Elektronika va asbobsozlik

9-MA’RUZA.


Mavzu:Keramik materiallar.


Reja:
1.Keramik materiallar.
2.Radioqurilmalar uchun mo‘ljallangan keramik materiallar.
Tayanch iboralar: steatit, ultrachinni, glinozyom, kermetlar

«Keramik» materiallar degan nom yunoncha «keramos» so‘zidan kelib chiqqan bo‘lib, loy degan ma’noni anglatadi. Haqiqatan keramik materiallar asosan tabiiy to‘proqdan tashkil topgan. Keramik materiallarning yuqori (1200—1600°S) temperaturada boshlang‘ich komponentlari orasida sodir bo‘luvchi reaksiyalar natijasida olingan tayyor holatdagi qattik mo‘rt jism. Bu ularning asosiy alomati hisoblanadi. Barcha keramik materiallarning o‘ziga xos xususiyati shundan iboratki, ular ximiyaviy inert, nogigroskopik va yuqori issiqbardosh bo‘ladi. Radiokeramik materiallarning elektr xarakteristi­kalari yaxshi, shuning uchun ular zamonaviy radiotexnikaning qator muammolarini hal qilishga imkon beradi.

Istalgan keramik materialga mikroskop orqali qaralsa, unda kristall moddani (kristall fazani), kristall oralig‘ini to‘ldirib turgan amorf moddalar bilan to‘lgan rovaklarni (shishasimon faza) va ozgina gazsimon bo‘shliqlarni qurish mumkin. Zich keramik materiallar ham borki, ularda g‘ovaklar va gazsimon bo‘shliqlar bo‘lmaydi.
Hamma keramik buyumlar bir necha komponentli, nozik dispers holatgacha maydalangan boshlang‘ich keramik massadan tayyorlanadi. Boshlang‘ich massaga ko‘pincha tabiiy to‘proq va suv qo‘shiladi, bu esa xamirsimon massaning plastikligini oshiradi va undan plastik shakl berish yoki mundshtuk orqali cho‘zish bilan berilgan shakldagi buyumni olishga imkon beradi. Ba’zi boshlang‘ich keramik massalarga to‘proq qo‘shilmaydi. Bunday kukunsimon massalardan faqat presslash usuli bilan buyumlar tayyorlanadi.
Bunday usullar bilan tayyorlangan keramik buyumlar yarim fabrikatlar hisoblanadi. Ular yetarlicha zichlikka, mexanik mustahkamlikka va zarur elektr xarakteristikalariga hali ega bo‘lmaydi. Talab etilgan mexanik va elektr xarakteristikalarga ega bo‘lgan keramik detallar olish uchun yarim fabrikat yuqori temperaturali pechlarda pishiriladi. Bunda keramik material ichida boshlang‘ich komponentlar orasida murakkab ximiyaviy reaksiyalar bo‘lib o‘tadi. Pishirish vaqtidagi eng yuqori temperatura 1200—1600° S ga teng.
Tayyor bo‘lgan keramik detallar ochiq (oqish) rangda va sir­ti biroz g‘adir-budur bo‘ladi. Ularning sirti jilvirlangandan so‘ng yoki shishasimon sirt qoplangandan so‘ng silliq shaklga keladi. Sirlangan keramik buyumlarning sirti silliq va yaltiroq o‘ziga chang yuqtirmaydigan bo‘ladi. Sir to‘g‘ri tanlangan bo‘lsa, keramik buyumlarning mexanik mustahkamligi ancha yuqori bo‘ladi. Hamma turdagi keramik detallar va buyumlar ularga faqat abraziv asboblar bilangina mexanik ishlov be­rish mumkin.
Radiokeramik materiallar shartli ravishda radiokurilma kondensator uchun muljallangan va p’ezokeramik materiallarga bo‘linadi.

