化学气相沉积法制备钨铜偏滤器

钨由于高熔点、优良的导热性能、低溅射产额和高自溅射阀值、以及低蒸气压和低的氚滞留性能等优点被广泛的认为是最有希望的核聚变装置面对等离子体材料。但是钨密度非常脆难以加工，通过涂层技术在热沉材料上制备钨可以克服这些缺点。

钨涂层技术是材料的制备技术，同时也是材料连接技术，通过在热沉材料上直接沉积钨涂层而制作成面对等离子体部件。主要的涂层制备技术有等离子体喷涂（PS）、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等方式。

有学者提出了一种厚钨涂层材料的化学气相沉积制备方法，通过氢气还原六氟化钨，在基层材料上沉积钨涂层；六氟化钨和 氢气纯度分别大于99.9%和99.99%；六氟化钨和氢气流量比为1：2~1：5； 沉积温度范围为500℃-700℃，沉积速率为0.4mm/h-1mm/h，钨涂层厚度 大于等于1mm。

基体材料为纯铜或CuCrZr合金以及在纯铜或CuCrZr合金之上设置的适配层。适配层为1-5层的钨铜梯度材料，总厚度为1mm-5mm；紧邻钨涂层一侧，钨铜梯度材料钨含量为50wt.%~90wt.%；中间各层钨铜梯度材料钨含量依次递减，铜含量依次递增；紧邻纯铜或铜合金一侧，钨铜梯度材料铜含量为50wt.%~90wt.%。

钨铜梯度材料与纯铜或CuCrZr合金通过热扩散焊或钎焊方式连接。在沉积之前，将基体材料打磨，抛光，清洗，脱水干燥。

化学气相沉积制备作为面对等离子体材料的钨涂层，厚度可以达到 1mm~5mm。沉积速率快，最高可以达到1mm/h；化学纯度高，可以达到99.99% 以上；涂层的致密度高，大于99%；涂层在垂直于基体方向呈柱状晶，导热 率高，室温大于170Wm/K；涂层硬度高。另外可以在复杂形状的基体上制备厚钨涂层部件。

采用纯钨涂层-适配层-铜基材料方法，适配层可以解决钨和铜之间热膨胀系数不匹配的问题，减小涂层与基体的热应力。

研究表明，使用该化学气相沉积法制备钨涂层材料可用于热核聚变装置的第一壁和偏滤器模块具， 具有非常高的抗热冲击性能以及耐热疲劳性能，可以承受大于5MW/m2的稳态 高热负荷。

• < 前へ
• 次へ >