鎢塗層強化鉬坩鍋制法

在工業中，熔煉稀土、真空蒸鍍以及藍寶石長晶領域使用的坩堝，大都採用鎢鉬材質。這是由於鎢具有高熔點和高密度的特點，當前所應用的鎢，鉬及鉬合金坩堝多採用粉末冶金後，壓力加工方式獲得。

由於鎢材料本身硬度高、脆性大，一般鑄鍛工藝難以加工成型，所以鎢坩鍋的製造亦是一門技藝，其工藝要求較高。目前所用採用粉末冶金方法制得的鎢坩堝，其最高密度可達到18.9-19.0g/cm³，純度最高可為5N級左右。由於燒結鎢製品本身組織不緻密，存在顯微孔隙，在實際應用中極易被金屬及非金屬熔融液的侵蝕而出現孔洞和裂紋；同時坩堝內部的雜質在高溫情況下，也易擴散到金屬及非金屬熔液中，造成污染。另 一方面，由於鎢粉的流動性較差，採用冷等靜壓工藝無法成形薄壁、複雜形狀的坩堝製品。

相較於純鎢材料來說，鉬的熔點較低，易於燒結和壓力加工，且常溫下鉬的塑形更好，易於機加工，所以用來製造鉬坩堝用相對容易，成本也較低。但是由於鉬材料本身的化學性質較鎢更活潑，尤其是在高溫環境中應用過程中，易於被金屬溶液侵蝕而出 現裂紋或孔洞，導致金屬液滲漏，最終使得坩堝的使用壽命很短。那麼，有沒有能綜合成本和性能的方法呢？有的，就是採用CVD化學氣相沉積法鉬坩鍋外加上鎢塗層，其流程如下：

1、將純鎢或純鉬或鉬合金材料根據要求加工成所需幾何形狀和尺寸的坩堝；

2、將坩堝內外表面採用砂紙進行打磨，或採用噴砂工藝，去除表面氧化層，隨後進行超聲波堿洗，超聲丙酮清洗除油，再依次用超純水，分析純 酒精進行清洗，吹幹；

3、以WF₆氣體為原料，以H₂為還原氣體，在350-600℃的基材溫度條件下，在坩堝表面進行化學氣相沉積，所述通入的H₂和WF₆的摩爾比為 1:2-3.5，化學氣相沉積的沉積速率為0.2-0.6mm/h；形成0.01-3mm厚度的鎢 塗層，即制得塗覆有CVD-W塗層的坩堝部件。

(4)反應完成後，關閉WF₆，停止加熱，繼續通入氫氣至爐內溫度降 至100℃以下，改通氮氣冷卻至室溫，然後拆爐，取出樣品，即制得內外表面均塗覆鎢塗層的鎢坩堝部件；

(5)將塗覆有純鎢塗層的坩堝部件放入真空退火爐，抽真空至1×10-3Pa 以下，以50-500℃/h緩慢升溫至600-1800℃，保溫0.5-5h，即獲得塗覆有純鎢塗層的鎢坩堝製品。

如此一來，通過純鎢塗層覆蓋鉬或鉬合金材料，可以有效解決當前純鎢坩鍋加工難度大，純鉬坩鍋性能不穩定的缺陷，有效地綜合了成本和性能。

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