CN105458278A - 一种高纯球形钌粉的制备方法 - Google Patents

一种高纯球形钌粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高纯球形钌粉及其制备方法，所制得的钌粉为平均粒径12μm的球，纯度大于99.995wt％。本发明以海绵钌(<99.9wt％)为原料，具体步骤方法包括如下步骤：(1)蒸馏：(2)化学沉淀：(3)雾化造粒：(4)煅烧，制得高纯球形钌粉。本发明通过化学精炼工艺，制备了纯度为大于99.995wt％以上，粒径为10-20μm的球形钌粉，振实密度为5.1～6.3g/cm3，粉体流动性好。该钌粉可用于生产磁记录靶材和电极材料，市场需求巨大，应用前景广阔。同时，该制粉工艺也可用于指导生产其他金属粉体。

Description

一种高纯球形钌粉的制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种高纯球形钌粉的制备方法。
背景技术
高新技术的飞速发展，对钌(Ru)及Ru基合金材料的性能提出推来越高的要求。钌粉的制备是发展钌工业技术的首要环节，满足一些特殊用途的高纯球形钌粉制备技术还存在问题。
纯钌和钌基合金材料在电子产品的制造中作为靶材被广泛应用，而靶材通常要求材料自身杂质含量低、组织成分和晶粒尺寸均匀且致密度高。熔炼法是靶材制作的常用方法，尽管熔炼法能控制靶材的纯度，但组织均匀性较差，且靶材晶粒粗大，同时，由于室温条件下Ru靶的加工性较差，熔炼法制得的靶材后续机加工较难进行。粉末冶金法适于制备组织均匀且晶粒细小的靶材，成为目前制备Ru靶的主要制备方法，常用的烧结方法有热等静压、通电烧结法、真空热压法。提供性能满足要求的Ru粉用以制备Ru靶，成为高性能Ru靶产业的关键技术。
专利文件1发明了一种用化学法制备高纯钌粉的方法，具体是将粗钌粉经蒸馏、吸收、干燥和烘烤制得RuOCl3颗粒，然后在氢气中还原为高纯Ru粉，纯度高于99.995wt％，其中碱金属、碱土金属和过渡金属杂质含量均低于1ppm，放射性元素杂质含量均低于10ppb，非金属杂质总含量低于500ppm。但该专利并未表明所制备钌粉颗粒的形貌及其大小。专利文件2采用电化学法制备高纯钌粉，具体是将粗钌粉(纯度低于99.9wt％)作为阳极，通过电解精炼，在阴极制得高纯钌粉。该Ru粉纯度高于99.99wt％，其中Na和K含量低于10ppm，Fe、Al和Si低于30ppm，O低于100ppm。但该专利也未公布所制备钌粉颗粒的形貌及其大小。专利文件3也是用化学法制备高纯钌粉的方法，具体步骤是将粗钌粉经蒸馏、吸收、干燥和烘烤制得(NH4)2RuCl6颗粒，然后在空气中煅烧，之后在氢气中还原为高纯海绵Ru，最后球磨制得高纯Ru粉。该Ru粉纯度高于99.99wt％，其中铁、碳、钠和钾含量均低于10ppm，氮和氯含量均小于50ppm，总杂质含量(除气体元素)低于100ppm。但该专利所提供的方法制得的钌粉颗粒形貌及大小的控制精度不高。
专利文件1：US006036741A
专利文件2：US20070240992A1
专利文件3：CN103223493A
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯球形钌粉及其制备方法，在尽可能降低杂质含量的同时，尽量提高Ru颗粒的球形度和尺寸均匀性。
本发明的钌粉为球形、粒径为10～20μm，平均粒径为12μm，纯度大于99.995wt％，振实密度为5.1～6.3g/cm3。钌粉中金属元素杂质(含硅)总含量低于50ppm，其中铁含量低于10ppm，铝含量低于10ppm，钠、钾、钙和硅等其他元素含量均低于10ppm；非金属杂质(不含硅)总含量低于100ppm，其中氧含量低于50ppm，碳含量低于30ppm，氮含量低于10ppm，硫含量低于10ppm。
本发明以海绵钌(<99.9％)为原料，采用“蒸馏——化学沉淀——雾化造粒——微波煅烧”工艺制得高纯球形钌粉，具体制备方法包括如下步骤：
(1)蒸馏/化学沉淀工艺：采用蒸馏结合化学沉淀法，控制溶液(饱和NaOH溶液)温度为70～90℃，氯气流量为30～50L/h，蒸馏气体(RuO4)由浓盐酸吸收。然后，向该吸收液(H2RuCl6溶液)中加入氯化铵(优级纯)饱和溶液，过滤沉淀物，至于烘箱中180℃干燥，制得高纯(NH4)2RuCl6粉体；
