CN104308185B - 一种用三氯化钌制备靶材用钌粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用三氯化钌制备靶材用钌粉的方法，其步骤包括：(1)溶解：将固体三氯化钌用盐酸溶解，获得氯钌酸溶液；(2)离子交换净化：将步骤(1)所得溶液通过离子交换树脂除去阳离子杂质，获得纯净钌溶液；(3)前驱体制备：往纯净钌溶液中加入碱生成氢氧化钌沉淀，继续加去离子水浆化，调整pH值，获得钌粉前驱体；(4)加压氢还原：将步骤(3)所得前驱体置于高压反应釜中，加热，通入氢气保持一定氢气分压还原，固液分离，用去离子水充分洗涤，真空干燥后，获得纯钌粉。本发明方法工艺简单，钌粉杂质含量低(小于100ppm)，直收率99％以上；所得钌粉微观形貌为球形，粒度2～5μm，符合于钌钯材生产要求。

Description

一种用三氯化钌制备靶材用钌粉的方法
技术领域
本发明涉及贵金属粉末的制备，特别涉及用三氯化钌制备靶材用钌粉的方法。
背景技术
计算机硬盘记忆材料靶用钌粉有特殊的指标要求，总杂质不包含气体元素小于100ppm。目前国内钌粉的制备方法一般采用二次氧化蒸馏，吸收液浓缩结晶得到RuCl3煅烧氢还原制备钌粉，或者将钌吸收液氧化后加入氯化铵沉淀、煅烧、氢还原制备钌粉。上述方法所得的钌粉颗粒粗，且不均匀，杂质含量高，不能用于钌靶材的生产。
中国专利ZL200580006772.5公布了高纯度Ru粉末、溅射靶、薄膜和高纯度Ru粉末的制造方法，具体步骤是用纯度在3N(99.9％)以下的Ru原料作阳极，在溶液中电解精制，可获得4N(99.99％)以上的纯钌粉，其中Na、K等各碱金属的含量均在10ppm以下，Al的含量为1～50wtppm，适合形成半导体存储器的电容器用电极材料。此方法仅能实现去除Na、K和Al杂质的目的，不能控制钌粉的粒度和形貌。
中国专利ZL200610106338.0公开了制备钌粉末的方法，该方法是在煅烧六氯钌酸铵制备钌粉末的步骤中，将在500～800℃下煅烧六氯钌酸铵得到的粗钌粉碎，然后在800～1000℃下再次煅烧，由此使钌粉末中的氯含量为100ppm或以下。此方法操作复杂，仅能使钌粉氯含量降低，不能去除六氯钌酸铵沉淀过程夹杂的其它杂质，最终得到的钌粉杂质含量较高不能用于靶的生产。
中国专利ZL200810109294.6公开了六氯钌酸铵和钌粉的制造方法以及六氯钌酸铵，在钌的盐酸溶液中添加氯化铵而制成的六氯钌酸铵进行烧成来制造钌粉末。具体步骤是在80～95℃下保持钌的盐酸溶液3小时以上后，一边使搅拌机的转数达到每分钟200转以上进行搅拌一边加入氯化铵，一边在85～95℃下搅拌1小时以上一边保持，生成六氯钌酸铵的沉淀，通过过滤得到含水率是10％以下的六氯钌酸铵的结晶物。该方法主要改善钌粉的粉碎性。
中国专利201310112626.7公开了一种制备靶用钌粉的方法，通过步骤实现：①溶解、②沉淀、③离心过滤、④烘干、⑤破碎、⑥煅烧、⑦还原、⑧制粉。钌粉的铁、碳、钠、钾元素含量分别小于10ppm，氮、氯元素含量分别小于50ppm，总杂质不包含气体元素小于100ppm。钌粉粒度小于4μm，形貌呈规整球形，振实密度3.2～4.0g/cm3，松装密度2～2.6g/cm3。
发明内容
本发明的目的是在克服现有技术的不足，发明了一种高回收率、短流程用三氯化钌制备钯材用钌粉的方法。
本发明方法分为四个步骤：(1)溶解；(2)离子交换净化；(3)前驱体制备；(4)加压氢还原。
(1)溶解：将固体三氯化钌用6～12mol/L的盐酸溶解，获得氯钌酸溶液；
(2)离子交换净化：将步骤(1)所得溶液通过离子交换树脂除去阳离子杂质，获得纯净钌溶液；
(3)前驱体制备：往步骤(2)所得纯净钌溶液中加碱生成氢氧化钌沉淀，加去离子水浆化，调整pH值，获得制备钌粉前驱体；
(4)加压氢还原：将步骤(3)所得前驱体置于高压反应釜中，加热，通入氢气保持一定氢气分压还原，固液分离，用去离子水充分洗涤，真空干燥后，获得纯钌粉。
本发明有益效果：
