Trang 1 СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ СПЕКШИХСЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ЭЛЕКТРИКЕ Trang 2 Федеральное бюджетное учреждение Консультационно-внедренческая фирма в области
Обозначение D 116–86 (Переутвержден в 2011 г.) СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ СПЕКШИХСЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ЭЛЕКТРИКЕ STANDARD TEST METHODS FOR VITRIFIED CERAMIC MATERIALS FOR ELECTRICAL APPLICATIONS ЗАРЕГИСТРИРОВАНО Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) ФБУ «КВФ «ИНТЕРСТАНДАРТ» Номер регистрации: 1996-13/ASTM Дата регистрации: 30.05.2013 Москва 2013 год Данный перевод выполнен ФБУ «КВФ «Интерстандарт» Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии согласно лицензии Американского общества по материалам и их испытаниям (ASTM International) 100 Ваrr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA ASTM International не утверждает и не подтверждает эти переводы, и при любых обстоятельствах в качестве оригинальной версии может рассматриваться только английская версия со знаком копирайта ASTM International Копирование указанных переводов какой-либо Стороной, кроме ASTM International или ФБУ «КВФ «Интерстандарт», строго запрещено в соответствии с законодательством США и международным авторским правом This translation is executed by FBU “CIC “Interstandard” of Federal Agency on Technical Regulating and Metrology under the license of American Society for Testing and Materials (ASTM International) 100 Ваrr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA ASTM International does not approve and does not confirm these translations and in any cases only the English version published with a sign of ASTM International copyright can be considered as the original version Reproduction of the specified translations by any Party, except for ASTM International or FBU “CIC “Interstandard”, is strictly forbidden according to the USA legislation and international copyright Федеральное бюджетное учреждение Консультационно-внедренческая фирма в области международной стандартизации и сертификации ФБУ «КВФ «ИНТЕРСТАНДАРТ» Ленинский проспект, д 9, Москва, В - 49, ГСП-1, 119991 Тел.: (499) 236-54-49 Факс: (499) 230-13-72 E-mail: interst@gost.ru http://www.interstandart.ru/ ASTM D 116-86(2011) Обозначение D 116–86 (Переутвержден в 2011 г.) Стандартные методы испытаний спекшихся керамических материалов для применения в электрике1 Данный стандарт выпущен под постоянным обозначением D 116; число, непосредственно идущее после этого обозначения, указывает на год первоначального принятия стандарта или, в случае его пересмотра, год последнего пересмотра Число в круглых скобках указывает год последнего переутверждения Надстрочный индекс (эпсилон) указывает редакционные изменения после последнего пересмотра или переутверждения Данный стандарт утвержден для применения агентствами Министерства обороны США 1 Область применения 1.1 Настоящие методы испытаний описывают процедуры испытаний спекшихся керамических материалов, используемых в качестве электрической изоляции Если в тексте упоминаются заданные пределы, их не следует понимать как допустимые пределы для комплектных изоляторов 1.2 Настоящие методы предназначены для испытания неглазурованных образцов, но они в равной степени подходят и для испытания глазурованных образцов В разделе отчета делается пометка о том, глазурованные или неглазурованные образцы были испытаны 1 Данные методы испытания находится в ведении Комитета ASTM C21 по тонкой керамике и родственным изделиям и в непосредственной ответственности Подкомитета C21.03 по методам испытания тонкой керамики и экологическим аспектам Настоящее издание утверждено 1 марта 2011 г Опубликовано в марте 2011 г Первоначально стандарт утвержден в 1921 г Последнее предыдущее издание утверждено в 2006 г как D 116-86 (2006) DOI:10.1520/D0116-86R11 1 ASTM D 116-86(2011) 1.3 Методы испытаний приведены в следующем порядке: Процедура Раздел C 773 6 D 618, D 149 Предел прочности на сжатие 13 C 623 Электрическая прочность 8 D 618, D 257, D 1829 Упругие свойства 15 C 674, F 417 Удельное электрическое сопротивление 7 C 730, E 18 Предел прочности при изгибе 9 C 373 Твердость 5 D 150, D 2149, D 2520 Пористость 14 Относительная диэлектрическая проницаемость и коэффициент энергопотерь 4 C 20, C 329, F 77 Удельный вес 10 С 177, C 408 Удельная теплопроводность 12 C 539, E 288 Тепловое расширение 11 Сопротивление тепловому удару 1.4 Данный стандарт не претендует на полноту описания всех мер безопасности, если таковые имеются, связанных с его использованием Вся ответственность за установление соответствующих правил техники безопасности и мер по охране