ES2536832T3 - Método de electrodeposición de cobalto - Google Patents

Abstract

Un método de electrodeposición de cobalto, en el que se realiza electrólisis usando un ánodo de electrodeposición, que comprende un sustrato conductor y una capa catalítica formada sobre el sustrato conductor, caracterizado por que la capa catalítica contiene óxido de iridio amorfo u óxido de rutenio amorfo.

Description

imagen1

imagen2

imagen3

imagen4

imagen5

imagen6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

E12175438

12-05-2015

inhibe de manera eficaz la deposición de oxihidróxido de cobalto incluso sobre la capa catalítica que contiene óxido de rutenio amorfo, que no implica un aumento en la energía de cristalización y un aumento en los protones como se consigue sobre la capa catalítica que contiene óxido de iridio amorfo. También se encontró que, en el caso en que se use el ánodo que tiene una capa catalítica que contiene óxido de rutenio amorfo en un electrólito a base de ácido sulfúrico, la deposición de oxihidróxido de cobalto se inhibe de manera eficaz por el mismo modo de acción que en el caso en que se use el ánodo con una capa catalítica que contenga óxido de iridio amorfo. Obsérvese que el ánodo de electrodeposición de cobalto de la presente invención incluye obviamente un ánodo que tiene una capa catalítica que contiene tanto óxido de iridio amorfo como óxido de rutenio amorfo formada sobre un sustrato conductor.

Como se describió anteriormente, la presente invención se basa en un modo de acción recién encontrado para el ánodo de electrodeposición de cobalto con una capa catalítica que contiene óxido de iridio u óxido de rutenio amorfo formado sobre un sustrato conductor y por lo tanto difiere sustancialmente de la invención del Documento de Patente 2 descrito anteriormente por el presente autor y básicamente habría sido difícil encontrar fácilmente inhibición de deposición de oxihidróxido de cobalto por el modo de acción de la presente invención. Obsérvese que la invención descrita del Documento de Patente 1 es un método para evitar un accidente de cortocircuito debido al crecimiento dendrítico de un material no conductor que se esté depositando de manera desigual sobre parte de un electrodo dimensionalmente estable usado como un ánodo cuando se detiene la corriente durante la electrodeposición de metal, ocasionando de ese modo concentración de corriente en un área sin deposición de ningún material no conductor cuando se aplica de nuevo corriente, pero el material no conductor deseado es antimonio, la deposición tiene lugar cuando se detiene la electrólisis y su método de prevención es usar un ánodo con sus superficies recubiertas con un material anódico como una capa catalítica sólo en las áreas que se tienen que situar debajo de la superficie de un electrólito cuando sólo se sumerge el ánodo en el electrólito, que hace obvio que el material que se tiene que evitar que se deposite, el mecanismo de depositar el material y la solución para prevenir la deposición, son todos diferentes de los de la presente invención y la presente invención no habría llegado a partir de la descripción del Documento de Patente 1.

De ahora en adelante, el contenido de la presente invención se describirá con más detalle. Como métodos para formar una capa catalítica que contiene óxido de iridio u óxido de rutenio amorfo sobre un sustrato conductor, diversos métodos de deposición de vapor físicos y químicos, tales como pulverización y CVD (deposición química de vapor, por sus siglas en inglés), se pueden usar además de un método de descomposición térmica en que se aplica una disolución precursora que contiene iones iridio o iones rutenio o un compuesto que contiene rutenio al sustrato conductor y después se trata térmicamente a una temperatura predeterminada.

