淺析六氟化鎢的腐蝕性

王建軍

摘 要：隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，六氟化鎢作為一種重要的強(qiáng)氟化劑起著重要的作用，但其具有較強(qiáng)的腐蝕性，對不銹鋼的生產(chǎn)和儲存有著一定的影響。該文通過實驗對比表明，密度較低的304不銹鋼比密度較高的316L不銹鋼在相同的環(huán)境和條件下更加容易被六氟化鎢所腐蝕，因此可以得出這樣一個結(jié)論：在六氟化鎢的生產(chǎn)和儲存中，使用316L不銹鋼比使用304不銹鋼更具有穩(wěn)定性。通過六氟化鎢對304不銹鋼和316L不銹鋼的對照實驗結(jié)果，可以證明哪種不銹鋼更利于六氟化鎢的生產(chǎn)和儲存，以期對今后六氟化鎢在電子工業(yè)上的用途能有更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：六氟化鎢 不銹鋼 腐蝕性

中圖分類號：TQ163.13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0102-02

隨著我國電子工業(yè)的不斷發(fā)展，工廠對六氟化鎢的需求也在不斷增多，但目前六氟化鎢的生產(chǎn)大多數(shù)來自于日本和美國，對六氟化鎢的儲存和運(yùn)輸?shù)囊笫欠浅８叩模枰獌Υ媪u的不銹鋼容器具有較強(qiáng)的腐蝕性。該文通過對六氟化鎢生產(chǎn)設(shè)備表面上的電鏡和金相掃描分析，發(fā)現(xiàn)六氟化鎢對不銹鋼具有不同強(qiáng)度的腐蝕性。實驗表明，304不銹鋼和316L不銹鋼被六氟化鎢進(jìn)行氟化15 d后，通過實驗對其進(jìn)行電鏡和金相掃描分析，發(fā)現(xiàn)六氟化鎢在這兩種材質(zhì)上的腐蝕程度各有不同，這對六氟化鎢的生產(chǎn)和儲存中選擇不同種類的不銹鋼材質(zhì)提供了有力依據(jù)。

1 六氟化鎢的性質(zhì)和用途

1.1 六氟化鎢的性質(zhì)

六氟化鎢是一種無色、無味的氣體或者液體，在不同的溫度下表現(xiàn)出來的形態(tài)是不一樣的，它的密度是所有被發(fā)現(xiàn)的氣體中最大的，在常溫狀態(tài)下六氟化鎢的結(jié)構(gòu)是對稱的，并且呈現(xiàn)正八面體的形狀。六氟化鎢對玻璃也具有腐蝕性，在干燥和潮濕時表現(xiàn)出來的腐蝕程度是不一樣的，前者的腐蝕性較差，而后者則能對玻璃進(jìn)行快速反應(yīng)，腐蝕性較強(qiáng)。六氟化鎢是一種有毒氣體，如果不慎進(jìn)入到人體的呼吸道、皮膚和眼睛，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用，這是因為六氟化鎢在空氣和水中很快進(jìn)行水解，迅速生成氟化氫和三氧化鎢，從而造成皮膚、眼睛和呼吸道等不同程度的灼傷。

1.2 六氟化鎢的用途

六氟化鎢作為一種強(qiáng)氟化劑，在電子工業(yè)中發(fā)揮著很大的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是在電子工業(yè)中作為一種原材料，即經(jīng)過化學(xué)氣相沉積工藝后形成的金屬鎢，可以將其用于制作成WSi2，然后再形成大規(guī)模集成電路（LSI）中的配線材料；二是作為一種鎢和錸的復(fù)合涂層，是通過混合金屬的化學(xué)氣相沉積工藝而制作出來的，將其用于電子工業(yè)中太陽能吸收器和X射線發(fā)射電極的制造；三是在電子工業(yè)中可以用作半導(dǎo)體電極和導(dǎo)電漿糊等的原材料。

2 六氟化鎢對不銹鋼的腐蝕性實驗

2.1 實驗步驟過程

（1）生產(chǎn)設(shè)備上下封頭腐蝕性對比實驗。

該實驗選取使用了11個月的不銹鋼純化設(shè)備內(nèi)的表面進(jìn)行分析，從而得出六氟化鎢對不銹鋼的腐蝕程度。通過對不銹鋼純化設(shè)備內(nèi)的表面進(jìn)行SEM電鏡掃描、金相分析和表面物質(zhì)分析，進(jìn)行對生產(chǎn)設(shè)備上下封頭的腐蝕強(qiáng)度分析，具體的實驗步驟如下：首先，將純化設(shè)備上封頭長時間與六氟化鎢氣體進(jìn)行接觸處理，而后將其從六氟化鎢的純化系統(tǒng)中分離，用切割機(jī)分別從上封頭和下封頭切下長寬各約10 mm的不銹鋼塊作為實驗的樣品；其次，將實驗的兩個樣品進(jìn)行上下封頭的標(biāo)記，然后進(jìn)行電鏡掃描、金相分析和表面物質(zhì)分析。

（2）六氟化鎢對304不銹鋼和316L不銹鋼的耐腐蝕性對比實驗。

該實驗選取了兩種具有典型代表的不銹鋼作為六氟化鎢的腐蝕性研究，一種是密度為7.93 g/cm3的304不銹鋼，一種是密度為7.98 g/cm3的316L不銹鋼，從中選擇一種對六氟化鎢耐腐蝕性較高的不銹鋼材質(zhì)作為其在電子工業(yè)中的生產(chǎn)和儲存的使用。具體的實驗步驟如下。

