JP4954479B2 - 高純度電解鉄の製造方法および高純度電解コバルトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、不純物の含有量を低減した高純度電解鉄の製造方法および高純度電解コバルトの製造方法に関する。

ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integrated circuit ），ＵＬＳＩ（ultra ＬＳＩ）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、磁気固体メモリー（Magnetic random access memory ；ＭＲＡＭ）の材料として鉄（Ｆｅ）を用いる検討が、また、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。しかしながら、これらの金属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る。また、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い。更に、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。したがって、これらの半導体デバイスに用いられる金属は高純度であることが要求される。

また、将来における環境問題あるいは資源の枯渇問題に対処する新しいエンジニアリングの構築をめざして提案された環境半導体材料として鉄を用いたベータ型ケイ化鉄（β−ＦｅＳｉ₂ ）がある。環境半導体としてのケイ化鉄に許される不純物の含有量は、現在一般に使用されているガリウムヒ素（ＧａＡｓ）あるいはカドミウムテルル（ＣｄＴｅ）に代表される化合物半導体と同様であり、現在のＶＬＳＩあるいはＵＬＳＩと呼ばれる半導体デバイスに比較して非常に少ない。これは、微量の不純物により不要な不純物準位が形成されてしまうとすぐさま半導体特性の劣化につながるためである。このため、環境半導体に用いられる金属は、更に高純度であることが要求される

ところが、現在世界的に取引されている粗鉄あるいは粗コバルトの品位は、９８％〜９９．８％程度であり、例えば粗鉄には、ニッケル（Ｎｉ）、コバルトあるいはクロム（Ｃｒ）などの不純物が、また、粗コバルトには、ニッケル、鉄あるいはクロムなどの不純物が含まれている。また、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）あるいは硫黄（Ｓ）などの非金属元素の不純物も含まれている。よって、金属を半導体デバイスあるいは環境半導体の材料として利用するには、粗鉄や粗コバルトなどからこれらの不純物を分離し高純度化することが必要がある。また、鉄やコバルトなどの金属は、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。したがって、これらの遷移金属の高純度化はこれらへの利用を図る上でも必須である。

金属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（Ｈ₂ ）処理による酸素あるいは窒素などの非金属元素の除去、真空溶解、または浮遊帯熔融精製がある。

しかし、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金属を精製することが難し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、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があった。真空溶解では、蒸気圧が高いアルカリ金属不純物およびアルカリ土類金属不純物を蒸発させ分離することは容易であるが、蒸気圧が低い高融点金属不純物および蒸気圧が低い金属不純物を蒸発させ分離するのは困難であり、また、高純度化される対象の金属自体の蒸発損失が大きくなるという問題があった。浮遊帯熔融精製では、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し、実際に大きな精製効果をあげた報告がなされているが（非特許文献１参照）、大型化することが困難なことと、決して安定して生産できる方法ではないことから、安価に大量の高純度金属を製造するのは難しいという問題があった。

これに対して、イオン交換によれば、工業的にも比較的安定して、ほぼすべての不純物金属を分離することができる（例えば特許文献１，２参照。）
特開２００２−１０５６３３号公報 特開２００２−１０５５９８号公報 石川幸雄（Yukio Ishikawa），三村耕司(Kouji Mimura)，一色実(Minoru Isshiki)，フローティング ゾーン リファイニング オブ アイアン アンダー リデュース プレッシャー ウィズ ダイナミック ハイドロゲン フロー (FloatingZone Refining of Iron under Reduced Pressure with Dynamic Hydrogen Flow) ,「マテリアルズ トランザクションズ，ジェイアイエム（Materials Transactions JIM）」，社団法人日本金属学会，２０００年，第４１巻，第３号，ｐ.420-424

しかしながら、イオン交換では金属を、例えば塩酸水溶液に溶解してイオン交換樹脂に接触させるので、不純物を分離したのち、塩化物から金属に還元しなければならない。よって、その際の加熱処理の際に用いられる耐熱ガラス，磁器るつぼあるいは石英ボートなどからアルミニウム（Ａｌ）およびケイ素などの不純物が再び金属に混入してしまうという問題があった。

ところで、最近では、金属中に酸素、炭素あるいは窒素などの非金属元素、特に酸素が含まれていると、スパッタリングによる成膜の際に、パーティクルが発生し、半導体デバイスの特性を低下させるという問題が明らかになってきた。したがって、これらの非金属元素、特に酸素を金属から分離することが課題となってきている。

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、不純物であるアルミニウムやケイ素などの濃度を低減することができる高純度電解鉄の製造方法および高純度電解コバルトの製造方法を提供することにある。

本発明による高純度電解鉄の製造方法は、（ア）不純物を含む電解鉄を、酸素を含有するプラズマ生成ガスを供給しながら、活性酸素を含む雰囲気下でプラズマアーク熔解し、
または、（イ）不純物を含む電解鉄に、この電解鉄の酸化物を添加し、酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給して、プラズマアーク熔解し、または、（ウ）不純物を含む電解鉄の塊を酸素雰囲気下で加熱することにより表面を酸化させて、この電解鉄を酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給して、プラズマにより熔解し、不純物であるアルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムを酸化することにより、これらの不純物の濃度を低減する工程と、不純物の酸化により電解鉄の表面に形成されたスラグ層を機械的方法または化学的方法により除去する工程と、更に、不純物を含む電解鉄を、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解し、活性水素と、不純物である酸素、窒素および炭素を反応させて、これらの不純物の濃度を低減する工程とを含み、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの不純物の濃度の合計を２．２０２質量ｐｐｍ以下、酸素の濃度を２質量ｐｐｍ以下、酸素、窒素および炭素の濃度の合計を１０質量ｐｐｍ以下とするものである。
また、本発明による高純度電解コバルトの製造方法は、（ア）不純物を含む電解コバルトを、酸素を含有するプラズマ生成ガスを供給しながら、活性酸素を含む雰囲気下でプラズマアーク熔解し、または、（イ）不純物を含む電解コバルトに、この電解コバルトの酸化物を添加し、酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給して、プラズマアーク熔解し、または、（ウ）不純物を含む電解コバルトの塊を酸素雰囲気下で加熱することにより表面を酸化させて、この電解コバルトを酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給して、プラズマにより熔解し、不純物であるアルミニウム、カルシウム、クロム、鉄、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムを酸化することにより、これらの不純物の濃度を低減する工程と、不純物の酸化により電解コバルトの表面に形成されたスラグ層を機械的方法または化学的方法により除去する工程と、更に、不純物を含む電解コバルトを、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解し、活性水素と、不純物である酸素、窒素および炭素を反応させて、これらの不純物の濃度を低減する工程とを含み、アルミニウム、カルシウム、クロム、鉄、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの不純物の濃度の合計を１．７４１質量ｐｐｍ以下、酸素の濃度を２質量ｐｐｍ以下、酸素、窒素および炭素の濃度の合計を１０質量ｐｐｍ以下とするものである。

本発明の高純度電解鉄の製造方法または高純度電解コバルトの製造方法によれば、上記手順により不純物を酸化等しているので、その不純物を電解鉄または電解コバルトから容易に分離することができる。よって、電解鉄または電解コバルトを高純度化することができる。

