Eigenschaften und Aufbau von NaF-B2O3-Gläsern

Abstract

NaF-B2O3-Gläser bis 33 Mol-% Na2F2 (50 Mol-% NaF) wurden in Ampullen erschmolzen, um eine Na2O-Bildung infolge Reaktion zwischen NaF und B2O3 zu unterdrücken. Dichte, Lichtbrechung, thermische Ausdehnung, Transformations- und Erweichungstemperaturen, UV- und UR-Durchlässigkeit dieser Gläser wurden gemessen und die Anionen-Molvolumina und Anionen-Molrefraktionen berechnet. Das Auftreten von [BX4]-Banden im UR-Spektrum macht den F-Einbau in das Glasgerüst unter Bildung von B-F-Bindungen wahrscheinlich. Nach einer Abschätzung aus den Intensitäten der UR-Banden nimmt die Zahl der [BX4]-Einheiten bis 55 Mol-% NaF zu; gemittelt über diesen Bereich entstehen durch 1 F- etwa 0,7 [BX4]-Gruppen. Nach den Versuchsergebnissen und den Stabilitätsverhältnissen bei definierten B-O-F-Verbindungen treten in den Gläsern neben [B(-O-)3] folgende Baugruppen mit steigendem NaF-Gehalt auf: [(-O-)3B-F-B(-O-)3]; [(-O-)3B-F]; [(-O-)2B-F2]; [B(-O-)4]; [-O-B(-F) 3]; [-O-)2B = O] und [-O-B=O-F]. Ein statistischer Ersatz des Sauerstoffs der Oxoboratgläser durch Fluor kann ausgeschlossen werden, F- ist bevorzugt in die [BX 4]-Gruppen eingebaut. Die Koordinationsverhältnisse sind denen im Me2O-B2O3-System ähnlich. Bei kleinen NaF-Konzentrationen übernimmt F- eine brückenbildende Funktion wie O2-, während bei höheren NaF-Konzentrationen bzw. Temperaturen die Bildung von F-Trennstellen überwiegt. Die Anomalieerscheinungen der Alkaliboratgläser treten in abgeschwächter Form auch in den B-O-F-Gläsern auf. Die Kristallisationsneigung der Fluo-oxogläser ist unterhalb 55 Mol-% NaF gering, was sich mit dem komplexen Aufbau und der Instabilität einfach zusammengesetzter Na-Fluo-oxoborate unter den Kristallisationsbedingungen erklärt.