Cкло, як ізоляційний матеріал

Скло – неорганічна квазіаморфна речовина, що являє собою складну систему різноманітних оксидів. Властивості скла зміню-ються в широких межах в залежності від їх складу і режиму теплової обробки. Так, при нормальній температурі, питомий опір скла складає ρ = 10⁶-10¹⁵ Ом·м, ε = 4-25, tg δ = 0,0002-0,01.

Скло отримується при швидкому охолодженні розплав-леного матеріалу. Сировинні матеріали: кварцевий пісок SiO ₂, сода Na ₂ CO ₃, вапно CaCO ₃, доломіт CaCO ₃x MgCO ₃, сульфат натрію Na ₂ SO ₄, борна кислота H ₃ BO ₃, подрібнюють, зважують в потрібних пропорціях, перемішують і завантажують в склоплавильну піч.

Межа міцності скла при розтягу невелика (100-300 МПа) і збільшується з підвищенням вмісту в ньому оксидів кремнію SiO₂ і кальцію CaO. Лужні оксиди понижують міцність скла.

З теплових властивостей скла найбільше значення мають темпе­­­ратура пом’якшення і температурний коефіцієнт лінійного розширення. Температира пом’якшення для скла різного складу коливається від 350 до 1700⁰С. Найбільш тугоплавким є кварцове скло. Температурний коефіцієнт лінійного розширення скла зміню-ється від 5,5·10^-7 до 150·10^-7 К^-1. Він грає важливу роль при спайці і зварці одне з одним різних видів скла, при спайці скла з металом, при нанесенні склоемалі на ту чи іншу поверхню. Необхідно, щоб TK_l скла і з’єднуваних з ним матеріалів бути приблизно рівними, інакше при зміні температури може виникнути розтріскування скла.

рис.2.5. рис.2.6.

Рис.2.5. Залежність ρ скла SiO ₂ – Na ₂ O і SiO ₂ – К ₂ О від складу. По осі абсцис вміст відповідного лужного оксиду в процентах по масі (все інше – SiO₂).

Рис.2.6. Залежність tg δ скла системи В ₂ О ₃ – Na ₂ O – К ₂ О від складу. По осі абсцис – число молекул натрію і калію, на 100 молекул оксиду барію.

В залежності від призначення розрізняють слідуючі види скла: конденсаторні, ізоляторні та склоемалі.

Конденсаторне скло використовується в якості діелектрика конденсаторів, що застосовуються в високочастотних фільтрах, імпульсних генераторах, коливальних контурів високочастотних пристроїв. По можливості вони повинні мати підвищену ε і якнай-менший tgδ. Використовується для ізоляції вводів в деякі типи конденсаторів, терморезисторів, в напівпровідниковому виробництві для виготовлення ізоляторів в металічних корпусах “таблеткового” типу, ізоляторів в потужних пристроях, в корпусах кремнієвих та германієвих транзисторів.

Склоемалями називають покриття, що наносять на поверх-ню виробів з метою захисту від корозії. Їх застосовують для утво-рення електричної ізоляції трубчастих резисторів, в яких на зовні-шню поверхню керамічної трубки нанесена проволочна обмотка з ніхрому чи константану, поверх якої наплавляється шар емалі, що ізолює окремі витки і захищає обмотку від вологи.