十十一绝缘电容材料.pptx

在电工技术中的功用功用：使导电体与其它部分相互绝缘 把不同电位的导体分隔开来 提供电容器储能的条件 改善高压电场中的电位梯度电工技术的发展方向：高压、高频、大容量、小体积绝缘材料分类：绝缘材料分类：（根据不同特征）物理状态：气体、液体、弹性体、固体化学成分：有机、无机用途：高压工程材料、低压工程材料来源：天然、人工合成电绝缘材料几个性能参数：电绝缘材料几个性能参数：击穿强度Eb(kVmm)抗击穿能力 Eb=Ub(击穿电压)/h(电极间距)电阻率(cm)介质损耗角正切 tg tg=有功电流/无功电流 介电常数E0/E绝缘电阻的工程意义：材料吸湿后会显著降低（大小判别受潮程度）表面电阻受外界环境影响很大（防止污染）交流电压作用下 大，大时，电压分布主要决定于介电常数 小，小时，电压分布主要决定于电阻率介电常数的工程意义：电机、电器结构中，不同绝缘材料合用，会影响整个绝缘系统电压分布的均匀性，设计时应给予足够重视。灰尘、杂质、水份也会带来影响。电容器中，用大的材料：减少体积，增加容量电缆中，用小的材料：防止产生过大的充电电流吸湿受潮后值大大增加，改变对T、（频率）变化的规律（以此判断受潮程度及决定可否运行）产生介质损耗的主要原因：漏导电流使介质发热，损耗能量介质缓慢极化过程中克服分子间的摩擦与引力，产生能量损耗（称极化损耗，由吸收电流引起）强电场作用下，产生气体游离而引起的损耗介质极化的基本形式：电子位移式：电子轨道相对于原子核产生位移，极化时间（1014 1015s）所有介质内部都存在，是完全弹性的，外电场消失后立即恢复离子位移式：正负离子在有限范围内产生弹性位移，极化时间（1012 1013s）以上两种均为电荷在外电场作用下作相对位移形成偶极式：极性分子组成的介质内，偶极性分子沿电场方向作有序排列（定向）极化时间（102 1010s）介质损耗的工程意义：介质损耗的工程意义：根据tg的变化可判断设备的绝缘品质，受潮或性质恶化，tg变大，根据tgf(t)的变化速度可判别受潮程度。（材料干燥，温度升高，变化不大，电导按指数上升，使有功电流分量增大，tg增大；材料受潮，温度升高，明显增大，使无功电流分量有某些增长，tg增加缓慢）工程上常以70与20 时测量的tg值之比，结合实际经验确定材料是否受潮利用介质损耗发热进行高频加热和干燥（热量由内部产生，加热迅速均匀）1、电绝缘树脂电绝缘树脂 属属于于高高分分子子有有机机化化合合物物，是是多多种种绝绝缘缘材材料料的的主主要要组组成成部部分分。它它可可配配制制成成各各种种漆漆、胶胶、涂涂料料及及粘粘合合剂剂，还还可可用用它它直直接接作作电电缆缆、电线的外包绝缘、电气元件的铸型绝缘结构。电线的外包绝缘、电气元件的铸型绝缘结构。主要包括：主要包括：天然树脂、酚醛树脂、苯胺甲醛树脂、聚酯树脂、天然树脂、酚醛树脂、苯胺甲醛树脂、聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚酯亚胺树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚酯亚胺树脂、芳香聚酰胺树脂、聚四氟乙烯树脂、有机硅树脂、芳香聚酰胺树脂、聚四氟乙烯树脂、有机硅树脂、聚苯醚树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯聚苯醚树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯需考虑的性能参数：需考虑的性能参数：击穿强度Eb(kVmm)电阻率(cm)介质损耗角正切 tg 介电常数苯胺甲醛树脂(AF)三聚氰胺甲醛树脂(MF)环氧树脂环氧树脂芳香聚酰胺树脂芳香聚酰胺树脂聚苯醚树脂聚苯醚树脂(或或)有机硅树脂有机硅树脂聚酯亚胺树脂聚酯亚胺树脂2、绝缘漆和胶绝缘漆和胶 绝缘漆和胶在绝缘材料中应用很广。