Wpływ manganu na trwałość termiczną szkieł krzemianowo-fosforanowych

• Autorzy: Szumera M. , Wacławska I.

Warianty tytułu

EN

The influence of manganese on thermal stability of silicate-phosphate glasses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem niniejszej pracy są szkła z układu SiO2-P2O5-K2O-CaO-MgO modyfikowane dodatkiem manganu, którego wpływ na przemianę stanu szklistego oraz przebieg procesu krystalizacji, rodzaj krystalizujących faz oraz kolejność ich pojawiania się zbadano w oparciu o metodę termiczną (DSC) oraz rentgenograficzną (XRD). Wykazano, że wzrastająca ilość manganu, zastępująca wapń i magnez w strukturze analizowanych szkieł, powoduje wzrost naprężeń strukturalnych czego wynikiem jest obniżenie wartości Tg. W procesie krystalizacji szkieł mangan wbudowuje się w strukturę krzemianów, krystalizując głównie w postaci braunitu. Interpretacji danych dokonano w oparciu o teorię wiązań chemicznych i siły oddziaływań pomiędzy poszczególnymi składnikami budującymi strukturę szklistą. Na tej podstawie wykazano, że rodzaj faz krystalicznych tworzących się w trakcie ogrzewania badanych szkieł zależy od ilości wprowadzanego do ich składu manganu, a kolejność krystalizacji poszczególnych faz wynika z wartości standardowych potencjałów termodynamicznych DG.

EN

Silicate-phosphate glass of the SiO2-P2O5-K2O-CaO-MgO system containing manganese cations have been investigated in order to obtain information about the thermal characteristics of manganese in such glasses. The amorphous state of glasses, the course of the phase transformations and crystallizations during their heating were followed by DSC and XRD methods. It was shown that an increasing content of manganese, replacing calcium and magnesium in the structure of the analysed glasses, causes an increase in the structural stresses resulting in lower values of Tg. During the crystallization process of the glasses, manganese incorporated into the structure of silicates crystallizes in the form of braunite. Data interpretation was based on the theory of chemical bonds and interaction strength between the individual components which build the glass structure. On this basis, it was shown that the type of crystalline phase formed during the heating depends on the amount of manganese introduced into the glass structure. The crystallization sequence of the individual phases results from the standard values of thermodynamic potentials, DG.

Słowa kluczowe

PL

szkło krzemianowo-fosforanowe; trwałość termiczna; krystalizacja; struktura

EN

silicate-phosphate glass; thermal stability; crystallization; structure

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 63, nr 2
• Strony: 396--401
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Szumera M.

autor

Wacławska I.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, KCS, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Long B.T., Peters L.J., Schreiber H.D.: „Solarization of sodalime- silicate glass containing manganese”, J. Non-Crystalline Solids, 239, (1998), 126-130.
• [2] Nowotny W.: „Szkła barwne”, Wyd. ARKADY, Warszawa 1958.
• [3] Venkateswara G., Yadagiri Reddy P., Veeraiah N.: „Thermoluminescence studies on Li2O-CaF2-B2O3 glasses doped with manganese ions”, Materials Letters, 57, (2002), 403-408.
• [4] Van Die A., Leenaers A.C.H.I., Der Weg W.F.V.: „Germanate glasses as hosts for luminescence of Mn2+ and Cr3+”, J. Non- Cryst. Solids, 99, (1988), 32-44.
• [5] Reddy P.V., Kanth C.L., Kumar V.P., Veeraiah N., Kistaiah P.: „Optical and thermoluminescence properties of R2O-RF-B2O3 glass systems moped with MnO”, J. Non-Cryst. Solids, 351, (2005), 3752-3759.
• [6] Machado I.E.C., Prado L., Gomes L., Prison J.M., Martinelli J.R.: „Optical properties of manganese in barium phosphate glasses”, J. Non-Cryst. Solids, 348, (2004), 113-117.
• [7] Santos C.N., Yukimitu K., Zanata A.R., Hernandes A.C.: „Thermoluminescence of aluminophosphate glasses in the metaphosphate composition”, Nuclear Instrumnets and Methods in Physics Research B, 246, (2006), 374-378.
• [8] Aldert Van der Ziel, Solid State Physical Electronics, Prentee- Hall of India, New Delhi, 1971.
• [9] Das S.S., Srivastava V.: „Study of sodium and silver phosphate glasses doped with some metal chlorides”, Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials, 52, (2006), 125-131.
• [10] Das S. S., Singh N. P., Srivastava V., Srivastava P. K.: „Role of Fe, Mn and Zn ions as dopants on the electrical conductivity behavior of sodium phosphate glass”, Ionics, 14, (2008), 563-568.
• [11] Wacławska I., Szumera M., Stoch L., Ciecińska M., Kuciński G.: „Chemicznie aktywne szkła krzemianowo-fosforanowe”, Ceramika, 80, (2003), 139-145.
• [12] Wacławska I., Stoch L., Środa M., Szumera M., Kuciński G.: „Szkła nawozowe dla upraw ogrodniczych”, Materiały Ceramiczne, 57, 1, (2005), 6-12.
• [13] Stoch L.: „Thermochemistry of solids with Flexible Structures”, J. Therm. Anal., 54, (1998), 9-24.
• [14] Görlich E.: „The effective charges and the electronegativity”, Polish Academy of Art and Science, Kraków, (1997).
• [15] Stoch L.: „Flexibility of structure as a criterion of glass formation and stability”, Optica Applicata, 30, 4, (2000), 647-655.
• [16] I. Barin, O. Kuache, „Thermochemical properties of Inorganic Substances”, 1973, Springer-Verlag.