本发明提供的方法是将三氯化钌固体采用盐酸溶解，获得氯钌酸溶液，通过离子交换去除阳离子杂质，获得纯净的氯钌酸溶液，加碱沉淀，加去离子水浆化，制备钌粉前驱体；前驱体采用加压氢还原，通过调整氢气分压及体系温度，可以控制钌粉的粒度及形貌，获得合格的钯材用钌粉。相比氯钌酸铵焙烧制备钌粉的方法，本发明方法减少了煅烧、高温氢还原、粉碎等工序，不会引入新的杂质，提高了生产效率。本发明工艺简单，所得钌粉杂质含量低(小于100ppm)，直收率99％以上；钌粉微观形貌为球形，粒度2～5μm，符合于钌钯的生产要求。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程示意图。
图2为本发明制备的钌粉形貌图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1，参见附图1，将固体三氯化钌用6～12mol/L的盐酸溶解，获得氯钌酸溶液，所得溶液通过阳离子交换树脂除去阳离子杂质，获得纯净钌溶液，往所得纯净钌溶液中加入氢氧化钠生成氢氧化钌沉淀，加去离子水浆化，调整pH值为9，获得制备钌粉前驱体，将所得前驱体置于高压反应釜中，加热至180℃，通入氢气保持分压2MPa还原6h，固液分离，用去离子水充分洗涤，在120℃温度下真空干燥后，获得纯钌粉。
实施例2，参见附图1，将固体三氯化钌用6～12mol/L的盐酸溶解，获得氯钌酸溶液，所得溶液通过阳离子交换树脂除去阳离子杂质，获得纯净钌溶液，往所得纯净钌溶液中加入氢氧化钠生成氢氧化钌沉淀，加去离子水浆化，调整pH值为10，获得制备钌粉前驱体，将所得前驱体置于高压反应釜中，加热至200℃，通入氢气保持分压1.5MPa还原6h，固液分离，用去离子水充分洗涤，在120℃温度下真空干燥后，获得纯钌粉。
实施例3，参见附图1，将固体三氯化钌用6～12mol/L的盐酸溶解，获得氯钌酸溶液，所得溶液通过阳离子交换树脂除去阳离子杂质，获得纯净钌溶液，往所得纯净钌溶液中加入氢氧化钠生成氢氧化钌沉淀，加去离子水浆化，调整pH值为10，获得制备钌粉前驱体，将所得前驱体置于高压反应釜中，加热至220℃，通入氢气保持分压1.2MPa还原8h，固液分离，用去离子水充分洗涤，在120℃温度下真空干燥后，获得纯钌粉。
对本发明制备的钌粉采用GDMS进行分析，结果如下表1所示。
表1 钌粉GDMS杂质分析结果
由表1及图2可以看出，本发明所制备的钌粉中总杂质元素含量为94.286ppm，粒度2～5μm，形貌呈球形，符合钌靶材生产的要求。

Claims (1)

1.一种用三氯化钌制备靶材用钌粉的方法，其特征在于按以下步骤完成：
(1)溶解：将固体三氯化钌用6～12mol/L的盐酸溶解，获得氯钌酸溶液；
(2)离子交换净化：将步骤(1)所得溶液通过离子交换树脂除去阳离子杂质，获得纯净钌溶液；
(3)前驱体制备：往步骤(2)所得纯净钌溶液中加入碱溶液生成氢氧化钌沉淀，加去离子水浆化，调整pH值，获得制备钌粉的前驱体；
(4)加压氢还原：将步骤(3)所得前驱体置于高压反应釜中，加热，通入氢气保持氢气分压还原，固液分离，用去离子水充分洗涤，真空干燥后，获得纯钌粉，
其中步骤(2)所述的离子交换树脂为001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，
步骤(3)所述的碱为氢氧化钠、碳酸钠中的任意一种，浆化后前驱体矿浆pH值8～10，
步骤(4)所述的加热的条件为：温度120～250℃，氢气分压0.5～2MPa，还原时间1～8h。
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Assignor: Kunming Institute of Precious Metals

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Denomination of invention: Method for preparing ruthenium powder for target materials from ruthenium trichloride

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Record date: 20190929

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