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高纯钨

高纯钨或超纯钨(5 N或6 N)具有对电子迁移的高电阻、高温稳定性以及能形成稳定的硅化物,在电子工业中以薄膜形式用作栅极、连接和障碍金属。 对于用作半导体的配线用材,要求将钨粉的纯度从通常的3 N提高到5 N以上。通常采用酸分解普通钨粉,然后通过离子交换法精制,得到高纯度的氧化钨。将高纯氧化钨进氢还原,即可得到超高纯度的钨粉。超高纯钨粉的化学成分与普通钨粉的比较见表8.2-64。

钨粉的化学成分

为制备高纯和超纯钨,最好选用含U和Th低的仲钨酸铵做原料。因为在所有的杂质元素中,要求U和Th的含量应特别低。这些天然放射性元素含U和Th低的仲钨酸铵,可通过多次再结晶的办法除去其他杂质,得到超纯仲钨酸铵。后者经煅烧得到WO3,经氢还原得到超高纯度的钨粉。表8.2-65给出了超纯W和WSix粉末的分析数据。这种W粉可用来生产W、WSix或TiW的溅射靶材。通过压形、烧结和电子束悬浮区域熔炼,可以进一步将U和Th以外的杂质含量进一步降低。显然,在高纯的生产过程中,厂房内应保持高度清洁,以减少产品中的杂质。

超纯级W粉末和WSix粉末的分析结果


多孔钨

多孔钨及用多孔钨做基体制作的各种元件广泛用于航空航天、电力电子及冶金工业。如:汞离子火箭发动机的汽化器;离子发动机的发射体;多孔钨基体渗Cu制做火箭喷管喉衬;大功率充气闸流管阴极骨架;用浸渍法制取电工触头 材料的基体及熔融稀土金属过滤等。多孔钨的孔隙度影响着其使用性能及其制作的各种元件性能。如用浸渍法制取W-Cu80高压用触头材料的多孔钨基体要具有33%~36%孔隙度才能保证制出合格的触头材料。 目前,多孔钨的生产工艺主要为:钨粉→成形→烧结→多孔钨,而影响多孔钨孔隙度因素很多,诸如粉末粒度、形状、化学成分,成形方式、成形压力、烧结温度、时间及气氛等。


球形钨粉

球形钨粉末越来越得到广泛应用,用球形钨粉制备的多孔钨具有均匀的孔隙,正逐渐取代常规钨粉,用于制作多孔钨部件,如大功率脉冲微波管的阴极、电子管的钡 钨阴极、熔融Zn、Al、Mg、Bi、Hg等金属的过滤器、火箭的发射材料、催化剂或者催化剂的载体、人造卫星的定位推进器等。在热喷涂领域,球形粉末不 仅流动性很好,而且得到的涂层具有更好的耐磨性。球形钨粉做成的粉末冶金压坯在烧结过程中收缩非常均匀,可实现良好的尺寸控制。 对于球形钨粉的生产,目前主要有两种方法,一种方法是通过气相沉积从WF6中得到大粒度(40~650μm)球状钨粉的工 艺。该工艺涉及到强烈腐蚀性的HF,劳动条件恶劣,对环保要求很高。另一种方法是等离子球化,是将普通钨粉加到等离子射流体中,使钨粉颗粒表面(或整体) 熔融,形成熔滴,熔滴因表面张力而收缩形成球状,再通过快速冷却,将球形固定下来,从而获得了球形钨粉。该方法要求有一个很大的冷却室,冷却室内必须通以 高纯Ar气,成本很高;而且一次处理后粉末的球化率最高只能达到85%,要得到全部是球形的粉末,就需要进行多次的分选和再球化的过程,大大增加了成本。 因此,低成本、高效率地制备粒度范围可控的球形粉末,仍存在一定的距离。


钨国界

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