|
| |
|
Главная Журналы Ковденсаторы КПК (рис. 87) выполнены в виде основания - статора 2 из установочной керамики, на верхнюю плоскость которого нанесена серебряная обкладка, соединенная с внешним выводом 5, и ротора из конденсаторной керамики, на внепппою сторону которого также нанесена серебряная обкладка, соединенная через ось с вьшодом 1. Обкладки имеют форму полукруга. Статор и ротор соединены между собой осью 4. При повороте ротора происходит уменьшение площади перекрытия обкладок и соответственно изменяется емкость ковденсатора. § 46. ПРИГОТОВЛЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКОЙ МАССЫ. ФОРМОВКА И ОБЖИГ ЗАГОТОВОК Технологический процесс приготовления керамического материала и изделий из него, состоит: из приготовления керамических масс, оформления и обжига заготовок, обработки обожженных изделий. Керамические массы приготовляют тремя способами: смешиванием тонкодисперсных сырьевых компонентов и одновремен-HbEvi тонким измельчением и смешиванием сырьевых компонентов в мельницах периодического либо непрерьшного действия. Наиболее распространено измельчение и смешивание компонентов в шаровых мельницах периодического действия. Измельчение может выполняться раздавливанием, раскальшанием, истиранием, ударом и комбинированным воздействием. Наиболее распространены раздавливание (в щековых, валковых и других дробилках) и удар в сочетании с истиранием (в шаровых и струйных мельницах). Кроме того, применяют сочетание раздавливания с истиранием (в конусных мельницах и дробильных бегунах), удар (в дезинтеграторах и бесколосниковых молотковых мельницах), раскальшание в сочетании с ударом и истиранием (в вибрационных шаровых мельницах и мельницах без мелющих тел). В последнее время в производстве керамических конденсаторов для измельчения компонентов используют кавитацию, возникающую в жидкости под действием ультразвуковых колебаний. Наиболее перспективным считается вибропомол. Качество измельчения характеризуется тониной помола (дисперсностью) - размерами полученных частиц материала. Так, при крупном дроблении размер частиц составляет до 10 мкм, при среднем - до 10, при мелком - до 10 , при тонком измельчении - до 10, а при сверхтонком до 10,1 и 10" мкм. Определенные размеры частиц получают на различном оборудовании. Так, щековые дробилки обеспечивают размеры частиц до 10" мкм, валковые - от 10 до 10, молотковые - от 10 до 10, электрогидравлические - от 10 до 10", бегуны - от 10 до 10, ротационные шаровые мельницы - от 10 до 1, вибрационные сухого помола - от 10 до 1, а мокрого помола -от 10 до 10", кавитационные мельницы - от 1 до 10", а струйные (вибрационные) без мелющих тел - от 10 до 10" мкм. Измельчение, как правило, проводят в несколько этапов на различном оборудовании в зависимости от кондиции исходного материала и необходимой степени измельчения. 118 Так как в керамической массе недопустимы оксиды железа, рабочие поверхности оборудования вьшолняют из нержавеющих легированных или износостойких марганцовистых сталей, футеруют специальным камнем, а для особо чистых масс - специальной износостойкой резиной. Камашстые материалы - тальк, кварц, полевой и плавиковый шпаты, магнезит, мрамор, кальцит, пегматит, воластенит измельчаются на дробильном оборудовании в один или несколько приемов. Пластинчатые материалы - глины, каолин и бентониты - в молотковых мельницах. Оксиды и синтезированные соединения (cneiai), оксид алюминия AI2 О3, диоксиды титана TiOi н циркония ZrOi, карбонаты кальция, магния, бария и стронция, фториды кальция и бария подразделяются на твердые и мягкие материалы. Твердые измельчают в щековых, а затем валковых дробилках, а мяпсие - на бегунах с решетчатым стальным подом и стальными катками. Каменистые материалы и твердые оксиды после измельчения проходят магнитную сепарацию для отделения оксидов железа. Помол в шаровых мельницах имеет некоторые особенности. Измельчение в них происходит от одноврегленного действия удара и истирания. Эффективность каждого из этих действий зависит от частоты вращения барабана. Мелкие фракции эффективнее измельчаются MOKpbnvi помолом с преобладанием эффекта истирания. Применение в этом случае вместо шаров ци-ливдрических тел увеличивает интенсивность помола, кроме того, целесообразно вводить поверхностно-активные вещества: сульфатный щелок и суль-фа1Ноч;пиртовую барду. Мелющие тела должны быть различных размеров, так как крупные оказьшают более эффективное