化學氣相沉積法製備鎢銅偏濾器

鎢由於高熔點、優良的導熱性能、低濺射產額和高自濺射閥值、以及低蒸氣壓和低的氚滯留性能等優點被廣泛的認為是最有希望的核聚變裝置面對等離子體材料。但是鎢密度非常脆難以加工，通過塗層技術在熱沉材料上製備鎢可以克服這些缺點。

鎢塗層技術是材料的製備技術，同時也是材料連接技術，通過在熱沉材料上直接沉積鎢塗層而製作成面對等離子體部件。主要的塗層製備技術有等離子體噴塗（PS）、化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）等方式。

有學者提出了一種厚鎢塗層材料的化學氣相沉積製備方法，通過氫氣還原六氟化鎢，在基層材料上沉積鎢塗層；六氟化鎢和 氫氣純度分別大於99.9%和99.99%；六氟化鎢和氫氣流量比為1：2~1：5； 沉積溫度範圍為500℃-700℃，沉積速率為0.4mm/h-1mm/h，鎢塗層厚度 大於等於1mm。

基體材料為純銅或CuCrZr合金以及在純銅或CuCrZr合金之上設置的適配層。適配層為1-5層的鎢銅梯度材料，總厚度為1mm-5mm；緊鄰鎢塗層一側，鎢銅梯度材料鎢含量為50wt.%~90wt.%；中間各層鎢銅梯度材料鎢含量依次遞減，銅含量依次遞增；緊鄰純銅或銅合金一側，鎢銅梯度材料銅含量為50wt.%~90wt.%。

鎢銅梯度材料與純銅或CuCrZr合金通過熱擴散焊或釺焊方式連接。在沉積之前，將基體材料打磨，拋光，清洗，脫水乾燥。

化學氣相沉積製備作為面對等離子體材料的鎢塗層，厚度可以達到 1mm~5mm。沉積速率快，最高可以達到1mm/h；化學純度高，可以達到99.99% 以上；塗層的緻密度高，大於99%；塗層在垂直於基體方向呈柱狀晶，導熱 率高，室溫大於170Wm/K；塗層硬度高。另外可以在複雜形狀的基體上製備厚鎢塗層部件。

採用純鎢塗層-適配層-銅基材料方法，適配層可以解決鎢和銅之間熱膨脹係數不匹配的問題，減小塗層與基體的熱應力。

研究表明，使用該化學氣相沉積法製備鎢塗層材料可用於熱核聚變裝置的第一壁和偏濾器模組具， 具有非常高的抗熱衝擊性能以及耐熱疲勞性能，可以承受大於5MW/m2的穩態 高熱負荷。

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