SnO2-CuO-Sb2O3电极陶瓷的制备及其性能研究

论文摘要

密实SnO2电极陶瓷材料具有良好导电性能和抗玻璃液侵蚀性能，是玻璃电熔技术的关键组成部分。论文以SnO2、CuO、Sb2O3粉体为原料，采用无压烧结技术制备含CuO与Sb2O3复合添加剂的SnO2基电极陶瓷材料，并系统研究其相关性能。烧结致密化研究表明，CuO的最佳添加量为0.5～1.0mol％。当CuO含量为0.5或1.0mol％，Sb2O3含量不宜超过CuO。SnO2-CuO-Sb2O3电极陶瓷的烧结致密化有两种情况：一是当Sb2O3含量少于CuO含量时，在晶界区域的CuO在高温时产生富铜的液相起到粘结作用占主导地位，促进SnO2基陶瓷烧结致密化；二是当Sb2O3含量多于CuO含量时，与SnO2发生固溶反应占主导地位，抑制SnO2基陶瓷烧结致密化。电学性能测量结果表明，SnO2-1.0mol％CuO-1.0mol％Sb2O3电极陶瓷具有良好的综合导电性能，其室温温电阻率为5.87×10-2Ω·cm，700℃中温电阻率为5.96×10-3Ω·cm。当SnO2-CuO-Sb2O3。陶瓷材料未烧结致密时，增加CuO含量，增加载流子迁移率，进而导致电阻率降低；当SnO2-CuO-Sb2O3陶瓷材料已烧结致密时，增加CuO含量增加晶界富Cu相的厚度，使得载流子迁移率下降，从而导致电阻率升高。力学强度测量结果表明，当Sb2O3含量不超过CuO含量时，Sb2O3的加入增加了SnO2-CuO-Sb2O3基电极陶瓷的抗弯强度，主要原因是与SnO2发生的固溶反应导致了晶粒的细化。SnO2-0.5mol％CuO-0.25mol％Sb2O3电极陶瓷材料的抗弯强度达到最高值190MPa。采用玻璃液侵蚀静态测量方法测量SnO2-CuO-Sb2O3基电极陶瓷在1200℃的钠钙玻璃液的侵蚀速率，结果表明SnO2-CuO-Sb2O3基陶瓷具有良好的抗玻璃液侵蚀能力。当Sb2O3的含量在0.1～1.0mol％时，SnO2-1.0mol％CuO-Sb2O3基电极陶瓷玻璃液侵蚀速率在3～4×10-4mm／h之间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 玻璃的电熔化制备技术及其电极材料
• 1.1.1 玻璃的电熔化制备技术
• 1.1.2 电熔玻璃技术中的电极材料
• 2的基本特性与应用'>1.2 SnO₂的基本特性与应用
• 2陶瓷的研究现状与发展水平'>1.3 SnO₂陶瓷的研究现状与发展水平
• 2陶瓷烧结特性的研究现状'>1.3.1 纯SnO₂陶瓷烧结特性的研究现状
• 2陶瓷的烧结致密化'>1.3.2 SnO₂陶瓷的烧结致密化
• 2陶瓷的导电性能'>1.3.3 SnO₂陶瓷的导电性能
• 2基陶瓷的抗玻璃液侵蚀性能'>1.3.4 SnO₂基陶瓷的抗玻璃液侵蚀性能
• 1.4 本文工作的提出与研究目的、意义
• 2-CuO-Sb₂O₃电极陶瓷材料烧结致密化的研究'>第2章 SnO₂-CuO-Sb₂O₃电极陶瓷材料烧结致密化的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验与测试
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验设计与技术路线
• 2.2.2.1 实验工艺的摸索
• 2.2.2.2 实验流程的设计
• 2.2.3 测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2-CuO陶瓷的烧结致密化研究'>2.3.1 SnO₂-CuO陶瓷的烧结致密化研究
• 2-CuO陶瓷体烧结性能的影响'>2.3.1.1 保温时间对SnO₂-CuO陶瓷体烧结性能的影响
• 2-CuO陶瓷致密度的影响'>2.3.1.2 CuO的掺杂量对SnO₂-CuO陶瓷致密度的影响
• 2陶瓷微观结构的影响'>2.3.1.3 CuO掺杂量对SnO₂陶瓷微观结构的影响
• 2-CuO陶瓷的烧结机理'>2.3.1.4 SnO₂-CuO陶瓷的烧结机理
• 2O₃对SnO₂-Sb₂O₃陶瓷烧结致密化的影响'>2.3.2 Sb₂O₃对SnO₂-Sb₂O₃陶瓷烧结致密化的影响
• 2-CuO-Sb₂O₃陶瓷的烧结致密化'>2.3.3 SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷的烧结致密化
• 2O₃对SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷材料致密度的影响'>2.3.3.1 Sb₂O₃对SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷材料致密度的影响
• 2O₃对SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷微观结构的影响'>2.3.3.2 Sb₂O₃对SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷微观结构的影响
• 2.4 小结
• 2-CuO-Sb₂O₃电极陶瓷材料的导电性能'>第3章 SnO₂-CuO-Sb₂O₃电极陶瓷材料的导电性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验与测试
• 3.2.1 测试样品的制备
• 3.2.2 电阻率的测量方法
• 3.2.2 载流子迁移率的测量
• 3.3 结果与讨论
• 2O₃的SnO₂陶瓷导电性能'>3.3.1 单相掺杂CuO与Sb₂O₃的SnO₂陶瓷导电性能
• 2陶瓷导电性能的影响'>3.3.1.1 CuO对SnO₂陶瓷导电性能的影响
• 2O₃对SnO₂陶瓷导电性能的影响'>3.3.1.2 Sb₂O₃对SnO₂陶瓷导电性能的影响
• 2-CuO-Sb₂O₃陶瓷的室温导电性能'>3.3.2 SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷的室温导电性能
• 2O₃含量对SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷室温导电性能的影响'>3.3.2.1 Sb₂O₃含量对SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷室温导电性能的影响
• 2-CuO-Sb₂O₃陶瓷室温导电性能的影响'>3.3.2.2 CuO含量对SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷室温导电性能的影响
• 2-CuO-Sb₂O₃陶瓷阻温特性的研究'>3.3.3 SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷阻温特性的研究
• 3.4 小结
• 2-CuO-Sb₂O₃电极陶瓷的力学与抗玻璃液侵蚀性能研究'>第4章 SnO₂-CuO-Sb₂O₃电极陶瓷的力学与抗玻璃液侵蚀性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 测试方法
• 4.2.1 抗弯强度的测试
• 4.2.2 抗玻璃液侵蚀性能的测试
• 4.3 结果与讨论
• 2-CuO-Sb₂O₃基陶瓷的抗弯强度'>4.3.1 SnO₂-CuO-Sb₂O₃基陶瓷的抗弯强度
• 2-CuO-Sb₂O₃陶瓷的抗玻璃液侵蚀性能'>4.3.2 SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷的抗玻璃液侵蚀性能
• 2-CuO-Sb₂O₃陶瓷的玻璃液侵蚀速率'>4.3.2.1 SnO₂-CuO-Sb₂O₃陶瓷的玻璃液侵蚀速率
• 2-CuO-Sb₂O₃基陶瓷的玻璃液侵蚀机理的探讨'>4.3.2.2 SnO₂-CuO-Sb₂O₃基陶瓷的玻璃液侵蚀机理的探讨
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