2. Radiosurilmalar uchun mo‘ljallangan keramik materiallar

Radiokurilmalar uchun mo‘ljallangan keramik materiallar qalin qatlami integral mikrosxemalarda qattiq izolyatsiyalovchi asos sifatida qo‘llaniladi. Shuningdek lampalarning panellari, G‘altaklarning karkaslari, galetli uzib-ulagichlarning o‘zaklari ham shunday keramikalardan tayyorlanadi va hokazo.
Radioelektronika endi rivojlanib kelayotgan davrda ke­ramik komponentlar (platalar, karkaslar) tayyorlash uchun elektrotexnik chinnidan foydalanib quriladi. Elektrotexnik chinnining boshlang‘ich massasi—50% tabiiy to‘proqda 25% kvars va 25% dala shpatidan tashkil topgan. Kvars va dala shpati tabiiy mineraldir. Elektrotexnik chinnida 80°S va undan yuqori temperaturalarda dielektrik isroflar ko‘p va elektr o‘tkazuvchanligi yuqori bo‘lishi sababli hozirgi vaqtda radio- elektronikadan undan foydalanilmaydi; uning o‘rniga ulg‘trachinni va steatit qo‘llaniladi.
Ulptrachinni – boshlang‘ich massasining tarkibiga ko‘ra elektrotexnik chinnidan shunisi bilan farq qiladiki, undagi tabiiy mineraldala shpati o‘rniga bariy karbonad VaSOz olingan. Dala shpati kabi bariy oksidi VaO ham bariy karbonadning termin parchalanishidan VaSO₃ = VaO + SO₂ hosil bo‘ladi, chinniga shishasimon amorf modda (shisha fazasi) ho­sil qiluvchi shishalanuvchi komponent bo‘lib hisoblanadi. Bariy karbonadning kiritilishi (dala shpatiga nisbatan ancha toza modda bo‘lgani uchun) ulg‘trachinnining elektr o‘tkazuvchanligi-ni va dielektrik isroflarning kamaytirishga imkon beradi. Bundan tashqari ulg‘trachinnining boshlang‘ich massasiga 45— 50% sof gilto‘proq—A1₂O₃ (tabiiy to‘proq massasini keskin kamaytirish hisobiga) qo‘shiladi. Ulptrachinnining boshqa komponentlari elektrotexnik chinniniki bilan bir xil.
Tayyor (pishirilgandan keyingi) ulg‘trachinnining mikroskopik tadqiqoti shuni ko‘rsatadiki, hosil bo‘lgan material ko­rund (30—35%), mullit (35%) va shishadan (30—35%) tash­kil topgan ekan. Ulg‘trachinni tekis va mayda zarrali tuzilgan bo‘lgani uchun uning mexanik va elektr xarakteristikalari ancha yaxshi (5-jadval).
Steatit — boshlang‘ich massasi 65—80% (massa bo‘yicha) tabiiy mineraldan talg‘kdan ZMgO4Si’₂N₂O, shuningdek
2-jadval

tuproqsimon modda va shisha hosil qiluvchi komponentlardan (bariy karbonad yoki kalg‘siy karbonaddan) tashkil topgan.
Steatit boshlang‘ich massasining xamma komponentlari xam boshqa keramik massalarniki kabi mayin tuyiladi, so‘ngra ular suvda qoriladi. Natijada plastik steatit massasi hosil bo‘ladi. Undan plastik shakl berish usuli bilan buyumlar yasaladi va pechda pishiriladi. REA uchun mo‘ljallangan stea­tit buyumlar suyuq steatit massalarni qoliplarga quyish yo‘li bilan hosil qilinadi. Buning uchun ham plastik massa bo‘laklari pechda 1000—1100°Sda pishiriladi. Pishirilgandan so‘ng hosil bo‘lgan mo‘rt steatit material juda mayda kukun shakliga kelguncha maydalanadi. Bu kukun suyuqlangan parafinga solinadi va yaxshilab qorishtiriladi. Natijada quyiladigan steatit massasi hosil bo‘ladi, unga esa ichidagi xavoni chiqarib yuborish uchun vakuumda ishlov beriladi.
Olingan quyma steatit massadan po‘lat qoliplarga bosim ostida quyish usuli bilan buyumlar tayyorlanadn. Bu usul bi­lan murakkab shakldagi steatit buyumlar (g‘altaklarning karkaslari, murakkab ko‘rinishdagi platalar, masalan, galet shaklidagi) olish mumkin. Quyma buyumlarga istalgan turda mexanik ishlov berish mumkin.
Keramik buyumlar ustida olib boriladigan eng oxirgi tex­nologik jarayon — termin ishlov berish—1200—1600°S da pishirishdan iborat. Tayyor steatit buyumlar 60—70% klinoenstatit MgOSiO₂ va 30—40% shishadan iborat. ( Shisha klinoenstatit kristallari orasida teng taqsimlangan bo‘la­di.) Steatit tarkibida ko‘p miqdorda kristall modda miqdorining bo‘lishi bu materialning elektr va mexanik xarakte­ristikalari yuqori bo‘lishini taxminlaydi. 33- rasmda radiokurilmalar uchun mo‘ljallangan keramik materiallardan yasalgan ba’zi buyumlar tasvirlangan.