常用的漆和胶按用途不同，可分为五类。有的漆和胶具有多种用途。(1)浸渍漆：浸透性良好，干透性好，固化性好，无腐蚀作用。具有热弹性、高介电性，耐潮湿、耐热、耐油和化学稳定性(2)覆盖漆：干燥迅速，附着力强，可形成耐热、导热、耐潮及硬度高的漆膜(3)复合胶：热状态时有良好的渗透性和流动性。冷固有高的介电和防潮性能(4)电磁线漆：介电、机械强度高，耐高温性能好，包复性强，在导线上能形成均匀、无孔漆膜(5)胶粘剂：是粘性强的漆和胶，含溶剂多的为液态，含溶剂少的或不含溶剂的为稠状物半导体漆的配制及应用范围半导体漆的配制及应用范围 (一一一一)低电阻半导体漆低电阻半导体漆低电阻半导体漆低电阻半导体漆 1）酸性饱和聚醋漆）酸性饱和聚醋漆 酸性饱和聚脂漆的配方酸性饱和聚脂漆的配方2）环氧聚酯半导体漆的配方）环氧聚酯半导体漆的配方 环环氧氧聚聚酯酯、碳碳黑黑、石石墨墨、溶溶剂剂研研磨磨，当当表表面面电电阻阻系系数数 s 51035104时时，即即可可使使用用。使使用用半半导导体体漆漆前前，按按用用量量加加入入651号号聚聚酰酰胺胺树树脂脂作作为固化剂。为固化剂。(二二)高电阻半导体漆高电阻半导体漆 高电阻半导体漆的配方：将环氧树脂漆放入清洗干净的球磨机内，然后按配方称好碳化硅、二氧化硅及补加苯醇溶剂加入球磨机内研磨，研磨24h后取出测电阻，当其表面电阻系数 s 1010 1012时，即可使用。使用半导体漆前，按用量加入651聚酰胺树脂。表表14高电阻半导体漆的配方高电阻半导体漆的配方3、层压制品、层压制品 层压制品是由天然或合成纤维纸、布，浸(或涂)胶后经热压卷制而成。成型材料主要有：纸板、布板、玻璃布板等。4、橡胶制品、橡胶制品1）橡皮在高压下使用天然橡胶和丁苯橡胶制成的橡皮时，应在其表面包一层半导体橡皮，使其表面达到零电位，防止橡皮表面产生气体电离，避免橡皮遭受电离臭氧的破坏。在光的作用下，特别是紫外线的作用下，为了避免橡皮老化，对天然、丁苯橡胶制成的橡皮绝缘层或护套需加覆盖层。在高温、防爆电机、电器和无线电绝缘方面，可选用二甲基硅橡胶制成的橡皮。2）硬橡皮硬橡皮是天然橡胶或丁基橡胶、丁苯橡胶及其混合物，加适量填料和添加剂(促进剂、硫化剂等)后，经混炼、塑挤(或硫化)而成。5、塑料、薄膜、粘带及复合制品、塑料、薄膜、粘带及复合制品1)弹性塑料：弹性塑料：聚乙烯塑料、氟塑料、聚氯乙烯塑料聚乙烯塑料、氟塑料、聚氯乙烯塑料2)薄膜：聚酯薄膜、薄膜：聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜3）粘带：有机硅玻璃粘带、）粘带：有机硅玻璃粘带、硅橡胶粘带硅橡胶粘带硅橡胶粘带硅橡胶粘带、聚酰亚胺薄膜粘带聚酰亚胺薄膜粘带聚酰亚胺薄膜粘带聚酰亚胺薄膜粘带4）复合制品）复合制品聚聚酯酯薄薄膜膜绝绝缘缘纸纸复复合合箔箔、聚聚酯酯薄薄膜膜玻玻璃璃漆漆市市复复合合箔箔、聚聚酯酯薄薄膜膜玻玻璃璃漆漆布布复复合合箔箔、聚聚由由薄薄膜膜聚聚园园纤纤维维纸纸复复合合箔箔、聚聚酯酯薄薄膜膜聚聚酯酯纤纤维维纸纸复复合合箔箔、聚聚酰酰亚亚胺胺薄薄膜聚砜纤维纸复合箔、聚酰亚胺薄膜耐热纤维复合箔膜聚砜纤维纸复合箔、聚酰亚胺薄膜耐热纤维复合箔6、天然纤维纺织品天然纤维纺织品电工用棉布、麻布、丝绸、棉布带：不浸渍的棉布带，做零、部件浸渍前或整形时的临时包扎，浸渍后的布带用于包扎各种线圈或绝缘零、部件。