JP6201195B2 - Electrolytic apparatus for indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, and method for producing sputtering target - Google Patents
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Description
本発明は、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法、及びスパッタリングターゲットの製造方法に関する。特に、粒度分布の幅が狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を作製することが可能な水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置、その電解装置を用いた水酸化インジウム又は水酸化スズの製造方法、及び水酸化インジウム粉及び/又は水酸化スズ粉を用いた高密度のスパッタリングターゲットの製造方法に関する。 The present invention relates to an electrolysis apparatus for indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, a method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, and a method for producing a sputtering target. In particular, an indium hydroxide powder or tin hydroxide powder electrolyzer capable of producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder having a narrow particle size distribution, and indium hydroxide or tin hydroxide using the electrolyzer And a method for producing a high-density sputtering target using indium hydroxide powder and / or tin hydroxide powder.
近年、太陽電池やタッチパネル等の用途として透明導電膜の利用が増えており、それに伴って、スパッタリングターゲット等において透明導電膜を形成するための材料の需要が増加している。透明導電膜を形成するための材料には、酸化インジウム系焼結材料が主に使用されており、主原料として酸化インジウム粉が使用されている。スパッタリングターゲットに使用される酸化インジウム粉は、高密度のターゲットを得るために出来るだけ粒度分布の幅が狭いことが望ましい。 In recent years, the use of transparent conductive films has been increasing for applications such as solar cells and touch panels, and accordingly, the demand for materials for forming transparent conductive films in sputtering targets and the like has increased. As a material for forming the transparent conductive film, an indium oxide-based sintered material is mainly used, and indium oxide powder is used as a main raw material. The indium oxide powder used for the sputtering target is desirably as narrow as possible in order to obtain a high-density target.
酸化インジウム粉の製造方法では、主に、硝酸インジウム水溶液や塩化インジウム水溶液等の酸性水溶液を、アンモニア水等のアルカリ性水溶液で中和して生じる水酸化インジウムの沈澱物を乾燥して仮焼する、いわゆる中和法によって酸化インジウム粉が得られている。 In the method for producing indium oxide powder, the precipitate of indium hydroxide formed by neutralizing an acidic aqueous solution such as an indium nitrate aqueous solution or an indium chloride aqueous solution with an alkaline aqueous solution such as ammonia water is mainly dried and calcined. Indium oxide powder is obtained by a so-called neutralization method.
特許文献1には、中和法により得られる酸化インジウム粉の凝集を抑制するために、70℃〜95℃という高温の硝酸インジウム水溶液にアルカリ性水溶液を添加することで、針状の水酸化インジウム粉を得る方法が提案されている。この方法では、針状の水酸化インジウムを仮焼することで、凝集の少ない酸化インジウム粉を得ることができる。
In
しかしながら、中和法で製造した酸化インジウム粉には、粒径や粒度分布の幅が不均一となり易く、スパッタリングターゲットを製造すると、その密度が高くならず密度にばらつきが生じるという問題や、スパッタリングの際に異常放電が生じ易いといった問題がある。また、中和法では、酸化インジウム粉を製造した後、大量の窒素を含む排水が発生するため、排水処理コストが大きくなるという問題がある。 However, the indium oxide powder produced by the neutralization method tends to have non-uniform particle size and particle size distribution, and when the sputtering target is produced, the density does not increase and the density varies. There is a problem that abnormal discharge is likely to occur. Moreover, in the neutralization method, after producing indium oxide powder, wastewater containing a large amount of nitrogen is generated, and thus there is a problem that wastewater treatment costs increase.