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。

［第１の実施の形態］
本発明の一実施の形態に係る高純度鉄および高純度鉄ターゲットは、不純物である酸素の濃度が１質量ｐｐｍ以下であり、０．５質量ｐｐｍ以下であればより好ましい。

また、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの濃度の合計は５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１質量ｐｐｍ以下であればより好ましい。

加えて、コバルト、ニッケルおよび銅の濃度の合計は３質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１質量ｐｐｍ以下であればより好ましい。

更に、酸素、窒素および炭素の濃度の合計は５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０質量ｐｐｍ以下であればより好ましい。

特に、チタン、クロム、マンガン（Ｍｎ）、コバルト、ニッケル、銅および亜鉛の濃度の合計は２０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１質量ｐｐｍ以下であればより好ましい。

ここで、不純物の濃度は、例えば、分析機器にグロー放電質量分析（Glow Discharge Mass Spectroscopy）を使用して、定量することができる。酸素，窒素あるいは水素などの非金属元素については、例えば、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で定量することができる。

この高純度鉄および高純度鉄ターゲットは、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、ケイ化鉄あるいはケイ化カルシウム（Ｃａ₂ Ｓｉ）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）。

このような高純度鉄および高純度鉄ターゲットは、例えば、次のようにして製造することができる。

図１は高純度鉄および高純度鉄ターゲットの製造工程を表すものである。まず、図２に示したように、プラズマアーク熔解炉を用意し、熔解室１内にあるるつぼ３の中に不純物を含む鉄を配置し、プラズマトーチ２にプラズマガス供給源５からプラズマ生成ガスを供給しながら、電源４により、プラズマトーチ２とるつぼ３との間に直流電圧を印加して、プラズマを発生させ、不純物を含む鉄を熔解する（ステップＳ１０１）。

その際、熔解した鉄に酸素を溶け込ませる（ステップＳ１０１）。具体的には、プラズマ生成ガスに酸素を混合し、熔解室１内に活性酸素を発生させると、活性酸素は、熔解した金属に容易に溶け込み、不純物として含まれている金属元素および半金属元素の酸化物を生成する。この酸化物は、熔解している鉄の表面に浮上して濃縮し、スラグ層となり鉄と分離する。なお、酸素はプラズマ生成ガスに混合せずに、熔解室１内の雰囲気中に混入してもよい。

また、活性酸素は、不純物として含まれている炭素、窒素、硫黄、リン（Ｐ）などの非金属元素も酸化して酸化物ガスを生成する。これらの酸化物ガスは、熔解している鉄から一酸化炭素、酸化窒素、二酸化硫黄、酸化リンなどとして放出され、鉄と分離する。

このように鉄から特定の不純物を分離することができるのは、元素の種類によって、酸素に対する親和力が異なるからである。具体的に図３を参照して説明する。

図３は主な金属元素の酸化物の酸素ポテンシャルを表したものである。図中、縦軸は酸素分圧を示し、横軸は金属の温度を示す。図に表された各酸化物は、各金属元素が酸化されたときに最初に生成する酸化物、例えば、鉄であれば、最初に生成するＦｅＯを示している。なお、更に酸素ポテンシャルを増加させると、Ｆｅ₃ Ｏ₄ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ の順に生成する。また、各曲線より縦軸の正方向、即ち、酸素分圧の大きな領域は、酸化物が生成する酸素ポテンシャル領域を表し、各曲線より縦軸の負方向、即ち、酸素分圧の小さな領域は、金属が安定化する酸素ポテンシャル領域を表す。したがって、各曲線は、酸化物が生成する酸素ポテンシャル領域と、金属が安定化する酸素ポテンシャル領域との境界を表している。

図３において、例えば、鉄が安定化する酸素ポテンシャル領域であって、他の金属の酸化物が生成する酸素ポテンシャル領域に温度と酸素分圧を設定することにより、例えば、温度を２０００℃、酸素分圧を０．１Ｐａに設定することにより、鉄を酸化させずに、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタン、ジルコニウムなどの金属を酸化させることができる。これにより、酸化された不純物金属はスラグ層となり、鉄から分離するため、これらの不純物の濃度を低減することができる。なお、図３には記載されていないが、銅、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン、モリブデン（Ｍｏ）、ナトリウム（Ｎａ）、鉛（Ｐｂ）、タンタル（Ｔａ）、亜鉛などの金属も酸化物とするとができ、これらの不純物濃度を低減することができる。

本実施の形態では、プラズマ生成ガスにおける酸素の分圧は、鉄の融点である１５３６℃以上において、０．１Ｐａ以上１０ｋＰａ以下とすることが好ましい。この場合には、鉄の酸化物が生成する酸素ポテンシャル領域も含まれることになるが、これは、この領域で生成した酸化鉄が、不純物金属の酸化物と熔解した鉄の表面で混合スラグ層を形成することにより、不純物金属の酸化物の活量を低下させ、酸化されていない不純物金属の酸化を更に促進し、鉄をより高純度化することができるからである。

なお、るつぼ３は、プラズマトーチ２との間にプラズマを生成させるために、高い導電性を有する銅るつぼを用いることが好ましい。また、るつぼ３は、鉄を熔解する際に、水などにより冷却することが好ましい。冷却することにより、るつぼ３の熔解を避けると共に、熔解した鉄の内部に温度勾配を設け、対流を生じさせるためである。これにより、不純物についても酸化が促進される。なお、活性酸素が、熔解した鉄の内部にも溶け込み移動することによっても、対流が促進される。

上述したプラズマ生成ガスは、不活性ガスを含んでいてもよい。不活性ガスとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）が挙げられる。

また、熔解室１内の圧力は、例えば、鉄の融点である１５３６℃以上において１．３３ｋＰａ以上３１０ｋＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。この範囲内において、鉄以外の金属を容易に酸化することができるからである。

次に、活性酸素を含むプラズマにより不純物を含む鉄を熔解した後、鉄の表面に形成されたスラグ層を、例えば機械的方法あるいは化学的方法により除去する（ステップＳ１０２）。機械的方法としては、例えば研磨機による研磨、切削加工あるいはヤスリがけが挙げられる。化学的方法としては、例えば表面に金属光沢が生じるまで希硝酸溶液あるいは希塩酸などの酸に浸漬し溶解する方法が挙げられる。

以上の活性酸素を含む雰囲気下におけるプラズマによる熔解により、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの濃度の合計を好ましくは５０質量ｐｐｍ以下にすることができ、より好ましくは１質量ｐｐｍ以下にすることができる。

また、活性酸素を溶融した鉄に溶け込ませることに代えて、次のようにして不純物を除去するようにしてもよい。まず、不純物を含む鉄にあらかじめ酸化鉄を混合しておき、この混合物を、例えば、プラズマにより熔解する。これにより熔解した鉄と溶融酸化鉄とが共存した状態となる。熔解したこの混合物は、熔解した鉄の層と、熔解した酸化鉄の層に分離する。その際、鉄よりも酸素に対する親和力の大きなアルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタン、ジルコニウムなどの金属は、酸化され酸化鉄の層に取り込まれ、混合スラグ層が形成される。なお、ここで言う酸素に対する親和力が大きな金属も、精製する金属よりも酸化物の生成する酸素ポテンシャルが低いものをいう。そののち、この混合スラグ層を、例えば、上述したように機械的方法あるいは化学的方法により除去することによって（ステップＳ１０２）、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの濃度の合計を好ましくは５０質量ｐｐｍ以下にすることができ、より好ましくは１質量ｐｐｍ以下にすることができる。