7、浸渍纤维制品、浸渍纤维制品漆布：有一定的电气性能和机械性能，可以在105温度下长期使用，适用于一般电机、电器的包扎绝缘和衬垫绝缘。漆绸、玻璃漆布、防电晕漆布8、电绝缘纸和纸板、电绝缘纸和纸板9、云母制品、云母制品：（：（常态时具有柔软性，适于作电机线圈绝缘）10、液体电介质：、液体电介质：天然矿物(石油类产品)：变压器油、油断路器油、电容器油、电缆油 化工合成物：氯化联苯、甲基硅油和苯甲基硅油、综合硅油11、气体电介质、气体电介质：空气、氢、氮、六氟化硫空气、氢、氮、六氟化硫12、绝缘材料用的防霉剂和防霉剂的溶剂、绝缘材料用的防霉剂和防霉剂的溶剂13、电工用玻璃与陶瓷、电工用玻璃与陶瓷1）电工用玻璃玻璃是由SiO2、B2O3、PbO、Al2O3、CaO、Na2O等氧化物混合熔成的高粘度液体，在不使结晶析出的条件下急剧冷却制成的。石英玻璃、高硅酸玻璃、钠玻璃、铅玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃、低熔点玻璃2）电工陶瓷：主要成分为铝硅酸盐(A12O32SiO22H2O)十一、十一、电容器及电阻材料电容器及电阻材料電容器電容器(capacitor)電容器是用來貯存從一電路接收到的電荷之電子元件，電容器的功用有:使電訊號波動變得平滑，積存電荷以避免電路的其他部份損壞。電容器電容器各種常用的電容器Ceramic disk capacitorsSwollen caps of electrolytic capacitors-special design of semi-cut caps prevents capacitors from burstingCapacitor packages:SMD ceramic at top left;SMD tantalum at bottom left;through-hole tantalum at top right;through-hole electrolytic at bottom right.Major scale divisions are cm.1、电容器材料、电容器材料1.1 概概 述述绝缘材料：纸、陶瓷，云母、有机膜等电容器材料（传统的电容材料）（介电材料）可生成介电氧化膜的阀金属：铝、钽、铌等（电解电容器材料）电解电容器材料是上世纪中期发展起来的新型材料，独石电容器材料是新一代的陶瓷电容器材料，这些新型电容器材料使电容器的比电容大幅度提高，体积缩小。独石电容器是多多层层陶陶瓷瓷电电容容器器的别称，英文名称monolithic ceramic capacitor或multi-layer ceramic capacitor,简称MLCC 图l 各类材料的电容器的体积比容量材料符号材料名称材料符号材料名称C高频陶瓷L涤 纶T低频陶瓷Q漆 膜I玻璃釉H复合介质O玻璃膜D铝 箔Y云 母A铝 粉V云母纸N银 粉Z纸 介G合金粉J金属化纸E其它材料电容器材料的种类陶瓷电容器约占整个电容器销售额的40，电解电容器占3040，其余各类电容器占2030。1）电容器介电材料的工作原理）电容器介电材料的工作原理电容器的基本结构：由两个平行的导电极板和充满两极之间的电介质组成。电容器材料主要是指电容器中具有介电作用的功能材料电介质材料。在电容器的两极上加电压，电荷在两极板上积聚从而贮存电能，故称电容器。直流电流不能通过电容器，交流电流可以以充、放电形式通过。在电子线路中电容器用作隔直流、滤波、耦合以及电源使用。当电容器的两极加上电压形成电场时，与电极相邻的电介质内部将引起极化，基本极化模型见图2。图2 施加电场时电介质的极化模型t真电荷；b 束缚电荷；f 自由电荷图53 四种类型极化示意图电容器的容量(C介）比同样面积、同样间距的极板在真空中的电容量(C真空)大，二者的比值称为电介质的介电常数，用表示。