このような問題を改善する方法として、特許文献2には、金属インジウムを電解処理することで水酸化インジウムの沈澱を生じさせ、これを仮焼して酸化インジウム粉を製造する方法、いわゆる電解法が提案されている。また、特許文献3には、特許文献2と同様に、スズを電解処理することで水酸化スズの沈澱を生じさせ、これを仮焼して酸化スズ粉を製造する方法が提案されている。電解法では、中和法に比べて、酸化インジウム粉や酸化スズ粉を製造した後の窒素排水量を格段に少なくすることができる以外に、酸化インジウム粉や酸化スズ粉の粒径を均一化することができる。 As a method for solving such a problem, Patent Document 2 discloses a method of producing indium oxide powder by precipitating indium hydroxide by electrolytically treating metal indium, and so-called electrolytic method. Has been proposed. Patent Document 3 proposes a method of producing tin oxide powder by causing tin hydroxide to precipitate by electrolytic treatment of tin, as in Patent Document 2, and calcining this. Compared with the neutralization method, the electrolytic method can reduce the amount of nitrogen drainage after producing indium oxide powder and tin oxide powder, and also makes the particle size of indium oxide powder and tin oxide powder uniform. be able to.
しかしながら、電解法を用いて得られる水酸化インジウム粉は、電解液のpHが中性に近いことから、非常に微細であり凝集しやすいという問題がある。これを仮焼して得られる酸化インジウム粉は、一次粒子径は比較的均一であるものの、それら粒子が強く凝集した凝集粉が得られやすくなる。従って、この酸化インジウム粉には、凝集によって粒度分布の幅が広くなるため、スパッタリングターゲットの高密度化が阻害されるという問題がある。 However, the indium hydroxide powder obtained using the electrolytic method has a problem that it is very fine and easily aggregates because the pH of the electrolytic solution is close to neutral. Although the indium oxide powder obtained by calcining this has a relatively uniform primary particle size, it becomes easy to obtain an agglomerated powder in which these particles are strongly aggregated. Therefore, the indium oxide powder has a problem that the density of the sputtering target is hindered because the particle size distribution is widened by aggregation.
一方で、特許文献4には、電解法において、槽内の電解液のpHを均一化する目的で、電解液中に水酸化インジウムの沈殿を懸濁させた状態で撹拌して電解する方法が提案されている。 On the other hand, Patent Document 4 discloses a method of performing electrolysis by stirring in a state in which a precipitate of indium hydroxide is suspended in the electrolytic solution in order to make the pH of the electrolytic solution in the tank uniform in the electrolytic method. Proposed.
しかしながら、特許文献4には、製造時間の経過と共に、液温やpH等の製造条件を一定に制御することが必ずしも容易ではなく、水酸化インジウムの粉末の諸特性のバラツキが発生する問題がある。 However, Patent Document 4 has a problem in that it is not always easy to control the production conditions such as the liquid temperature and pH as the production time elapses, and the characteristics of the indium hydroxide powder vary. .
また、特許文献5には、電解槽にノズルを配置し、このノズルの開口部より流出させた電解液を、電解槽中の各カソード板とアノード板の間で回流させ、水酸化インジウム又は水酸化インジウムを含む化合物を、電解液中に析出させる方法が提案されている。 Further, in Patent Document 5, a nozzle is arranged in an electrolytic cell, and an electrolytic solution flowing out from the opening of the nozzle is circulated between each cathode plate and anode plate in the electrolytic cell, and indium hydroxide or indium hydroxide is used. There has been proposed a method of precipitating a compound containing s in an electrolytic solution.
しかしながら、特許文献5には、電解液を回流させるために、高速な電解液供給速度が必要となるため、電解液の揮発やミストの飛散等により、電解装置周辺の環境の悪化や安全面での問題がある。 However, since Patent Document 5 requires a high electrolyte supply speed in order to circulate the electrolyte, the environment around the electrolytic device is deteriorated due to volatilization of the electrolyte, scattering of mist, and the like in terms of safety. There is a problem.
更に、特許文献6には、電解法において、高密度のITOスパッタリングターゲット材料を得るための水酸化インジウム粉や水酸化スズ粉には、粒度を所定範囲にそろえることが必要とされている。 Furthermore, Patent Document 6 requires that the particle size of the indium hydroxide powder and the tin hydroxide powder for obtaining a high-density ITO sputtering target material in the electrolytic method be in a predetermined range.
