L21 zespół w składzie

Tomasz Misztal

Piotr Kotaś

Janusz Kuta

Witold Skrzypek

LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA ELEKTRYCZNEGO

TEMAT: Elektroizolacyjne materiały ceramiczne.

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 3

Ocenialiśmy próbki:

- masa zwykła (kwarcowa) MZ

- masa wysokoglinowa MWG

1.Mikroskopowe badanie wybranych próbek.

a. Określenie cech próbek: niedopalonej, dopalonej właściwie, przepalonej.

temperatura wypalania 1350C-próbka niedopalona, występują drobne kryształy i słabo wykształcone pory. Całość w fazie szklistej.

temperatura 1380C - większe kryształy o ostro zarysowanych krawędziach, większe pory. Całość w fazie szklistej.

temperatura 1410C - bardziej widoczne kryształy, rzadziej występujące krawędzie stopione lub natopione, pory dużo większe łączące się w kanały.

b. Ocena próbek badanych mikroskopowo.

próbka S-175/3

dosyć duże kryształy, wyraźnie widoczne pory które są drobne, chociaż zdarzają się większe. Faza krystaliczna złożona jest z różnych kryształów.

Na próbce zauważamy defekty.

próbka S-975/59

drobne pory, dużo nieobtopionych kryształów, posiadają ostre krawędzie.

Na próbce zauważamy dosyć duże defekty.

2. Porównanie w zależności od temperatury wypalania stosunku fazy szklistej do fazy krystalicznej.

Temperatura C	Faza szklista	Faza krystaliczna
	Dla MGW
1350	44% obj	55% obj
1380	55% obj	44% obj
1410	62% obj	38% obj
	Dla MZ
1350	42% obj	58% obj
1380	48% obj	52% obj
1410	53% obj	47% obj

3. Dokonanie podziału próbek wg. PN-76/E-06301 na 8 grup.

1.Grupa 100 -porcelana elektrotechniczna.

Zastosowanie: izolatory i części izolacyjne.

Przykłady: bezpieczniki nn, rezystory, izolacyjne osłony wielkogabarytowe.

2.Grupa 200 - ceramika steatowa (na bazie talku).

Zastosowanie: izolatory o dużej wytrzymałości mechanicznej i podwyższonych temperaturach eksploatacji, elementy pojemnościowe kondensatorów, elementy izolacyjne w urządzeniach elektronicznych i próżniowych, elementy lamp elektronowych.

Przykłady: bezpieczniki (temp. pracy powyżej 100C) np.125A , 200A , 250A itp.

3.Grupa 300 - ceramika kondensatorowa (na bazie tytanu).

Zastosowanie: kondensatory do obwodów wielkiej częstotliwości, kompensacyjne części i podzespoły urządzeń elektronicznych.

Przykłady: kondensatory.

4.Grupa 400 - ceramika kordierytowa i celsjanowa.

Zastosowanie: części konstrukcyjne o dużej odporności na zmiany temperatury.

Przykłady: korpusy cewek wielkiej częstotliwości.

5.Grupa 500 - ceramika porowata (na bazie materiałów szamotowych).

Zastosowanie :elementy izolacyjno - konstrukcyjne elektrycznego sprzętu grzejnego o temp. przewodów grzejnych.

Przykłady: elementy izolacyjne w żelazkach ,grzejnikach elektrycznych itp.

6.Grupa 600 - ceramika mulitowa, korundowo - mulitowa.

Zastosowanie: elementy konstrukcyjno - izolacyjne do pracy w wysokich temperaturach.

Przykłady: obudowy świec ,diody ,tyrystory.

7.Grupa 700 - ceramika korundowa (pow. 98% AL2O3).

Zastosowanie: jak wyżej.

Przykłady: podłoża układów scalonych hybrydowych ,materiały elektroniczne (półprzewodniki).

8.Grupa 800 - ceramika tlenkowa (BeO , MgO , ZrO2) .

Zastosowanie: elementy konstrukcyjno-izolacyjne do specjalnych urządzeń elektrotechnicznych.

Przykłady: urządzenia lamp elektronowych.

Uwaga: Grupy 600 ,700 ,800 - są podwójnie wypalane.

4. Porównanie właściwości porcelany z grupy 110/1 oraz steatytu z grupy 220.

					Grupa
					100	200
					Składniki podstawowe
Właściwość	Symbol jednostki	Jednostka	Mnożnik	Warunki badania	alkaiczny glinokrzemian (porcelana)	krzemiany magnezu (steatytowe i forsteterytowe)
					Rodzaj
					110 / 1	220
					Nazwa materiału
					porcelana elektrotechniczna prasowana	steatyt
1	2	3	4	5	6	7
Gęstość pozorna, co najmniej		g / cm^3	-	-	2,2	2,6
Porowatość pozorna (otwarta) ,nie większa niż	p	%	-	-	1,5	0
Wytrzymałość na zginanie ,co najmniej	R g	MPa ( N / mm^2 )	-	bez szkliwa ze szkliwem	40 -	120 -
Wytrzymałość na rozciąganie ,co najmniej	R r	MPa ( N / mm^2 )	-	bez szkliwa ze szkliwem	- -	45 60
Udarność ,co najmniej	R u	k J / m^2	-	bez szkliwa	1,3	2,5
Współczynnik sprężystości ,co najmniej	E	MPa ( N / mm^2 )	10^3	-	-	80

1	2	3	4	6	7	8
Wytrzymałość dielektryczna ,co najmniej	E d	k V / mm	-	-	-	13
Współczynnik strat dielektr. więcej niż	tg	-	10^-3	f = 50 Hz f = 1 kHz f = 1 MHz	- - -	5 - 3
Przenikalność elektryczna względna		-	-	f = 50 Hz	-	5,07,0
Współczynnik temperaturowy przenikalności elektrycznej	TW	1 / K	10^-6	f = 50 Hz	-	+160 +70
Rezystywność co najmniej		cm	-	20 C 200 C 600 C	10^12 10^6 10^4		10^13 10^10 10^5
Rezystywność powierzchniowa co najmniej	p		-	-	10^10		10^10
Ciepło właściwe	Cp	J ( kg K)	-	20100 C	800900		800900
Średni współ. rozszerzalności liniowej		1 / K	10^-6	20100 C 20600 C	3,05,0 4,07,0		7,09,0 7,09,0
Średnia przewodność temperaturowa		2 m / s	10^-6	20100 C	0,61,1		1,01,1
Przewodność cieplna		W/ ( m K)	-	20100 C	1,02,5		2,03,0
Odporność na zmiany temp. co najmniej	T	K	-	-	150		80

Wnioski :

Na podstawie danych możemy stwierdzić że wytrzymałość mechaniczna sceatytu jest znacznie większa od wytrzymałości porcelany elektrotechnicznej prasowanej, rezystywność jest porównywalna ,chociaż sceatyt przy temperaturze 200C ma dużo większą rezystywność co przeważa w jego zastosowaniu w elementach nagrzewających się np. większych bezpiecznikach 250A itp. Rozszerzalność liniowa sceatytu nie zmienia się ze wzrostem temperatury w przedziale 20600C co jest bardzo ważnym parametrem dla urządzeń pracujących w zmiennych warunkach temperaturowych. Przewodność cieplna sceatytu jest większa ,co umożliwia szybsze oddawanie ciepła.

Tak więc na podstawie danych można wywnioskować, że sceatyt jest ogólnie lepszym materiałem od porcelany elektrotechnicznej prasowanej.

5

2

---