ударное действие, а мелкие - истирающее. Недостатки помола в шаровых мельницах - большой намол футеровю! и мелющих тел, а также длительность процесса. Качество помола характеризуется двумя показателями; гранулометрическим составом и удельной поверхностью. Поверхностно-гранулометрический состав определяют: ситовым анализом, при котором помолотая масса пропускается через несколько сеток с размерами ячеек, соответствующими категории тонины помола; при рассеве порошков с размерами частиц более 0,1 мм точность измерения 1-3%, а при рассеве тонкодисперсных порошков - 10-20%; седиментометрическим анализом, при котором дисперсность рассчи-тьшают по скорости осаждения частиц различного размера в жидкой среде; турбодиметрическим анализом, при котором и удельную поверхность материала (размер поверхности 1 г материала) находят методами, основанными на эффектах адсорбции (газа или красителя из водной среды), теплоты смачивания, скорости фильтрации и др. Наиболее простой и быстрый метод основан на зависимости скорости прохождения воздуха через слой порошка от его удельной поверхности. Измельченные, смешанные между собой и разбавленные водой в шаровой мельнице керамичеисие фракции образуют полужидкую массу, называемую шликером, В шликере содержится от 40 до 60% воды. Из шаровой мельницы шликер пропускается через магнитный сепаратор и вибросито, сливается в пропеллерную мешалку и непрерывно перемешивается в ней, чтобы предотвратить осаждение крупных частиц и компонентов большой плотности, а затем поступает на операцию оформления заготовок (формообразование) . На зтой операции из керамической массы в виде шликера или полученной из него формовочной массы получают заготовки определенной конфи-гурации и необходимых размеров, которые передают на сушку и обжиг. Наиболее широкое распространение получили следующие способы получения заготовок из шликера: литье в гипсовые формы, горячее литье под давлением и литье на подложку (получение литых пленок). Из формовочной массы заготовки получают пластичным формообразованием (протяжкой). Кроме того, заготовки получают сухим или пластическим прессованием, а также штамповкой прессАорошков. Литье в гипсовые формы основано на свойстве пористых тел отбирать часть воды из шликера в результате капиллярного действия и диффузионных процессов и применяется для изготовления крупных заготовок сложной формы, однородных по структуре и плотности (например, для высоковольтных конденсаторов). Шликер запивают в гипсовую форму, имеющую оттиск формуемой детали, и вьщерживают. Гипс постепенно отбирает воду из шликера и, когда керамическая масса приобретает определенную форму и твердость, форму разбирают. Этот процесс удобен, но малопроизводителен (из-за длительности отвердевания шликера). Горячим литьем под давлением получают заготовки высокой точности. Предварительно отвакуумированный шликер подогревают в баке с водяной или масляной рубашкш, в которой размещены электронагреватели. В верхнюю полость герметичного бака подается сжатый воздух, и шликер под давлением заполняет форму; давление выдерживают, пока заготовка не отвердеет. Этим методом изготовляют секционные конденсаторы КЛС. Приготовление шликера осуществляется в обогреваемых смесителях. Ддя получения керамических пленок методом литья на подложку шликер равномерной полосой подается из специальной фильеры на непрерьшно движущуюся под ней подложку, подсушивается до определенной твердости и снимается. Керамические пленки используются в производстве монолитных конденсаторов КМ и др. Предварительно в шликер добавляют специальные связующие высокомолекулярные вещества. Перед литьем шликер вакуумируют. В качестве подложек используют органические пленки, непрерьшные ленты ю специальной стали с полированной поверхностью, листы стекла и полистирола и другие материалы. Для улучшения снятия подсушенной керамической пленки подложки протирают специальными смазками. Толщина отливаемой пленки регулируется расстоянием между фильерой и подложкой. После наливки пленки сушат на воздухе 3-4 ч при 50-60°С, снимают и режут на полотна. Кроме того, заготовки изготовляют из формовочных масс, которые приготовляют из шликера. Формовочная масса должна иметь определенную твердость, достаточную для сохранения приданной формы, для чего шликер обрабатьшают на фильтр-прессах (для удаления воды) и вакуум-мялках. Фильтрпрессование (отжатие) вьшолняют через плотный материал под высоким давлением, создаваемым