浅析六氟化钨的腐蚀性

王建军

摘 要：随着电子工业的快速发展，六氟化钨作为一种重要的强氟化剂起着重要的作用，但其具有较强的腐蚀性，对不锈钢的生产和储存有着一定的影响。该文通过实验对比表明，密度较低的304不锈钢比密度较高的316L不锈钢在相同的环境和条件下更加容易被六氟化钨所腐蚀，因此可以得出这样一个结论：在六氟化钨的生产和储存中，使用316L不锈钢比使用304不锈钢更具有稳定性。通过六氟化钨对304不锈钢和316L不锈钢的对照实验结果，可以证明哪种不锈钢更利于六氟化钨的生产和储存，以期对今后六氟化钨在电子工业上的用途能有更好的发展。

关键词：六氟化钨 不锈钢 腐蚀性

中图分类号：TQ163.13 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（c）-0102-02

随着我国电子工业的不断发展，工厂对六氟化钨的需求也在不断增多，但目前六氟化钨的生产大多数来自于日本和美国，对六氟化钨的储存和运输的要求是非常高的，需要储存六氟化钨的不锈钢容器具有较强的腐蚀性。该文通过对六氟化钨生产设备表面上的电镜和金相扫描分析，发现六氟化钨对不锈钢具有不同强度的腐蚀性。实验表明，304不锈钢和316L不锈钢被六氟化钨进行氟化15 d后，通过实验对其进行电镜和金相扫描分析，发现六氟化钨在这两种材质上的腐蚀程度各有不同，这对六氟化钨的生产和储存中选择不同种类的不锈钢材质提供了有力依据。

1 六氟化钨的性质和用途

1.1 六氟化钨的性质

六氟化钨是一种无色、无味的气体或者液体，在不同的温度下表现出来的形态是不一样的，它的密度是所有被发现的气体中最大的，在常温状态下六氟化钨的结构是对称的，并且呈现正八面体的形状。六氟化钨对玻璃也具有腐蚀性，在干燥和潮湿时表现出来的腐蚀程度是不一样的，前者的腐蚀性较差，而后者则能对玻璃进行快速反应，腐蚀性较强。六氟化钨是一种有毒气体，如果不慎进入到人体的呼吸道、皮肤和眼睛，会产生强烈的刺激和腐蚀作用，这是因为六氟化钨在空气和水中很快进行水解，迅速生成氟化氢和三氧化钨，从而造成皮肤、眼睛和呼吸道等不同程度的灼伤。

1.2 六氟化钨的用途

六氟化钨作为一种强氟化剂，在电子工业中发挥着很大的作用，主要表现在以下几个方面：一是在电子工业中作为一种原材料，即经过化学气相沉积工艺后形成的金属钨，可以将其用于制作成WSi2，然后再形成大规模集成电路（LSI）中的配线材料；二是作为一种钨和铼的复合涂层，是通过混合金属的化学气相沉积工艺而制作出来的，将其用于电子工业中太阳能吸收器和X射线发射电极的制造；三是在电子工业中可以用作半导体电极和导电浆糊等的原材料。

2 六氟化钨对不锈钢的腐蚀性实验

2.1 实验步骤过程

（1）生产设备上下封头腐蚀性对比实验。

该实验选取使用了11个月的不锈钢纯化设备内的表面进行分析，从而得出六氟化钨对不锈钢的腐蚀程度。通过对不锈钢纯化设备内的表面进行SEM电镜扫描、金相分析和表面物质分析，进行对生产设备上下封头的腐蚀强度分析，具体的实验步骤如下：首先，将纯化设备上封头长时间与六氟化钨气体进行接触处理，而后将其从六氟化钨的纯化系统中分离，用切割机分别从上封头和下封头切下长宽各约10 mm的不锈钢块作为实验的样品；其次，将实验的两个样品进行上下封头的标记，然后进行电镜扫描、金相分析和表面物质分析。

（2）六氟化钨对304不锈钢和316L不锈钢的耐腐蚀性对比实验。

该实验选取了两种具有典型代表的不锈钢作为六氟化钨的腐蚀性研究，一种是密度为7.93 g/cm3的304不锈钢，一种是密度为7.98 g/cm3的316L不锈钢，从中选择一种对六氟化钨耐腐蚀性较高的不锈钢材质作为其在电子工业中的生产和储存的使用。具体的实验步骤如下。

