JP4691241B2

JP4691241B2 - 高純度コバルトの製造方法および塩化コバルトの精製方法

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Publication number: JP4691241B2
Application number: JP2000338288A
Authority: JP
Inventors: 雅仁打越; 紀夫横山; ケケシタマス; 実一色
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Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2020-09-29
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅などの不純物の含有量を低減した高純度コバルトおよびその製造方法ならびに高純度コバルトターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＬＳＩ（ｖｅｒｙＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ），ＵＬＳＩ（ｕｌｔｒａＬＳＩ）などの半導体デバイスは、例えば、シリコン（Ｓｉ）ウェハーの上に様々な金属の薄膜が設けられた構造を有している。近年では、配線材料としてコバルト（Ｃｏ）を用いる検討がなされているが、コバルトに有害な不純物が含まれていると、半導体デバイスに誤動作あるいは劣化などを生じさせる原因となり好ましくない。例えば、銅（Ｃｕ）はシリコン中での拡散速度が大きく短絡の原因となり、ウラン（Ｕ）あるいはトリウム（Ｔｈ）などの放射性元素は誤作動を引き起こす可能性が高く、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属は特性劣化の原因となる。
【０００３】
ところが、現在世界的に取引されている粗コバルトの品位は９８％〜９９．８％程度である。このような粗コバルトには、ニッケル（Ｎｉ），鉄（Ｆｅ）あるいはクロム（Ｃｒ）などの遷移金属、および酸素（Ｏ），窒素（Ｎ）あるいは硫黄（Ｓ）などのガス性元素をはじめ、様々な不純物が含有されている。よって、コバルトを半導体デバイスに利用するには、粗コバルトからこれらの不純物を除去し高純度化する必要がある。また、コバルトは、半導体デバイス以外にも、強磁性金属としての特性を生かし、磁気記録媒体あるいは磁気記録ヘッドなどの材料として非常に有望視されている。コバルトの高純度化はこれらへの利用を図る上でも必須である。
【０００４】
粗コバルトから不純物を除去する方法は、これまでにも種々研究されてきており、例えば、溶媒抽出，イオン交換あるいは電解精製などの湿式処理による金属元素の分離、乾燥水素ガス（Ｈ_２）処理による酸素あるいは窒素などのガス性元素の除去、または浮遊帯熔融精製がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶媒抽出では、抽出・逆抽出の制御が難しく工業的に安定にコバルトを精製することが難しいという問題があった。イオン交換では、ほぼすべての金属不純物を分離できるものの、銅の除去が困難であり、精製前後で含有量が変わらないという問題があった。電解精製では、電解液のｐＨ領域での制御が必要であり、またニッケルあるいは銅などの除去が困難であるという問題もあった。浮遊帯熔融精製はある程度純化した金属に適用して更に純度をあげることを目的とするが、コバルトの場合、浮遊帯熔融による効果は非常に少ないことが報告されている（Ｖ．Ｇ．Ｇｌｅｂｏｖｓｋｙ，ｅｔａｌ．，ＭａｔｅｒｉａｌｓＬｅｔｔｅｒｓ，３６（１９９８），ｐｐ．３０８−３１４）。よって、容易に安定してコバルトを高純度化する方法、特に銅を除去する方法の開発が望まれていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、容易に安定して高純度コバルトを得ることができる高純度コバルトの製造方法および塩化コバルトの精製方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による高純度コバルトの製造方法は、塩化コバルト水溶液に不純物として含まれる銅を１価イオンとし、塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整して、１価イオンの銅を陰イオン交換樹脂により塩化コバルト水溶液から分離する工程と、銅を分離した塩化コバルト水溶液から塩化コバルトあるいはその水和物を得る工程と、塩化コバルトあるいはその水和物を、水素雰囲気中において６２３Ｋ以上８７３Ｋ未満の温度で加熱し、コバルトを得る工程とを含むものである。