2）电容器及其材料的基本特性参数电容器及其材料的基本特性参数A 电容量电容量 电容量公式 式中 S电极面积；d电极间距离；介电常数；K比例常数。电容器的电容量与电极面积和介电常数成正比，与极间距离(或电介质的厚度)成反比。电容量是电容器的基本参数。也是电容器材料的性能参数。B 介电损耗介电损耗电介质的极化速度有限，当电介质上加交变电场时，电位也以同样的角频率振动，但电位的相位落后于所加电场的相位，存在一定的弛豫时间)。相位差角为，因此造成能量的损耗。无损耗情况下电介常数为实数，有损耗情况下变为复数。复介电常数：j”复介电常数与相位差角之间的关系为：tag=”/称为损耗角正切(简称损耗)，表示电介质的交流特性参数。1.2 电解电容器材料电解电容器材料 电解电容器(electrolytic capacitor)占整个电容器的3040，包括铝电解电容器和钽电解电容器，与其它电容器材料的显著差别是电介质是在阳极基体材料铝、钽上生成的氧化膜。l l）电解电容器的特点）电解电容器的特点）电解电容器的特点）电解电容器的特点金属氧化膜作为电解质金属氧化膜作为电解质金属氧化膜作为电解质金属氧化膜作为电解质 电解电容器材料为铝、钽、铌、钛等伐金属材料。电介质是直接在金属表面上用阳极氧化的方法生成的氧化膜(在一个电场方向上是绝缘材料)，当反向施加电压时则是导电的，阀金属材料因此特征而得名。作为电介质的氧化膜厚度在数千埃的范围，比任何其它电容器介电层薄，极间介电层厚度越薄电容量越大，电解电容器的比电容是纸介电容的30倍。由于电解电容器材料的单向导电性，使电解电容器的正负极不能互换使用。铝电解电容器的结构与特点铝电解电容器的结构与特点正极板用铝箔，将其浸在电解液中进行阳极氧化处理，铝箔表面上便生成一层三氧化二铝薄膜，其厚度一般为0.020.03m。这层氧化膜便是正、负极板间的绝缘介质。电容器的负极是由电解质构成的，电解液一般由硼酸、氨水、乙二醇等组成。钽电解电容及特性钽电解电容及特性钽电解电容器是一种用金属钽（a）作为阳极材料而制成的，按阳极结构的不同可分为箔式和钽烧粉结式两种。材料名称 使用状态 电介质用途铝箔Al2O3铝电解电容器阳极(箔型)钽粉末、箔 Ta2O5钽电解电容器阳极(烧结型、箔型)铌粉末Nb2O5铌电解电容器阳极(烧结型)表5-2 电解电容器材料与用途 电解电容器的介电氧化膜是采用电化学阳极氧化的方法形成的。在一定的阳极氧化条件下氧化膜的厚度与阳极氧化电压成正比。dU形式中 d氧化膜的厚度，；a与伐金属性质有关的常数，V；U形阳极氧化电压，V。表5-3 由实验得到不同伐金属氧化膜的介电常数及a值：伐金属介电氧化膜CV值，(fV/cm2)AlAl2O36 8.5TaTa2O511 13NbTa2O517 19对于粉末阳极材料，往往用单位重量的CV值来表示其比电容量，或用单位体积的CV值表示体积比电容量。它们除与伐金属的性质有关外，还与粉末的比表面积成正比。对于同一阳极材料阳极氧化所加的电压越高(U形)，氧化膜单位面积的电容量越小，二者的乘积基本为常数。介电氧化膜a,/VAl2O3101014Ta2O5271520Ta2O5412021 漏电流：除与材料性质、表面状态及杂质含量有关外，还与材料的比表面积即电容量大小有关。2 2）铝电解电容器用铝箔铝电解电容器用铝箔铝电解电容器用铝箔铝电解电容器用铝箔 铝箔：阳极，表面用阳极氧化的方法形成的氧化膜就是电容器的电介质，因此铝箔本身的化学纯度及表面状态是十分重要的。要求：表面光滑，机械缺陷如深度划痕、裂痕应尽量避免。