(2)雾化干燥工艺：采用雾化干燥法，控制液流量为3.0～8.0ml/min，雾化气压为0.1～0.5MPa，进口温度为160～220℃，热空气气流量为4.0～10.0L/min，制得(NH4)2RuCl6球形颗粒，粒径约为20～30μm；
(3)粉体煅烧工艺：：通过微波煅烧球形(NH4)2RuCl6粉体，制得球形Ru粉。微波煅烧工艺中，保护气氛为N2/H2(Vol9:1)，从室温升温至400～600℃后保温2h，再升温至800～1000℃保温2h，随炉冷却。整个煅烧过程都在气氛保护下进行。
本发明通过化学除杂结合雾化干燥和煅烧工艺，制备出了高纯球形钌粉，所得钌粉为球形、粒径为10～20μm，平均粒径为12μm，纯度大于99.995wt％，振实密度为5.1～6.3g/cm3。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明钌粉的XRD分析图谱；
图3为本发明钌粉的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本发明所述高纯球形钌粉通过如下步骤制得：
(1)蒸馏/化学沉淀工艺：选用商用钌粉(纯度<99.9wt％)为原料，先将该钌粉与饱和氢氧化钠充分混合，将溶液加热至85℃，Cl2流量35L/h，蒸馏气体(RuO4)直接导入浓盐酸(吸收液)中，制得H2RuCl6溶液。将饱和NH4Cl溶液加入于H2RuCl6溶液中，过滤沉淀、干燥制得高纯(NH4)2RuCl6粉体。
(2)雾化干燥工艺：以高纯(NH4)2RuCl6粉体为原料，控制液流量为6.0mL/min，雾化气压0.3MPa，进口温度200℃，热空气气流量7.0L/min，制得(NH4)2RuCl6球形颗粒，粒径约为20～30μm；
(3)粉体煅烧工艺：控制煅烧气氛N2/H2(Vol9:1)，从室温升温至500℃保温2h，再升温至900℃保温2h，随炉冷却，制得球形Ru颗粒，粒径约为10～20μm；
实施例2
与实施例1不同之处在于，所述蒸馏/化学沉淀工艺为：饱和氢氧化钠溶液为90℃，Cl2流量50L/h。所述雾化造粒工艺为：控制液流量为8.0mL/min，雾化气压0.5MPa，进口温度220℃，热空气气流量10.0L/min。所述煅烧工艺为：控制煅烧温度从室温升温至600℃保温2h，再升温至1000℃保温2h，随炉冷却。
实施例3
与实施例1不同之处在于，所述蒸馏/化学沉淀工艺为：饱和氢氧化钠溶液为80℃，Cl2流量40L/h。所述雾化造粒工艺为：控制液流量为3.0mL/min，雾化气压0.4MPa，进口温度160℃，热空气气流量4.0L/min。所述煅烧工艺为：控制煅烧气氛N2/H2(Vol9:1)，从室温升温至400℃保温2h，再升温至800℃保温2h，随炉冷却。
实施例4
与实施例1不同之处在于，所述蒸馏/化学沉淀工艺为：饱和氢氧化钠溶液为85℃，Cl2流量35L/h。所述雾化造粒工艺为：控制液流量为6.0mL/min，雾化气压0.3MPa，进口温度200℃，热空气气流量7.0L/min。所述煅烧工艺为：控制煅烧温度从室温升温至500℃保温2h，再升温至900℃保温2h，随炉冷却。
比较例1
与实施例3不同之处在于Cl2量增加，提高了粗钌化学提纯的效率。但雾化造粒过程中，液流量/气压压力过大，使得造粒过程难以进行完全，部分氯钌酸铵颗粒并非球形。
比较例2
与实施例3不同之处在于Cl2量增加，提高了粗钌化学提纯的效率。同时，提高雾化造粒的液流量，提高造粒效率，提高煅烧温度，使得氯钌酸铵分解更加彻底，Ru粉的非金属杂质含量更低。
采用辉光放电质谱仪(GDMS)、碳硫分析仪(C/S)和氧氮分析仪(O/N)析手段对本发明制备的钌粉进行纯度检测，结果如表1和表2所示。
表1钌粉金属杂质分析结果。
表2钌粉主要非金属杂质分析结果。
表1高纯球形钌粉金属杂质元素(含硅)分析结果
元素 Pt Pd Au Rh Ir Os Ag Na Mg
测量值 <0.1 0.2 <0.1 <0.1 0.2 <0.1 0.6 1.7 0.2
元素 Al Si K Ca Sc Ti V Cr Mn
测量值 0.7 2.4 1.9 3.4 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1
元素 Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge Y Zr
测量值 5.5 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1