【００１１】
本発明による塩化コバルトの精製方法は、塩化コバルト水溶液に不純物として含まれる銅を１価イオンとし、塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ ³ 以下の範囲内に調整して、１価イオンの銅を陰イオン交換樹脂により塩化コバルト水溶液から分離する工程を含むものである。
【００１５】
本発明による高純度コバルトの製造方法または塩化コバルトの精製方法では、銅を１価イオンとし、塩酸濃度を調整する。これにより、銅は陰イオン交換樹脂に吸着されるのに対して、コバルトは吸着されず、塩化コバルト水溶液から銅が容易にかつ安定して分離される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
本発明の一実施の形態に係る高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットは、純度が９９．９９質量％以上、または残留抵抗比が１５０以上であり、不純物である銅の濃度が５０質量ｐｐｂ以下のものである。
【００１９】
ここで、純度（すなわち化学的純度）は、現在利用できる分析機器・方法を用いて定量可能なすべての不純物濃度を定量し、１から差し引いたものである（一色実，三村耕司，日本金属学会会報、３１（１９９２），８８０−８８７参照）。例えば，分析機器にグロー放電質量分析（ＧｌｏｗＤｉｓｃｈａｒｇｅＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を使用し、定量可能な７０元素あるいはそれ以上の不純物を測定して１から差し引くことにより求められる。酸素，窒素あるいは水素などのガス性元素については、必要に応じて非分散赤外線吸収法，熱伝導度法あるいは不活性ガス中で融解したのちカラムで分離し熱伝導度を測定するなどの適当な方法が適用される。
【００２０】
また、残留抵抗比は高純度金属の純度を示す一つの指標となるものであり、数１に示したように２９８Ｋにおける比抵抗と４．２Ｋにおける比抵抗との比を取ったものである。比抵抗は抵抗値（電気抵抗）と数２に示したような関係があるので、残留抵抗比は数３に示したように変換することができ、温度による体積変化が無視できる程度であれば、２９８Ｋにおける抵抗値と４．２Ｋにおける抵抗値との比で近似される。なお、コバルトは強磁性金属であるので、抵抗を測定する際には、地磁気，消磁条件あるいは測定電流による磁場などによる影響を抑える必要があり、通常６０ｋＡ／ｍ程度の縦磁場をかけて測定を行うようにする（高木清一，まてりあ，３３（１９９４），６−１０参照）。
【００２１】
【数１】
ＲＲＲ＝ρ_２９８Ｋ／ρ_４．２Ｋ
ＲＲＲ；残留抵抗比
ρ_２９８Ｋ；２９８Ｋにおける比抵抗（Ωｍ）
ρ_４．２Ｋ；４．２Ｋにおける比抵抗（Ωｍ）
【００２２】
【数２】
ρ＝Ｒ×（Ｓ／Ｌ）
ρ；比抵抗（Ωｍ）
Ｒ；抵抗値（Ω）
Ｓ；電流の方向に垂直な断面積（ｍ^２）
Ｌ；長さ（ｍ）
【００２３】
【数３】

ＲＲＲ；残留抵抗比
Ｒ_２９８Ｋ，Ｓ_２９８Ｋ，Ｌ_２９８Ｋ
；２９８Ｋにおける抵抗値，断面積，長さ
Ｒ_４．２Ｋ，Ｓ_４．２Ｋ，Ｌ_４．２Ｋ
；４．２Ｋにおける抵抗値，断面積，長さ
【００２４】
この高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットは、例えば、半導体デバイス，磁気記録媒体，磁気記録ヘッドあるいは環境半導体を用いたデバイスなどの材料として用いられる。なお、環境半導体とは、地球上に豊富に存在しかつ環境に優しい材料から構成される半導体物質のことであり、例えば、ケイ化鉄（ＦｅＳｉ_２）あるいはケイ化カルシウム（Ｃａ_２Ｓｉ）が挙げられる（環境半導体研究会ホームページ（ｈｔｔｐ：／／ｋａｎ．ｅｎｇｊｍ．ｓａｉｔａｍａ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／ＳＫＳ／ｉｎｄｅｘ２．ｈｔｍｌ）参照）。
【００２５】
このような高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットは、次のようにして製造することができる。
【００２６】
