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二硼化钨(WB2)靶材

二硼化钨(WB2)靶材
  • 二硼化钨(WB2)靶材
二硼化钨(WB2)靶材基本信息
分子式WB₂
纯度99.5%
CAS号12007-01-1
摩尔质量205.66 g/mol
密度10.8–12.7 g/cm³
熔点分解/共存 ~2900–3100℃
沸点
溶解性(水)不熔

二硼化钨(WB2)靶材产品概况

二硼化钨(WB₂ 名义,W–B 复相)基本性能

① 基本标识

项目

内容

常用标示

WB₂(名义二硼化钨),实际烧结/商用靶材多得 WB + W₂B₅ 复相(W–B 相图无宽 WB₂ 单相区)

CAS(参考)

WB₂ 文献用 12007-01-1;W₂B₅:12007-29-3

分子量(WB₂ 计量)

205.66 g/mol

晶体结构

六方 AlB₂ 型衍生(WB₂ 近似)/ 正交(W₂B₅);a≈3.03 Å,c(WB)≈16.9 Å,(W₂B₅)六方 c≈11.0–11.4 Å

理论密度

~11.0–12.0 g/cm³(依相,平均 ~11.5 g/cm³,仅轻于 TaB₂)


② 热学性能

项目

数值

熔点/分解

WB ~2860℃;W₂B₅ 分解 ~3100℃;名义 WB₂ 配料烧结至 ~2900–3100℃ 共存

导热系数

30–60 W/(m·K)(室温,低于 TiB₂/ZrB₂)

热膨胀系数(CTE)

(4–5)×10⁻⁶/K(25–1000℃)

空气中抗氧化上限

~900–1000℃(→ WO₃ + B₂O₃)

真空/Ar 使用上限

长期 ≤1800℃;短时 ~2200℃


③ 力学/物理性能

项目

数值

维氏硬度(HV)

25–35 GPa(高硬,近 TiB₂)

弹性模ulus(E)

550–620 GPa

断裂韧性(K_IC)

3.5–5.0 MPa·m¹ᐟ²(W 金属增韧效应,略优于 ZrB₂)

泊松比

~0.18–0.21


④ 电学性能

项目

数值

电阻率(室温块体)

15–40 µΩ·cm(金属性,W 主导)

Seebeck

小负(n‑型金属行为)

超导 Tc

极弱(W 基,无实用 Tc)


⑤ 化学性能

项目

说明

水/稀酸(HCl/HNO₃)

不溶

HF

可溶(W⁶⁺ → [WF₈]²⁻ / [WF₇]⁻ 配位)

热浓 H₂SO₄/HNO₃

缓慢氧化分解

熔融 NaOH/KOH

分解(碱熔)

粉吸湿

弱(比 ZrB₂ 粉好),但 B 组分可表氧化→控 O


二硼化钨(WB2)靶材产品应用

二硼化钨(通常指标称 WB₂ 靶材,实际沉积 W–B 复相膜,含 WB + W₂B₅)薄膜用途和 TiB₂/ZrB₂/TaB₂ 有区别——它钨含量高、密度大、耐 Plasma 侵蚀强,主打硬质保护 + 耐离子轰击电极/面对材料,具体如下:

① 硬质/耐磨/抗冲蚀保护膜

显微硬度 HV 25–35 GPa,膜致密时对基底有良好耐磨、抗微冲蚀能力

可用于切削刀具、微型模具、高精度机械零件表面 W–B 基硬质膜或 WB₂/TiN 多层膜

比 TiB₂ 韧性略好(W 金属相增韧),但内应力大,通常膜厚 ≤2 µm

② 耐 Plasma / 离子轰击侵蚀膜(重要特色)

W 基高熔点 + B 增强硬度​ → 极低溅蚀率,优于 Ta、Ti 基膜 in 高能 Plasma / 反应性气体环境

用于:

半导体 Etch/CVD 腔室内部件(模拟件/小件)耐 Plasma 涂层

聚变装置/粒子探测器第一壁候选涂层材料(研究级)

这是 WB₂ 膜相比 TiB₂/ZrB₂ 最具差异化优势的方向

③ 高温/腐蚀环境电极膜

电阻率 15–40 µΩ·cm(膜致密度依赖),可作:

真空/熔盐/惰气环境高温加热器电极

溅ter 系统内局部加热电极(耐阳极化/离子轰击)

优于 Cu/Au/Pt 在含卤素/硫/硼 气氛中耐蚀

④ 扩散阻挡层研究(小众)

W–B 膜热稳至 ~900–1000℃(真空),可作 Cu/Al–Si 间高温阻挡层备选(研究阶段,量产仍 TaN 为主)

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