なお、プラズマ生成ガスには、酸素を混合しなくてもよいし、熔解室１内の雰囲気中にも酸素を混入しなくてもよい。また、混合物は、プラズマにより熔解するようにしてもよいが、熔解することができれば他の方法を用いてもよい。

更にまた、不純物を含む鉄にあらかじめ酸化鉄を混合せずに、不純物を含む鉄を酸素を含む雰囲気下で加熱することにより、その表面を酸化して酸化鉄を形成したのち熔解するようにしてもよい。これにより上述のように、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの濃度の合計を好ましくは５０質量ｐｐｍ以下にすることができ、より好ましくは１質量ｐｐｍ以下にすることができるからである。

続いて、スラグ層が除去された鉄を、図２に示したプラズマアーク熔解炉のるつぼ３に設置し、プラズマ生成ガスに水素を混合して、熔解室１内に活性水素を発生させる。

また、鉄はプラズマにより熔解し（ステップＳ１０３）、不純物として含まれているナトリウムなどのアルカリ金属、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属、ウラン、トリウムなどの放射性元素、ケイ素、リン、クロム、マンガン、ジルコニウム、鉛、チタン、アルミニウム、亜鉛などの蒸気が発生して、活性水素と化１に示したように反応し、あるいは熔解した鉄の内部において、熔解した鉄に溶け込んだ活性水素と化１に示したように反応する。

（式中、Ｍ１はナトリウムなどのアルカリ金属、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属、ウラン、トリウムなどの放射性元素、ケイ素、リン、クロム、マンガン、ジルコニウム、鉛、チタン、アルミニウム、亜鉛などを示し、ｘおよびｙは正の数を表す。）

これらの不純物金属は、鉄よりも蒸気圧が高いので、不純物金属と活性水素とが一時的な緩い結合を形成することにより、これら不純物金属の蒸発が促進される。これにより、これら不純物金属の濃度はより低減する。

鉄に含まれている酸素、窒素、炭素，硫黄等の非金属元素は、活性水素と化２に示したように反応する。

（式中、ｚは正の数を表す。）

すなわち、酸素は活性水素と結合して水（Ｈ₂ Ｏ）となり、窒素は活性水素と結合して窒素水素化物（ＮＨ_z ）となり、炭素は活性水素と結合してメタンあるいはエタン等の炭化水素ガス（Ｃ_b Ｈ_c ; ｂおよびｃは正の数を表す）となる。ここでの結合は、上述した活性水素と不純物金属との結合よりも強固であるので、生成した水（Ｈ₂ Ｏ）などは熔解した鉄の内部から鉄の外部に放出される。これにより、ステップＳ１０１の酸素による精製工程で混入してしまった酸素の濃度が低減し、更に、窒素および炭素などの他のガス性不純物の濃度も低減する。

以上の活性水素を含む雰囲気下におけるプラズマによる熔解により、酸素、窒素および炭素の濃度の合計を好ましくは５０質量ｐｐｍ以下にすることができ、より好ましくは１０質量ｐｐｍ以下にすることができる。

また、図４に示したように、酸素による精製工程の前に陰イオン交換樹脂を用いた精製工程（ステップＳ２００）を行うようにしてもよい。このようにすれば、不純物の濃度をより低減することができると共に、酸素などによる精製工程に要する時間を短くすることができるので好ましい。

図５は陰イオン交換樹脂を用いた精製工程を表すものである。まず、不純物を含む鉄を塩酸溶液に溶解し、塩化鉄（ＦｅＣｌ₂ あるいはＦｅＣｌ₃ ）水溶液Ｍ２を作製する（ステップＳ２１１）。その際、塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上６ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整する。

次いで、図６に示したように、この塩化鉄水溶液Ｍ２を鉄などの金属１１と共に容器１２に入れ、窒素ガス（Ｎ₂ ）あるいはアルゴンガスなどの不活性ガス１３を吹き込むと共に、塩化鉄水溶液Ｍ２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Ｓ２１２）。これにより、塩化鉄水溶液Ｍ２に不純物として含まれる銅は、例えば化３に示したように反応し、２価イオンから１価イオンまたは金属銅となる。また、塩化鉄水溶液Ｍ２に含まれる鉄は、例えば化４に示したように反応し、３価イオンから２価イオンとなる。なお、化３に示した反応式は完全に右に進行せず、１価の銅イオンが少し塩化鉄水溶液に残存する。

ここで塩化鉄水溶液Ｍ２に不活性ガス１３を吹き込むのは、塩化鉄水溶液Ｍ２に溶存している酸素を追い出すためであり、化３および化４に示した反応などは塩化鉄水溶液Ｍ２に酸素が溶存していると進行しない。この不活性ガス１３の吹き込みは塩化鉄水溶液Ｍ２と金属１１とを攪拌する際に同時に行ってもよく、塩化鉄水溶液Ｍ２に金属１１を入れる前に行ってもよい。

金属１１は粉末のように表面積の大きいものが好ましい。塩化鉄水溶液Ｍ２との接触面積を大きくすることにより、銅および鉄を十分に反応させることができるからである。金属１１には鉄以外のものも用いることができるが、好ましいのは鉄である。塩化鉄水溶液Ｍ２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。

なお、ここでは塩化鉄水溶液Ｍ２の塩酸濃度を調整したのち、塩化鉄水溶液Ｍ２と金属１１とを接触させて鉄を２価イオンとすると共に銅を１価イオンとするようにしたが、塩化鉄水溶液Ｍ２を金属１１と接触させて鉄を２価イオンとしかつ銅を１価イオンとしたのち、塩化鉄水溶液Ｍ２の塩酸濃度を調整するようにしてもよい。

続いて、図７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、塩化鉄水溶液Ｍ２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Ｓ２１３）。塩化鉄水溶液Ｍ２の流速は、塩化鉄水溶液Ｍ２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（１bed volume(s)/hour）あるいはそれ以上の時間をかけてゆっくりと流す程度が好ましい。ここでは、鉄を２価イオンとしかつ銅を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、２価イオンの鉄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８に示す。図８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価イオンの鉄と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、塩化鉄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鉄水溶液Ｍ２が回収される。

なお、塩化鉄水溶液Ｍ２に亜鉛、ガリウム（Ｇａ）、ニオブ、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、タンタル、タングステン（Ｗ）、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）、鉛およびビスマス（Ｂｉ）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、図８に亜鉛で示したように、ステップＳ２１３によりこれらの不純物も銅と共に陰イオン交換樹脂２１に吸着され、塩化鉄水溶液Ｍ２から分離される。

銅を分離したのち、塩化鉄水溶液Ｍ２にリチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、カリウム（Ｋ）、カルシウム、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン、バナジウム（Ｖ）、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、ルビジウム（Ｒｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、ランタノイド類、ハフニウム（Ｈｆ）、フランシウム（Ｆｒ）、ラジウム（Ｒａ）およびアクチノイド類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、塩化鉄水溶液Ｍ２に例えば過酸化水素水を入れて酸化し、鉄を２価イオンから３価イオンとする（ステップＳ２１４）。なお、この酸化は放置していても自然に起こるので、積極的に酸化工程を行わなくてもよい。