図１および図２は本実施の形態に係る高純度コバルトの製造工程を表すものである。まず、銅などの不純物を含むコバルトを塩酸溶液に溶解し、塩化コバルト（ＣｏＣｌ_２）水溶液を作製する（ステップＳ１０１）。その際、塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ^３以上３ｋｍｏｌ／ｍ^３以下の範囲内に調整する。
【００２７】
次いで、図３に示したように、この塩化コバルト水溶液Ｍをコバルトなどの金属１１と共に容器１２に入れ、窒素ガス（Ｎ_２）あるいはアルゴンガス（Ａｒ）などの不活性ガス１３を吹き込むと共に、塩化コバルト水溶液Ｍと金属１１とを例えばスターラー１４により攪拌して十分に接触させる（ステップＳ１０２）。これにより、塩化コバルト水溶液Ｍに含まれる銅は、例えば化１に示したように反応し、２価イオンから１価イオンとなる。
【００２８】
【化１】
２［ＣｕＣｌ_２］^０＋Ｃｏ（固）
→Ｃｏ^２＋＋２［ＣｕＣｌ_２］⁻
【００２９】
ここで塩化コバルト水溶液Ｍに不活性ガス１３を吹き込むのは、塩化コバルト水溶液Ｍに溶存している酸素を追い出すためであり、化１に示した反応などは塩化コバルト水溶液Ｍに酸素が溶存していると進行しない。この不活性ガス１３の吹き込みは塩化コバルト水溶液Ｍと金属１１とを攪拌する際に同時に行ってもよく、塩化コバルト水溶液Ｍに金属１１を入れる前に行ってもよい。
【００３０】
金属１１は粉末のように表面積の大きいものが好ましい。塩化コバルト水溶液Ｍとの接触面積を大きくすることにより、銅を十分に反応させることができるからである。金属１１にはコバルト以外のものも用いることができるが、好ましいのはコバルトである。塩化コバルト水溶液Ｍに他の不純物が混入することを可能な限り防止するためである。
【００３１】
なお、ここでは塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を調整したのち、塩化コバルト水溶液Ｍと金属１１とを接触させて銅を１価イオンとするようにしたが、塩化コバルト水溶液Ｍを金属１１と接触させて銅を１価イオンとしたのち、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を調整するようにしてもよい。
【００３２】
続いて、図４に示したように、陰イオン交換樹脂２１を充填したカラム２２を用意し、塩化コバルト水溶液Ｍを貯蔵タンク２３からカラム２２に流し込み、陰イオン交換樹脂２１と十分に接触させる（ステップＳ１０３）。塩化コバルト水溶液Ｍの流速は、塩化コバルト水溶液Ｍが陰イオン交換樹脂２１と十分に接触するように、樹脂容量分を１時間かけて流す程度（１ｂｅｄｖｏｌｕｍｅ（ｓ）／ｈｏｕｒ）が好ましい。ここでは、銅を１価イオンとしているので、１価イオンの銅は陰イオン交換樹脂２１に吸着され、コバルトは陰イオン交換樹脂２１に全く吸着することなくカラム２２から溶出される。この時の溶出液中における金属イオン濃度の変化（溶離曲線）を図５に示す。図５において横軸は溶出容量、縦軸は金属イオンの最大濃度で規格化した濃度である。このように、２価イオンのコバルトと１価イオンの銅との溶離曲線のピークは全く重なる部分がなく、塩化コバルト水溶液から銅を完全に分離できることが分かる。すなわち、回収タンク２４には、銅が分離された塩化コバルト水溶液Ｍが回収される。
【００３３】
なお、塩化コバルト水溶液Ｍに亜鉛（Ｚｎ）などの不純物が含まれている場合には、図５に示したように、ステップＳ１０３において亜鉛も銅と共に陰イオン交換樹脂２１に吸着され、塩化コバルト水溶液Ｍから分離される。亜鉛と同様にして分離される元素には、例えば、テクネチウム（Ｔｃ），ルテニウム（Ｒｕ），パラジウム（Ｐｄ），銀（Ａｇ），カドミウム（Ｃｄ），インジウム（Ｉｎ），スズ（Ｓｎ），レニウム（Ｒｅ），オスミウム（Ｏｓ），イリジウム（Ｉｒ），白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），水銀（Ｈｇ），タリウム（Ｔｌ），鉛（Ｐｂ），ビスマス（Ｂｉ）およびポロニウム（Ｐｏ）がある。すなわち、塩化コバルト水溶液Ｍにこれらのうちの少なくとも１種の不純物が含まれている場合には、銅と共に分離される。
【００３４】
銅を分離したのち、塩化コバルト水溶液Ｍにチタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），マンガン（Ｍｎ），ニッケル（Ｎｉ），アルミニウム（Ａｌ），アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群のうちの少なくとも１種の不純物が含まれている場合には、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を７ｋｍｏｌ／ｍ^３以上１１ｋｍｏｌ／ｍ^３以下の範囲内に調整し、図４に示したように、塩化コバルト水溶液Ｍを陰イオン交換樹脂２１と十分に接触させる（ステップＳ１０４）。これにより、コバルトは陰イオン交換樹脂２１に吸着され、陰イオン交換樹脂２１吸着されないチタン，クロム，マンガン，ニッケル，アルミニウム，アルカリ金属またはアルカリ土類金属と分離される。