здоровья, а также определение пределов применимости регламентов до начала использования данного стандарта, лежит на пользователе стандарта Особые меры предосторожности указаны в пп 11.3, 13.5 и 15.3 2 Ссылочные документы 2.1 Стандарты ASTM:2 C 20 Методы испытаний на кажущуюся пористость, поглощение воды, кажущийся удельный вес и объемную плотность обожженного огнеупорного кирпича и форм для кипячения воды С 177 Метод измерения установившегося теплового потока и испытания свойств теплопередачи при помощи аппарата с изолированной горячей плитой 2Для поиска стандартов ASTM, на которые даны ссылки, посетите вебсайт ASTM www.astm.org или свяжитесь со Службой заказов ASTM по адресу service@astm.org В отношении информации о томе Ежегодника стандартов ASTM см страницу Document Summary на сайте ASTM 2 ASTM D 116-86(2011) C 329 Метод определения удельного веса обожженных тонкокерамических материалов C 373 Метод испытаний на поглощение воды, объемную плотность, кажущуюся пористость и кажущийся удельный вес обожженных тонкокерамических изделий C 408 Метод испытания тонкой керамики на удельную теплопроводность C 539 Метод испытания фарфоровых эмалевых и глазурованных фритт и тонкокерамических материалов на линейное тепловое расширение с помощью интерферометричесого метода C 623 Метод определения модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента поперечного сжатия стекла и стеклокерамики методом резонанса C 674 Методы определения эластичных свойств тонкокерамических материалов C 730 Метод определения инденторной твердости стекла по Кнупу C 773 Метод определения предела прочности на сжатие (раздавливание) обожженных тонкокерамических материалов D 149 Метод определения пробивного напряжения диэлектрика и электрической прочности твердых электроизоляционных материалов на коммерческих частотах питающей сети D 150 Методы определения характеристик потерь по переменному току и диэлектрической проницаемости (диэлектрической постоянной) твердой электрической изоляции D 257 Методы определения сопротивления переменному току и электрической проводимости изоляционных материалов D 618 Методика подготовки пластмасс к испытаниям D 638 Метод определения механических свойств пластмасс при растяжении D 1829 Метод определения электрического сопротивления керамических 3 ASTM D 116-86(2011) материалов при повышенных температурах (отменен в 2001 г.)3 D 2149 Метод определения диэлектрической проницаемости (диэлектрической постоянной) и коэффициента энергопотерь твердых диэлектриков при частотах до 10 MГц и температурах до 500°C D 2520 Методы определения комплексной диэлектрической проницаемости (диэлектрической постоянной) твердых электроизоляционных материалов при микроволновых частотах и температурах до 1650°C (отменен в 2010 г.)3 E 18 Методы определения твердости по Роквеллу материалов с металлическими свойствами E 288 Спецификация на лабораторные стеклянные мерные колбы F 77 Метод определения кажущейся плотности керамических материалов для применения в электронных приборах и полупроводниках (отменен в 2001 г.)3 F 417 Метод определения предела прочности на изгиб (модуля разрушения) керамических материалов электронной чистоты (отменен в 2001 г.)3 3 Назначение и использование 3.1 При любом составе керамики одно или несколько из описанных в настоящем методе свойств могут иметь большую важность для конкретного применения в изоляции, чем другие свойства Поэтому может быть целесообразно, что выбранные свойства указаны для испытания данных керамических материалов 3.2 Соответствующие пометки о важности отдельных свойств имеются в разделах, относящихся к таким свойствам 4 Удельный вес 3 Ссылка на последнюю утвержденную версию данного исторического стандарта имеется на сайте 4 ASTM D 116-86(2011) 4.1 Область применения — Приведено три метода для обеспечения точности, удобства или испытания малых образцов 4.2 Значение и использование — Измерения удельного веса предоставляют данные, свидетельствующие о контроле качества керамического материала По таким данным можно судить о тепловой зрелости образцов Показатели удельного веса связаны с электрическими, тепловыми и механическими свойствами керамических материалов 4.3 Проведение испытаний: 4.3.1 Если допускается разрушение образца и требуется наивысшая точность, удельный вес определяют согласно Методу испытаний C 329 4.3.2 Если разрушение образца нежелательно и приемлемы менее точные значения, то удельный вес определяют согласно Методам испытаний C 20 4.3.3 Если в наличии имеется лишь очень маленький образец, удельный вес определяют согласно Методу испытаний F 77 5 Пористость 5.1 Область применения — Приведено три метода, основанные на относительной пористости образцов 5.2 Назначение — Величина