①制作两个实验样品，分别为边长15 mm、厚5 mm的304不锈钢和316L不锈钢块，并做好标记。

②准备好具有聚四氟乙烯材质的取样器，并将两块实验样品放入其中，然后将盛有样品的取样器连接到管路中，准备进行氟化处理。

③通过抽真空操作，将取样器和相关管路进行置换，以防止分析过程遭受其他物质的影响。

④准备好液态的六氟化钨，并将其充入取样器中，须完全浸没304不锈钢和316L不锈钢块样品，控制室内温度在15 ℃～20 ℃，然后观察两块样品的氟化变化。

⑤实验样品经过15 d的氟化后，将取样器进行加热到30 ℃，其作用是将取样器中液态的六氟化钨进行气化，然后再重复步骤③，将其管路和取样器进行真空置换，使取样器内的六氟化钨完全去除。

⑥最后拆开金属粒子取样器，小心取出被氟化后的304不锈钢和316L不锈钢块样品，分别放进等量离子水的水中进行24 h的浸泡；然后对这两块实验样品分别进行SEM电镜扫描和金相分析，同时分别分析这两块不锈钢钢块样品浸泡过的水溶液的化学成分，并记录相关实验数据。

2.2 实验结果分析

（1）对不锈钢纯化设备上下封头进行SEM电镜扫描和金相分析的结果分析。

通过对上封头和下封头这两块不锈钢样品进行SEM电镜扫描的对比，在各自经过100倍和300倍的放大扫描后发现，不锈钢纯化设备下封头样品比上封头样品被六氟化钨腐蚀的程度要严重许多，这说明液态的六氟化钨对不锈钢的腐蚀性比气态的要高许多。

通过对上封头和下封头这两块不锈钢样品进行金相分析的对比，可以发现上封头有一处比较明显的晶界开裂外，其余晶体结构则比较均匀；而下封头却可以清晰地看到有一处表面组织明显与内部组织不同，由此结合SEM电镜扫描的结果，可以充分说明由于纯化设备的下封头长期受到液态的六氟化钨影响，腐蚀程度比上封头要严重许多。

（2）对304不锈钢和316L不锈钢氟化后进行SEM电镜扫描和金相分析的结果分析。

通过对304不锈钢和316L不锈钢氟化后这两块不锈钢样品进行SEM电镜扫描的对比，在各自经过100倍和300倍的放大扫描后，发现304不锈钢块样品在15 d氟化后出现了许多不同程度的腐蚀点，而316L不锈钢块样品在15 d氟化后并没有出现较为明显的腐蚀点，这说明在相同的条件和环境下，316L不锈钢比304不锈钢对六氟化钨的耐腐蚀性要高许多。

通过对304不锈钢和316L不锈钢氟化后这两块不锈钢样品进行金相分析的对比，发现304不锈钢块样品在15 d氟化后出现的腐蚀部位比316L不锈钢多出许多，这就充分说明了316L不锈钢更耐六氟化钨的腐蚀，因此更有利于六氟化钨的生产和储存。

（3）对304不锈钢和316L不锈钢氟化后浸泡过的水溶液的结果分析。

在对被六氟化钨氟化后的304不锈钢和316L不锈钢块样品进行浸泡24 h后，对其水溶液进行化学成分分析后发现，不锈钢被六氟化钨氟化后产生一定量的钨，而且304不锈钢比316L不锈钢产生的多一些。这说明在常温下六氟化钨对不锈钢也会产生一定的腐蚀作用，而且316L不锈钢比304不锈钢的耐腐蚀程度更高。

3 结语

通过六氟化钨对不锈钢的腐蚀性实验进行分析，发现六氟化钨在液态时比气态时氟化性更高，其对不锈钢的腐蚀性更强；而且通过对304不锈钢和316L不锈钢氟化后的SEM电镜扫描和金相分析，316L不锈钢比304不锈钢的耐腐蚀性更高，在电子工業中更有利于六氟化钨的生产和储存，应加以大力推广，从而促进电子工业的快速发展。

参考文献

[1] 郑秋艳，王少波，王占卫，等.高纯六氟化钨的分析方法综述[J].化工新型材料，2008，36（7）：15-16.

[2] 柳彤，王少波，李绍波，等.高纯六氟化钨的纯化工艺研究[J].现代化工，2008，26（8）：26-29.