しかしながら、特許文献6の電解沈殿工程では、十分に粒度の揃った電解沈殿粉を得るための技術が提供されているとは言い難い。 However, in the electrolytic precipitation step of Patent Document 6, it is difficult to say that a technique for obtaining an electrolytic precipitation powder having a sufficiently uniform particle size is provided.
そこで、本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、粒径の均一性に優れ、粒度分布の幅が狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を生成することが可能な水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of such circumstances, and it is possible to produce indium hydroxide powder or tin hydroxide powder having excellent particle size uniformity and a narrow particle size distribution. An object of the present invention is to provide an electrolysis apparatus for indium hydroxide powder or tin hydroxide powder.
また、本発明は、上述の電解装置を用いることによって、粒径の均一性に優れ、粒度分布の幅が狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を製造することが可能な水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention also provides an indium hydroxide powder or an indium hydroxide powder that can produce indium hydroxide powder or tin hydroxide powder that has excellent particle size uniformity and a narrow particle size distribution by using the above-described electrolysis device. It aims at providing the manufacturing method of tin hydroxide powder.
更に、本発明は、上述の製造方法により得られた水酸化インジウム粉及び/又は水酸化スズ粉を用いることによって、高密度のスパッタリングターゲットを製造することが可能なスパッタリングターゲットの製造方法を提供することを目的とする。 Furthermore, this invention provides the manufacturing method of the sputtering target which can manufacture a high-density sputtering target by using the indium hydroxide powder and / or tin hydroxide powder obtained by the above-mentioned manufacturing method. For the purpose.
上述した目的を達成するための本発明に係る水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置は、インジウム又はスズを電解して水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を生成する電解装置であって、複数の電極が設けられた電解槽と、電解液を調整する調整槽と、電解槽及び調整槽に接続され、電解槽内に電解液を供給する複数のノズルが電解槽の調整槽と反対側の槽壁付近に設けられ、電解液を循環させる循環手段と、電解槽と調整槽との間に設けられた槽壁の上端部に、電解槽から調整槽へ電解液をオーバーフローさせる排水口とを有し、循環手段は、ノズルから調整槽側に向って電極と平行に電解液を噴流させることを特徴とする。 An electrolysis apparatus for indium hydroxide powder or tin hydroxide powder according to the present invention for achieving the above-described object is an electrolysis apparatus for electrolyzing indium or tin to produce indium hydroxide powder or tin hydroxide powder. An electrolytic tank provided with a plurality of electrodes, an adjustment tank for adjusting the electrolytic solution, and a plurality of nozzles connected to the electrolytic tank and the adjustment tank and supplying the electrolytic solution into the electrolytic tank are opposite to the adjustment tank of the electrolytic cell Circulating means for circulating the electrolytic solution provided near the tank wall on the side, and a drain outlet for overflowing the electrolytic solution from the electrolytic cell to the regulating tank at the upper end of the tank wall provided between the electrolytic cell and the regulating tank And the circulating means jets the electrolyte parallel to the electrode from the nozzle toward the adjustment tank.
水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置では、ノズルは、電極間と対向して設けられていることが望ましい。 In the electrolysis apparatus of indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, it is desirable that the nozzle is provided to face between the electrodes.
水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置では、ノズルは、多段に設けられていることが望ましい。 In the indium hydroxide powder or tin hydroxide powder electrolyzer, the nozzles are preferably provided in multiple stages.
水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置では、電解槽に対する調整槽の容積比が0.1以上であることが好ましい。 In the electrolysis apparatus of indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, the volume ratio of the adjusting tank to the electrolytic tank is preferably 0.1 or more.
水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法は、インジウム又はスズをアノードとして、電解により水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を製造する水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法であって、上記水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置を用いることを特徴とする。 The method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder is a method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder by producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder by electrolysis using indium or tin as an anode. The electrolysis apparatus of indium hydroxide powder or tin hydroxide powder is used.