①制作兩個實驗樣品，分別為邊長15 mm、厚5 mm的304不銹鋼和316L不銹鋼塊，并做好標(biāo)記。

②準(zhǔn)備好具有聚四氟乙烯材質(zhì)的取樣器，并將兩塊實驗樣品放入其中，然后將盛有樣品的取樣器連接到管路中，準(zhǔn)備進(jìn)行氟化處理。

③通過抽真空操作，將取樣器和相關(guān)管路進(jìn)行置換，以防止分析過程遭受其他物質(zhì)的影響。

④準(zhǔn)備好液態(tài)的六氟化鎢，并將其充入取樣器中，須完全浸沒304不銹鋼和316L不銹鋼塊樣品，控制室內(nèi)溫度在15 ℃～20 ℃，然后觀察兩塊樣品的氟化變化。

⑤實驗樣品經(jīng)過15 d的氟化后，將取樣器進(jìn)行加熱到30 ℃，其作用是將取樣器中液態(tài)的六氟化鎢進(jìn)行氣化，然后再重復(fù)步驟③，將其管路和取樣器進(jìn)行真空置換，使取樣器內(nèi)的六氟化鎢完全去除。

⑥最后拆開金屬粒子取樣器，小心取出被氟化后的304不銹鋼和316L不銹鋼塊樣品，分別放進(jìn)等量離子水的水中進(jìn)行24 h的浸泡；然后對這兩塊實驗樣品分別進(jìn)行SEM電鏡掃描和金相分析，同時分別分析這兩塊不銹鋼鋼塊樣品浸泡過的水溶液的化學(xué)成分，并記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。

2.2 實驗結(jié)果分析

（1）對不銹鋼純化設(shè)備上下封頭進(jìn)行SEM電鏡掃描和金相分析的結(jié)果分析。

通過對上封頭和下封頭這兩塊不銹鋼樣品進(jìn)行SEM電鏡掃描的對比，在各自經(jīng)過100倍和300倍的放大掃描后發(fā)現(xiàn)，不銹鋼純化設(shè)備下封頭樣品比上封頭樣品被六氟化鎢腐蝕的程度要嚴(yán)重許多，這說明液態(tài)的六氟化鎢對不銹鋼的腐蝕性比氣態(tài)的要高許多。

通過對上封頭和下封頭這兩塊不銹鋼樣品進(jìn)行金相分析的對比，可以發(fā)現(xiàn)上封頭有一處比較明顯的晶界開裂外，其余晶體結(jié)構(gòu)則比較均勻；而下封頭卻可以清晰地看到有一處表面組織明顯與內(nèi)部組織不同，由此結(jié)合SEM電鏡掃描的結(jié)果，可以充分說明由于純化設(shè)備的下封頭長期受到液態(tài)的六氟化鎢影響，腐蝕程度比上封頭要嚴(yán)重許多。

（2）對304不銹鋼和316L不銹鋼氟化后進(jìn)行SEM電鏡掃描和金相分析的結(jié)果分析。

通過對304不銹鋼和316L不銹鋼氟化后這兩塊不銹鋼樣品進(jìn)行SEM電鏡掃描的對比，在各自經(jīng)過100倍和300倍的放大掃描后，發(fā)現(xiàn)304不銹鋼塊樣品在15 d氟化后出現(xiàn)了許多不同程度的腐蝕點，而316L不銹鋼塊樣品在15 d氟化后并沒有出現(xiàn)較為明顯的腐蝕點，這說明在相同的條件和環(huán)境下，316L不銹鋼比304不銹鋼對六氟化鎢的耐腐蝕性要高許多。

通過對304不銹鋼和316L不銹鋼氟化后這兩塊不銹鋼樣品進(jìn)行金相分析的對比，發(fā)現(xiàn)304不銹鋼塊樣品在15 d氟化后出現(xiàn)的腐蝕部位比316L不銹鋼多出許多，這就充分說明了316L不銹鋼更耐六氟化鎢的腐蝕，因此更有利于六氟化鎢的生產(chǎn)和儲存。

（3）對304不銹鋼和316L不銹鋼氟化后浸泡過的水溶液的結(jié)果分析。

在對被六氟化鎢氟化后的304不銹鋼和316L不銹鋼塊樣品進(jìn)行浸泡24 h后，對其水溶液進(jìn)行化學(xué)成分分析后發(fā)現(xiàn)，不銹鋼被六氟化鎢氟化后產(chǎn)生一定量的鎢，而且304不銹鋼比316L不銹鋼產(chǎn)生的多一些。這說明在常溫下六氟化鎢對不銹鋼也會產(chǎn)生一定的腐蝕作用，而且316L不銹鋼比304不銹鋼的耐腐蝕程度更高。

3 結(jié)語

通過六氟化鎢對不銹鋼的腐蝕性實驗進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)六氟化鎢在液態(tài)時比氣態(tài)時氟化性更高，其對不銹鋼的腐蝕性更強(qiáng)；而且通過對304不銹鋼和316L不銹鋼氟化后的SEM電鏡掃描和金相分析，316L不銹鋼比304不銹鋼的耐腐蝕性更高，在電子工業(yè)中更有利于六氟化鎢的生產(chǎn)和儲存，應(yīng)加以大力推廣，從而促進(jìn)電子工業(yè)的快速發(fā)展。

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