六氟化钨的应用与合成

介绍

六氟化钨是自然界中最活泼的一种无机氟化合物，在室温下是一种无色的气体，具有对称正八面体结构，有抗磁性[1]。它的化学性质活泼，是一种强氟化剂，在室温下可使除铂、镍、金、不锈钢和蒙乃尔合金等以外的多种金属氟化。它的腐蚀性受外界环境影响较大，外界环境较湿润时，能迅速腐蚀玻璃。它能溶于大部分有机溶剂[2]，遇水则迅速水解生成氟化氢和三氟化钨，有时还会生成氧氟化物等中间产物。在高温下可被氢气、锗烷、二氟硅烷、二乙基硅烷等还原性气体还原为金属钨和氟化氢，该反应是它在化学气相沉积技术中应用的基础[3]。

六氟化钨

应用

在钨的氟化物中，六氟化钨是目前唯一稳定存在的钨氟化物，由于六氟化钨特殊的物化性质，其在工业化生产中被广泛应用。在电子工业领域，首先它可经过化学气相沉积工艺形成金属钨，该法所制的钨具有低电阻率、对电迁移高抵抗力以及填充小通孔时优异的平整性等优点[4]，用它制成的硅化钨可作为电子工业中集成电路的配线材料[5]。其次，通过混合金属的化学气相沉积工艺制得钨和铼的复合涂层，应用于太阳能吸收器以及X射线发射电极的制造。同时六氟化钨也作为电子元器件原材料、聚合催化剂、氟化剂及光学材料原料等[6]。

六氟化钨为无机剧毒品，具有强腐蚀性与强刺激性，接触会使眼睛、皮肤和呼吸道灼伤。美国职业安全与保健管理局规定允许暴露极限值为2.5 mg/kg或0.2×10-6(体积分数)[7]。

制备

采用金属钨与氟气直接发生反应，制得六氟化钨，该方法是使氟气流过含金属钨的流化床或固定床，为促进气固相的充分接触，一般将金属钨加工成粉末状，待反应结束后以液体形式收集六氟化钨。该工艺在实际操作中存在产物易夹带钨粉、反应器效率低等问题。三井化学公司通过使钨粉与某种高熔点固体氟化物加压捏合成具有一定强度的固体模片，该模片经过脱氧和脱水处理后产物可完全避免钨粉的夹带。该直接反应法工艺流程简单、操作方便，是目前工业上普遍采用的方法。

参考文献

[1] 郑秋艳，王少波，王占卫．六氟化钨中金属粒子的分析[J]．低温与特气，2009,27(1):28-30.

[2] 《化工百科全书》编辑委员会．化工百科全书:第五卷[M]．北京:化学工业出版社，1993.

[3] 于剑昆．六氟化钨的合成与开发[J]．无机盐工业，2003,35(4):1-4.

[4] 陈志刚．高纯六氟化钨去除氟化氢的工艺研究[J]．化工生产与技术，2015,22(2):1-3.

[5] MIKIA N,MAENOA M,MARUHASHIA K. Fluorine passivation of stainless steel[J]. Corrosion Science,1990,(31):69-74.

[6] 付嫚，董露荣，于伟．电子特种气体及我国发展现状[J]．舰船防化，2006,11(4):40-42.

[7] PHILIP B H,ANDREW J W. Fluorine compounds,inorganic(Tungsten)[J]. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,1993(11):457.