此外，铝表面的晶型结构影响铝箔的腐蚀系数，从而影响铝电容器的电容量；铝箔的强度影响电容器制作过程中铝箔适应机械化操作的能力。对阴极引箔的纯度要求工作电压低于50V的也得与阳极箔的要求相同，至于高工作电压用的阴极引箔可降低纯度要求。纯度：以铁杂质的影响最为严重，以分散的金属互化物FeAl3颗粒形式出现，在形成氧化膜介质时阻碍该处的介质形成，并成为绝缘性差的导电通道。纯度愈差耐蚀性也越差，从长寿命需要来说杂质铜引起的隐患是很大的 杂质的影响首先表现出来的是漏电流大，其次是寿命短。3 3）钽电解电容器用钽粉的质量标准及生产工艺钽电解电容器用钽粉的质量标准及生产工艺钽电解电容器用钽粉的质量标准及生产工艺钽电解电容器用钽粉的质量标准及生产工艺 钽粉：阳极材料。用于低压电容器的钽粉可以得到较高的比电容；高压钽粉的比电容较低，虽然也希望它有尽可能高的比电容，但首先要满足耐压的要求。我国电容器用钽粉质量标准根据其使用范围划分为：A系列：适用于制作阳极形成(贼能)电压100V，工作电压25V以下的电解电容器，即高比容钽粉。B系列：适用于制作阳极形成(赋能)电压200V，工作电压50V以下的电解电容器，即中压钽粉。C系列：适用于制作阳极形成(赋能)电压270V，工作电压50V以 上的电解电容器，即高压钽粉。ab图5-6 电容器钽粉颗粒形貌a 高压钽粉，b-高比容钽粉表5-4 电容器用钽粉的分类类型应用的电压范围(V)比电容(fV/g)钽粉生产方法高比容钽粉中压钽粉高压钽粉6.3253240501253500 180002000 7000300 4000钠还原法钠还原法、电子轰击或烧结氢化法电子轰击法，或烧结氢化法 电解电容器钽粉的生产工艺流程 A 高压电容器钽粉的生产工艺流程 由于高压钽粉对纯度及粉末物理性能的要求，一股都采用精炼提纯。提纯的方法有两种：(1)真空烧结提纯；(2)电子束熔炼提纯。精炼得到的钽锭经氢化破碎制成高纯钽粉。表5-5 几种新型高比容钽粉的性能牌号物理性能电性能松装密度（g/cm3）平均粒径(m)400目比例（%）比表面积(cm2/g)烧结条件(，min)比电容(fV/g)漏电K值(A/fV)击穿电压(V)FTU 180FTU 150SGZR 144PL 18000RPL 22000 1.451.82.351.720.91.30.91.33.123.214.10.91.80.91.3607060851001003000298227501500,301500,301500,301550,201550,2018000150001760018000220002.610 4210 44.210 4102104104120120热处理分析检验去超细粉调 配压 型垂熔烧结电子束熔炼酸洗除铁氢化破碎磨细筛分 水 洗高纯钽锭Ta2O5原料钽粉 产 品b后处理分析检验分 级脱 氢配料，混合，压型一段还原二段还原烧结精炼脱 氧压 型 氢化破碎破 碎石墨粉 产 品a图5-7 高压钽粉生产工艺流程图a-碳还原真空烧结法 b-电子轰击氢化法 B 高比容钽粉的生产工艺流程 高比容银粉主要是用钠还原法生产，也有一部分采用碳还原法及氢还原法。当前国内外主要用搅拌钠还原生产。热处理分析检验烘 干调 配混合搅拌还 原酸 洗水 洗分 级 水 洗破 碎 K2TaF2 NaCl Na 产 品图5-8 钠还原法生产高比容钽粉工艺流程图4 4）电解电容器材料电性能测试方法电解电容器材料电性能测试方法电解电容器材料电性能测试方法电解电容器材料电性能测试方法 A 铝箔腐蚀系数的测试方法 腐蚀：获得腐蚀坑以扩大表面积，而获得较大的电容量。方法：一般采用盐酸水溶液。低压箔用2528%的盐酸水溶液，比重为112114，温度为80 5；高压箔用6-7的盐酸水溶液，比重为l03104，温度为60 5。