Для производства электротехнических изделий из стекол важны их физические параметры:

· вязкость;

· поверхностное натяжение;

· смачивающая способность.

Вязкость расплава в значительной степени определяет технологичность стекла и возможные методы формования из него изделий. Вязкость при нагревании меняется в очень широких пределах. Знание температурной зависимости вязко­сти необходимо для правильного выбора технологических парамет­ров производства стекла (температуры варки, осветления, интервала выработки, отжига и др.) и определения возможных методов обра­ботки и эксплуатации стеклоизделий (обработки на газовой горелке, размягчения при откачке и т.д.).

Поверхностное натяжение расплава играет существенную роль в производстве стеклоизделий, особенно при осветлении стекломас­сы, ее формовании и горячей обработке. Исходя из влияния на по­верхностное натяжение, оксиды бывают:

Смачивающая способность расплава важна для процессов эма­лирования и пайки. Мерой ее служит краевой угол смачивания – угол между подложкой и касательной к поверхности капли распла­ва, проведенной в краевой точке соприкосновения капли с подлож­кой.

С явлением смачивания тесно связано явление адгезии стекла к металлу. Адгезия стекла к окисленной поверхности металла значи­тельно выше, причем, чем меньше кислорода в оксиде металла, тем прочнее его связь со стеклом и меньше газопроницаемость спая.

С конструкционной точки зрения важны механические свойства стёкол.

Промышленные стекла в интервале выработки, естественно, не должны кристаллизоваться, а электровакуумные стекла, кроме того, не должны кристаллизоваться при обработке на газовой горелке и при пайке.

Химическая стойкость характеризует сопротивляемость сте­кол разрушающему воздействию различных реагентов: воды, ки­слот, щелочей. Для электротехнических стекол химическая стой­кость имеет существенное значение как при эксплуатации (воздействие влаги, воздуха, паров щелочных металлов и др.), так и при изготовлении приборов (нагревание при дегазации).

Большое значение имеют оптические свойства стекол. Стекла обладают прозрачностью в видимой области спектра. Введение в их состав примесей приводит к окрашиванию (СоО дает синий цвет, NiO – красный, зеленый, Сг₂О₃ – зеленый, CuО – голубой, СеО₂ – желто-коричневый, МпО₂ – фиолетовый и т.д.) или глушению – по­лучению полностью непрозрачных стекол либо стекол, рассеиваю­щих свет. Высокой прозрачно­стью для ультрафиолетовых лучей обладают кварцевое стекло и увиолевые стекла на основе В₂О₃ и Р₂О₅. Пропускание в инфракрас­ной области (ИК) спектра у большинства силикатных стекол мало, для пропускания ИК-излучения используются халькогенидные или фторидные стекла. Для рентгеновского диапазона прозрачны стекла, содержащие В₂О₃, ВеО. Наоборот, стекла с высоким содержани­ем, например, РbО, ВаО хорошо поглощают рентгеновские лучи и применяются в качестве защиты.

Электросопротивление (ρ) технических стекол при невысоких температурах находится в пределах 10⁹…10¹⁷ Ом·м, но у некоторых стекол ρ ~10³ Ом·м. Электропроводность стекол осуществляется главным образом ионами щелочных, в некоторых слу­чаях щелочноземельных металлов, а также анионами. При наличии в стекле ионов переменной валентности (V, Рb, Fе) может иметь место и электронная проводимость, тогда, стекла становятся полупроводниками. Полупроводниковыми являются халькогенидные стекла.

Для оценки изолирующих свойств стекол при повышенных тем­пературах используют показатель ТК-100 – значение температуры, при которой удельное электросопротивление составляет 10^б Ом·м и выше которой стекло перестает быть диэлектриком. В зависимости от состава стекол ТК-100 = 150…600°С. Удельная электропроводность закаленных стекол в 2…3 раза выше, чем отожженных.

Поверхностная электропроводность стекла обусловлена конден­сирующейся на его поверхности водяной пленкой, в которой раство­рены продукты разрушения стекла (прежде всего катионы щелочных металлов) и которая, особенно во влажной атмосфере, способна резкоухудшать электроизоляционные свойства стекла.

Диэлектрическая проницаемость стеколменяется от 3,75 (для кварцевого стекла) до 15 и выше. Диэлектрическая проницаемость стекол повышается с ростом температуры и уменьшается с ростом частоты электрического поля.

Рост температуры вызывает рост тангенса угла диэлектрических потерь. Основной вклад в потери вносят:

· потери, связанные с электропроводностью;

· релаксационные потери, вызванные перемещением слабосвя­занных ионов в малых объемах стекла;

· резонансные потери (при СВЧ), обусловленные поглощением энергии ионами, собственные частоты колебаний которых совпада­ют с частотой наложенного поля.

На частотной зависи­мости тангенса угла диэлектрических потерь имеется минимум в области 10⁵…10⁷ Гц.

Электрическая прочность стекол (Е_пр) зависит от химического состава так же, как и удельное электросопротивление: наибольшую электрическую прочность имеют боросиликатные стекла, наимень­шую – щелочные. Электрическая прочность также существенно за­висит от толщины стекла, состояния поверхности, характера окру­жающей среды.

При высокой удельной электропроводности (в частности, при высокой температуре) может происходить электролиз стекла: в объеме между впаянными электродами наблюдается разложение стекла. Область отрицательного электрода обогащается катионами щелочных металлов, а вблизи положительного электрода создается плохо проводящая область, обогащенная SiO₂. Кроме того, при электролизе может происходить восстановление свинца, выделение кислорода и других газов. Электролиз может привести к электрическому пробою стекла.

Существенное значение для электротехнических стекол имеет газопроницаемость. Все технические стекла практически непрони­цаемы для газов, за исключением гелия. Проницаемость к атмо­сферному гелию снижает срок службы электровакуумных приборов. Кварцевое стекло также обладает высокой проницаемостью для ге­лия, но введение К₂О, РbО понижает проницаемость гелия более чем на два порядка.

Классификация электротехнических стекол по назначению приведена в табл. 9.3.

Таблица9.3 Основные типы электротехнических стекол