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(duì)不銹鋼的生產(chǎn)和儲(chǔ)存有著一定的影響。該文通過實(shí)驗(yàn)對(duì)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(gè)結(jié)論：在六氟化鎢的生產(chǎn)和儲(chǔ)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(duì)304不銹鋼和316L不銹鋼的對(duì)照實(shí)驗(yàn)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(chǔ)存，以期對(duì)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(hào)：TQ163.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(duì)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(duì)六氟化鎢的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)囊笫欠浅８叩模枰獌?chǔ)存六氟化鎢的不銹鋼容器具有較強(qiáng)的腐蝕性。該文通過對(duì)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(duì)不銹鋼具有不同強(qiáng)度的腐蝕性。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)對(duì)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(duì)六氟化鎢的生產(chǎn)和儲(chǔ)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(duì)稱的，并且呈現(xiàn)正八面體的形狀。六氟化鎢對(duì)玻璃也具有腐蝕性，在干燥和潮濕時(shí)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(duì)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(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用，這是因?yàn)榱u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(gè)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(duì)不銹鋼的腐蝕性實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)步驟過程

（1）生產(chǎn)設(shè)備上下封頭腐蝕性對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

該實(shí)驗(yàn)選取使用了11個(gè)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(duì)不銹鋼的腐蝕程度。通過對(duì)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(duì)生產(chǎn)設(shè)備上下封頭的腐蝕強(qiáng)度分析，具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下：首先，將純化設(shè)備上封頭長時(shí)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(shí)驗(yàn)的樣品；其次，將實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)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(duì)304不銹鋼和316L不銹鋼的耐腐蝕性對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

該實(shí)驗(yàn)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(duì)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(chǔ)存的使用。具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下。

①制作兩個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)這兩塊實(shí)驗(yàn)樣品分別進(jìn)行SEM電鏡掃描和金相分析，同時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)不銹鋼的腐蝕性比氣態(tài)的要高許多。

通過對(duì)上封頭和下封頭這兩塊不銹鋼樣品進(jìn)行金相分析的對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(diǎn)，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(diǎn)，這說明在相同的條件和環(huán)境下，316L不銹鋼比304不銹鋼對(duì)六氟化鎢的耐腐蝕性要高許多。

通過對(duì)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(duì)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(chǔ)存。

（3）對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)不銹鋼也會(huì)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(duì)不銹鋼的腐蝕性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)六氟化鎢在液態(tài)時(shí)比氣態(tài)時(shí)氟化性更高，其對(duì)不銹鋼的腐蝕性更強(qiáng)；而且通過對(duì)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(chǔ)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。

參考文獻(xiàn)

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