14-rasm
Ulptrachinni va steatit faqat katta o‘lchamli radiokomponentlar tayyorlashda ishlatiladi. Masalan, g‘altaklarning karkaslari, lampalarning panellari platalar va boshqalar. Bu materiallarga yuqori zichlik va tuzilishining bir jinsli kamda sirti silliq bo‘lishi kabi talablar qo‘yilmaydi.
Xolbuki hozirgi zamon radioelektronikasida integral mikrosxemalar uchun bir jinsli va katta zichlikli hamda sillixlash mumkin bo‘lgan dielektrik materiallar talab etiladi. Aluminiy oksidi Al₂O₃ asosda tayyorlanadigan sof glinozemli radiokeramik materiallar bu talablarga javob beradi. Bu materiallarning boshlang‘ich massasi 95—100% sof glikozemdan iborat bo‘lib, u dastlab termik ishlovdan o‘tkaziladi, ya’ni pishiriladi.
Glinozyom (aluminiy oksidi) ko‘p bo‘lgan korund keramik massalardan buyumlar yasash uchun presslash yoki po‘lat qoliplarga eritib quyish usulidan foydalaniladi. Buyum 1500— 1800°Sda pishirilgandan so‘ng uning tarkibida 95—99% ko­rund (a — Al₂O₃) kristallari va 5—1% shisha bo‘lishi mumkin. Shisha korund kristallarini bog‘lab to‘ldiruvchi yupka qatlamlar ko‘rinishida joylashgan bo‘ladi. Glinozyomi ko‘p bo‘lgan ko‘pchilik radiokeramik materiallarda ham ularning xossalariga salbiy ta’sir ko‘rsatuvchi oz miqdorda g‘ovakliklar (~1%) bo‘ladi. Qizdirib presslash usuli bilan olingan buyumlarda g‘ovakliklar kam bo‘ladi. Glinozyomi ko‘p bo‘lgan g‘ovakliklari yo‘k radiokeramik material polikor ishlab chiqilgan, uning optik shaffofligi yaxshi va elektr hamda me­xanik xarakteristikalari yuqori. Polikor juda toza glinozyomdan, polikor buyumlarni pishirish jarayonida korund kristallarining o‘sishini sekinlatish maqsadida boshlang‘ich massaga 0,1—0,2% MgO qo‘shib tayyorlanadi.
Shunday qilinganda 30—40 mkm o‘lchamlargacha o‘stirilgan korund kristallaridan tashkil topgan g‘ovaksiz shaffof kera­mik material hosil qilinadi. Polikordan tashqari 22 XS mikroliti va boshqa materiallar ham ishlab chiqilgan.
Glinozyomi ko‘p bo‘lgan radiokeramik materiallarning afzalliklari quyidagilar: hattoki 1500°S temperaturagacha me­xanik mustahkamligi juda yuqori va elektr xarakteristikalari ham yuqori, 400°S gacha bu xossasini saqlaydi. Bu radiokeramik materialning kamchiligi shundaki, boshlang‘ich massalarining plastikligi kichik shuning uchun murakkab shakldagi buyumlarni yasash qiyin va pishirish temperaturasi juda yuqori (1500—1800°S).
Glinozyomi ko‘p bo‘lgan keramik materiallarning asosiy qo‘llanilish sohalari mikrosxemalarning qizishga chidamli dielektrik tagliklari, magnetronlarning izolyatsiyalovchi detallari va hokazolar.
Kermetlar — keramik modda va metalldan tashkil topgan sun’iy kompozitsion materiallar. Bu materiallar qi­zishga juda chidamli oksidlar yoki karbidlarning yuqori temperaturada pishirish jarayonida o‘zaro ta’sirlashish (reaksiyaga kirishish) natijasida hosil bo‘ladi. Shunday yo‘l bilan metall zarralari keramika donalarini bir-biri bilan bog‘lagan metall-dielektrik material olinadi. Unda metall sifatida volpfram, molibden, xrom, nikelp qo‘llaniladi. Ker­metlar qizishga chidamli, qattiqligi yuqori va ximiyaviy inertlikka ega bo‘lib, issiqlik o‘tkazuvchanligi yaxshi va elektr o‘tkazuvchanligi birmuncha yuqoriroq bo‘ladi, bunga kermetda metall mavjudligi sababchidir. Radiosanoatida ko‘proq tarkibida bir xil ulushda qo‘shilgan kremniy va xrom asosidagi kermetlar ishlatiladi. Bundan tashqari, bu kermetlarga tarkibiga solishtirma elektr qarshiligini orttirish maqsadida izolyatsiyalovchi shisha ham kiritiladi.
(_ = 10² 10⁴ Omm).
Radioelektronikada kermetlar asosan rezistin yupqa plyonkali qatlamlar hosil qilish uchun plyonkasimon integral mikrosxemalarda ishlatiladi. Buning uchun kermetlar vakuum-termik xaydaladi, natijada taglikda yupqa kermet qatlami plyonkasi hosil bo‘ladi. Bu qatlamlar namga chidamli, chunki metall zarralari kremniy oksidi Si’₂ qatlami bilan ximoyalangandir. Yupqa plyonkali kermet qatlamlarining elektr xarakteristikalari pishirish yo‘li bilan barqarorlashtiriladi.
Adabiyotlar:

1)K.P.Bogorodiskiy, V.V.Pasinkov, “Elektrotexnicheskiy materiali”1985g

2)I.Xolikulov,M.M.Nishonova”Elektron texnika materiallari“ Toshkent shark 2006y
3)N.V.Nikulin, V.A.Nazarov ”Radiomateriallar va komponentlar “ Toshkent