そののち、塩化鉄水溶液Ｍ２の塩酸濃度を２ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上１１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整し、図７に示したように、塩化鉄水溶液Ｍ２を陰イオン交換樹脂２１と十分に接触させる（ステップＳ２１５）。これにより、３価イオンの鉄は陰イオン交換樹脂２１に吸着され、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、ルビジウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、セシウム、バリウム、ランタノイド類、ハフニウム、フランシウム、ラジウムおよびアクチノイド類は陰イオン交換樹脂２１に吸着することなく溶出される。

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９に示す。図９は上述した不純物を代表してアルミニウム、ケイ素、リン、チタン、マンガン、コバルトおよびクロムを鉄と比較したものであり、横軸および縦軸は図８と同様である。このように、これらの不純物と３価イオンの鉄との溶離曲線のピークはほぼ重なる部分がなく、これらの不純物と鉄とをほぼ分離できることが分かる。

また、塩化鉄水溶液Ｍ２に亜鉛、ガリウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、タンタル、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（Ｐｏ）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Ｓ２１５においてこれらの不純物も鉄と共に陰イオン交換樹脂２１に吸着される。

この場合には、鉄を陰イオン交換樹脂２１に吸着させたのち、濃度が０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上２ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の塩酸溶液を流して陰イオン交換樹脂２１から鉄を溶離させ、鉄と共に陰イオン交換樹脂に吸着された亜鉛、ガリウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、タンタル、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と鉄とを分離する（ステップＳ２１６）。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９に合わせて示す。図９は上述した不純物を代表してスズを鉄と比較したものである。このように、これら不純物と３価イオンの鉄との溶離曲線のピークはほぼ重なる部分がなく、これら不純物と鉄とをほぼ分離できることが分かる。

但し、ここでは、ステップＳ２１３において既に亜鉛、ガリウム、ニオブ、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、タンタル、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、鉛およびビスマスは銅と共に塩化鉄水溶液Ｍ２から分離されているので、ステップＳ２１６では主としてモリブデンおよびポロニウムが鉄と分離される。

鉄を溶離したのち、得られた塩化鉄水溶液Ｍ２を、例えば耐熱ガラス上で蒸発乾固し、釉薬を塗った磁器るつぼ中で酸化して、酸化鉄とする（ステップＳ２１７）。そののち、例えば、石英ボートあるいはアルミナボート上で酸化鉄を水素雰囲気中において５００Ｋ以上１８００Ｋ未満の温度で加熱する（ステップＳ２１８）。但し、還元を速やかに行うには、１０００Ｋ以上の温度で加熱することが好ましい。これにより、酸化鉄は化５に示したように反応し、鉄が得られる。

以上の陰イオン交換樹脂を用いた精製工程により、コバルト、ニッケルおよび銅の濃度の合計を好ましくは３質量ｐｐｍ以下にすることができ、より好ましくは１質量ｐｐｍ以下にすることができる。

また、チタン、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅および亜鉛の濃度の合計を好ましくは２０質量ｐｐｍ以下にすることができ、より好ましくは１質量ｐｐｍ以下にすることができる。

なお、この工程によりケイ素あるいはアルミニウムなどの不純物が混入してしまう可能性があるが、これらの不純物は上述した酸素による精製工程で低減される。

このように第１の実施の形態の高純度鉄および高純度鉄ターゲットによれば、酸素の濃度が１質量ｐｐｍ以下とされるので、スパッタリングによる成膜の際にパーティクルの発生を抑制することができ、例えば、半導体デバイスの特性を向上させることができる。加えて、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの濃度の合計が５０質量ｐｐｍ以下とされるので、より半導体デバイスの特性を向上させることができる。更に、コバルト、銅およびニッケルの濃度の合計が１質量ｐｐｍ以下とされるので、例えば、半導体デバイスに用いられても短絡を生じさせることがなく、更に特性を向上させることができる。また、磁気記録媒体、磁気記録ヘッドなどの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。特に、ケイ化鉄などのような化合物半導体の材料として用いた場合、特性劣化のような微量不純物による不要な不純物準位が形成されず、優れた特性を得ることができる。

［第２の実施の形態]
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、不純物である酸素の濃度が１質量ｐｐｍ以下であり、０．５質量ｐｐｍ以下であればより好ましい。

また、アルミニウム、カルシウム、クロム、鉄、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの濃度の合計は５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１質量ｐｐｍ以下であればより好ましい。

加えて、ニッケルおよび銅の濃度の合計は５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１質量ｐｐｍ以下であればより好ましい。

更に、酸素、窒素および炭素の濃度の合計は５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０質量ｐｐｍ以下であればより好ましい。

特に、チタン、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅および亜鉛の濃度は１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、５０質量ｐｐｍ以下であればより好ましく、５質量ｐｐｍ以下であれば更に好ましい。

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、例えば、第１の実施の形態と同様にして図１に示したように、不純物を含むコバルトを熔解すると共に、酸素を溶かし込ませ、あるいはコバルトと溶融酸化コバルトとを共存させることにより製造することができる。

なお、活性酸素雰囲気下で、不純物を含むコバルトを熔解する場合には、鉄も除去される。図３に示したように、鉄の酸化物が生成する酸素ポテンシャル領域よりも、コバルトの酸化物が生成するポテンシャル領域の方が、酸素分圧の大きな領域にあるからである。

また、酸化物を添加して熔解する場合には、酸化コバルトを用いればよい。

以上の不純物を含むコバルトを熔解すると共に、酸素を溶かし込ませ、あるいはコバルトと溶融酸化コバルトとを共存させることにより、アルミニウム、カルシウム、クロム、鉄、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの濃度の合計を好ましくは５０質量ｐｐｍ以下にすることができ、より好ましくは１質量ｐｐｍ以下にすることができる。

また、活性水素を含む雰囲気下におけるプラズマによる熔解により、酸素、窒素および炭素の濃度の合計を好ましくは５０質量ｐｐｍ以下にすることができ、より好ましくは１０質量ｐｐｍ以下にすることができる。

本実施の形態では、活性酸素雰囲気下で、不純物を含むコバルトを熔解する場合には、第１の実施の形態と同様にプラズマ生成ガスにおける酸素の分圧は、コバルトの融点である１４９５℃以上において、０．１Ｐａ以上１０２Ｐａ以下とすることが好ましい。

また、熔解室１内の圧力は、例えば、コバルトの融点である１４９５℃以上において１．３３以上３１０ｋＰａ以下の範囲内とすることが好ましい。この範囲内において、コバルト以外の金属を容易に酸化することができるからである。

また、図４に示したように、酸素による精製工程の前に陰イオン交換樹脂を用いた精製工程（ステップＳ２００）を行うようにしてもよい。このようにすれば、不純物の濃度をより低減することができると共に、酸素などによる精製工程に要する時間を短くすることができるので好ましい。

図１０は陰イオン交換樹脂を用いた精製工程を表すものである。まず、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（ＣｏＣｌ₂ ）水溶液Ｍ３を作製する（ステップＳ２２１）。その際、塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整する。