Aquí, entre los métodos para producir el ánodo de electrodeposición de cobalto de la presente invención, en particular, se describirá además un método de producción por descomposición térmica. Por ejemplo, se aplica una disolución de butanol que tiene iones iridio disueltos en la misma a un sustrato de titanio y después se descompone por calor a una temperatura de 340 °C a 400 °C, dando como resultado que se forme una capa catalítica que contenga óxido de iridio amorfo sobre el sustrato de titanio. Además, cuando se aplica una disolución de butanol que tiene iones iridio y tántalo disueltos en la misma al sustrato de titanio y se descompone térmicamente, por ejemplo, si la relación en moles de iridio a tántalo en la disolución de butanol es 80: 20 y la temperatura de descomposición térmica está en el intervalo de 340 °C a 400 °C, se forma una capa catalítica que contiene óxido de iridio amorfo constituida por óxido de iridio y óxido de tántalo, y por ejemplo, si la relación en moles de iridio a tántalo en la disolución de butanol es 50: 50, se forma una capa catalítica que contiene óxido de iridio amorfo constituida por óxido de iridio y óxido de tántalo dentro de un intervalo más amplio de temperaturas de descomposición térmica de 340 °C a 470 °C. De esta manera, en el método para formar una capa catalítica que contiene óxido de iridio amorfo sobre un sustrato conductor por descomposición térmica, la capa catalítica contiene o no contiene óxido de iridio amorfo dependiendo de, por ejemplo, un constituyente metálico de la disolución que se tiene que aplicar al sustrato de titanio, la composición del constituyente metálico y la temperatura de descomposición térmica. En este caso, cuando otra disolución tiene los mismos constituyentes de la disolución que se tiene que aplicar, excluyendo cualquier constituyente metálico, y también presenta dos constituyentes metálicos, tales como iridio y tántalo, si la proporción de composición de iridio en la disolución es menor, como se describió anteriormente, el intervalo de temperaturas de descomposición térmica en que se puede obtener óxido de iridio amorfo llega a ser más amplio. Además, las condiciones en que se forma una capa catalítica que contiene óxido de iridio amorfo cambian dependiendo no sólo de la proporción de composición de dicho constituyente metálico sino también del tipo de disolvente usado en la disolución que se tiene que aplicar y el tipo y la concentración de un aditivo que se tiene que proporcionar a una disolución para activar la descomposición térmica. De acuerdo con esto, en la presente invención, las condiciones en que se forma una capa catalítica que contiene óxido de iridio amorfo no se limitan al uso de un disolvente de butanol en la descomposición térmica ya mencionada, las proporciones de composición de iridio y tántalo y el intervalo de temperaturas de descomposición térmica relacionado. Obsérvese que la generación de óxido de iridio amorfo se puede reconocer si no se observa perfil del pico de difracción correspondiendo a óxido de iridio cristalino o dicho perfil de pico se debilita o se ensancha por difractometría de rayos X comúnmente usada.

Además, entre los métodos para producir el ánodo de electrodeposición de cobalto de la presente invención, se describirá un método en que se forma una capa catalítica que contiene óxido de rutenio amorfo sobre un sustrato conductor formado por descomposición térmica. Por ejemplo, se aplica una disolución de butanol con iones rutenio o un compuesto que contenga rutenio disuelto en la misma a un sustrato de titanio y después se descompone

8

imagen7

5

15

25

35

45

E12175438

12-05-2015

sobre un sustrato conductor en el electrólito a base de cloruro, se fomenta el desprendimiento de cloro sobre el ánodo como se describió anteriormente, inhibiéndose de ese modo la deposición de oxihidróxido de cobalto. Además, cuando se realiza electrodeposición de cobalto usando un ánodo de electrodeposición con una capa catalítica que contiene óxido de iridio amorfo formado sobre un sustrato conductor en el electrólito a base de ácido sulfúrico o cloruro, se fomenta significativamente el desprendimiento de oxígeno sobre el ánodo, restringiéndose casi completamente de ese modo la deposición de oxihidróxido de cobalto. La presente invención proporciona además un método de electrodeposición de cobalto en que se usa un ánodo de electrodeposición que tiene una capa catalítica, que contiene óxido de iridio amorfo y óxido de tántalo amorfo, formada sobre un sustrato conductor en un electrólito a base de ácido sulfúrico, que produce un efecto extremadamente destacable de restricción de deposición de oxihidróxido de cobalto y hace el ánodo de electrodeposición altamente durable, haciendo posible conseguir electrodeposición estable a largo plazo.