【００３５】
また、塩化コバルト水溶液Ｍに鉄，亜鉛，モリブデン（Ｍｏ），テクネチウム，ルテニウム，パラジウム，銀，カドミウム，インジウム，スズ，タングステン（Ｗ），レニウム，オスミウム，イリジウム，白金，金，水銀，タリウム，鉛，ビスマスおよびポロニウムからなる群のうちの少なくとも１種の不純物が含まれている場合には、ステップＳ１０４においてこれらの不純物もコバルトと共に陰イオン交換樹脂２１に吸着される。この場合には、コバルトを陰イオン交換樹脂２１に吸着させたのち、濃度が２．５ｋｍｏｌ／ｍ^３以上５ｋｍｏｌ／ｍ^３以下の塩酸溶液を流して陰イオン交換樹脂２１からコバルトを溶離させ、コバルトと共に陰イオン交換樹脂に吸着された鉄，亜鉛，モリブデン，テクネチウム，ルテニウム，パラジウム，銀，カドミウム，インジウム，スズ，タングステン，レニウム，オスミウム，イリジウム，白金，金，水銀，タリウム，鉛，ビスマスまたはポロニウムとコバルトとを分離する（ステップＳ１０５）。
【００３６】
但し、ここでは、ステップＳ１０３において既に亜鉛，テクネチウム，ルテニウム，パラジウム，銀，カドミウム，インジウム，スズ，レニウム，オスミウム，イリジウム，白金，金，水銀，タリウム，鉛，ビスマスおよびポロニウムは銅と共に塩化コバルト水溶液Ｍから分離されているので、ステップＳ１０５では主として鉄，モリブデンおよびタングステンがコバルトと分離される。
【００３７】
コバルトを溶離したのち、得られた塩化コバルト水溶液Ｍを蒸発乾固させ、塩化コバルトあるいはその水和物とする（ステップＳ１０６）。そののち、塩化コバルトあるいはその水和物を、図６に示したような装置を用い、水素雰囲気中において６２３Ｋ以上８７３Ｋ未満（３５０℃以上６００℃未満）の温度で加熱する（ステップＳ１０７）。これにより、塩化コバルトあるいはその水和物は化２に示したように反応し、コバルトが得られる。なお、図６に示した装置は、加熱炉３１内に反応管３２が設置され、反応管３２には一端部から水素ガス３３が供給されると共に、他端部から反応により生成した塩化水素ガスが排出されるようになっており、排出された塩化水素ガスは処理部３４において吸収されるようになっている。
【００３８】
【化２】
ＣｏＣｌ_２（固）＋Ｈ_２（気）
＝Ｃｏ（固）＋２ＨＣｌ（気）
【００３９】
その際、加熱温度を６２３Ｋ以上とするのは、これよりも低温では塩化コバルトを十分に反応させることができないからであり、加熱温度を８７３Ｋ未満とするのは、８７３Ｋ未満でも塩化コバルトを十分に反応させることができるので、できるだけ低温の方がコストを低減することができると共に、製造装置を簡易とできるからである。図７に加熱温度と反応速度（還元速度）との関係を示す。図７において横軸は時間、縦軸は還元率であり、反応速度は、化３に示したように、１ｍｏｌのコバルトが還元されると２ｍｏｌの塩化水素が生成することに基づき、回収した塩化水素の濃度変化から求めたものである。図７からも、６２３Ｋ以上８７３Ｋ未満で十分にコバルトを還元できることが分かる。
【００４０】
塩化コバルトを反応させたのち、得られたコバルトを、活性水素を含むプラズマ生成ガスを用いたプラズマアークで溶融し、酸素，窒素，炭素（Ｃ），硫黄，ハロゲン，アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群のうちの少なくとも１種の不純物を除去する（ステップＳ１０８）。これにより、本実施の形態に係る高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットが得られる。
【００４１】
なお、本実施の形態に係る高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットは、次のような手順で塩化コバルト水溶液Ｍから不純物を分離して製造するようにしてもよい。
【００４２】