水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法では、電解槽当たりの電解液流量が0.007L/min/A〜0.03L/min/Aであることが好ましい。 In the method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, the electrolyte flow rate per electrolytic cell is preferably 0.007 L / min / A to 0.03 L / min / A.
水酸化インジウム粉の製造方法では、アノードがインジウムの場合、電解液として0.1mol/L〜2.0mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液を使用すると共に、電解液のpHを2.5〜4.0、液温を20℃〜60℃、且つ電極電流密度を4A/dm2〜20A/dm2の範囲に制御することが好ましい。
In the method for producing indium hydroxide powder, when the anode is indium, 0.1 mol / L to 2.0 mol / L of an ammonium nitrate aqueous solution is used as the electrolyte, and the pH of the electrolyte is 2.5 to 4.0. the
水酸化スズ粉の製造方法では、アノードがスズの場合、電解液として0.1mol/L〜2.0mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液を使用すると共に、電解液のpHを2.5〜8.0、液温を20℃〜60℃、且つ電極電流密度を4A/dm2〜20A/dm2の範囲に制御することが好ましい。
In the method for producing tin hydroxide powder, when the anode is tin, 0.1 mol / L to 2.0 mol / L of an aqueous ammonium nitrate solution is used as the electrolyte, and the pH of the electrolyte is 2.5 to 8.0. the
スパッタリングターゲットの製造方法は、上記水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法によって得られた水酸化インジウム粉及び/又は水酸化スズ粉を用いて、スパッタリングターゲットを製造することを特徴とする。 A method for producing a sputtering target is characterized in that a sputtering target is produced using the indium hydroxide powder and / or tin hydroxide powder obtained by the method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder.
本発明によれば、粒径の均一性に優れ、粒度分布の幅が狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を得ることができる。また、本発明によれば、粒径の均一性に優れ、粒度分布の幅が狭い水酸化インジウム粉及び/又は水酸化スズ粉を用いることで、相対密度が高い焼結体を得ることができる。そして、本発明によれば、最終的に、相対密度が高い焼結体により高密度のスパッタリングターゲットを製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain an indium hydroxide powder or a tin hydroxide powder having excellent particle size uniformity and a narrow particle size distribution. In addition, according to the present invention, a sintered body having a high relative density can be obtained by using indium hydroxide powder and / or tin hydroxide powder having excellent particle size uniformity and narrow particle size distribution. . And according to this invention, it becomes finally possible to manufacture a high-density sputtering target with a sintered compact with a high relative density.