Aunque se ha descrito la presente invención con respecto a los ánodos de electrodeposición para uso en electrodeposición de cobalto y los procedimientos de electrodeposición de cobalto usando electrólitos que contienen iones cobalto divalentes extraídos de un mineral de cobalto, la invención es obviamente útil en un procedimiento de reciclado o recuperación en que se produce cobalto de alta pureza a través de cualquiera de los procedimientos anteriores y se usa para diversos fines en diversas aplicaciones y se recupera en cobalto usado para extraer iones cobalto divalentes de nuevo y producir cobalto de alta pureza a través de electrólisis.

Efecto de la invención

La presente invención consigue los efectos como sigue.

1) En la electrodeposición de cobalto, el potencial de desprendimiento de oxígeno o cloro es bajo y se inhibe un aumento de potencial debido a oxihidróxido de cobalto, a fin de que se pueda reducir significativamente un voltaje de electrolisis, haciendo posible conseguir el efecto de reducir significativamente la energía eléctrica requerida para producir una cantidad equivalente de metal cobalto.

2) También, como se puede reducir el consumo de energía eléctrica, es posible conseguir el efecto de reducir significativamente el coste de la electrólisis y el coste de la producción de cobalto.

3) También, como se puede inhibir la deposición de oxihidróxido de cobalto sobre el ánodo, es posible conseguir el efecto de inhibir la existencia de dicha deposición dando como resultado que se limite una superficie eficaz sobre el ánodo por oxihidróxido de cobalto o que un área electrolizable sobre el ánodo se convierta en no uniforme, a fin de que se deposite cobalto de manera no uniforme sobre un cátodo y llegue a ser difícil de recuperar o que se deposite cobalto con deficiente lisura, dando como resultado una calidad reducida del metal cobalto que se tiene que producir.

4) También, es posible conseguir el efecto de evitar el crecimiento de manera no uniforme del cobalto sobre el cátodo por la razón anterior a partir de alcanzar el ánodo, ocasionando de ese modo cortocircuito a fin de que no se pueda realizar electrodeposición.

5) También, como se puede inhibir el crecimiento del cobalto de manera no uniforme y de manera dendrítica debido a oxihidróxido de cobalto como se describió anteriormente, es posible conseguir el efecto de acortar la distancia entre el ánodo y el cátodo, inhibiéndose de ese modo que aumente el voltaje de la electrólisis debido a pérdida óhmica en el electrólito.

6) También, como se puede inhibir la deposición de oxihidróxido de cobalto sobre el ánodo, se puede reducir el mantenimiento de rutina de eliminación del depósito y la necesidad de suspender la electrólisis para que disminuya la eliminación de oxihidróxido de cobalto, haciendo posible conseguir el efecto de permitir que se realice sucesivamente electrodeposición estable.

7) También, como se inhibe el deterioro del ánodo debido a la deposición de oxihidróxido de cobalto o el deterioro del ánodo relacionado con el mantenimiento de la eliminación, tal como desprendimiento de la capa catalítica del ánodo que se produce cuando se elimina oxihidróxido de cobalto unido estrechamente y coherentemente, es posible conseguir el efecto de alargar la vida del ánodo.

8) También, como se consumen pocos iones cobalto positivos divalentes en un electrólito usado para electrodepósito sobre el ánodo durante la electrólisis, es posible conseguir el efecto de inhibir que se consuman innecesariamente iones cobalto divalentes en el electrólito.

9) También, como se pueden resolver diversos problemas debidos a la deposición de oxihidróxido de cobalto sobre el ánodo como se describió anteriormente, es posible conseguir el efecto de permitir que se realice sucesivamente electrodeposición estable, a fin de que se puedan reducir las tareas de mantenimiento y tratamiento para la electrodeposición de cobalto y se pueda facilitar el tratamiento del producto de metal de cobalto obtenido.

Breve descripción de los dibujos.

La FIG. 1 proporciona voltamperogramas cíclicos obtenidos en el Ejemplo 2-1 y el Ejemplo comparativo 2-1.

10

imagen8

imagen9

Claims (1)

1. imagen1