пористости образца используется для проверки на воспроизводимость и целостность его структуры 5.3 Метод A: 5.3.1 В случае относительно пористых керамических материалов (с водопоглощением более 0,1%) пористость определяют как водопоглощение согласно Методу испытаний C 373 ПРИМЕЧАНИЕ 1 — Метод испытаний C 373 признан подходящим для определения водопоглощения в пределах 0,1%, хотя данный метод специально разрабатывался для поглощения свыше 3,0% 5.3.2 В литературе можно найти методы, альтернативные Методу A, в www.astm.org 5 ASTM D 116-86(2011) которых в качестве жидкости используется газ.4,5 5.4 Метод Б — Проникновение красителя под давлением: 5.4.1 Аппаратура — Аппаратура должна состоять из подходящей камеры высокого давления с размерами, позволяющими вместить опытный образец, погруженный в раствор красителя, и позволяющая получить и поддерживать необходимое давление в течение нужного времени 5.4.2 Реактив — Для испытаний подходит раствор фуксинового красителя, состоящий из 1 г основного фуксина на 1 л 50 %-го этилового спирта чистого для анализа 5.4.3 Образцы — Образцы должны представлять собой свежеотломанные осколки керамического изделия, имеющего чистые и явно ненарушенные открытые поверхности Как минимум 75% площади поверхности таких образцов не должно иметь глазурованного или иного покрытия поверхности Рекомендуемые размеры осколков: около 5 мм в наименьшем размере до 20 мм в наибольшем размере 5.4.4 Проведение испытаний: 5.4.4.1 Опытные осколки помещают в камеру высокого давления и полностью погружают в фуксиновый раствор 5.4.4.2 Создают давление 28 МПа (4000 фунтов на кв.дюйм) ± 10% в течение примерно 15 ч Как вариант, можно использовать давление 70 МПа (10000 фунтов на кв.дюйм) ± 10% в течение 6 ч 5.4.4.3 По окончании приложения давления образцы извлекают из камеры высокого давления, ополаскивают и тщательно высушивают и как можно быстрее разламывают для визуального исследования 5.4.4.4 Пористость проверяют путем проникновения красителя в керамическое изделие до такой степени, чтобы его было видно невооруженным 4 Wasburn, E W., Bunting, E N., ―Определение пористости плотноспекшихся изделий,‖ Журнал Американского общества специалистов по керамике, том 5, 1922 г., стр 527-535 5 Navias, Louis, ―Металлический порозиметр для определения объема порового пространства плотноспекшихся изделий," Журнал Американского общества специалистов по керамике, том 8, 1925 г., стр 816-821 6 ASTM D 116-86(2011) глазом При этом не учитывают проникновение в мелкие щели, образовавшиеся в процессе приготовления образца 5.4.5 Отчет — Отчет должен включать в себя описание наблюдений, записанных в ходе исследования по п 5.4.4.4 5.4.6 Сходимость и систематическая погрешность — Настоящий метод используется много лет, но для него не выработано выражение сходимости и не планируется никаких действий по его получению Выражение систематической погрешности отсутствует ввиду отсутствия стандартного эталонного материала для данного свойства 5.5 Метод В — Проникновение красителя при атмосферном давлении: 5.5.1 Аппаратура — Аппаратура должна состоять из подходящей камеры открытого типа с размерами, позволяющими вместить опытные образцы, погруженные в раствор красителя 5.5.2 Реактив — Подходит раствор фуксина, описанный в п 5.4.2 5.5.3 Образцы — Подходят образцы, описанные в п 5.4.3 5.5.4 Проведение испытаний: 5.5.4.1 Образцы помещают в камеру и полностью погружают в раствор фуксина 5.5.4.2 Образцы оставляют погруженными в течение 5 мин или более, затем извлекают, ополаскивают, тщательно высушивают и как можно скорее разламывают для визуального исследования 5.5.4.3 Пористость проверяют путем проникновения красителя в керамическое изделие до такой степени, чтобы его было видно невооруженным глазом При этом не учитывают проникновение в мелкие щели, образовавшиеся в процессе приготовления образца 5.5.5 Отчет — Отчет должен включать в себя описание наблюдений, записанных в ходе исследования по п 5.5.4.3 5.5.6 Сходимость и систематическая погрешность — Настоящий метод используется много лет, но для него не выработано выражение сходимости и не 7 ASTM D 116-86(2011) планируется никаких действий по его получению Выражение систематической погрешности отсутствует ввиду отсутствия стандартного эталонного материала для данного свойства 6 Предел прочности при сжатии 6.1 Область применения — Настоящие методы обеспечивают определение пределов прочности при сжатии (раздавливании) для всего спектра керамических материалов от относительно слабых до самых прочных 6.2 Назначение и использование — Поскольку многие керамические изоляторы подвержены сжимающим напряжениям, знание данного свойства имеет важность Данное испытание предоставляет данные, которые полезны