次いで、図６に示したように、この塩化コバルト水溶液Ｍ３をコバルトなどの金属１１と共に容器１２に入れ、窒素ガスあるいはアルゴンガスなどの不活性ガス１３を吹き込むと共に、塩化コバルト水溶液Ｍ３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Ｓ２２２）。これにより、塩化コバルト水溶液Ｍ３に不純物として含まれる銅は、例えば化６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。

ここで塩化コバルト水溶液Ｍ３に不活性ガス１３を吹き込むのは、塩化コバルト水溶液Ｍ３に溶存している酸素を追い出すためであり、化６に示した反応などは塩化コバルト水溶液Ｍ３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Ｍ３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Ｍ３に金属１１を入れる前に行ってもよい。

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Ｍ３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Ｍ３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。

なお、ここでは塩化コバルト水溶液Ｍ３の塩酸濃度を調整したのち、塩化コバルト水溶液Ｍ３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Ｍ３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Ｍ３の塩酸濃度を調整するようにしてもよい。

続いて、図７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Ｍ３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Ｓ２２３）。塩化コバルト水溶液Ｍ３の流速は、塩化コバルト水溶液Ｍ３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（１bed volume(s)/hour）あるいはそれ以上の時間をかけてゆっくりと流すのが好ましい。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１１に示す。図１１において横軸および縦軸は図８と同様である。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Ｍ３が回収される。

なお、塩化コバルト水溶液Ｍ３に亜鉛などの不純物が含まれている場合には、図１１に示したように、ステップＳ２２３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Ｍ３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，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がある。すなわち、塩化コバルト水溶液Ｍ３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。

銅を分離したのち、塩化コバルト水溶液Ｍ３にチタン，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種の不純物が含まれている場合には、塩化コバルト水溶液Ｍ３の塩酸濃度を７ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上１１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の範囲内に調整し、図７に示したように、塩化コバルト水溶液Ｍ３を陰イオン交換樹脂２１と十分に接触させる（ステップＳ２２４）。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に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。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１２に示す。図１２において横軸および縦軸は図８と同様である。

また、塩化コバルト水溶液Ｍ３に鉄，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種の不純物が含まれている場合には、ステップＳ２２４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／ｍ³ 以上５ｋｍｏｌ／ｍ³ 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Ｓ２２５）。

但し、ここでは、ステップＳ２２３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Ｍ３から分離されているので、ステップＳ２２５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。

コバルトを溶離したのち、得られた塩化コバルト水溶液Ｍ３を例えば耐熱ガラス上で蒸発乾固し、塩化コバルトあるいはその水和物とする（ステップＳ２２６）。そののち、塩化コバルトあるいはその水和物を、図１３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Ｓ２２７）。これにより、塩化コバルトあるいはその水和物は化７に示したように反応し、コバルトが得られる。なお、図１３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。

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１４に加熱温度と反応速度（還元速度）との関係を示す。図１４において横軸は時間、縦軸は還元率であり、反応速度は、化７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１４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。

なお、この工程によりケイ素あるいはアルミニウムなどの不純物が混入してしまう可能性があるが、これらの不純物は上述した酸素による精製工程で低減される。

また、次のような手順で塩化コバルト水溶液Ｍ３から不純物を分離して製造するようにしてもよい。

まず、塩化コバルト水溶液Ｍ３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Ｓ２２２）。次いで、塩化コバルト水溶液Ｍの塩酸濃度を７ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上１１ｋｍｏｌ／ｍ³ 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Ｓ２２４）。続いて、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Ｓ２２５）。そののち、塩化コバルト水溶液Ｍ３の塩酸濃度を０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下に調整し（ステップＳ２２１）、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Ｍ３から分離する（ステップＳ２２３）。

また、銅を１価イオンとしたのち（ステップＳ２２２）、塩化コバルト水溶液Ｍ３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Ｓ２２４）、次いで、濃度が０．１ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ³ 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Ｍ３の塩酸濃度を２．５ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上５ｋｍｏｌ／ｍ³ 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Ｍ３から分離するようにしてもよい。

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／ｍ³ 以上３ｋｍｏｌ／ｍ³ 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。

更に、塩化コバルト水溶液Ｍ３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Ｓ２２４）、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Ｓ２２５）、銅を１価イオンとし（ステップＳ２２２）、塩化コバルト水溶液Ｍ３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Ｓ２２３）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。

以上の陰イオン交換樹脂を用いた精製工程により、ニッケルおよび銅の濃度の合計を好ましくは５０質量ｐｐｍ以下にすることができ、より好ましくは１質量ｐｐｍ以下にすることができる。

また、チタン、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅および亜鉛の濃度を好ましくは１００質量ｐｐｍ以下、より好ましくは５０質量ｐｐｍ以下、更に好ましくは５質量ｐｐｍ以下にすることができる。

このように第２の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、酸素の濃度が１質量ｐｐｍ以下とされるので、スパッタリングによる成膜の際にパーティクルの発生を抑制することができ、例えば、半導体デバイスの特性を向上させることができる。加えて、アルミニウム、カルシウム、クロム、鉄、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの濃度の合計を５０質量ｐｐｍ以下とされるので、より半導体デバイスの特性を向上させることができる。更に、銅およびニッケルの濃度の合計を５０質量ｐｐｍ以下とされるので、例えば、半導体デバイスに用いられても短絡を生じさせることがなく、更に特性を向上させることができる。また、磁気記録媒体、磁気記録ヘッドなどの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。

［第３の実施の形態］
本発明の一実施の形態に係る高純度金属の製造方法は、不純物を含む金属を、第１あるいは第２の実施の形態で説明したように熔解すると共に、酸素を溶かし込ませ、あるいは精製の目的とする金属の溶融酸化物と共存させることにより、アルミニウム、カルシウム、クロム、鉄、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムからなる群のうち少なくとも１種の不純物を酸化して除去するものである。

なお、活性酸素を含む雰囲気下で不純物を含む金属をプラズマにより熔解する場合には、酸素分圧は、例えば図３を参照し、精製する金属に応じて設定する。具体的には、酸素分圧を例えば精製する金属の酸化物が生成する酸素ポテンシャル領域よりも低くし、その金属よりも酸化されやすい不純物を酸化する。また、酸素分圧をそれよりも若干高くし、精製する金属と不純物金属とを共に酸化するようにしてもよい。これらの酸化物は、金属の表面にスラグ層を形成し、これにより不純物の濃度が低減される。この方法は鉄あるいはコバルトを精製する場合に限らず、酸化物が生成する酸素ポテンシャルが高い金属を精製する場合に広く用いることができ、例えば、鉄あるいはコバルトの他にも金，銀，白金，ロジウムあるいはパラジウムなどの貴金属を精製する場合に特に好ましい。

また、酸化物を添加して熔解する場合には、精製する金属の酸化物を用いればよい。

更にまた、金属の表面に形成されたスラグ層を、機械的方法あるいは化学的方法により除去したのち、第１あるいは第２の実施の形態と同様に、更に活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解するようにしてもよい。これにより、ナトリウムなどのアルカリ金属、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属、酸素、窒素、炭素，硫黄などの軽元素、ウラン、トリウムなどの放射性元素、ケイ素、リン、クロム、マンガン、ジルコニウム、鉛、チタン、アルミニウムおよび亜鉛からなる群のうち少なくとも１種の不純物が除去され、より高純度化することができるからである。特に、上述したように酸素による精製を行うと、金属中に酸素が多く残存するため、この酸素を効果的に除去することができる。

