B2O3–SiO2–BaO–ZnO體系玻璃粉的制備及其燒結(jié)特性研究.pdf

1、近年來，無鉛封裝玻璃發(fā)展迅猛，特別是硼硅酸鹽玻璃，憑借其良好的熱學(xué)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在固體氧化物燃料電池的封接方面已經(jīng)得到了相當廣泛的應(yīng)用。為了限制PbO在玻璃體系中的使用，研究人員發(fā)現(xiàn)BaO, ZnO都可以作為網(wǎng)絡(luò)修飾劑來替代PbO在玻璃體系中的作用，制備出低玻璃轉(zhuǎn)換溫度的封接玻璃。但是，大量的網(wǎng)絡(luò)修飾劑的添加又將促進玻璃在燒結(jié)時析晶現(xiàn)象的發(fā)生。晶相的存在將會極大的影響樣品的燒結(jié)特性和物化性質(zhì)。
　　本文采取以下措施來避免B2

2、O3–SiO2–BaO–ZnO玻璃體系和B2O3–SiO2–BaO–ZnO–Al2O3玻璃體系樣品在燒結(jié)致密化過程中析晶現(xiàn)象的發(fā)生：⑴固定B2O3: SiO2=5:1不變，調(diào)節(jié)BaO和ZnO之間的摩爾比，針對BaO和ZnO含量對B2O3–SiO2–BaO–ZnO玻璃體系的結(jié)構(gòu)，熱學(xué)性質(zhì)，燒結(jié)特性的影響進行了詳盡的研究。研究結(jié)果表明：BaO含量變化導(dǎo)致玻璃結(jié)構(gòu)變化從而導(dǎo)致其性能發(fā)生改變。BaO含量的增加降低了玻璃的玻璃轉(zhuǎn)換溫度和結(jié)晶溫度，

3、但是其對玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞也不容忽視。同樣，ZnO含量過高也會阻礙燒結(jié)過程。因此，體系中BaO含量為20％時，玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對最為穩(wěn)定，而且樣品燒結(jié)致密程度最大值時基本不會伴隨析晶現(xiàn)象。⑵在原有的基礎(chǔ)上添加Al2O3，固定B2O3: SiO2: ZnO=5:1:1不變，調(diào)節(jié)BaO和Al2O3之間的摩爾比，針對Al2O3含量對B2O3–SiO2–BaO–ZnO–Al2O3玻璃體系的結(jié)構(gòu)，熱學(xué)性質(zhì)，燒結(jié)特性的影響進行了詳盡的研究。研究結(jié)果表

4、明：Al2O3的引入能夠促進[BO3]三角體轉(zhuǎn)變?yōu)閇BO4]四面體并且減小玻璃的分相傾向，抑制析晶。隨著Al2O3含量的增加，玻璃的穩(wěn)定性先增強后減弱，當x=5%時達到最穩(wěn)定狀態(tài)。而過量的Al2O3會參與網(wǎng)絡(luò)形成，切斷[BO4]鍵，Al3+替代B3+和Si4+在玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的位置，與氧離子形成新的四面體配位結(jié)構(gòu)。此時[BO3]三角體數(shù)量增加，玻璃體系的穩(wěn)定性降低。因此，制備出更有利于固體氧化物燃料電池(SOFC)封裝的玻璃粘結(jié)材料是本