在某些特殊的高溫氣氛或熔融物環(huán)境中，鎢坩堝仍面臨一定程度的腐蝕問題。腐蝕不僅影響坩堝的使用壽命，還可能污染被處理材料，降低產(chǎn)品品質(zhì)。因此，提升坩堝的抗腐蝕性能，是提升其綜合性能和延長使用週期的關(guān)鍵。本文將對其腐蝕機制、影響因素及主要改進方法進行系統(tǒng)分析與探討。
一、鎢坩堝的腐蝕機制
儘管鎢具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，在常溫和多數(shù)中性氣氛中表現(xiàn)出較強的惰性，但在高溫條件下，特別是在存在氧氣、鹵素氣體、熔融金屬氧化物或酸性物質(zhì)時，仍可能發(fā)生腐蝕反應(yīng)。其主要腐蝕機制包括：
氧化腐蝕：在含氧環(huán)境中（尤其在800°C以上），鎢易與氧氣反應(yīng)生成氧化鎢（WO?），該氧化物在高溫下具有揮發(fā)性，導(dǎo)致坩堝逐漸消耗；
鹵素腐蝕：在含氟、氯等鹵素氣氛下，鎢可能與其反應(yīng)形成揮發(fā)性的鎢鹵化物（如WF?、WCl?），表現(xiàn)出較強的氣相腐蝕；
熔融物腐蝕：在處理某些熔融金屬氧化物（如Al?O?、SiO?、B?O?）或強酸性熔體時，鎢會發(fā)生溶解、反應(yīng)或滲透，從而出現(xiàn)化學(xué)腐蝕或滲透腐蝕；
電化學(xué)腐蝕：在具有電場或電流傳導(dǎo)環(huán)境中，鎢的表面可能發(fā)生局部陽極化，導(dǎo)致點蝕或電化學(xué)腐蝕。
二、影響W坩堝抗腐蝕性能的因素
材料純度：雜質(zhì)元素（如Fe、Ni、C、O）可能在高溫下形成易氧化相或促進晶界腐蝕，降低抗蝕性；
燒結(jié)緻密度：孔隙率高的坩堝易於氣體或熔體滲入，導(dǎo)致腐蝕擴散加快；
表面狀態(tài)：表面粗糙度大、存在微裂紋等缺陷的坩堝更容易成為腐蝕起始點；
使用氣氛：氧氣、水蒸氣、鹵素和硫蒸汽等氣氛均可大幅加劇鎢的高溫腐蝕；
熔體類型：酸性或強還原性的熔體更容易與鎢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加速材料損耗。
三、W坩堝抗腐蝕性能的改進方法
1. 表面塗層處理
氧化物塗層：如ZrO?、Al?O?、Y?O?等陶瓷塗層可以在高溫下形成穩(wěn)定的保護膜，阻隔氧氣和熔體；
氮化物/碳化物塗層：如TiN、SiC等塗層不僅耐高溫，還具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，適用於還原性氣氛或鹵素環(huán)境；
塗層工藝：常用的方法包括化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）和等離子噴塗等。合理選擇工藝可確保塗層與基體結(jié)合牢固、不易剝落。
2. 合金化方法
通過在鎢中添加少量高熔點、抗氧化元素（如鉬、錸、鉭、鉿等）形成鎢基合金，可以提升其耐腐蝕性和高溫力學(xué)性能。例如，W–Re合金因其晶格畸變效應(yīng)，能提高鎢的熱穩(wěn)定性和抗氧化能力，但成本較高。
3. 高純鎢製備與緻密化
提高原料鎢粉純度、控制燒結(jié)工藝參數(shù)、採用熱等靜壓（HIP）等技術(shù)手段，可以有效減少鎢坩堝的孔隙率和雜質(zhì)含量，從而顯著提升其耐腐蝕能力。
4. 氣氛控制與工藝優(yōu)化
在坩堝使用過程中，採用高純氬氣或真空環(huán)境可以顯著降低氧化腐蝕風(fēng)險。同時，通過溫度控制避免鎢表面進入易反應(yīng)的“臨界溫區(qū)”，也可延長其使用壽命。