本発明を適用した具体的な実施の形態(以下、「本実施の形態」という。)について、以下の順序で図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることが可能である。 A specific embodiment to which the present invention is applied (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings in the following order. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1.水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置
1−1.電解槽
1−2.調整槽
1−3.循環手段
2.水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法
2−1.電気分解工程
2−2.電解液分離工程
2−3.リパルプ洗浄工程
2−4.洗浄液脱水工程
2−5.乾燥工程
3.酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法
4.スパッタリングターゲットの製造方法
1. 1. Indium hydroxide powder or tin hydroxide powder electrolyzer 1-1. Electrolytic cell 1-2. Adjustment tank 1-3. Circulation means 2. Method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder 2-1. Electrolysis process 2-2. Electrolyte separation process 2-3. Repulp washing process 2-4. Cleaning liquid dehydration step 2-5. 2. Drying process 3. Production method of indium oxide powder or tin oxide powder Manufacturing method of sputtering target
[1.水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置]
まず、本実施の形態に係る水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置について説明する。図1に示すように、電解装置1は、電解槽10と、調整槽20と、電解液11を調整槽20から電解槽10へ供給する循環手段30とを備えている。循環手段30は、電解槽10及び調整槽20に接続された供給流路31と、循環ポンプ32と、電解液11を吐出するノズル33とを備えている。
[1. Indium hydroxide powder or tin hydroxide powder electrolyzer]
First, an electrolysis apparatus for indium hydroxide powder or tin hydroxide powder according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the
電解装置1は、調整槽20内の電解液11が循環ポンプ32の圧力により供給流路31に送液されてノズル33から吐出されることで、電解液11を電解槽10内に供給することができる。電解槽10内へ電解液11が連続して供給された場合には、電解槽10内の電解液11がオーバーフローして調整槽20に排出され、電解装置1では、電解液11を電解槽10と調整槽20の間で循環させることが可能となる。
The
なお、図1に示した電解装置1は、電解槽10と調整槽20とが一体となって1つの槽が構成されているが、これは、本実施の形態に係る水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置の一実施の形態にすぎない。例えば、電解槽と調整槽とが別個であって、電解液を電解槽から調整槽にオーバーフローすることができるように、電解槽と調整槽とを隣接させた電解装置とすることもできる。
In the
<1−1.電解槽>
次に、電解槽10について説明する。図2に示すように、電解槽10は、その槽内に複数のアノード(陽極)12とカソード(陰極)13とが、それぞれ配設されている。アノード12及びカソード13は、電解槽10の槽底14上に垂直にして配置されており、導線15a(例えば2芯VVケーブル、「JIS C 3342」、許容電流200A、公称断面積100mm2)を用いて繋がれることで、図示しない整流器と結線することができる。また、カソード13は、互いに導線15bで電気的に接続されている。電解槽10の槽底14には、供給流路31を挿通させるための挿通口16が設けられており、図1に示すように、電解槽10と調整槽20との間に配設された槽壁17aには、電解液11がオーバーフローする際の流路となる排水口18が設けられている。
<1-1. Electrolyzer>
Next, the
電解槽10の形状は特に限定されず、一般的な直方体、立方体等の方形体等を適用することができ、槽内に配置する電極等の数や大きさ等を考慮して適宜決定される。また、電解槽10の四隅の形状は、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉が流動でき局所的な堆積が起こらないように、例えば角を丸くすることが好ましい。
The shape of the
