаратуры. Свойства его, кроме оптических, должны отвечать общим требованиям к аппаратуре.

Электровакуумное стекло применяют для оболочек и деталей внутреннего устройства электровакуумных приборов: ламп электроосветительных (ламп накаливания), радиоламп, электронно-лучевых трубок и кинескопов, фотоэлементов и др. Кроме обычного типового состава, указанного в табл. 8, применяются высокоглиноземистое, боросиликатное и кварцевое стекла, отличающиеся малым температурным коэффициентом расширения (35…45·10^–7 град^–1), высокой нагревостойкостью (до 200…250 °С). Разработаны способы соединения вакуумного стекла с металлом и керамикой.

Термостойкое кварцевое стекло на 99,9 % состоит из двуокиси кремния, обладает исключительно малым температурным коэффициентом расширения (5·10^–7 град^–1), высокой нагревостойкостью (до 1000 °С), высокими электрическими свойствами (ε = 3,7…4,2; tg δ = 1…2×10^–4; р = 10¹⁸ ом·см), высокой механической прочностью. Такое стекло часто используется как высокочастотный, высоконагревостойкий диэлектрик, для изоляторов в воздушных и вакуумных конденсаторах, для различных установочных деталей, хотя технология изготовления изделий из этого стекла весьма тяжела вследствие высокой температуры плавления. Существует целый ряд разновидностей этого типа стекла (викор, пайрекс), которые приближаются по свойствам к кварцевому.

Стеклянное волокно нашло большое применение в электротехнике и радиотехнике, в производстве гибкой изоляции (стеклошпоны, стеклолакоткани, стеклобумаги, стеклочулки) и слоистых пластмасс (стеклотекстолиты, стеклопластики, стекломаты). Оно используется как наполнитель, армирующий материал, придающий изделию высокую механическую прочность. Для электротехнических целей применяют стекловолокно из бесщелочного стекла, т. е. в шихте этого стекла содержится не более 2 % щелочных компонентов.

Стеклопленки толщиной 10…40 мк применяют для изготовления стеклопленочных конденсаторов. Для этой цели употребляют специальное свинецсодержащее (РbО) стекло с высокой диэлектрической проницаемостью (ε = 12…16).

Стеклочешуйчатые материалы представляют собой новый тип слоистых электроизоляционных материалов, подобных миканитам, в которых взамен слюды применяются тонкие (1…5 мк) пленки или чешуйки стекла, получаемый раздуванием и разбиванием тончайших стеклянных пузырей, имеющих сходство с мыльными пузырями.

По назначению электротехнические стекла можно разделить на следующие основные типы.

1. Конденсаторные, применяемые в высокочастотных фильтрах, импульсных генераторах, колебательных контурах высокочастотных устройств.

2. Установочные – для изготовления установочных деталей, изоляторов, бус, окон и плат измерительных приборов и др.

3. Ламповые – для баллонов и ножек осветительных ламп, различных электронных приборов и т. д. Спаиваемость с металлами (вольфрам, молибден).

4. Стеклоэмали – для покрытия проволочных сопротивлений и различных изделий.

5. Стекло с наполнителем – микалекс.

6. Стекловолокно.

Ситаллы

Ситаллами называют стеклокристаллические материалы, получаемые из аморфных силикатных стекол путем кристаллизации при термической обработке.

Микрокристаллическая структура этого нового вида стекол обеспечивает высокие механические свойства, нагревостойкость и стойкость к тепловым ударам, малые диэлектрические потери (tgδ = 10^–4), высокую электрическую прочность (до 300 мм²) и в некоторых случаях высокое значение диэлектрической проницаемости (ε = до 450).

Изделия получают методами стекольного производства. Кроме термического метода образования и развития зародышей кристаллизации, существует фотохимический способ выращивания кристаллов. Эти ситаллы, полученные фотохимическим способом, называют фотоситаллами. Для электрической изоляции применяют бесщелочные ситаллы примерного состава: 43 % SiO₂; 30 % А1₂О₃; 14 % MgO и 13 % TiO₂. Прочность на изгиб у этих ситаллов σ_изг = 5000 кГ/см², температура размягчения, t_разм = 1000 °С; ε = 5; tgδ = 10^–3; р = 10¹⁵ ом·см; Е_пр = 180 см². Ситаллы применяют для установочных деталей, микромодулей, конденсаторов большой реактивной мощности и для твердых схем.

Стеклоэмали

Стеклоэмали представляют собой стекла, обладающие сравнительно низкой температурой плавления, которые образуют защитные и изоляционные покрытия на металлической поверхности проводников и резисторов или на керамических изделиях. Стекловидные эмали сцепляются с поверхностью детали и после охлаждения образуют проч­ный, теплостойкий изолирующий слой. При эмалировании металлических поверхностей, в первую очередь, железа и чугуна, обычно применяют двухслойное покрытие. На предварительно очищенную поверхность металла наносят грунтовую эмаль с коэффициентом расширения, близким к коэффициенту расширения металла, а на нее – покровную эмаль, которая придает покрытию требуемые свойства.

В состав различных эмалей входят шесть основных материалов.

Стеклообразующие вещества как главные составные части эмали: кремнезем, полевой шпат, нефелин, пегматит, сода, бура или борная кислота, глина, окислы свинца, окись цинка, окись кальция, окись бария.

Окислители, устраняющие возможность восстановления окислов олова, свинца, сурьмы, железа и др. и дающие возможность пользоваться материалами с значительной примесью окислов железа (песок, полевой шпат и т. п.). В качестве окислителя применяют обычно натриевую или калиевую селитру.

Красители – металлические окислы, например:

перекись марганца – темно-коричневый цвет;

закись кобальта – синий цвет;

окись хрома – зеленый цвет;

закись меди – красный цвет;

сернистый кадмий – желтый цвет;

окись железа, окись цинка – коричневый цвет.

Заглушители и замутнители – вещества, лишающие эмаль прозрачности: окись олова, окислы сурьмы, селитра, окись циркония, двуокись титана.

Вещества, улучшающие сцепление эмали с железом: окись кобальта, окись никеля, перекиси марганца.

Свойства эмалей

Плотность, г·см³ _________________________2

Твердость по шкале Мооса_________________5…7

Температура плавления, °С ________________500…1000

Электрическая прочность, мм²____________20…25

Удельное объемное сопротивление, ом·см____≈10¹⁴

Эмалью покрывают изделия двумя способами – мокрым и сухим. В первом случае на подогретый предмет наносят пасту, состоящую из порошка эмали и воды. После сушки эмалируемое изделие помещают в муфель (печь), порошок эмали оплавляется и образуется сплошной гладкий, блестящий покров.

По второму способу эмалируемое изделие нагревают до высокой температуры и посыпают порошком эмали, который, оплавляясь, прилипает к поверхности изделия. В радиопромышленности стеклоэмали употребляют главным образом для покрытия проволочных резисторов типа ПЭВ больших номиналов мощности рассеяния. Однако употреблять эмали можно шире, особенно если применять метод вихревого напыления. Эмаль надежно защищает от коррозии металлические части аппаратуры.