元素 Nb Mo Cd In Sn Sb
测量值 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 2.6 <0.1
注：采用GD-MS分析检测
表2高纯球形钌粉非金属杂质元素分析结果
元素 C S O N
测量值 14 7 39 6
注：C和S元素由C/S分析仪检测，O和N元素由O/N分析仪检测

Claims (8)

1.一种高纯球形钌粉，其特征在于：所述钌粉为球形，粒径分布为10～20μm，平均粒径(D50)为12μm。
2.根据权利要求1所述高纯球形钌粉，其特征在于：所述球形钌粉中非金属杂质总含量低于100ppm，所述球形钌粉不含硅。
3.根据权利要求1所述高纯球形钌粉，其特征在于：所述钌粉中氧含量低于50ppm，碳含量低于30ppm，氮含量低于10ppm，硫含量低于10ppm。
4.根据权利要求1所述高纯球形钌粉，其特征在于：所述钌粉中金属元素杂质含量低于50ppm。
5.根据权利要求1所述高纯球形钌粉，其特征在于：所述钌粉中铁含量低于10ppm，铝含量低于10ppm，钠、钾、或钙元素含量不超过10ppm。
6.一种制备权利要求1所述的高纯球形钌粉的方法，其特征在于：采用蒸馏/化学沉淀技术制备高纯氯钌酸铵[(NH4)2RuCl6]粉体，具体步骤为：
具体步骤方法包括如下步骤：
(1)蒸馏：以<99.9wt％的海绵钌为原料，溶解于饱和NaOH溶液，溶液温度控制在70～90℃，并通入Cl2，蒸馏气体(RuO4)直接导入浓盐酸(吸收液)中，制得H2RuCl6溶液；
(2)化学沉淀：将足量的优级纯NH4Cl饱和溶液加入于H2RuCl6溶液中，持续搅拌溶液，过滤沉淀并干燥，制得高纯(NH4)2RuCl6粉体；
(3)雾化造粒：以上述(NH4)2RuCl6粉体为原料，采用喷雾干燥法，控制液流量为3.0～8.0ml/min，雾化气压为0.1～0.5MPa，进口温度为180～220℃，热空气气流量为4.0～10.0L/min，制得高纯球形(NH4)2RuCl6颗粒；
(4)煅烧：将高纯球形(NH4)2RuCl6颗粒在气氛为N2/H2(9:1vol)微波煅烧炉内，温度控制在400～600℃，保温1～3h，然后升温至800～1000℃，再保温2～4h，制得高纯球形钌粉。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于：雾化干燥技术制备高纯球形钌前驱体颗粒：以高纯(NH4)2RuCl6粉体为原料，制得高纯球形(NH4)2RuCl6颗粒，粒径约为20～30μm。
8.根据权利要求6所述方法，其特征在于：微波煅烧技术制备高纯球形钌粉：将高纯球形(NH4)2RuCl6颗粒置于微波煅烧炉内的保护气氛为N2/H2(9:1vol)，制得纯度为99.995wt％以上，粒径为10-20μm，球形钌粉，振实密度为5.1～6.3g/cm3。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106166613A (zh) * 2016-08-18 2016-11-30 贵研铂业股份有限公司 一种微米级球形W‑Mo合金粉体及其制备方法
CN107262732A (zh) * 2017-06-21 2017-10-20 昆明理工大学 一种微波一步法制备高纯钌粉的方法
CN108296491A (zh) * 2018-01-24 2018-07-20 贵研铂业股份有限公司 一种微米级类球形铱粉体的制备方法
CN108311714A (zh) * 2017-12-18 2018-07-24 贵研铂业股份有限公司 一种微米级球形Pt-Ru合金粉制备方法
CN110000370A (zh) * 2019-04-19 2019-07-12 贵研铂业股份有限公司 一种大比表面铱黑及其制备方法
CN110919019A (zh) * 2019-12-02 2020-03-27 河南东微电子材料有限公司 一种高纯钌粉的制备方法
CN111745153A (zh) * 2020-06-10 2020-10-09 杭州科技职业技术学院 一种3d打印制备车刀用合金粉末及其制备方法
CN111940758A (zh) * 2020-08-17 2020-11-17 昆明理工大学 一种多元醇还原法制备球形钌粉的方法
CN112077330A (zh) * 2020-08-26 2020-12-15 贵研铂业股份有限公司 一种超细球形钨粉及其制备方法