мембранными насосами в специальных рамках фильтр-пресса. Остаточная влажность массы зависит от давления, времени выдержки, толщины коржа и температуры. Вместо фильтр-прессов применяют барабанные вакуумные и прессовые установки непрерьшно-го действия, а также установки электрофореза. Полученную массу передают на вылеживание (старение), а затем дополнительно проминают (усредняют) и уплотняют. Для этого используют вакуум-мялки, в которых масса продавливается шнек-прессом через решетку в вакуумную камеру (1,7-7) • 10" Па). В этой камере из массы вьщеляются пузырьки воздуха, она попадает на второй шнек-пресс и продавливается через специальный мундштук, который придает ей необходимые форму и размеры. После такой обработки масса становится пластичной, т.е. способна принимать под влиянием внешнего воздействия необходимую форму (без разрьша сплошности) и сохранить ее после прекращения воздействия. Пластичное формообразование представляет собой протяжку, резку и подсушку заготовок правильной геометрической формы (цилиндрической, трубчатой, квадратной) и осуществляется на вакуум-прессах или вакуум-мялках. Протяжка - наиболее распространенный процесс в производстве керамических конденсаторов, например трубчатьк КТ. После формовки заготовки первоначально сушат на воздухе, а затем в специальных камерах при 200-250 С, вторично выдерживают при нормальной температуре и прогревают при температуре 80° С. Заготовки сложной формы по образующей стороне (высоковольтные изоляторы) дополнительно механически обрабатывают на токарных, фрезерных или сверлильных станках специальными резцами. Сухое и пластическое прессование порошков - простой, дешевый и производительный процесс, обеспечивающий высокую точность размеров получаемых заготовок (например, подстроечных конденсаторов, изоляторов, установочной керамики и других деталей). Порошки для прессования приготовляют различными способами: в лопастном смесителе или на бегунах с последующим гранулированием (через сито), иногда дроблением брикетированной массы (пластичные порошки) ; на бегунах с обогреваемьпм подом (термопластичные порош-); в вибрационных камерных и других смесителях (часто с одновременным вакуумированием). Свойства порошков характеризуются: пластичностью - возможностью образования изотропной структуры прессованной Заготовки; сыпучестью - возможностью равномерной засыпки порошка в Рабочую камеру пресс-формы; усадкш - изменением первоначальных размеров заготовки после обжига, происходящим в результате перекристаллизации структуры (уплотнения) при спекании. Вьшолняют прессование на авлических, механических и пневматических прессах. Сухое прессование - это получение заготовок из порошков с неводны-"и Органическими или гидроорганическими пластификаторами (наиболее Распространен поливиниловый спирт) на механических прессах-автоматах. Номинальное удельное давление прессования (1,2-2,5) -Ю кПа. Пластическое прессование - это получение заготовок из пластичных поропжов, которые при достаточно большом внешнем воздействии с однородной плотностью заполняют все части пресс-формы. Прессование выполняют на гидравлических прессах при удельном давлении для заготовок с неразвитой формой (57) • Ю"* кПа, а сложной формы - (1-1,2) • ЮкПа. Штампование -это получение заготовок сложной объемной формы из высокопластичных порошков с большой неравномерностью распределения массы по объему пресс-формы. При этом используются простые пресс-формы, а процесс высокопроизводителен. В пресс-порошки вводятся пластификаторы на основе растительных дегтей, а также сосновая смола, касторовое и льняное масло, продукты переработки нефти, сланцев и каменного угля, дистиллатный экстракт, битум, мазут. Удельное давление (68) • 10 кПа. Заготовки, полученные любым видом формообразования, подвергают прогреву, предварительной и окончательной сунпсе в прямоточных, туннельных, конвейерных, барабанных или камерных печах. Высушенные заготовки обжигают. Иногда используют бесшликерный способ приготовления пластичной формовочной массы. В этом случае в керамические порошки вводят пластификаторы (в виде эмульсии или раствора) и перемешивают массу в смесителях различного типа, а затем вакуумируют в вакуум-мялках. Когда требуется особая водонепроницаемость изделий, стойкость к воздействию агрессивных сред и загрязнений, поверхность изделий глазируют. Для этого отформованные и подсушенные заготовки методом погружения покрывают жидкой глазурью, подсушивают