Электроизоляционная слюда и материалы на ее основе.

 

Слюда представляет собой природный минерал с характер­ным слоистым строением, позволяющим расщеплять кристаллы слюды на тонкие листочки толщиной до 0,005 мм. Расщепление кристаллов слюды происходит по параллельным друг к другу плоскостям спайности.

Тонкие листочки слюды обладают гибкостью, они упруги и имеют высокий предел прочности при разрыве (σ_р=15-35 кГ/см²). Склеивая листочки слюды клеящими смолами или лаками (шеллачный, масляно-битумный и др.), получают твер­дую (миканиты) или гибкую (микаленты) слюдяную изоляцию для обмоток электрических машин.

Природные слюды имеют сложный химический состав, в ко­торый входят кремний (Si), калий (К), магний (Mg), алюминий (Аl), кислород (О₂) и водород (Н). Кроме этих основных эле­ментов, в слюде содержатся в небольшом количестве (до 1—3%) ' окислы железа, кальция, бария, хрома и других элементов (FeO; F₂O₃; СаО; ВаО; Сг₂О₃ и др.). Из довольно большой группы природных слюд в качестве электроизоляционных материалов применяют только два вида слюды — мусковит и флогопит. Эти виды слюды отличаются хорошей расщепляемостью и хорошими электрическими характеристиками.

Мусковит — калиевая слюда (химическая формула К₂О*ЗАl₂О₃*6SiО₂*2H₂O). Цвет кристаллов мусковита преиму­щественно серебристый, иногда с зеленоватым или красноватым оттенком. Тонкие листочки (0,01—0,06 мм) этой слюды прозрач­ны. Мусковит обладает химической стойкостью; на него не дей­ствует ни один из растворителей и щелочей. Серная и соляная кислоты разлагают мусковит только при нагревании.

Основные характеристики мусковита: удельный вес 2,7— 3,0 г/см³; гигроскопичность 0,16-0,18%; ρ_υ=10¹⁴-10¹⁶ Ом/см; ε =6-8; tg δ= 0,0003-0,0005; Е_пр=120-190 кВ/мм (при толщи­не листочков 0,01 мм). С увеличением толщины электрическая прочность слюды понижается.

Мусковит не изменяет своих свойств до температуры 500— 600°С. При превышении этих температур из слюды начинает выделяться химически связанная вода. В результате этого листочки слюды вспучиваются, т. е. увеличивают свою тол­щину. При этом, резко ухудшаются электрические и другие характеристики. Температура плавления слюды мусковит равна 1260— 1300°С,

Флогопит — калиево-магиезиальная слюда (химическая фор­мула K₂О*6MgO* Al₂О₃*6SiО₂*2H₂О). Цвет кристаллов флого­пита изменяется от черного и коричневого до янтарного и даже иногда серебристо-светлого. Тонкие (0,01—0,03 мм) листочки слюды флогопита полупрозрачные Они имеют меньший предел прочности при разрыве и менее упруги по сравнению со слюдой мусковит. Сравнительно низкое сопротивление истиранию слюды флогопит позволило применять ее в производстве клееных ли­стовых материалов — коллекторных миканитов. Из них штампу­ют прокладки для изоляции медных пластин в коллекторах эле­ктрических машин (рис.119). Находясь во время работы под истирающим действием щеток, изоляционные прокладки из фло­гопита истираются в одинаковой степени с медными пластинами. Это обеспечивает нормальную работу коллектора.

Флогопит обладает меньшей химической стойкостью по срав­нению с мусковитом. Он реагирует с кислотами, но щелочи на него не действуют.

 

Рис.119. Электроизоляционные прокладки из коллекторного миканита.

Основные характеристики флогопита: удельный вес 2,7-2,8 г/см³; гигроскопичность 0,20—0,26%; ρ_υ = 10¹³-10¹⁵ Ом*см; ε = 5-7; tg δ = 0,002-0,008;

Е_пр = 95-180 кВ/мм (при толщине листочков 0,01 мм).

Флогопит не изменяет своих характеристик до температур 800—900°С. При превышении этих температур начинаете, вспучивание листочков флогопита с потерей ими первона­чальных электрических и ме­ханических свойств

У некоторых разновидностей флогопита с повышенным содержанием воды (гидратизированный флогопит) резкое изменение свойств наступает, начиная с температуры 200—250°С. Температура плавления слюды флогопит равна 1270—1330°С.

Слюда залегает в земле в виде жил вместе с другими мине­ралами (пегматит, кварц и др.). Добытые кристаллы слюды, от­деленные от посторонних минералов, называются забойным сыр­цом. Ввиду того, что забойный сырец содержит 60—70% низко­качественной слюды с включениями различных минералов, его подвергают очистке и получают промышленный слюдяной сырец. Последний раскалывают на пластины, называемые слюдяными подборами.

^: По величине полезной площади слюдяные подборы делятся на двенадцать размеров, согласно площади прямоугольника (с отношением сторон от 1:1 до 1:3), который может быть вписан в контур подбора, свободный от дефектов — трещин, минераль­ных включений и др. В табл. 39 приведены размеры слюдяных подборов.

 

Размеры слюдяных подборов

Таблица 39

Размер подборов	Площадь прямоугольника, вписываемого в контур подбора. См2	Размер подборов	Площадь прямоугольника, вписываемого в контур подбора. См2
	155 и более 90-155 65-90 50-65 40-50 30-40	0,5	20-30 15-20 10-15 6-10 4-6 0,5-4,0

 

 

Различают подборы для конденсаторной слюды, подборы слюды для электровакуумных приборов и подборы для щипаной слюды, идущей на изготовление клееных слюдяных материа­лов — миканитов и микаленты.

Конденсаторная слюда представляет собой листочки прямо­угольной формы толщиной 20—65 мк, длиной 7—60 мм и шири­ной 4—50 мм. К конденсаторной слюде, идущей для изготовле­ния слюдяных конденсаторов, предъявляют самые высокие тре­бования. Все марки конденсаторной слюды изготовляют из мус­ковита методом штамповки листочков, получаемых из подборов. Только защитные (боковые) пластинки конденсаторов изготов­ляют из твердых сортов флогопита.

Слюда для электровакуумных приборов должна обладать наибольшей плотностью, чтобы обеспечивать хорошую дегазацию приборов. Кроме того, слюдяные изоляционные детали для элек­тровакуумных приборов должны быть механически прочными. Этим требованиям удовлетворяет слюда мусковит, из листочков которой получают (штамповкой) различные плоские детали для внутренней изоляции в электронных лампах.

Щипаная слюда представляет собой листочки толщиной 10— 45 мк, имеющие форму контура, соответствующую контуру под­бора. Щипаную слюду получают методом расщепления соответ­ствующих подборов слюды мусковит и флогопит. Этим методом можно получить листочки однородные по толщине. В зависимо­сти от площади прямоугольника, который можно вписать в кон­тур листочка, различают девять размеров щипаной слюды.

Щипаную слюду применяют для изготовления ответственных видов изоляции (межвитковая, пазовая и др.) в турбогене­раторах, гидрогенераторах, тяговых электродвигателях и в дру­гих электрических машинах. Из-за малой площади листочков щипаной слюды ее применяют в виде клееных слюдяных элект­роизоляционных материалов —миканитов и микаленты.

 

Размеры листочков щипаной слюды

Таблица 40

	Размеры листочков щипаной слюды
								0,5
Площадь вписываемого прямоугольника, см2	50-65	40-50	30-40	20-30	15-25	10-15	6-10	4-6	0,5-0,4