[00836701]高性能二氧化锡陶瓷电极材料的研制及其应用

SnO<,2>陶瓷电极材料是玻璃电熔装置的核心组成部分，SnO<,2>陶瓷电极材料难以满足玻璃熔制工业对其使用寿命的要求。为此，项目以研制出高性能、低成本SnO<,2>陶瓷电极材料和实现工业化生产应用为目的，设计出SnO<,2>陶瓷电极的复合掺杂体系，获得综合性能俱佳的SnO<,2>陶瓷电极的低含量组成配方范围，采用低成本制备技术实现了高性能SnO<,2>陶瓷电极的低成本工业化生产，并成功应用于玻璃电熔工业。项目根据最佳复合效应原则设计出高性能SnO<,2>陶瓷电极材料的复合掺杂体系：CuO-ZnO-Sb2O3体系和CuO-MnO<,2>-Sb2O3体系；阐明了复合掺杂体系各组元之间及其与SnO<,2>的相互作用：CuO与SnO<,2>之间没有化合物生成，MnO<,2>和ZnO与SnO<,2>可生成微量固溶度的固溶体；Sb2O3相对Bi，Ta，Nb等高价态阳离子提高SnO<,2>电极材料的导电性能的效果更优；各组元之间自身的相互作用很小，协同作用显著。项目发明了SnO<,2>陶瓷电极材料的低含量复合掺杂技术，确定了SnO<,2>陶瓷电极的低复合掺杂含量范围和各组元的配比关系，总含量降低至2%以下。并系统阐明了SnO<,2>陶瓷电极材料的低温致密化机理、高导电机理和抗玻璃液侵蚀机理。项目采用低温致密化烧结技术、湿法步进混料技术以及冷等静压成型技术等低成本制备技术，实现了高性能SnO<,2>陶瓷电极材料的工业化生产，产品各项关键指标均达到甚至超过国内外现有SnO<,2>电极产品的性能：项目制备出的SnO<,2>陶瓷电极性价比高，密度达到6.60-6.68g·cm-3，800℃电阻率仅为1.0×10-2Ω?cm，玻璃液侵蚀速率降低至4.00?10-4mm/h。项目顺利通过湖北省科技厅组织的专家鉴定，整体研究水平达到了国际先进水平。项目研发成果具有独立自主的知识产权，促进玻璃电熔技术的发展。利用该项目的技术成果生产出的高性能SnO<,2>陶瓷电极在湖北新华光信息材料股份有限公司等获得了成功应用，创造了数亿元的经济效益，并实现了节能减排和可持续发展，社会效益显著。