なお、活性水素を含む雰囲気下で、金属をプラズマにより熔解する方法については、上述した第１あるいは第２の実施の形態と同様にすればよい。

また、酸素による精製工程の前に陰イオン樹脂を用いた精製工程を行うようにしてもよい。このようにすれば、不純物の濃度をより低減することができると共に、活性酸素などによる精製工程に要する時間を短くすることができるので好ましい。

なお、この工程によりケイ素あるいはアルミニウムなどの不純物が混入してしまうが、これらの不純物は上述した酸素による精製工程で低減される。

このように、本実施の形態によれば、不純物を含む金属を熔解すると共に、金属中に酸素を溶け込ませ、あるいは精製の目的とする金属の溶融酸化物と共存させるようにしたので、精製する金属よりも酸素に対する親和力の大きな不純物金属を容易に金属から分離し、その濃度を低減することができる。よって容易に金属を高純度することができる。

特に、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解するようにすれば、酸素、窒素、および炭素からなる群のうち少なくとも１種の濃度を低減することができ、金属をより高純度化することができる。

また、不純物を含む金属を熔解すると共に、金属中に酸素を溶け込ませ、あるいは精製の目的とする金属の溶融酸化物と共存させる前に、金属を塩酸水溶液に熔解して塩酸の濃度を調整し、陰イオン交換樹脂と接触させるようにすれば、コバルト、ニッケルおよび銅からなる群のうち少なくとも１種の不純物も分離することができると共に、他の不純物濃度もより低減することができる。

よって、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ることができる。

更に、本発明の実施例について具体的に図面を参照して詳細に説明する。

（実施例１−１）
図２に示したような最大出力２０ｋＷの小型プラズマアーク炉を用意し、るつぼ３としての銅るつぼ内に表１に示すような純度の電解鉄５０ｇを配置した。次いで、熔解室１の内部を真空排気したのち、アルゴン雰囲気に置換した。続いて、銅るつぼを水冷しながら、ガス供給源５からプラズマ生成ガスとしての酸素分圧が１００Ｐａ（酸素容量が０．１容量％）であるアルゴンガスを毎分５リットルの流量で、プラズマトーチ２に供給しながら、電源４により直流電圧を印加し、プラズマを発生させ、銅るつぼ内の電解鉄を熔解した。なお、このときの熔解温度は２０００℃であった。

熔解を開始して数分後、熔解した電解鉄の表面に島状の薄いスラグ層が移動するのを観察することができた。このスラグ層は時間の経過と共に面積を増大させ、１０分後には熔解した電解鉄の表面の約３分の２を占めた。この後、スラグ層の面積の増大は見られなくなったが、不純物の酸化をより確実にするため、更に１０分間熔解を続けた。その後、熔解した鉄を冷却し、熔解室１から鉄の塊を取り出した。

取り出した鉄の塊の表面に形成されたスラグ層を研磨機により機械的に研磨して除去し、更に、２ｍｏｌ／ｌの硝酸溶液に浸漬して、表面のスラグ層を化学的に研磨し、スラグ層を完全に除去し約４５ｇの鉄の塊を得た。

（実施例１−２）
実施例１−１で得られた鉄の塊を、実施例１−１で用いた小型プラズマアーク炉を用い、ガス供給源５からプラズマ生成ガスを水素分圧が２０ｋＰａ（水素容量が２０容量％）であるアルゴンガスにして、プラズマにより熔解した。なお、このときの熔解温度は２０００℃であった。その後、熔解した鉄を冷却し、鉄の塊を得た。

（実施例１−３）
表１に示した電解鉄を原料とし、これを濃度２ｋｍｏｌ／ｍ³ の塩酸溶液に鉄濃度が０．１７９ｋｍｏｌ／ｍ³ （１０ｇ／ｄｍ³ ）となるように溶解し、塩化鉄（ＦｅＣｌ₃ ）水溶液Ｍ２を作製した。次いで、図６に示したように、この塩化鉄水溶液Ｍ２に粉末状の鉄１１を入れ、不活性ガスを吹き込みつつ攪拌して銅を１価イオンとすると共に、鉄を２価イオンとした。続いて、図７に示したように、塩化鉄水溶液Ｍ２を陰イオン交換樹脂２１に接触させ、銅を吸着させて塩化鉄水溶液Ｍ２から分離した。

銅を分離したのち、塩化鉄水溶液Ｍ２に過酸化水素水を添加して鉄を３価イオンとした。そののち、塩化鉄水溶液Ｍ２の塩酸濃度を５ｋｍｏｌ／ｍ³ とし、塩化鉄水溶液Ｍ２を陰イオン交換樹脂２１に接触させて鉄を吸着させ、リチウムなどの不純物と分離した。次いで、濃度１ｋｍｏｌ／ｍ³ の塩酸溶液により陰イオン交換樹脂２１から鉄を溶離させ、モリブデンなどの不純物と分離した。

鉄を陰イオン交換樹脂２１から溶離したのち、得られた塩化鉄水溶液Ｍ２を耐熱ガラス上で蒸発乾固し、釉薬を塗った磁器るつぼ中で酸化して、酸化鉄を得た。そののち、得られた酸化鉄を石英ボートに配置し水素雰囲気中において１０７３Ｋ（８００℃）で加熱し、鉄を得た。

得られた鉄を実施例１−１と同様にして、酸素を供給しながらプラズマにより熔解し、スラグ層を除去して鉄の塊を得た。

得られた鉄の塊を実施例１−２と同様にして、水素を供給しながらプラズマにより熔解し、冷却して鉄の塊を得た。

［不純物濃度の分析］
実施例１−１〜１−３で得られた鉄について、グロー放電質量分析法により不純物の濃度の分析を行った。得られた結果を表１に示す。なお、濃度は表中の不純物濃度の合計を、１から差し引いたものである（一色実, 三村耕司, 「金属の高純度化」, 日本金属学会会報，１９９２年，第３１巻, ｐ．８８０−８８７参照）（以下、本実施例において同じ）。

表１から分かるように、活性酸素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解することにより、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタン、ジルコニウムの濃度を低減することができた。また、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解することにより、酸素の濃度を低減させることができた。

（実施例２−１〜２−３）
電解鉄に高純度酸化鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）を混合した混合物４０ｇを、酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給してプラズマにより熔解した。その際、実施例２−１では、電解鉄３９ｇと高純度酸化鉄１ｇとを混合した。実施例２−２では、電解鉄３８ｇと高純度酸化鉄２ｇとを混合した。実施例２−３では、電解鉄３７ｇと高純度酸化鉄３ｇとを混合した。また、他の熔解条件は実施例１−１と同様にした。

熔解を開始後、熔解した電解鉄の表面に、酸化鉄と不純物の酸化物との混合スラグ層が移動するのを観察することができた。このスラグ層は、時間が経過しても一定の面積を保ち、増大したり、あるいは減少したりすることはなかった。この熔解は、不純物の酸化をより確実にするために、合計で１０分間行った。その後、熔解した電解鉄を冷却し、熔解室１から鉄の塊を取り出した。

取り出した鉄の塊を２ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上５ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の塩酸溶液に浸漬して、表面のスラグ層を化学的に研磨し、スラグ層を完全に除去し鉄の塊を得た。

