Слюды представляют собой группу материалов, относящихся к водным алюмосиликатам с ярко выраженной слоистой структурой, которая обусловливает высокую анизотропию свойств, т. е. неодинаковость физико-механических и электрических характеристик в направлении вдоль и поперек слоев. В качестве электрической изоляции в настоящее время применяют два вида минеральных слюд: мусковит и флогопит.
Кроме природных слюд применяются также и синтетические Слюда является весьма ценным природным минеральным электроизоляционным материалом. Использование ее в качестве изоляции крупных турбо- и гидрогенераторов, тяговых электродвигателей и в качестве диэлектрика в некоторых конденсаторах связано с ее высокой электрической прочностью, нагревостойкостью, мехакической прочностью и гибкостью. В природе слюда встречается в виде кристаллов. которые способны легко расщепляться на пластинки параллельным друг другу плоскостям (плоскостям спайности)
Слюды достаточно широко распространенные минералы и составляют 3,8 % массы земной коры, однако промышленные месторождения мусковита и флогопита, содержащие кристаллы достаточно крупных размеров, немногочисленны. Крупноразмерный мусковит добывается в Карелии, Иркутской и Мурманской областях, а флогопит – Мурманской области и Якутии. За рубежом крупными слюдяными месторождениями располагает Индия.
|
|
Химический состав природных слюд может быть приближенно выражен следующими формулами:
s w:val="30"/><w:lang w:val="EN-US" w:fareast="RU"/></w:rPr><m:t>O</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">
Кроме того, в слюды могут входить другие химические элементы, оказывающие влияние на их свойства.
В месторождениях слюду обычно находят вместе с кварцем, полевым шпатом и другими минералами. Примесь трехвалентного железа придает мусковиту коричневую или красноватую окраску, причем мусковит с такой окраской считается наилучшим. Мусковит зеленоватого цвета с примесью двухвалентного железа имеет ухудшенные диэлектрические свойства, в частности пониженное удельное объемное сопротивление.
Мусковит, флогопит в практических условиях применения слюдяной изоляции имеют высокую химическую стойкость, причем мусковит более стоек, чем флогопит. Сильные кислоты и щелочи действуют на мусковит и флогопит только при значительной концентрации, при нагревании и длительном контакте.
|
|
По электрическим свойствам мусковит является одним из лучших электроизоляционных материалов и превосходит в этом отношении флогопит. Кроме того, он более прочен механически, более тверд, гибок и упруг, чем флогопит. При нагревании слюды до некоторой температуры из нее начинает выделяться входящая в ее состав вода. При этом в результате вспучивания слюда теряет прозрачность, толщина ее увеличивается, механические свойства и электрические характеристики ухудшаются. Для различных слюд температура обезвоживания колеблется в весьма широких пределах: у мусковитов она обычно не менее 200°С, у флогопитов – не менее 800°С Некоторые разновидности флогопита имеют более низкие температуры обезвоживания (150-250°С), что связано с повышенным содержанием воды. Такие слюды находят применение только для малоответственных целей.
Температура плавления слюд зависит от их химического состава и находится в пределах 1145-1400°С, Расплавленная слюда при застывании не образует кристаллов прежнего состава. Получаемый после остывания расплава стекловидный материал не является слюдой.
Синтетическая слюда получается путем расплавления в высокотемпературной печи шихты специально подобранного состава с последующим весьма медленным охлаждением расплава, в результате чего кристаллизуется синтетическая слюда. Синтетическая слюда, называемая фторфлогопитом, обладает более высокой химической стойкостью, нагревостойкостью, радиационной стойкостью, чем природный флогопит. Это связано с тем, что во фторфлогопите отсутствует кристаллизационная вода, гидроксильные группы ОН в нем замещены на ионы фтора Синтетическая слюда значительно дороже, чем природная. Она получается в виде сравнительно небольших кристаллов и труднее, чем природная слюда, расщепляется. По этим причинам синтетическая слюда не может рассматриваться как заменитель природной, однако она представляет большой интерес из-за высоких электрических свойств. Фторфлогопит находит применение в качестве изоляционных материалов в электронных лампах, дли окон волноводов, в качестве диэлектрика конденсаторов, работающих до температуры 600 – 700 оС, и дли других изделий, применяемых в радиоэлектронике. Кроме того, на основе синтетической слюды может быть изготовлено, как и на основе природной слюды, много различных интересных для техники материалов. Сравнение свойств мусковита, флогопита и фторфлогопита приведено в табл. 8.4.
Слюдяные материалы изготовляют на основе так называемой щепаной слюды. После очистки слюды от посторонних минералов при её извлечении из горных пород она носит название забойного сырца. Забойный сырец разбирается вручную, раскалывается ножом на пластинки и разбирается. Полученная щепаная слюда применяется для производства миканитов.
Таблица 8.4