有些产品采用盐酸、硫酸、硝酸三酸腐蚀。腐蚀分化学腐蚀、电化学腐蚀。电化学腐蚀有交流腐蚀与直流腐蚀。腐蚀系数K用下式定义：K=C腐/C光=2NLR式中 C腐腐蚀铝箔阳极氧化后的电容量；C光末腐蚀铝箔阳极氧化后的电容量 N单位面积上腐蚀坑的数量；L腐蚀坑的平均深度；R腐蚀坑的平均半径。B 电容器用钽粉电性能检测方法 原理：将压制成型、高温高真空烧结成的电容器阳极基体在磷酸水溶液中进行阳极氧化，使其表面生成具有介电性质的单向导电阳极氧化膜。经过阳极氧化(按规定的条件)的钽阳极基体作为正极置于测试电解液中，与电解液接触的稳定金属(钽或银)作为负极。正负极间接入测试仪表，如漏电流测试仪或容量电桥即可测出钽阳极的漏电流、电容量及损耗。这些电性能参数与钽粉的化学质量、物理性能有密切的关系，故可用作考核钽粉的依据。对于电容器钽粉，尤其是高压钽粉，击穿电压是其质量参数之一。测试的方法原理是将按上述方法制成的阳极烧结体，采用恒电流密度进行阳极氧化，随着氧化膜增厚，电压升高，由于钽阳极基体上的杂质或物理缺陷在高电场强度下氧化膜晶化及电子电流增加，直至发生电子雪崩，阳极氧化膜击穿，此时的电压称为击穿电压。C 电容器用钽粉物理性能测试方法 (1)平均粒径按GB324982难熔金属及其化合物粉末粒度的测定方法费氏法，测出的粒度称为费氏平均粒径。使用的仪器为WLP20 2型平均粒度测定仪。(2)松装比重测量方法参见GBl47979 铁粉松装密度测量方法或国际标准ISO3923 利用量杯和漏斗测定金属粉末表观密度的方法 (3)粉末粒度分布测定方法。一般用筛分法。此外还用沉降光电扫描法，使用的仪器为光电微粒分析仪。1.3 陶瓷电容器材料陶瓷电容器材料 介电陶瓷是陶瓷电容器的基础材料，化学成分及烧制工艺直接影响其介电常数、损耗特性(或品质因素)及温度系数。用瓷片可制成简单的单片陶瓷电容器，也可做成大容量的叠片式电容器。1 1）陶瓷电容器的结构及分类陶瓷电容器的结构及分类陶瓷电容器的结构及分类陶瓷电容器的结构及分类特点：(1)串联电感小，直到高频仍有很好的电容器性能；(2)它是以稳定化的烧结陶瓷为电介质，以银、铂、钯等稳定的材料作电极制成的固体电容器，耐压性能好，可靠性高。一般的陶瓷电容器是由烧好的瓷片与电极组装而成，而独石电容器是将瓷料直接与电极烧结成一个坚硬的整体(故称独石)。独石电容器是向小型化发展的一个新型陶瓷电容器品种，介电常数为普通陶瓷电容器的两倍，大量用于高频混合集成电路的外贴元件和小型化设备。根据所用的介电陶瓷的特性，陶瓷电容器分为：型温度补偿型；型高介电常数型；型半导体型；独石电容器。表5-6 陶瓷电容器的分类及主要特征类型介质陶瓷主要成分特 征 独石电容TiO2等BaTiO3等高温掺杂TiO2Nb2O5，Pb3O4，MgCO3，TiO2等介电常数沮度系数在10047000ppm之间任意可调。介电常数高，可获得较大的容量，绝缘电阻高。利用掺杂使型陶瓷的表面层半导体化，使其比 型更小型化。将资料与电极在烧瓷过程中直接烧成坚硬的整体。ab 图59 陶瓷电容器结构a 单片状电容器 b 积层片电容器的结构2 2）各种介电陶瓷的成分及特性各种介电陶瓷的成分及特性各种介电陶瓷的成分及特性各种介电陶瓷的成分及特性 陶瓷电容器主要根据其使用的介电陶瓷的性能分类。A、型电容器陶瓷型电容器陶瓷表5-7 型陶瓷的类 型分类主要成分用 途 低介电常数陶瓷莫来石、滑石瓷、莫来石、滑石瓷、氧化铝瓷氧化铝瓷电气装置绝缘零件、小容高频或高功率电容器高介电常数陶 瓷热补偿型金红石或钛酸钙金红石或钛酸钙振荡回路中补偿电感的正温度 系数，使回路的频率保持不变热稳定型金红石、稀土氧金红石、稀土氧化物、钛酸镁等化物、钛酸镁等广泛用于制作各种陶瓷电容器型高介电常数陶瓷特点：(1)介电常数高，一般为12200；(2)损耗值小 tag6104；(3)温度系数范围宽，分为热补偿型和热稳定型。