アノード12には、例えば金属インジウムや金属スズ等を用いる。使用する金属インジウムや金属スズ等は特に限定されないが、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉や、各水酸化物粉を焼成して得られる酸化インジウム粉又は酸化スズ粉への不純物の混入を抑制するため、高純度のものが望ましい。金属インジウムや金属スズとしては、純度99.9999%(通称6N品)が好適品として挙げることができる。
For the
アノード12の厚みは、極間距離が電解時間中で著しく変わらない程度にすることが好ましく、その取扱い時の重量からみても、いたずらに厚くすることは好ましくない。アノード12の大きさは、生産規模に応じて、又は目標の製造量に見合うように適宜決定してもよい。
The thickness of the
カソード13としては、導電性の金属やカーボン電極等が用いられ、例えば不溶性のチタンや白金を用いることができ、チタンを白金でコーティングしたものであってもよく、アノード12と同じ材料を利用してもよい。カソード13の厚みは、電解装置1の大きさ等に応じて適宜変更することができ、カソード13の大きさは、生産規模に応じて、又は目標の製造量に見合うように適宜決定してもよい。
As the
アノード12及びカソード13の電極間距離は特に指定されないが、10mm〜50mmが望ましい。電極間距離が50mmより広くなると、電解液11の抵抗による電圧降下が発生し、液温上昇を生じさせるため好ましくない。一方、電極間距離が10mmより狭くなると、電極間での接触やショートが発生しやすくなるため好ましくない。従って、アノード12及びカソード13の電極間距離は、10mm〜50mmが好ましい。
The distance between the electrodes of the
アノード12及びカソード13の配置は特に限定されず、一般的な電極の配置を採用することができる。例えば、電解装置1では、両極が互いに平行となるよう交互に配置することが好ましい。
The arrangement of the
挿通口16は、調整槽20の反対側の槽壁17b付近の電解槽10の槽底14に設けられている。ただし、槽底14における挿通口16を配設する位置は、後述する循環手段30の設置状況等に応じて適宜変更することができ、例えば、挿通口16は、電解槽10の槽壁17b〜17dの何れかに設けられてもよい。挿通口16の形状は、挿通させる供給流路31の形状等に応じて適宜変更することができ、例えば、円形や楕円形等にすることができる。
The
排水口18は、電解槽10と調整槽20との間に配設された槽壁17aの上端縁全体である。即ち、槽壁17aの上端縁が排水口18となることにより、槽壁17aの上端縁を電解液11が乗り越えて、電解槽10から調整槽20に電解液11をオーバーフローさせることができる。
The
排水口18は、電解槽10と調整槽20との間に配設された槽壁17aの上端縁中央部に槽壁17aの一部を切り欠いて設けてもよい。この構成により、切り欠き部分から、電解液11が電解槽10から調整槽20に流れてオーバーフローさせることができる。切り欠いて設けられた排水口18は、槽壁17aの上端縁全体からオーバーフローさせる場合と比較して、電解液11の流れる量を安定させることができる。なお、切り欠き部分の形状は、電解液11をオーバーフローさせることができれば特に限定されず、例えばU字状、半円形、半楕円形、長方形状等の方形状等にすることができる。
The
<1−2.調整槽>
次に、調整槽20について説明する。図1に示すように、調整槽20は、その槽内に、電解液11を貯留し、更に、電解液11を撹拌する撹拌棒21と、電解液11のpHを測定するpH電極22と、電解液11の液温を制御及び維持するヒーター23及び冷却器24と、電解液11のpHを制御及び維持する薬液タンク25及び薬液添加用の定量ポンプ26とを備えている。また、調整槽20の槽底27には、調整槽20から供給流路31に電解液11を送液する送液口28が設けられている。
<1-2. Adjustment tank>
Next, the
調整槽20の形状は特に限定されず、一般的な直方体、立方体等の方形体等を適用することができ、槽内に配置する各種機器等の数や大きさ等を考慮して適宜決定される。また、調整槽20の四隅の形状は、電解液11が流動でき局所的な液温やpH等の偏在が起こらないように、例えば、角を丸くすることが好ましい。
The shape of the
調整槽20は、電解槽10に対して調整槽20の容積比が0.1以上であることが好ましく、その容積比が1以上であることがより好ましい。電解槽10に対する調整槽20の容積比が0.1未満である場合には、電解液11のpHや液温の均一制御が困難となり、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の粒度分布の幅が広くなるので好ましくない。
As for the
調整槽20では、投入された電解液11が撹拌棒21により撹拌されて、pHや液温を均一にすることができる。この際、調整槽20内における電解液11のpHは、pH電極22により測定され、測定されたpH値がフィードバックされて、薬液タンク25及び定量ポンプ26により所定の数値となるように調整される。調整槽20では、電解液11が所定のpH値となるように、薬液タンク25内のpH調整剤の添加量を定量ポンプ26の圧力により調整する。その結果、調整槽20では、電解液11について、所定のpH値に制御及び維持することができる。ここでは、pH調整剤として、例えば1N硝酸等を用いることができる。