まず、塩化コバルト水溶液Ｍに不活性ガスを吹き込むと共に、塩化コバルト水溶液Ｍを金属１１と接触させて銅を１価イオンとする（ステップＳ１０２）。次いで、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を７ｋｍｏｌ／ｍ^３以上１１ｋｍｏｌ／ｍ^３以下に調整し、陰イオン交換樹脂２１にコバルトを吸着させてチタンなどの不純物と分離する（ステップＳ１０４）。続いて、濃度が２．５ｋｍｏｌ／ｍ^３以上５ｋｍｏｌ／ｍ^３以下の塩酸溶液により陰イオン交換樹脂２１に吸着させたコバルトを溶離させ、コバルトと共に陰イオン交換樹脂２１に吸着されたモリブデンなどの不純物と分離する（ステップＳ１０５）。そののち、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ^３以上３ｋｍｏｌ／ｍ^３以下に調整し（ステップＳ１０１）、陰イオン交換樹脂２１に銅を吸着させて塩化コバルト水溶液Ｍから分離する（ステップＳ１０３）。
【００４３】
また、銅を１価イオンとしたのち（ステップＳ１０２）、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を調整して陰イオン交換樹脂２１にコバルトを吸着させてチタンなどの不純物と分離し（ステップＳ１０４）、次いで、濃度が０．１ｋｍｏｌ／ｍ^３以上３ｋｍｏｌ／ｍ^３以下の塩酸溶液により陰イオン交換樹脂２１に吸着させたコバルトを溶離させ、コバルトと共に陰イオン交換樹脂２１に吸着された銅などの不純物と分離し、そののち、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を２．５ｋｍｏｌ／ｍ^３以上５ｋｍｏｌ／ｍ^３以下に調整して陰イオン交換樹脂２１に鉄，モリブデンあるいはタングステンなどの不純物を吸着させて塩化コバルト水溶液Ｍから分離するようにしてもよい。
【００４４】
これらの場合、陰イオン交換樹脂２１に吸着させたコバルトを溶離する塩酸溶液の濃度を２．５ｋｍｏｌ／ｍ^３以上３ｋｍｏｌ／ｍ^３以下に調整し、銅と共に鉄，モリブデンあるいはタングステンなどの不純物をコバルトと分離するようにしてもよい。
【００４５】
更に、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を調整して陰イオン交換樹脂２１にコバルトを吸着させてチタンなどの不純物と分離し（ステップＳ１０４）、濃度を調整した塩酸溶液により陰イオン交換樹脂２１に吸着させたコバルトを溶離させてモリブデンなどの不純物と分離したのち（ステップＳ１０５）、銅を１価イオンとし（ステップＳ１０２）、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を調整して陰イオン交換樹脂２１に銅を吸着させて分離する（ステップＳ１０３）ようにしてもよい。但し、この場合、銅を１価イオンとする工程で不純物が混入される可能性があるので、上述したいずれかの手順で行う方が好ましい。
【００４６】
このように本実施の形態の高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットによれば、銅の濃度を５０質量ｐｐｂ以下とすることができるので、例えば、半導体デバイスに用いても短絡を生じさせることがなく、半導体デバイスの特性を向上させることができる。また、磁気記録媒体，磁気記録ヘッドあるいは環境半導体を用いたデバイスなどにも用いることができ、それらの特性を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る高純度コバルトの製造方法によれば、銅を１価イオンとし、塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ^３以上３ｋｍｏｌ／ｍ^３以下の範囲内に調整するようにしたので、銅を陰イオン交換樹脂に吸着させて塩化コバルト水溶液から容易に分離することができる。よって、銅の濃度が低い高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットを容易に安定して得ることができる。
【００４８】
更に、塩化コバルトあるいはその水和物を、水素雰囲気中において６２３Ｋ以上８７３Ｋ未満の温度で加熱するようにしたので、低温で容易に安定してコバルトを得ることができる。よって、製造コストを低減することができると共に、製造装置を簡素化することができる。
【００４９】
【実施例】
更に、本発明の実施例について、図１ないし図６を参照して具体的に説明する。なお、以下の実施例では、上記実施の形態において用いた符合および記号をそのまま対応させて用いる。
【００５０】
