錸是一種稀有難熔金屬，具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度以及良好的塑性和優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，其熔點(diǎn)僅次于鎢，高達(dá)3180℃，錸沒有脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度，在高溫和急冷急熱條件下均有很好的抗蠕變性能，適于超高溫和強(qiáng)熱震工作環(huán)境，其室溫抗伸強(qiáng)度超過1172 MPa，2200℃時仍可保持在48 MPa以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他金屬。錸在高溫下有非常好的耐熱沖擊性，在2200℃的高溫下，錸制造的發(fā)動機(jī)噴管能夠承受100 000次熱疲勞循環(huán)而不失效。另外，錸還有非常好的耐磨損、抗腐蝕性，其抗磨損力僅次于金屬鋨，對于除氧氣之外的大部分燃?xì)饽軌虮３直容^好的化學(xué)惰性，不會被熱氫氣腐蝕，對氫氣的滲透率也很低。因其一系列優(yōu)異特性，錸及其合金被廣泛應(yīng)用于石油化工、電子工業(yè)和航空航天等行業(yè)，成為現(xiàn)代高科技領(lǐng)域極其重要的新材料之一。

錸及錸合金的應(yīng)用現(xiàn)狀

1．1 石油化學(xué)工業(yè)

錸的最大用途是作石油化學(xué)工業(yè)的催化劑(大約占全部錸的60％以上)，由于錸的電子結(jié)構(gòu)中其未飽和4d層的5個電子易于放出，而6s層2個電子又易于參與作用而形成共價鍵，加上其晶格參數(shù)較大等特性，故錸及其化合物具有優(yōu)異的催化活性，制造高辛烷值汽油的鉑重整裝置較早使用的催化劑體系即是Pt-Re，所用錸的消費(fèi)量占到當(dāng)時世界錸消費(fèi)量的70％以上。自從美國環(huán)球石油產(chǎn)品公司開發(fā)連續(xù)催化再生(CCR)鉑重接工藝之后，Pt—Rc不再作催化劑在此工藝中使用，錸的應(yīng)用量有所下降。但近來有報告指出，用于CCR工藝的鉑．錫催化劑的效用并不理想，Rt．Re催化體系又被重新應(yīng)用。此外，錸被用于生產(chǎn)無鉛汽油和汽車尾氣凈化的催化劑；用NH。Re04／C作環(huán)己烷脫氫及乙醇脫氫的催化劑；Re207是使S02轉(zhuǎn)化為S03

以及使HN02轉(zhuǎn)化為HN03的良好催化劑。另外，金屬及合金表面鍍錸及錸合金的復(fù)合材料，還可用于石油化學(xué)工業(yè)的防腐，抗蝕，特別是防止鹽酸的腐蝕。現(xiàn)已研制出在銅、黃銅及鎳上電解鍍錸方法以及錸的鹵化物分解在鎢絲上氣相沉積錸方法。

1．2航空航天

錸是最難熔的金屬之一。錸及其合金成形件主要用于航空航天元件、各種固體推進(jìn)熱敏元件、抗氧化涂層等。由錸與其它金屬可制作一系列耐高溫、抗腐蝕、耐磨損的合金，如Re25一W曾是空間站核反應(yīng)堆材料；Re—Pt用作原子能反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料，可抗1000℃高溫下載熱體的腐蝕；Re．Mo合金到3000℃仍具有高的機(jī)械強(qiáng)度，可用來制造超音速飛機(jī)及導(dǎo)彈的高溫高

強(qiáng)度部件。從20世紀(jì)80年代，美國航空航天局下屬Ultramet公司就開始研究以金屬錸做基體，耐高溫抗氧化金屬銥做涂層的液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒室，并且已經(jīng)成功制備和應(yīng)用于衛(wèi)星姿控發(fā)動機(jī)上。Ultramet公司還通過CVD法在石墨基體上沉積金屬錸涂層，用來做火箭發(fā)動機(jī)的燃?xì)舛妗?shí)驗(yàn)表明，金屬錸能夠很好和石墨或者C．C基體結(jié)合，同其他硬金屬碳化物相比，錸和石墨或者C．C的結(jié)合是塑性的，有良好的熱相容性，因此其熔點(diǎn)要高于其他硬金屬的碳化物，并且在廢氣存在情況下，呈現(xiàn)出化學(xué)惰性。由于金屬錸還具有抗熱氫腐蝕和低的氫氣滲透率，被用于制作太陽能火箭的熱交換器件，通過這個熱交換器件，太陽輻射的熱能被傳遞到氫氣，然后氫氣被吸入錸管，由此產(chǎn)生推力，其最高工作溫度可達(dá)2500℃。近年來，錸在高溫合金方面的用量已超過在催化劑方面的用量，其超耐熱合金已成為其最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

