9.3. Ситаллы

Ситаллы представляют собой твердые стеклокристаллические материалы, получаемые путем управляемой кристаллизации стекол. В их составе имеются введенные тонкодисперсные добавки, например, окислы или соли металлов, являющиеся центрами кристаллизации, вокруг которых вырастает большое количество микрокристаллов. Различают два процесса кристаллизации.

Технология производства ситаллов включает три основные стадии: варка стекол, содержащих специальные добавки, формование изделий, термообработка, приводящая к сплошной кристаллизации стекла.

Синтезированы ситаллы на основе стекол широкого круга составов: литий-, барий-, натрий-алюмосиликатных и т.д. Содержание кристаллической фазы в зависимости от условий их получения меняется от 30 до 95% и более.

Силатты обладают высокой механической прочностью, твердостью, нагревостойкостью, химостойкостью, хорошей электроизоляционными характеристиками, дешевизной сырья и простота технологии изготовления.

Установочные ситаллы применяются для изготовления плат микромодулей, функциональных узлов и подложек печатных схем, а также для различных установочных деталей. Эти детали получают в основном из фотоситаллов.

Конденсаторные ситаллы. Получение ситаллов с высокой основано на развитии в ситалле сегнетоэлектрических кристаллических фаз- ниобатов натрия, калия, свинца, титана, бария и др. можно получить Е = 1200; tg = 0,037. Конденсаторные ситаллы имеют низкую электропроводность ( = 10⁷ Ом^.м при 400С) и высокую электрическую прочность (Е_пр = 40^.10⁶ В/м).

Вакуумные ситаллы применяются для вакуумноплотных оболочек высокотемпературных электронных ламп. Они обладают вакуумплотностью до 750С, позволяют производить сварку с вольфрамом и молибденом, обладают низкой газопроницаемостью.

9.4. Слюда и слюдяные материалы

Слюда – это минералы слоистой структурой и высокой анизотропией свойств, представляющие собой силикатные материалы, в кристаллической структуре которых имеются протяженные плоские сетки (листы), построенные из кремний – кислородных тетраэдров. В плоскостях каждый атом кремния связан тремя общими атомами кислорода с соседними атомами кремния. Такой структуре отвечают повторяющиеся фрагменты, которые и образуют кремний – кислородный слой.

Между слоями кремний – кислородных тетраэдров расположен октаэдрический слой, образованный атомами алюминия или магния, кислорода и ОН – группами. Таким образом, кремний – кислородные тетраэдрические слои связаны попарно через гидроаргилитовый (Al - октаэдры) или бруцитовый (Mg - октаэдры) слои. В образующемся «сандвиче» заряды анионов компенсированы присутствием связывающих катионов: калия, лития, кальция или натрия, расположенных между слоями. Кремний – кислородные слои расположены друг над другом, подобно пачке листов. Поскольку связи между указанными слоями слабее, чем внутри этих слоев, характерным свойством слюды является расщепление кристаллов вдоль плоскостей спайки.

Особенности внутреннего строения слюды определяют ее химическую инертность и стойкость к действию кислот и щелочей.

Существует четыре основных типа слюды: мусковит, флогопит, биотит, лепидолит. Из них только первые два наиболее распространены в природе и используются в промышленных масштабах. Мусковит – Kal₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂; Флогопит – KMg₂ (AlSi₃O₁₀)(OH)₂.

В высокочастотной технике применяются в основном мусковит, обладающий более высокими диэлектрическими свойствами.

Основные виды продукции из слюды:

- щипаная слюда, представляющая собой полуфабрикат для изготовления электроизоляционных материалов;

- слюда конденсаторная;

- слюда в виде отходов, которая используется в качестве наполнителей;

- детали слюдяные для диэлектрических приборов в виде штампованных пластинок со сложной конфигурацией;

- слюда телевизионная, представляющая собой тонкие прямоугольные пластинки из мусковита;

- слюдяные бумаги, которые изготавливают из мусковита и флогопита в рулонах (слюдинитовая и слюдопластовая бумаги).

Большинство видов слюды содержит до 5% связанной воды, за исключением вермикулита (сильно гидратированной формы биотита, в котором содержание связанной воды достигает 11-21%).

Слюда обладает уникальным комплексом свойств. Она химически инертна, выдерживает сильное нагревание (до 500⁰С – мусковит и до 1000⁰С - флогопит). У нее превосходные диэлектрические и теплоизоляционные свойства. Пластинка слюды толщиной лишь 0,025 мм выдерживает без пробоя напряжение 5000В. Слюда обладает водостойкостью, а также устойчивостью к действию масел и бензина. Большинство видов слюды не растворяется в сильных кислотах или щелочах.

Все это обусловило широкое применение слюды в современной технике преимущественно в виде различных композиционных материалов при изготовлении пластмасс, лакокрасочных покрытий, электроизоляционных и клеевых составов.