（実施例２−４〜２−６）
実施例２−１〜２−３で得られた鉄の塊を、実施例１−２と同様にして、水素を供給しながらプラズマにより熔解し、冷却して鉄の塊を得た。

（実施例２−７）
実施例２−１〜２−６で用いた電解鉄を、実施例１−３と同様にして塩酸溶液に溶解して陰イオン交換樹脂に接触させたのち、加熱して鉄を得た。

得られた鉄を実施例２−２と同様にして、高純度酸化鉄を添加してプラズマにより熔解し、スラグ層を除去して鉄の塊を得た。

得られた鉄の塊を実施例２−５と同様にして、水素を供給しながらプラズマにより熔解し、冷却して鉄の塊を得た。

（比較例２−１）
プラズマによる熔解を行わなかったことを除き、他は実施例１−３と同様にして塩酸溶液に溶解して陰イオン交換樹脂に接触させたのち、加熱して鉄を得た。その際、原料の電解鉄は、実施例２−１〜２−６で用いた電解鉄とした。

［不純物濃度の分析］
実施例２−１〜２−７，および比較例２−１で得られた鉄について、実施例１−１〜１−３と同様にしてグロー放電質量分析法により不純物の濃度の分析を行った。得られた結果を表２，３に示す。

表２から分かるように、実施例２−１〜２−６によれば、実施例１−１，１−２と同様の結果が得られた。すなわち、不純物を含む鉄に酸化鉄を混合した混合物を熔解するようにしても、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタン、ジルコニウムの濃度を低減することができ、更に、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解することにより、酸素の濃度を低減させることができた。また、表３から分かるように、塩化物水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させることにより、コバルト、銅およびニッケルの濃度を低減することができた。更に、塩化物水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させ加熱して得られた鉄と、酸化鉄とを混合した混合物を熔解することにより、アルミニウムおよびケイ素の濃度を低減することができた。

（実施例３−１）
電解鉄の塊を酸素雰囲気下で加熱することにより表面を酸化させて、酸化鉄の層が形成された鉄を得た。その際、酸素ガスの流量は、毎分０．５リットルとし、加熱は５００℃で８時間行った。得られた鉄において酸素の含有量は１質量％程度であった。この鉄を酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給して、プラズマにより熔解し、スラグ層を除去して鉄の塊を得た。プラズマによる他の熔解条件は、実施例１−１と同様にした。

（実施例３−２）
実施例３−１で得られた鉄の塊を、実施例１−２と同様にして、水素ガスを供給しながらプラズマにより熔解し、冷却して鉄の塊を得た。

（実施例３−３）
実施例３−１，３−２で用いた電解鉄を、実施例１−３と同様にして塩酸溶液に溶解して陰イオン交換樹脂に接触させたのち、加熱して鉄を得た。

得られた鉄を実施例３−１と同様にして、表面を酸化したのち、プラズマにより熔解し、スラグ層を除去して鉄の塊を得た。

得られた鉄の塊を実施例３−２と同様にして、水素を供給しながらプラズマにより熔解し、冷却して鉄の塊を得た。

［不純物濃度の分析］
実施例３−１〜３−３で得られた鉄について、実施例１−１〜１−３と同様にしてグロー放電質量分析法により不純物の濃度の分析を行った。得られた結果を比較例２−１の結果と共に表４に示す。

表４から分かるように、実施例３−１〜３−３によれば、実施例１−１〜１−３と同様の結果が得られた。すなわち、不純物を含む鉄の表面を酸化させたのち、熔解するようにしても、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタン、ジルコニウムの濃度を低減することができ、更に、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解することにより、酸素の濃度を低減させることができた。また、塩化物水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させることにより、コバルト、銅およびニッケルの濃度を低減することができた。更に、塩化物水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させ加熱して得られた鉄の表面を酸化させたのち、熔解することにより、アルミニウムおよびケイ素の濃度を低減することができた。

（実施例４−１）
実施例１−１において、表１に示した電解鉄を表２に示した電解コバルトに代え、実施例１−１と同様にして、酸素を供給しながらでプラズマにより熔解して、コバルトの塊を得た。

（実施例４−２）
実施例４−１で得られたコバルトの塊を、実施例１−２と同様にして、水素を供給しながらプラズマにより熔解してコバルトの塊を得た。なお、プラズマ生成ガスとしての水素分圧は２０ｋＰａ（水素容量が２０容量％）のものを用いた。

（実施例４−３）
表５に示した電解コバルトを原料とし、これを濃度１．５ｋｍｏｌ／ｍ³ の塩酸溶液にコバルト濃度が０．３４ｋｍｏｌ／ｍ³ （２０ｇ／ｄｍ³ ）となるように溶解し、塩化コバルト水溶液Ｍ３を作製した。次いで、図６に示したように、この塩化コバルト水溶液Ｍ３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。続いて、図７に示したように、塩化コバルト水溶液Ｍ３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Ｍ３から分離した。

銅を分離したのち、塩化コバルト水溶液Ｍ３の塩酸濃度を９ｋｍｏｌ／ｍ³ とし、塩化コバルト水溶液Ｍ３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。そののち、濃度４ｋｍｏｌ／ｍ³ 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。

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Ｍ３を耐熱ガラス上で蒸発乾固させ、塩化コバルトあるいはその水和物を得た（ステップＳ２２６）。そののち、図１３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石英ボートに配置して水素雰囲気中において７４３Ｋで加熱し、コバルトを得た。

得られたコバルトを実施例４−１と同様にして、酸素を供給しながらプラズマにより熔解し、スラグ層を除去してコバルトの塊を得た。

得られた鉄の塊を実施例４−２と同様にして、水素を供給しながらプラズマにより熔解し、冷却して鉄の塊を得た。

［不純物濃度の分析］
実施例４−１〜４−３で得られた鉄について、実施例１−１〜１−３と同様にしてグロー放電質量分析法により不純物の濃度の分析を行った。得られた結果を表５に示す。

表５から分かるように、活性酸素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解することにより、アルミニウム、カルシウム、鉄、クロム、ニオブ、ケイ素、チタン、ジルコニウムの濃度を低減することができた。また、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解することにより、酸素の濃度を低減させることができた。加えて、塩化物水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させることにより、銅およびニッケルの濃度を低減することができた。更に、塩化物水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させた後に、活性酸素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解することにより、アルミニウムおよびケイ素の濃度を低減することができた。

（実施例５−１）
電解コバルト５４ｇと高純度酸化コバルト（ＣｏＯ）１ｇとを混合した混合物を、酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給してプラズマにより熔解した。

熔解を開始後、熔解した電解コバルトの表面に、酸化コバルトと不純物の酸化物との混合スラグ層が移動するのを観察することができた。このスラグ層は、時間が経過しても一定の面積を保ち、増大したり、あるいは減少したりすることはなかった。この熔解は、不純物の酸化をより確実にするために、合計で１０分間行った。その後、熔解した電解コバルトを冷却し、熔解室１からコバルトの塊を取り出した。

取り出したコバルトの塊を２ｋｍｏｌ／ｍ³ 以上５ｋｍｏｌ／ｍ³ 以下の塩酸溶液に浸漬して、表面のスラグ層を化学的に研磨し、スラグ層を完全に除去しコバルトの塊を得た。