при проектировании, установлении допустимых пределов, контроле качества, исследовании и сравнении керамических материалов 6.3 Проведение испытаний — Предел прочности при сжатии определяют согласно Методу испытаний C 773 7 Предел прочности при изгибе 7.1 Область применения: 7.1.1 Настоящий метод испытаний включает в себя две процедуры: испытание материала для определения его характеристик и испытание материала, составляющего конечное изделие 7.1.2 При определении характеристик керамических составов, если относительно крупные образцы могут быть легко изготовлены, рекомендуется применять Метод А Метод Б является приемлемым 7.1.3 Если образцы могут быть вырезаны из обожженной пробы, рекомендуется применять Метод Б 7.2 Назначение и использование — Предел прочности при изгибе согласуется с другими параметрами механической прочности и как правило является самой простой и экономичной из имеющихся испытательных 8 ASTM D 116-86(2011) процедур Результаты полезны при проектировании, контроле качества, исследовании и сравнении различных керамических составов 7.3 Проведение испытаний: 7.3.1 Метод A — Предел прочности на изгиб определяют согласно Методам испытаний C 674 7.3.2 Метод Б — Испытание на предел прочности при изгибе в микробарах — Предел прочности на изгиб определяют согласно Методу испытаний F 417 8 Упругие свойства 8.1 Область применения — Данный метод позволяет получить (как функцию температуры) модуль упругости при растяжении, модуль сдвига (коэффициент жесткости) и коэффициент попереречной деформации для спеченных керамических материалов 8.2 Значение и использвание — Упругие свойства керамики являются важными конструктивными параметрами для определения несущей способности и служат показателями относительной жесткости материала 8.3 Проведение испытаний — Упругие свойства определяют согласно Методу испытаний C 623 9 Твердость 9.1 Область применения — Ниже приведено два метода Метод A требует небольших усилий по приготовлению образца и имеет ограниченную способность к установлению различий между пробами Метод Б требует подготовки полированного сечения образца и имеет расширенные границы для дифференцирования проб 9.2 Назначение и использование — Твердость можно использовать как легко получимый показатель термической зрелости образца, особенно при использовании в сочетании с удельным весом образца 9 ASTM D 116-86(2011) 9.3 Проведение испытаний: 9.3.1 Метод A — Определяют поверхностную твердость по Роквеллу согласно Методам испытаний E 18 Используют шкалу типа N и основную испытательную нагрузку 45 кг 9.3.2 Метод Б — Определяют твердость по Кнупу согласно Методу испытаний C 730 Используют полированную поверхность и нагрузку 1 кг 10 Коэффициент теплопроводности 10.1 Область применения — Рекомендованные процедуры позволяют определять коэффициент теплопроводности керамических материалов в интервале от 40 до 150°C (от 100 до 300°F) 10.2 Назначение — Керамический изолятор может часто подвергаться тепловому удару или необходимости рассеивать тепловую энергию от электризованных устройств Характеристики теплопроводности полезны при разработке керамических изоляторов для эксплуатации, исследования, контроля качества и сравнения керамических составов 10.3 Проведение испытаний — Коэффициент теплопроводности определяют по Методу испытаний C 408 ПРИМЕЧАНИЕ 2 — Если требуются коэффициенты теплопроводности на более широком диапазоне температур с более низким порядком величины, чем получаемые с помощью Метода испытаний C 408, то можно использовать Метод испытаний С 177 11 Сопротивление тепловому удару 11.1 Область применения — Данные испытания на тепловой удар могут использоваться для определения сопротивления данного керамического материала искусственно созданным рабочим условиям нагрева окружающей среды 11.2 Значение и использование — Данные испытания служат для оценки сопротивления тепловому напряжению керамического изделия конкретного 10 ASTM D 116-86(2011) состава, формы и размеров относительно другого состава аналогичной формы и размеров 11.3 Меры предосторожности — (Предупреждение — Пары ацетона огнеопасны и ядовиты и их не следует вдыхать Ванну, описанную в п 11.4.2, следует эксплуатировать под вытяжным колпаком и поблизости не должно быть открытого пламени или искр.) (Предупреждение — При определенных условиях некоторые керамические образцы могут взрывообразно разрушаться, разбрасывая фрагменты с разрушительными скоростями и вызывая разбрызгивание содержимого ванны.) (Предупреждение — Для предотвращения травм специалистам, проводящим испытания, необходимо надевать защитные экраны, куртку с длинными рукавами и диэлектрические перчатки.) 11.4 Аппаратура: 11.4.1 Жидкая холодная ванна, поддерживаемая при температуре