氧化錫陶瓷介紹

知識點名稱：氧化錫陶瓷

關鍵詞：二氧化錫,氧化錫,SnO2,tin oxide ceramics

相關概念和介紹：

以氧化錫為主要成分的陶瓷。抗折強度80MPa。線膨脹系數(4.5～5)×10-6/℃。主晶相為錫石，晶粒尺寸5～20μm。氧化錫含量在93%以上，其余為鋅、鉍、銻、銅等氧化物燒結促進劑和導電改性劑，有時還添加氧化釔作為晶體控制劑（防止晶粒異常長大）。密度6.0～6.5g/cm3。耐壓強度400MPa。高溫下耐玻璃熔鹽和有色金屬熔體侵蝕性能優良，耐溫度驟變性能良好，導電性能好。氧化錫原料經配料和一般陶瓷工藝處理后，坯體在1500～1550℃氧化氣氛下燒結而成。用作玻璃電熔電極、熔制玻璃的坩堝等。

二氧化錫是n型半導體，呈白色細分散的粉末，是一種優秀的透明導電材料，在氣敏件、液晶顯示、光探測器、太陽能電池、光催化、電催化、保護涂層等領域都具有廣闊的應用前景，也是第一個投入商用的透明導電材料，工業上為提高其導電性和穩定性，常進行摻雜使用，例如摻雜有Sb，V和Ni等元素能使導電性劇烈增加。以二氧化錫為基質的陶瓷材料，不僅具有良好的導電性和高密度，而且具有耐高溫、高溫荷重軟化點和優良的抗腐蝕性，因此可以作為高溫加熱的電極材料如坩堝、熱電偶保護套和化工設備的襯里等。

SnO2陶瓷的熱膨脹系數小（為氧化鋁陶瓷的1/2），導熱系數高，熱穩定性比氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷都高。SnO2陶瓷在1400℃下揮發率較低，在1500℃以上揮發強烈，因此，SnO2陶瓷只能在氧氣氛中于1500℃以下使用。純SnO2陶瓷常溫比電阻是1010~1011Ω·㎝。但添加二價或三價金屬氧化物后，會降低其比電阻。例如加入Sb2O3和CuO后，SnO2的比電阻降低7~8個數量級。SnO2陶瓷抵抗玻璃液的侵蝕能力強。在1200℃時，SnO2陶瓷電極對鈣玻璃耐侵蝕能力比電熔剛玉高1~2倍。在1500℃時耐堿侵蝕能力比電熔剛玉高4倍。它還耐鉛玻璃、砷玻璃、鐵玻璃、銅玻璃的侵蝕。

制備方法：

氧化錫陶瓷通常采用SnO2來制得，且SnO2含量約為96%~98%，制備坯料時，必須加入一些添加物。根據對產品性能要求的不同，添加劑分為兩類。一類是促進燒結的添加劑，這類添加劑有金、銀、銅、鐵、鎳、鋅等金屬氧化物。另一種是降低電阻的添加劑，主要有砷、銻、銅、鈾、鍶、鈮等的氧化物。加入量是依產品的性能要求而定，一般為0.5%~2%（質量）。

耐火溫度不低于1900℃，它由標準光學常數尺寸為3~8μm等軸二氧化錫顆粒組成。成型普遍采用干壓或注漿法。氧化錫陶瓷通常在氧化氣氛、1450~1500℃溫度下燒成。周圍介質氣氛對SnO2陶瓷的導電率有影響。當氧分壓較高時，氧分子會進入固相的點陣中，產生P型電子導電；當氧分壓較低時，例如在還原氣氛中，晶體點陣缺氧，則產生n型電子導電。一般情況下，SnO2以離子導電為主。為了提高SnO2陶瓷常溫導電能力及不同溫度時導電率的穩定性，可采用氣相處理和熱處理的工藝。氣相處理是利用鹵化錫（如SnCl2、SnCl4、SnBrCl3等）揮發的蒸氣與含游離氧的混合氣體，向產品表面深度沉積，在孔隙中生產致密的導電率高的化合物（如SnO）或金屬陶瓷。熱處理是將氧化錫陶瓷加熱到1200℃并通入惰性氣體（如氮、氬等），使其常溫電阻率降低6~7個數量級。真空比惰性氣體的改性效果更好一些。

應用:

由于SnO2陶瓷的熱膨脹系數小，導熱系數大，高溫熱穩定性好，因此，可以用作高溫導熱材料。由于高溫時的導電率高，它可以用作高溫導電材料。又由于它抗堿性強，可以用作特種坩堝和玻璃電熔的電極、熱電偶保護套和化工設備的襯里等。是一種優秀的透明導電材料，在氣敏件、液晶顯示、光探測器、太陽能電池、光催化、電催化、保護涂層等領域都具有廣闊的應用前景。

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