и передают на обжиг. Места, где глазури не должно быть предварительно покрьшают специальной смазкой. Глазурь представляет собой алюмосиликатное или алюмобороси-ликатное стекло. Толщина глазурованного покрытия (после обжига) 0,15-0,3 мм. В результате обжига керамическая масса спекается, превращаясь в плотную механически прочную монолитную структуру. Спекание может происходить в твердой (однокомпонентных материалов) и жидкой (многокомпонентных) фазах. Спекание в твердой фазе состоит из двух фаз: вначале происходит сближение центров частиц и увеличение площади их контакта (запльшание промежутков), а затем - частичное вязкое запльшание разобщенных пор. Спекание в жидкой фазе имеет специфичную фазу - жидкую, при которой происходит расплав легкоплавких компонентов с образованием новых соединений при частичной диффузии тугоплавких компонентов в расплав. Обжиг керамики вьшолняют при строго определенных температурах газовой среде. Изменения режима обжига значительно изменяют свойства керамики. При обжиге заготовки нагревают, вьщерживают при определенной температуре, а затем охлаждают. Температура обжига керамики в печах периодического (горны, камерные) и непрерьшного (туннельные, щелевые) действия 1270-1300° С. Для контроля температуры используются пирометры, термопары с самопишущими приборами, фотоэлектрические и радиационные приборы, давления - V-образные стеклянные манометрические трубки, жидкостные и мембранные тягонапорометры, а газового состава - газоанализаторы 122 Регулируется температура вручную или автоматически. Есть печи с автоматической системой регулирования режимов обжига. Состояние поверхности, точность геометрической формы и размеры керамических заготовок должны отвечать высоким требованиям, так как эти факторы влияют на электрические характеристики и, кроме того, на возможность соединашя с другими деталями (металлическими). Основными видами обработки керамических заготовок являются шлифовка, резка и металлизация. Плоские поверхности шлифуют с одной или двух сторон, в том числе и торцы (плоское шлифование), а цилиндрические - снаружи и внутри (круглое шлифование). Керамику шлифуют свободным и связанным абразивом, иногда ис-гользуя ультразвук. Чаще ультразвук применяют при сверлении фасонных и цилиндрических отверстий небольших размеров и резке пластин. Припуски на шлифовку составляют 0,5-1,0 мм для мелких деталей и 1-3 мм для крупных. Плоские и круглые заготовки шлифуют как на серийных (металлообрабатывающих) , так и на специальных станках. § 47. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПАСТ ДЛЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ В качестве обкладок керамических конденсаторов используют серебро, платину, палладий, так как они имеют высокую электропроводность и коррозионно устойчивы. Рассмотрим процесс приготовления серебросо-держащей пасты для нанесения серебряных обкладок. Паста состоит из мелкодисперсного серебра и этилцеллюлозного лака. Мелкодисперсное серебро начинают приготовлять с отвес-ки компонентов исходной смеси: азотнокислого серебра (62,9%), двууглекислого (18,55%) и муравьинокислого (18,55%о) натрия. Смесь растворяют в дистиллированной воде из расчета 1,5-2 л воды на 100 г смеси. При этом происходит реакция восстановления серебра, сопровождаюпаяся вьщелени-ем углекислого газа. Сосуд со смесью помещают на 1,5-2 сут в термостат при температуре 60-70° С. Когда полностью прекратится вьщеление пузырьков углекислого газа, сосуд вьшимают из термостата и проверяют полноту осаждения серебра. Если при добавлении нескольких капель раствора двууглекислого натрия не появится муть, осаждение серебра полное. В ином случае нужно добавить небольшое количество двууглекислого и муравьинокислого натрия и продолжать реакцию. Полученный раствор фильтруют через воронку Бюхнера, на решетку которой укладывают в три слоя бумажный фильтр, смоченный дистиллированной водой. Оставшийся осадок 2-3 раза промьшают дистиллированной водой, которую отсасывают под вакуумом, пока не прекратится частое вьщеление капель. Осадок вместе с фильтрами помещают в фарфоровую или из нержавеющей стали ванночку, которую устанавливают в термостат и просушивают при 110-150°С до полного высыхания. Полученное Мелкодисперсное серебро переносят в плотно закрьшающийся стеклянный сосуд и хранят в нем. Следует отметить, что в результате реакции восстановления получается 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 |