CN113458407A (zh) * 2021-07-12 2021-10-01 安徽拓思贵金属有限公司 一种高纯钌粉的制备方法
CN113664210A (zh) * 2021-09-03 2021-11-19 昆明理工大学 一种高纯球状钌粉的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1911572A (zh) * 2005-08-09 2007-02-14 日矿金属株式会社 制备钌粉末的方法
CN1931482A (zh) * 2006-10-13 2007-03-21 武汉理工大学 一种用于制备高密度合金的钨－铜复合粉末的制备方法
CN102059345A (zh) * 2010-12-08 2011-05-18 中南大学 一种溶液雾化法制备镍钴金属或合金粉末的方法
CN103223493A (zh) * 2013-04-02 2013-07-31 贵研资源（易门）有限公司 一种制备靶用钌粉的方法
CN104148654A (zh) * 2014-07-08 2014-11-19 宁夏东方钽业股份有限公司 一种靶材级高纯钽粉的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1911572A (zh) * 2005-08-09 2007-02-14 日矿金属株式会社 制备钌粉末的方法
CN1931482A (zh) * 2006-10-13 2007-03-21 武汉理工大学 一种用于制备高密度合金的钨－铜复合粉末的制备方法
CN102059345A (zh) * 2010-12-08 2011-05-18 中南大学 一种溶液雾化法制备镍钴金属或合金粉末的方法
CN103223493A (zh) * 2013-04-02 2013-07-31 贵研资源（易门）有限公司 一种制备靶用钌粉的方法
CN104148654A (zh) * 2014-07-08 2014-11-19 宁夏东方钽业股份有限公司 一种靶材级高纯钽粉的制备方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106166613A (zh) * 2016-08-18 2016-11-30 贵研铂业股份有限公司 一种微米级球形W‑Mo合金粉体及其制备方法
CN107262732A (zh) * 2017-06-21 2017-10-20 昆明理工大学 一种微波一步法制备高纯钌粉的方法
CN108311714B (zh) * 2017-12-18 2021-11-05 贵研铂业股份有限公司 一种微米级球形Pt-Ru合金粉制备方法
CN108311714A (zh) * 2017-12-18 2018-07-24 贵研铂业股份有限公司 一种微米级球形Pt-Ru合金粉制备方法
CN108296491A (zh) * 2018-01-24 2018-07-20 贵研铂业股份有限公司 一种微米级类球形铱粉体的制备方法
CN110000370A (zh) * 2019-04-19 2019-07-12 贵研铂业股份有限公司 一种大比表面铱黑及其制备方法
CN110919019A (zh) * 2019-12-02 2020-03-27 河南东微电子材料有限公司 一种高纯钌粉的制备方法
CN111745153A (zh) * 2020-06-10 2020-10-09 杭州科技职业技术学院 一种3d打印制备车刀用合金粉末及其制备方法
CN111940758A (zh) * 2020-08-17 2020-11-17 昆明理工大学 一种多元醇还原法制备球形钌粉的方法
CN111940758B (zh) * 2020-08-17 2023-01-31 昆明理工大学 一种多元醇还原法制备球形钌粉的方法
CN112077330A (zh) * 2020-08-26 2020-12-15 贵研铂业股份有限公司 一种超细球形钨粉及其制备方法
CN113458407A (zh) * 2021-07-12 2021-10-01 安徽拓思贵金属有限公司 一种高纯钌粉的制备方法
CN113664210A (zh) * 2021-09-03 2021-11-19 昆明理工大学 一种高纯球状钌粉的制备方法

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