热补偿型金红石瓷和钛酸钙瓷的主要成分及性能见表58。热稳定型陶瓷的主要成分和性能贝表59，其主要特点是瓷料本身的温度系数小，或者是以具有正负温度系数的瓷料配合成的混合物或固熔体，温度系数a 2=0 主要成分有以下几种：(1)以金红石和稀土氧化物La 2O3为基础的热稳定型陶瓷 (2)以钛酸镁为主晶相，烧结时加入少量矿化剂(0.2氧化锌)，或加入CaTiO3改性添加剂。(3)锡酸钙陶瓷CaSnO3，介电常数高，烧结性能好，其中加入一定量的钛酸钙(CaTiO3)可以调节温度系数。(4)钛镁镧陶瓷由偏钛酸镁(MgTiO3)和二钛镧(La2O3、2TiO2)晶相所组成，通过调整钛、镁、镧的配比可以获得一系列不同介电常数和温度系数，是目前广泛使用的瓷料。表58 热补偿型金红石陶瓷和钛酸钙陶瓷的主要成分及性能主要成分主要成分TiO2CaTiO3改性成分改性成分ZrO2 La2O3 La2O3、2TiO2介电常数(0.55MHz)70 80 65 80140 170 100 120温度系数(104)-75050 -470-750-1300100 -75050 损耗角正切104(1MHz)20 2 4 1 22 4 1 2802 5 1 2 36 1 2介电强度(kV/mm)10 12 12 1610 12 12 16体电阻率(cm)1012 10131012 1013密度(g/cm3)3.93.83.83.7表59 MgTiO3陶瓷的性能主要成分Mg2TiO4改性成分CaTiO3介电常数(0.55MHz)16 1820 150温度系数(106)30100 1300线胀系数(106)88损耗角正切102(1MHz)20 1 32 3802 3 24介电强度(kV/mm)12 1610 12体电阻率(cm)10121012密度(g/cm3)3.23.4B、型电容器陶瓷型电容器陶瓷 型介电陶瓷的介电常数很高(40006000)，称为强介瓷。主要用于滤波、旁路和稳压整流等直流电路。要求：介电常数高，温度稳定性好，居里点(介电常数最高的温度)在工作温度范围内，介电常数随温度变化平稳。BaTiO3的居里点为120。移动居里点的添加剂称为移动剂；使介电常数随温度变化平稳的添加剂称为降压剂。表59型介电陶瓷的主要成分及添加剂主要成分BaTiO3主要移动剂降低居里点：SrTiO3，BaZrO3，BaSnO3，CaSnO3提高居里点：PbTiO3，Bi2O33TiO2主要降压剂 CaTiO3，MgTiO3，Bi2(TiO3)2，MgZrO3，MgSnO3，NiSnO3，Bi(SnO3)3 及稀土氧化物氟化物 C、型电容器陶瓷型电容器陶瓷型电容器陶瓷或称半导体陶瓷，是在瓷体的表面上或瓷体中的晶粒表面上形成一层极薄的半导体层而制成小型大容量的电容器。其主要成分为金红石TiO2，金红石在高温下掺杂或在还原性气氛下焙烧。由于晶格的缺氧使四价钛还原成三价钛从而产生未束缚的电子，形成n型半导体。表510独石电容器的分类类型主要组分主要组分特点及用途铌铋锌，铌铋镁，钨镁铅铌铋锌，铌铋镁，钨镁铅稳定性高不带引线；用于高频混合集成电路外贴元件铌镁酸铅等铌镁酸铅等有引线和树脂包封，主要用在低频线路3 3）独石电容器材料独石电容器材料独石电容器材料独石电容器材料monolithic ceramic capacitormonolithic ceramic capacitor，陶瓷电容器的一种 独石电容器是向小型化发展的一个新型电容器品种，介电常数是钛酸钡陶瓷的两倍以上，大量用于混合集成电路，作为外贴分立元件和小型化设备。