Effect of replacing SiO2 by ZnO on the physical properties of aluminosilicate glasses

Abstract

The effect of replacing SiO2 by ZnO was studied in aluminosilicate glasses containing alkaline earth oxides or lanthanum oxide with respect to the molar volume V1, the molar refraction RM, the Vickers microhardness Hv, the coefficient of linear thermal expansion A and the transformation temperature Tg. Nearly constant V1 and RM values are observed with increasing ZnO content and indicate that there is no change in the space filling degree of the network structure. Here ZnO may be regarded as a network former. Hv and A increase slightly with the addition of ZnO, where the extent of the increase depends on alkaline earth oxide. In contrast Tg values decrease with the addition of ZnO for all types of alkaline earth oxides. Therefore, it can be concluded that the incorporation of ZnO effects a decrease of viscosity in the transition temperature range. On etudie l'influence du remplacement de SiO2 par ZnO sur le volume molaire V1, la refraction molaire RM, la microdurete Vickers ΗV, le coefficient de dilatation thermique α et la temperature de transition vitreuse Tg dans des verres d'aluminosilicate qui renferment MgO, CaO, SrO, BaO ou La2O3. Les valeurs de V1 et RM restent à peu pres constantes lorsque la teneur en ZnO augmente. On montre en plus qu'aucune variation de la densite d'empilement dans le reseau du verre n'a lieu, c'est-à-dire que ZnO peut etre considere comme formateur de reseau. La microdurete Vickers et le coefficient de dilatation thermique augmentent de fagon insignifiante avec la teneur en ZnO pour tous les oxydes alcalinoterreux, alors que la temperature de transformation diminue. On conclut, à partir de la baisse des temperatures de transformation, que l'addition de ZnO abaisse la viscosite de maniere equivalente. An Alumosilicatgläsern, die MgO, CaO, SrO, BaO oder La2O3 enthielten, wurde der Einfluß eines Ersatzes von SiO2 durch ZnO auf das Molvolumen V1, die Molrefraktion RM, die Vickers-Mikrohärte HV, den thermischen Längenausdehnungskoeffizienten α und die Transformationstemperatur untersucht. Die V1- und RM-Werte bleiben mit zunehmendem ZnO-Gehalt nahezu konstant. Damit wird gezeigt, daß keine Änderung der Packungsdichte im Glasnetzwerk auftritt, d. h. ZnO kann als Netzwerkbildner angesehen werden. Die Vickers-Mikrohärte und der thermische Längenausdehnungskoeffizient nehmen mit steigendem ZnO-Gehalt bei allen Erdalkalioxiden geringfügig zu, die Transformationstemperatur wird dagegen gesenkt. Aus den abnehmenden Transformationstemperaturen wird geschlossen, daß die Zugabe von ZnO die Viskosität entsprechend erniedrigt.