1．3冶金工業(yè)

錸在冶金工業(yè)上可用作合金添加劑。合金中加入錸可以大大改善合金的性能，特別是作為鎢或鉬的添加劑可以提高鎢、鉬合金的強(qiáng)度，克服這些金屬在再結(jié)晶后的脆變傾向，改善金屬的成形性和焊接性，使鎢和鉬合金具有更好的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性。鉬錸合金的抗拉強(qiáng)度比純鉬大2倍以上，不脫層，加工性能也比純鉬好。鉬錸合金是非磁性的，可用來密封金屬和玻璃，用作高溫?zé)犭娕急Ｗo(hù)套和高溫爐的部件等。在鎢合金中添加錸可改善其高溫性能和高溫延性，W-Re合金比純鎢更堅(jiān)硬，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)3260 MPa2，耐磨性能比純鎢大數(shù)倍，易于焊接，并且加工溫度范圍較寬。在鉑和銠的合金中加入錸能夠提高耐磨性而不降低其抗腐蝕性，這些合金同樣可用作熱電偶材料。

1．4電子材料和高溫材料

錸、鎢錸合金具有良好的耐蝕性、抗電弧燒蝕性、抗“水循環(huán)”侵蝕性及高的硬度、較高的熱電子發(fā)射性能，是一種良好的電接點(diǎn)材料，即使有部分氧化也不影響其導(dǎo)電性能，特別適用于溫度高、濕度大的環(huán)境中。錸的耐高溫性，被廣泛應(yīng)用于加熱元件、熱電偶、特殊金屬絲以及電子管中的元件。在這一領(lǐng)域，錸最突出的應(yīng)用是制造超高溫發(fā)射極。日本東京鎢公司制

作在鎢單晶定向功能材料襯底上涂一層錸基的含鈮、鉭合金和鉬復(fù)合材料體系作為基礎(chǔ)材料的高溫發(fā)射極，將熱電子放電效果提高20％，同時也大大提高電流密度，改善了熱電發(fā)射性能。W-Re和W-Th．Re合金用作電子管元件，能提高電子管元件的強(qiáng)度，做成加熱器的加熱絲，即使在再結(jié)晶和滲碳之后也可以避免受損壞。由于錸的蒸氣壓較小，在作鎳矩陣陰極時可用作它代替鎳。錸與鎢、鉬或鉑族金屬所組成的合金或涂層材料，因其熔點(diǎn)高、電阻大和對環(huán)境的穩(wěn)定性好而廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)。摻3％---20％Re的鎢絲或H4Re04涂層的鎢絲，既不象鎢絲那樣易脆，又能提高其延伸率與電阻，具有較高抗沖擊與振動性能，故在真空技術(shù)及易振動場所的電子器件或燈絲中展示了其重要用途，如作X射線靶、閃光燈、聲譜儀、高真空測定電壓部件、飛機(jī)燈泡的鎢錸絲等p“引。

2錸器件的制造方法

錸具有一系列極其優(yōu)異的性能，在國防和航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)有前景，然而，錸的制備加工卻比較困難。目前，錸器件的制造主要有電化學(xué)沉積、粉末冶金、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積4種方法。

2．1 電化學(xué)沉積法

一般來說，難熔金屬因?yàn)槠淙埸c(diǎn)高，所以制備相對來說比較困難，但與其他難熔金屬相比，金屬錸的某些鹽類有很好的溶解性，這就有可能采用電化學(xué)沉積法制備錸。應(yīng)用電化學(xué)方法，可以在較低溫度下制得錸涂層或錸薄膜，目前此項(xiàng)技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于在金屬表面制備錸涂層。錸的電化學(xué)沉積法的化學(xué)反應(yīng)方程式可以表示如下：

Re04‘+4H20+7e—}ReO+80H。(1)

Re04"+4H++7 e_÷ReO+4H2 (2)

其中，式(1)和式(2)分別為堿性和酸性溶液條件下電化學(xué)法沉積錸的反應(yīng)方程式。從式(1)和式(2)可以看出，Re04還原為金屬錸，其必須接受7個電子，但在這種氧化氣氛很強(qiáng)的情況下，沉積出的錸很有可能因?yàn)楸谎趸蛊浼兌入y以提高。另外，錸的還原需要比較高的電勢差，所以在Re04被還原的情況下，可能伴隨發(fā)生其他反應(yīng)，影響到錸的沉積效率以及表面質(zhì)量和純度。最后，沉積過程中Re04-在陰極區(qū)的富集還會被陰極本身強(qiáng)烈排斥。盡管采取優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)，比如恰當(dāng)?shù)娜芤簼舛纫约俺练e電壓，可以在較低溫度下比較快地獲得錸涂層，但是電化學(xué)本身存在的一系列缺點(diǎn)，如沉積產(chǎn)物結(jié)構(gòu)疏松、均勻性差、尺寸精度不高等對于制備錸構(gòu)件比如錸管材、絲材受到限制

