CVD制备超细铼粉

铼及其合金具有优异的高温力学、抗热疲劳、耐磨、抗腐蚀以及催化等特性,广泛应用于国防、航空航天、电子以及石油化工等领域。采用高铼酸按氢还原法和电解法制备金属铼粉,具有工艺简单,易规模化生产,但产品性能存在形貌不规则,颗粒较粗且分布不均匀、结晶度低、振实密度小、流动性差等不足等离子法制备金属铼粉也有研究报道,但存在设备复杂、能耗高等缺点。另外,工业上以铼卤化物为原料,采用法对基体进行镀覆,可得到质量较好的金属铼或合金镀层,但以卤化物为原料,腐蚀性大,对设备材质要求高。

针对已有金属铼粉制备方法的不足,本论文采用CVD法制备金属铼或合金镀层技术,首次提出以铼提取冶金产品——NH4ReO4为原料,利用其热分解产物Re2O7的低温挥发特性,经氢还原制备超细金属铼粉。发明了NH4ReO4使的分解及其分解产物Re2O7的输运在含氧气氛下进行的技术,从而解决Re2O7进一步分解为低价铼氧化物,导致其不能挥发的问题。以NH4ReO4为原料CVD法生产铼粉,具有原料简单,设备材质易于解决,环境友好,产品性能高等优点。

热力学计算表明,温度700K在以内,控制系统氧分压（po2）大于10-5.884时,即可阻止NH4ReO4分解产物Re2O7进一步分解为铼的低价氧化物,从而可以保证NH4ReO4完全分解挥发,以气态进入CVD反应器；Re2O7氢还原反应的△rG˂0。,且温度越高,△rG越负,反应正向进行的热力学趋势越大。

采用单因素条件实验法,系统考察了高铼酸铵按分解温度、载气流量、还原温度、氧气流量、隔断有无及其位置,以及氢气过量系数等工艺条件对制备的铼粉性能的影响采用扫描电镜、激光粒度、X射线衍射等对铼粉末样品的形貌、粒度、物相进行了表征。结果表明,实验确定的最佳工艺条件为NH4ReO4分解温度400℃、载气（N2）流量60L/h、还原温度1000℃、氧气流量60mL/min、无隔断、氢气过量系数6。在此条件下,制备的超细金属铼粉结晶性能好,形貌呈类球形,粉末颗粒轮廓较为清晰；粒度分布较均匀,平均粒径D50为0.308μm；氧含量为0.45%；比表面积为4.37m2/g，基本符合现代粉末冶金对金属铼粉性能的要求。

文献来源：周乐君. 化学气相沉积法制备超细铼粉的研究[D]. 中南大学, 2010.