以铌镁酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3和复合钙钛型化合物为主要原料，制成浆料，经轧膜、挤压或流延法形成生坯陶瓷薄膜，再经烘干、印刷内电极、叠片、切割、涂端头电极、烧结而成。烧成温度8801100。有带引线树脂包封的和不带引线也无包封的块状裸露的两种。广泛用于印刷电路、厚薄膜混合集成电路中作外贴元件。片状独石陶瓷电容器已广泛用于钟表、电子摄像机、医疗仪器、汽车、电子调谐器等。1.4 电容器材料的发展趋势电容器材料的发展趋势 总的发展趋势是向高比电容、高可靠性方面发展。(1)铝电解电容器用铝箔除了向高纯化外，还向铝合金及添加剂方面发展，以便改善其腐蚀系数，增大铝阳极比电容，缩小电容器的体积。此外高纯铝粉、铝箔的发展将促进固体铝电解电容器及长寿命铝电容器的开发。(2)钽电容器用钽粉使其比电容大幅度提高，工作电压也提高，如比电容18000FVg的钽粉可适用的电容器工作电压由16V提高到25V。高压钽粉的比电容也在提高，例如，50V钽电容器用钽粉比电容提高到4000 FV/g。钽粉质量的提高加强了钽电解电容器的竞争能力。(3)陶瓷电容器占整个电容器的40，相当于铝电容器和钽电容器的总和。其中以独石电容器发展最为迅速，主要因为它把材料和电容器制造联成体，而且降低了烧结温度，避免使用昂贵的铂、钯等贵金属。由于不断地研究新的材料配方及材料合成的新方法，使得独石电容器的比电容及品质因数不断改善。2、精密电阻合金、精密电阻合金2.1 概述概述精密电阻合金必须具备的条件：(1)具有一定的电阻率 (2)合金电阻温度系数(一次温度系数，二次电阻温度系数)小 (3)对铜热电势小 (4)具有良好机械性能 (5)加工性能良好，可加工出细丝或箔材 (6)焊接性能好 (7)电阻值年稳定性好 (8)抗氧化、耐腐蚀 精密电阻合金是电子工业、仪器仪表工业及国防工业的关键材料之一。该合金性能的优劣直接影响整机的质量。精密电阻合金主要用于制造精密电位器和精密电阻器，广泛用于飞机、导弹、雷达、宇航及各种遥测遥控系统中。由于精密电阻元件难以在半导体材料上集成，而且精密电位器在电子系统中是可调节参数的元件，更无法在半导体材料上制成，所以精密电阻合金要不断发展，才能满足科学发展的要求。2.2精密电阻台金的分类精密电阻台金的分类1）精密高电阻合金按成分分类又有金基精密高电阻合金，镍基精密高电阻合金、铁基精密高电阻台金、钯基精密高电阻合金等，其中以镍基精密高电阻合金和金基精密高电阻合金使用最为广泛。美英德法等国研制的AuPdFeAl合金、AuVFe合 金、AuPdV合 金，美 苏 等 国 研 制 的 NiCrAlV，NiMnCr以 及NiCrVGa合金，我国研制的NiMnCrMo、NiMoAlMnSi、NiMoVGaGd等合金电阻率高、电阻温度系数小，以上合金均广泛应用于军事工业。2）精密中电阻、低电阻合金。精密中、低电阻合金是最早发现并在军事工业中应用，现有锰铜合金、铜镍合金、金基合金、银基合金、铂基合金等，其中，以锰铜改良型合金应用最为广泛。2.3 精密电阻合金制造工艺精密电阻合金制造工艺 精密电阻合金性能主要取决于化学成分及热处理工艺。原材料大多选用999以上纯度的金属。制备合金工艺流程：原料准备原料准备 冶炼冶炼铸锭铸锭 表面处理、取试样表面处理、取试样 热加工热加工 退火退火 酸洗酸洗 冷加工冷加工 成品成品成品热处理成品热处理 性能检测性能检测 包装入库包装入库 出厂出厂图511精密电阻合金工艺流程图