（実施例５−２）
実施例５−１で得られたコバルトの塊を、実施例１−２と同様にして、水素を供給しながらプラズマにより熔解し、冷却してコバルトの塊を得た。なお、プラズマ生成ガスとしての水素分圧は２０ｋＰａ（水素容量が２０容量％）のものを用いた。

（実施例５−３）
実施例５−１で用いた電解コバルトを、実施例４−３と同様にして塩酸溶液に溶解して陰イオン交換樹脂に接触させたのち、加熱してコバルトを得た。

得られたコバルトを実施例５−１と同様にして、高純度酸化コバルトを添加してプラズマにより熔解し、スラグ層を除去してコバルトの塊を得た。

得られたコバルトの塊を実施例５−２と同様にして、水素を供給しながらプラズマにより熔解し、冷却してコバルトの塊を得た。

［不純物濃度の分析］
実施例５−１〜５−３で得られたコバルトについて、実施例１−１〜１−３と同様にしてグロー放電質量分析法により不純物の濃度の分析を行った。得られた結果を表６に示す。

表６から分かるように、実施例５−１〜５−３によれば、実施例４−１〜４−３と同様の結果が得られた。すなわち、不純物を含むコバルトに酸化コバルトを混合した混合物を熔解するようにしても、アルミニウム、カルシウム、鉄、クロム、ニオブ、ケイ素、チタン、ジルコニウムの濃度を低減することができ、更に、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解することにより、酸素の濃度を低減させることができた。また、塩化物水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させることにより、銅およびニッケルの濃度を低減することができた。更に、塩化物水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させ加熱して得られたコバルトと、酸化コバルトとを混合した混合物を熔解することにより、アルミニウムおよびケイ素の濃度を低減することができた。

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、上記実施例ではプラズマアーク熔解炉を用いるようにしたが、アーク熔解炉を用いてもよい。

本発明の高純度鉄および高純度鉄ターゲットならびに高純度コバルトおよび高純度コバルトターゲットは、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ることができる。

本発明の一実施の形態に係る高純度鉄および高純度鉄ターゲット、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説明するための図である。 プラズマアーク熔解炉の一例を表す図である。 主な金属元素の酸化物の酸素ポテンシャルを表す図である。 本発明の一実施の形態に係る高純度鉄および高純度鉄ターゲットの他の製造工程を説明するための図である。 図４のステップＳ２００の製造工程を表す流れ図である。 図５に示した一製造工程を説明するための図である。 図５に示した他の一製造工程を説明するための図である。 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第１の特性図である。 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第２の特性図である。 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他の製造工程を説明するための図である。 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第３の特性図である。 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第４の特性図である。 図１０に示した一製造工程を説明するための図である。 塩化コバルトの加熱温度と反応速度との関係を表す特定図である。

符号の説明

１…熔解室、２…プラズマトーチ、３…るつぼ、４…電源、５…ガス供給源、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。

Claims (8)

1. （ア）不純物を含む電解鉄を、酸素を含有するプラズマ生成ガスを供給しながら、活性酸素を含む雰囲気下でプラズマアーク熔解し、
   または、（イ）不純物を含む電解鉄に、この電解鉄の酸化物を添加し、酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給して、プラズマアーク熔解し、
   または、（ウ）不純物を含む電解鉄の塊を酸素雰囲気下で加熱することにより表面を酸化させて、この電解鉄を酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給して、プラズマにより熔解し、
   不純物であるアルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムを酸化することにより、これらの不純物の濃度を低減する工程と、
   前記不純物の酸化により前記電解鉄の表面に形成されたスラグ層を機械的方法または化学的方法により除去する工程と、
   更に、前記不純物を含む電解鉄を、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解し、活性水素と、不純物である酸素、窒素および炭素を反応させて、これらの不純物の濃度を低減する工程とを含み、
   アルミニウム、カルシウム、クロム、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの不純物の濃度の合計を２．２０２質量ｐｐｍ以下、酸素の濃度を２質量ｐｐｍ以下、酸素、窒素および炭素の濃度の合計を１０質量ｐｐｍ以下とする、
   高純度電解鉄の製造方法。
2. 酸素を０．１Ｐａ以上１０ｋＰａ以下の分圧で含有するプラズマ生成ガスを供給しながら前記不純物を含む電解鉄を熔解する、
   請求項１記載の高純度電解鉄の製造方法。
3. １．３３ｋＰａ以上３１０ｋＰａ以下の気圧下で前記不純物を含む電解鉄を熔解する、
   請求項１記載の高純度電解鉄の製造方法。
4. 酸素による精製工程の前に、
   前記不純物を含む電解鉄を、塩酸水溶液に溶解して電解鉄の塩化物水溶液を作製し、
   前記塩化物水溶液の塩酸の濃度を調整したのち、陰イオン交換樹脂と接触させ、
   コバルト、ニッケルおよび銅の濃度の合計を３質量ｐｐｍ以下に低減する工程を含む、
   請求項１記載の高純度電解鉄の製造方法。
5. （ア）不純物を含む電解コバルトを、酸素を含有するプラズマ生成ガスを供給しながら、活性酸素を含む雰囲気下でプラズマアーク熔解し、
   または、（イ）不純物を含む電解コバルトに、この電解コバルトの酸化物を添加し、酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給して、プラズマアーク熔解し、
   または、（ウ）不純物を含む電解コバルトの塊を酸素雰囲気下で加熱することにより表面を酸化させて、この電解コバルトを酸素ガスを供給せずにアルゴンガスのみを供給して、プラズマにより熔解し、
   不純物であるアルミニウム、カルシウム、クロム、鉄、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムを酸化することにより、これらの不純物の濃度を低減する工程と、
   前記不純物の酸化により前記電解コバルトの表面に形成されたスラグ層を機械的方法または化学的方法により除去する工程と、
   更に、前記不純物を含む電解コバルトを、活性水素を含む雰囲気下でプラズマにより熔解し、活性水素と、不純物である酸素、窒素および炭素を反応させて、これらの不純物の濃度を低減する工程とを含み、
   アルミニウム、カルシウム、クロム、鉄、ニオブ、ケイ素、チタンおよびジルコニウムの不純物の濃度の合計を１．７４１質量ｐｐｍ以下、酸素の濃度を２質量ｐｐｍ以下、酸素、窒素および炭素の濃度の合計を１０質量ｐｐｍ以下とする、
   高純度電解コバルトの製造方法。
6. 酸素を０．１Ｐａ以上１０ｋＰａ以下の分圧で含有するプラズマ生成ガスを供給しながら前記不純物を含む電解コバルトを熔解する、
   請求項５記載の高純度電解コバルトの製造方法。
7. １．３３ｋＰａ以上３１０ｋＰａ以下の気圧下で前記不純物を含む電解コバルトを熔解する、
   請求項５記載の高純度電解コバルトの製造方法。
8. 酸素による精製工程の前に、
   前記不純物を含む電解コバルトを、塩酸水溶液に溶解して電解コバルトの塩化物水溶液を作製し、
   前記塩化物水溶液の塩酸の濃度を調整したのち、陰イオン交換樹脂と接触させ、
   ニッケルおよび銅の濃度の合計を１質量ｐｐｍ以下に低減する工程を含む、
   請求項５記載の高純度電解コバルトの製造方法。

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