二氧化锡电极是玻璃电熔炉的重要组成部分,随着玻璃电熔技术的发展,对二氧化锡电极的性能提出了更高的要求。二氧化锡是一种n型半导体,具有耐高温、耐侵蚀、高温导电性优良等特点,因此,几乎可以用于所有玻璃品种的熔制。但目前国内二氧化锡电极生产商极少,且产品偏中低档,高品质电极主要依赖进口,研究国产化的高性能二氧化锡电极成为当务之急。二氧化锡被广泛运用于气敏陶瓷、压敏陶瓷和薄膜等,但都针对性的研究其电学性能,而二氧化锡作为电极,对其性能要求更高,需要电学性能和烧结性能俱佳,在本文如何提高其电学性能和烧结性能将被详细介绍。本文从粉体制备、成型工艺与烧结工艺等方面做了细致研究,阐述了一种制备二氧化锡电极的新颖工艺。运用共沉淀法制备了混合掺杂的二氧化锡原料,并且原料的粒径达到纳米级。由于纳米粉体的烧结活性,可以改善二氧化锡的烧结性能。直接制得混合掺杂的二氧化锡原料,不仅简化了工艺过程,还有效地降低二氧化锡中的有害杂质。本文采用共沉淀法分别制备了ZnO、Sb₂O₃、CeO₂、MnO₂掺杂SnO₂粉体和各氧化物混合掺杂的SnO₂粉体,通过X-射线衍射表征SnO₂晶型和强度,并根据Scherrer公式计算粉体的平均粒径为25nm。从XRD结果看出,掺杂未改变SnO₂的晶型,并证明随ZnO、CeO₂含量的提高能促进SnO₂的结晶,而随Sb₂O₃含量的提高抑制了SnO₂的结晶。通过TEM观测到SnO₂粉体颗粒近似球形,随着煅烧温度升高,颗粒粒径增大,且易团聚。本文研究了制备过程中添加剂的含量、成型压力和烧结温度对电极电阻率的影响情况,探讨了ZnO、Sb₂O₃、CeO₂的掺杂导电机理,证明了Sb₂O₃掺杂对提高SnO₂电极的电学性能效果显著,并确定了Sb₂O₃与CeO₂的最佳比例为4:1。由于制备的实验样品较小,采用常压成型,并对比不同压力成型时样品的电阻率值,发现最佳成型压力为30MPa。烧结温度对电阻率的影响十分显著,随着烧结温度的升高其电阻率下降。本文还研究了ZnO添加剂的合理掺杂量对二氧化锡电极烧结性能的影响。探讨了采用不同的烧结工艺,通过扫描电镜表征、体积密度测定和电阻率测定,分析了ZnO添加剂含量从0-10wt%时对SnO₂电极烧结性能的影响。实验表明掺杂1wt%-3wt%的ZnO可以促进了电极的烧结致密化,同时对电极的常温电阻的降低有明显作用,但是掺杂量超过5wt%时,有大量ZnSnO₃生成,它阻碍了晶粒的生长,并造成大量空隙,不利于电极烧结致密化,因此应该掺杂合理的ZnO才能得到最佳性能的SnO₂电极。另外,本文还研究了掺杂多种氧化物对二氧化锡电极烧结性能的影响。探讨了采用不同的烧结工艺,通过扫描电镜表征和体积密度测定,分析了复合掺杂ZnO、MnO₂、CeO₂和Sb₂O₃对电极烧结性能的影响,制定合理的烧结制度,样品的致密度最好能达到95%。实验表明:复合掺杂ZnO、MnO₂、CeO₂、Sb₂O₃既能降低SnO₂电极的电阻率,又提高了电极的体积密度,与国产SnO₂电极相比,体积密度提高了3.1%,维氏硬度增强了13.9%,韧性增加了17.0%。