电极是玻璃熔制的核心元件,电极性能的高低直接关系到玻璃产品品质的优劣。二氧化锡电极陶瓷具有优越的高温导电性能,对玻璃熔体耐腐蚀,无污染,特别适用于含铅玻璃、光学玻璃等高品质玻璃的熔制。但纯SnO₂本身是不导电、难烧结、结构疏松的材料,制备SnO₂电极陶瓷首先要解决的问题无疑是如何提高SnO₂陶瓷的导电性能、烧结性能和致密度。金属氧化物掺杂是改善SnO₂电极陶瓷性能的有效途径。本论文在传统工艺条件下,研究稀土元素氧化物掺杂对SnO₂基陶瓷改性的影响。另外也提供一种较为实用的新型电极陶瓷制备方法,为其它陶瓷材料设计提供参考依据。研究了CeO₂、La₂O₃掺杂对SnO₂基陶瓷常温电阻率、致密度、力学性能的影响情况。随着La₂O₃掺杂量的升高,二氧化锡陶瓷电阻率先升高再降低,在La₂O₃掺杂量为0.4wt%的时候,二氧化锡陶瓷电阻率最低,仅为无掺杂样品的21.4%;La₂O₃掺杂后,SnO₂基陶瓷致密度最高为91.6%。通过SEM、XRD测试分析可知,掺入La₂O₃后,晶格结构很明显,晶体生长趋于完整、均匀,气孔率明显减少,界面结合良好。掺杂未改变SnO₂的晶型,La掺杂量的提高能促进SnO₂的结晶。对比La₂O₃掺杂,CeO₂掺杂后SnO₂陶瓷电阻率为未掺杂时的8倍,不利于SnO₂电极陶瓷的应用,但CeO₂掺杂能明显改善SnO₂陶瓷的致密度和力学性能。当CeO₂的掺杂量为1.2wt%时,SnO₂陶瓷致密度从国产陶瓷的90.0%提高到95.1%;维氏硬度提高26.4%。通过XRD、SEM测试分析可知,随着CeO₂掺杂量的增加,SnO₂晶体生长趋于完整,致密度得到提高。通过系统掺杂实验,发现稀土元素La、Ce单独掺杂各有其局限性,La₂O₃掺杂可有效地降低SnO₂陶瓷电极的常温导电率,但对SnO₂陶瓷电极致密化作用不明显;CeO₂掺杂能有效地提高SnO₂陶瓷致密度和力学性能,但大幅度地升高了SnO₂陶瓷的电阻率。而通过La、Ce混合掺杂能有效地改进SnO₂基陶瓷的导电性能和烧结性能,较大地提高SnO₂陶瓷的综合性能。La、Ce的混合掺杂可进一步地降低SnO₂陶瓷的电阻率。当La、Ce掺杂总量为0.7wt%时,SnO₂陶瓷的电阻率可低至224Ω·cm,为无掺杂样品的5.9%,为单掺La₂O₃样品的29.5%。当La、Ce掺杂总量为1.8wt%时,SnO₂陶瓷致密度为95.8%,较之单掺La₂O₃的91.6%有明显的提高。SEM、XRD测试结果表明,La、Ce混合掺杂能较好地促进SnO₂晶粒生长。随着Ce、La掺杂量增多,SnO₂晶粒以晶界扩散的方式不断长大,晶粒之间接触面积也不断扩大,晶粒越发聚集,而气孔的体积逐渐缩小以至排除,使SnO₂晶体生长趋于完整,最终形成致密体,从而减少晶体内部缺陷,提高SnO₂陶瓷的密度及致密度。研究发现Nd₂O₃掺杂对SnO₂电极导电性能和致密度都有一定程度的改善,但和La₂O₃、CeO₂掺杂相比,作用不是很明显。烧结温度、保温时间和助烧剂对SnO₂陶瓷烧结影响很大。当烧结温度设计在1450℃上,并保温4个小时,可以烧制出密度为6.52g/cm³,致密度达到94.5%的样品。Sb₂O₃对SnO₂陶瓷具有明显的助烧作用,Sb₂O₃掺杂量为2%的样品在1400℃就完全成瓷,致密度达到94.2%。