まず、スクラップコバルトを原料とし、これを濃度１．５ｋｍｏｌ／ｍ^３の塩酸溶液にコバルト濃度が０．３４ｋｍｏｌ／ｍ^３（２０ｇ／ｄｍ^３）となるように溶解し、塩化コバルト水溶液Ｍを作製した（ステップＳ１０１）。次いで、図３に示したように、この塩化コバルト水溶液Ｍに粉末状のコバルト１１を入れ、不活性ガスを吹き込みつつ攪拌して銅を１価イオンとした（ステップＳ１０２）。続いて、図４に示したように、塩化コバルト水溶液Ｍを陰イオン交換樹脂２１に接触させ、銅を吸着させて塩化コバルト水溶液Ｍから分離した（ステップＳ１０３）。
【００５１】
銅を分離したのち、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を９ｋｍｏｌ／ｍ^３とし、塩化コバルト水溶液Ｍを陰イオン交換樹脂２１に接触させてコバルトを吸着させ、チタンなどの不純物と分離した（ステップＳ１０４）。そののち、濃度４ｋｍｏｌ／ｍ^３の塩酸溶液により陰イオン交換樹脂２１からコバルトを溶離させ、モリブデンなどの不純物と分離した（ステップＳ１０５）。
【００５２】
コバルトを陰イオン交換樹脂２１から溶離したのち、得られた塩化コバルト水溶液Ｍを蒸発乾固させ、塩化コバルトあるいはその水和物を得た（ステップＳ１０６）。そののち、図６に示したように、得られた塩化コバルトあるいはその水和物を水素雰囲気中において７４３Ｋで加熱し、コバルトを得た（ステップＳ１０７）。図８に得られたコバルトの粒子構造を表す写真を示す。図８から分かるように、得られたコバルトは粉末状ではなく、スポンジ状のものであった。コバルトを得たのち、このコバルトを活性水素を含むプラズマアークで溶融して酸素などの不純物を除去し（ステップＳ１０８）、高純度コバルトを得た。
【００５３】
得られた高純度コバルトについて、グロー放電質量分析により不純物の定量を行い純度を求めると共に、残留抵抗比を求めた。その結果を表１に示す。表１に示したように、銅の濃度は５０質量ｐｐｂ以下と極めて低く、純度は９９．９９９７％、残留比抵抗は２０７と極めて高い値が得られた。
【００５４】
【表１】

【００５５】
すなわち、銅を１価イオンとすると共に塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ^３以上３ｋｍｏｌ／ｍ^３以下に調整することにより、塩化コバルト水溶液から銅を容易に分離でき、銅の濃度を５０質量ｐｐｂ以下に低減した高純度コバルトを容易に得られることが分かった。
【００５６】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、塩化コバルトあるいはその水和物を水素雰囲気中において加熱しコバルトを生成する際に、加熱温度を６２３Ｋ以上８７３Ｋ未満とするようにしたが、８７３Ｋ以上で加熱するようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態および実施例では、銅以外の不純物を除去する方法についても具体的に説明したが、他の方法により除去するようにしてもよい。
【００５８】
更に、上記実施の形態および実施例では、塩化コバルト水溶液から不純物を分離する方法について具体的に説明したが、他の方法により不純物を分離した場合についても、塩化コバルトあるいはその水和物を水素雰囲気中において６２３Ｋ以上８７３Ｋ未満の温度で加熱することによりコバルトを生成する方法を適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したよう本発明の高純度コバルトの製造方法、または塩化コバルトの精製方法によれば、銅を１価イオンとし、塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整するようにしたので、銅を陰イオン交換樹脂に吸着させて塩化コバルト水溶液から容易に分離することができる。よって、銅の濃度が低い高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットを容易に安定して得ることができるという効果を奏する。
【００６１】
更に、本発明の高純度コバルトの製造方法によれば、塩化コバルトあるいはその水和物を、水素雰囲気中において６２３Ｋ以上８７３Ｋ未満の温度で加熱するようにしたので、低温で容易に安定してコバルトを得ることができる。よって、製造コストを低減することができると共に、製造装置を簡素化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットの製造工程を表す流れ図である。
【図２】図１に続く製造工程を表す流れ図である。