2．2粉末冶金法

粉末冶金法是制備難熔金屬的一種比較有效的方法，目前被廣泛地應(yīng)用于制造金屬錸制品。采用冷等靜壓粉末冶金技術(shù)，零件制造時間以及材料損失幅度都大大減少，同時由于可以通過控制填裝粉末的數(shù)量控制零件的壁厚，零件NT精度也有很大程度提高。粉末冶金制造的零件坯體，將其加熱到1500℃進(jìn)行預(yù)燒，之后，再將其加熱到2200℃最終燒結(jié)后進(jìn)行熱等靜壓，其尺寸精度進(jìn)一步提高。在熱等靜壓之后，對制品進(jìn)行線切割、粗磨、精磨和拋光等加工，可以制得尺寸精度非常高的零件，目前，美國錸合金公司應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)制得壁厚為4 mm的薄壁件。應(yīng)用粉末冶金法，雖然可以制備一些金屬錸構(gòu)件，但是對于形狀比較復(fù)雜、小直徑、壁厚比較薄的結(jié)構(gòu)件，粉末冶金法存在著相當(dāng)大的困難。而在這些方面，物理

氣相沉積法和化學(xué)氣相沉積法均具優(yōu)勢[17,1引。

2．3 電子束一物理氣相沉積法

電子束．物理氣相沉積法(EB．PVD)是物理氣相沉積法的一種，是凈成形制各錸制品以及錸薄膜的有效方法。EB．PVD技術(shù)是在真空中將高能聚焦電子束打在源材料上，使揮發(fā)出的源材料分子冷凝在基體上的一種材料制備技術(shù)。涂層的形成分為兩步：形核和生長。其沉積速度以及涂層厚度取決于揮發(fā)速度、沉積時間、爐室壓力、揮發(fā)源和基體的距離以及電子束功率等。此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，可以靈活地控制涂層的成分和組織，在采用多個不同成分的揮發(fā)源的情況下，可以獲得各種成分不同的涂層，調(diào)整沉積速率以及沉積厚度，可以獲得不同的組織。結(jié)合基體消失法技術(shù)，可以用EB—PVD技術(shù)制備金屬錸的薄壁構(gòu)件，在這一過程中，先在鉬基體上沉積比較厚的金屬錸鍍一．層，最后采用電化學(xué)方法去除基體，便可以獲得金屬錸構(gòu)件fl蚍21。

2．4化學(xué)氣相沉積法(CVD)

錸管的制備一般采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)?；瘜W(xué)氣相沉積法是利用化學(xué)反應(yīng)的原理，從氣相物質(zhì)中析出固相物質(zhì)沉積于工作表面形成鍍層薄膜的一項(xiàng)新技術(shù)。通過化學(xué)氣相沉積法，可以在基體表面獲得厚度達(dá)數(shù)毫米的金屬錸薄膜。并且，制備的金屬錸的純度非常高，可達(dá)99．99％～99．999％；其密度可達(dá)理論值的99．5％以上。由于化學(xué)氣相法沉積本身的特點(diǎn)，

應(yīng)用此種方法，對于制備難加工的金屬有優(yōu)越性，從原料可以一次得到所需尺寸的管材，避免繁瑣的加工工序?；瘜W(xué)氣相沉積錸管的空隙及缺陷極少，靠模芯(Mo)一側(cè)有細(xì)小的等軸晶，然后為粗大的柱狀晶，次沉積可使柱狀晶呈不連續(xù)狀，達(dá)到比較理想的結(jié)構(gòu)形態(tài)。同時，與粉末冶金法以及EB．PVD等方法相比，化學(xué)氣相沉積法制備的金屬錸材料的性能更優(yōu)。國內(nèi)昆明貴金屬所通過化學(xué)氣相沉積法成功地制備了錸．銥燃燒室，但是距實(shí)用還有一定的距離。

3結(jié)語

目前看來，錸的主要用途集中在石油化工、航空航天、冶金工業(yè)等，如何開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域是今后進(jìn)一步發(fā)展的目標(biāo)，錸及其合金的制備方法主要有電化學(xué)沉積法、粉末冶金法、電子柬．物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法等，這4種基本制造方法各具優(yōu)勢，但結(jié)合產(chǎn)品需求、性能要求以及制備可操作性和制造成本來看，化學(xué)氣相沉積法應(yīng)該是其中比較理想的，也

是目前最具發(fā)展前途的一種制造技術(shù)。