国外高纯钨粉和钨材制备

随着工业技术和科学技术的发展,许多行业对钨粉的纯度要求越来越高,如高纯钨或超纯钨(5N或6N)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。
 
制备流程
 
日本山口悟等人报道,东芝公司钨精炼厂横滨金属和化合物分厂在1990年前后,为了提高产品质量,试图降低金属钨和钼中的杂质含量。特别是对用作半导体的配线用材,要求将钨粉和钼粉的纯度从通常的3N提高到5N以上。该厂采用了用酸分解通常的钨粉和钼粉,然后通过离子交换法精制,得到高纯度的氧化物。将高纯氧化物进氢还原,即可得到超高纯度的钨粉和钼粉。其生产流程如附图所示,超高纯钨粉和钼粉的化学成分与普通钨粉和钼粉的比较见表1。
 
文献著者未对酸分解和离子交换的情况作具体介绍。估计他们在酸分解钨粉和钼粉时,采用了双氧水、HNO3+HF或HF+H2SO4+HNO3之类能溶解钨粉和钼粉的酸类,使钨和钼以阴离子形态进入溶液中,然后再用阴离子交换树脂进行净化。
 
从1988年以来,用作溅射靶材的钨纯度在不断提高。用物理气相沉积法(PVD)生产的钨薄膜和溅射靶材,纯度为6N,已用于工业生产。
 
为制备高纯和超纯钨,最好选用含U和Th低的仲钨酸铵作原料。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因具有a射线,在记忆回路中可引起“软误差”。
 
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。文献给出了超纯W和WSix粉末的分析数据(见表2)。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。
 
W-Mo粉末组分
 
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