【図３】図１に示した一製造工程を説明するための図である。
【図４】図１に示した他の一製造工程を説明するための図である。
【図５】陰イオン交換樹脂の溶出液中における金属イオン濃度の変化を表す特性図である。
【図６】図２に示した一製造工程を説明するための図である。
【図７】塩化コバルトの加熱温度と反応速度との関係を表す特性図である。
【図８】本発明の実施例において得られたコバルトの粒子構造を表す写真である。
【符号の説明】
１１…金属、１２…容器、１３…不活性ガス、１４…スターラー、２１…陰イオン交換樹脂、２２…カラム、２３…貯蔵タンク、２４…回収タンク、３１…加熱炉、３２…反応管、３３…水素ガス、３４…処理部、Ｍ…塩化コバルト溶液。

Claims

塩化コバルト水溶液に不純物として含まれる銅を１価イオンとし、塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整して、１価イオンの銅を陰イオン交換樹脂により塩化コバルト水溶液から分離する工程と、
銅を分離した塩化コバルト水溶液から塩化コバルトあるいはその水和物を得る工程と、
塩化コバルトあるいはその水和物を、水素雰囲気中において６２３Ｋ以上８７３Ｋ未満の温度で加熱し、コバルトを得る工程と
を含む、高純度コバルトの製造方法。
塩化コバルト水溶液に不純物として含まれる銅を１価イオンとする工程と、
塩化コバルト水溶液の塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整する工程と、
銅を１価イオンとしかつ塩酸濃度を調整したのち、塩化コバルト水溶液を陰イオン交換樹脂と接触させ、塩化コバルト水溶液から銅を分離する工程と
を含む、請求項１記載の高純度コバルトの製造方法。
塩化コバルト水溶液に不活性ガスを吹き込むと共に、塩化コバルト水溶液とコバルトとを接触させることにより、塩化コバルト水溶液に含まれる銅を１価イオンとする、請求項１記載の高純度コバルトの製造方法。
亜鉛，テクネチウム，ルテニウム，パラジウム，銀，カドミウム，インジウム，スズ，レニウム，オスミウム，イリジウム，白金，金，水銀，タリウム，鉛，ビスマスおよびポロニウムからなる群のうちの少なくとも１種の不純物を、銅と共に塩化鉄水溶液から分離する、請求項１記載の高純度コバルトの製造方法。
更に、
得られたコバルトを、活性水素を含むプラズマ生成ガスを用いたプラズマアークで溶融し、酸素，窒素，炭素，硫黄，ハロゲン，アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群のうちの少なくとも１種の不純物を除去する工程
を含む、請求項１記載の高純度コバルトの製造方法。
更に、
塩化コバルト水溶液の塩酸濃度を７ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上１１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整したのち、塩化コバルト水溶液を陰イオン交換樹脂と接触させてコバルトを吸着させ、塩化コバルト水溶液に含まれるチタン，クロム，マンガン，ニッケル，アルミニウム，アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群のうちの少なくとも１種の不純物とコバルトとを分離する工程と、
陰イオン交換樹脂に吸着させたコバルトを、塩酸溶液により陰イオン交換樹脂から溶離させる工程と
を含む、請求項１記載の高純度コバルトの製造方法。
陰イオン交換樹脂に吸着させたコバルトを、濃度が２．５ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上５ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の塩酸溶液により陰イオン交換樹脂から溶離させ、コバルトと共に陰イオン交換樹脂に吸着された鉄，亜鉛，モリブデン，テクネチウム，ルテニウム，パラジウム，銀，カドミウム，インジウム，スズ，タングステン，レニウム，オスミウム，イリジウム，白金，金，水銀，タリウム，鉛，ビスマスおよびポロニウムからなる群のうちの少なくとも１種の不純物とコバルトとを分離する、請求項６記載の高純度コバルトの製造方法。
塩化コバルト水溶液に不純物として含まれる銅を１価イオンとし、塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整して、１価イオンの銅を陰イオン交換樹脂により塩化コバルト水溶液から分離する工程
を含む塩化コバルトの精製方法。