In the
また、調整槽20内における電解液11の液温は、図示しない温度計により測定され、測定された液温がフィードバックされて、ヒーター23及び冷却器24により所定の温度となるように調整される。調整槽20では、ヒーター23及び冷却器24により電解液11を加熱又は冷却することにより、液温を制御及び維持することができる。
Moreover, the liquid temperature of the
送液口28は、調整槽20の槽底27の中央に設けられている。ただし、槽底27における送液口28を配設する位置は、電解装置1の設置状況等に応じて適宜変更することができ、例えば、送液口28を、挿通口16を配設する位置に応じて適宜変更することができる。送液口28の形状は、接続させる供給流路31の一方の先端部の形状等に応じて適宜変更することができ、例えば、円形や楕円形等にすることができる。
The
<1−3.循環手段>
図1及び図2に示すように、循環手段30は、電解槽10及び調整槽20に接続された供給流路31と、供給流路31に設けられた循環ポンプ32と、電解液11を電解槽10内へ吐出する複数のノズル33と、供給流路31に接続され複数のノズル33が設けられた複数の給液管34とを備えている。
<1-3. Circulation means>
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the circulation means 30 electrolyzes the
供給流路31は、調整槽20に貯留された電解液11を電解槽10に供給するための配管であり、電解液11により腐食されない材質からなるものである。供給流路31は、電解装置1の下側に設けられ、一方の端部が調整槽20の槽底27に設置された送液口28に接続されている。
The
供給流路31は、電解槽10の槽底14に設置された挿通口16に挿通され、他方の端部が電解液11の液面から露出しないように長さが調整されている。電解槽10内の供給流路31には、複数の給液管34がそれぞれ接続されている。なお、供給流路31の設置位置は、電解装置1の設置状況等に応じて、例えば、挿通口16が電解槽10の槽壁17b〜17dの何れかに設けられた場合には、電解装置1の下側以外に適宜変更することができる。
The
循環ポンプ32は、調整槽20でpHや液温等が調整された電解液11を、循環ポンプ32の圧力を調整することにより、送液口28から供給流路31へ送液し、給液管34を介してノズル33から電解槽10内に送り出すものである。
The
複数のノズル33は、電極と電解槽10の槽壁17bとの間にあって、電極間Aに差し込まれる位置となるように、給液管34にそれぞれ設けられている。更に、複数のノズル33は、電極と電解槽10の槽壁17bの間にあって、電極と電解槽10の長手方向の両槽壁17c,17dとの間隙B,Cに差し込まれる位置となるように、給液管34にそれぞれ設けられていてもよい。
The plurality of nozzles 33 are respectively provided in the
この構成より、循環手段30では、ノズル33から吐出された電解液11を、電解槽10における電極間Aや間隙B,Cに、確実に供給することができる。更に、循環手段30では、ノズル33を上述した通りに配置することにより、電解槽10の槽壁17b側から調整槽20側に向かって一方向、即ち直線状(図1に示す電解槽10内の矢印の方向)に電解液11を送液することができる。即ち、循環手段30では、電解液11が、ノズル33から調整槽20に向かって電極間Aや間隙B,Cに噴流される。
With this configuration, the circulation means 30 can reliably supply the
従って、循環手段30では、上述した通りの構成により、電解液11が、電解槽10の槽壁17b側から調整槽20側に向かって流れ、例えば電解液11の液面に向かって流れることがないので、電解液11の直進性を確保することができる。更に、電解装置1では、電解液11の噴流が、電解液11の液面の方向に流れることがないので、電解液11の揮発やミストの飛散等を抑制することができ、電解装置1における周辺環境の悪化を防止して、安全性を確保することができる。
Therefore, in the circulation means 30, the
また、循環手段30では、上述した通り、複数のノズル33が給液管34にそれぞれ設けられていることで、全ての電極間Aや間隙B,Cに電解液11の噴流を流すことができる。この構成により、循環手段30では、ノズル33を単独で用いる場合と比較して、循環ポンプ32に負荷をかけることなく、電解槽10内全体の電解液11を、電解槽10の槽壁17b側から調整槽20側に向かって一方向に送液することができる。
Further, in the circulation means 30, as described above, the plurality of nozzles 33 are provided in the
循環手段30では、ノズル33の形状は特に限定されることはないが、電解液11の噴流の直進性と速度を確保するために、必要に応じてノズル33の吐出口の形状や直径寸法等を制御することが好ましい。電解液11の噴流の速度については、電解液11の供給量と水勢により制御することができる。即ち、循環手段30では、循環ポンプ32により電解液11の供給量を調整し、ノズル内径Dを適宜変更することで、電解液11の噴流の速度を制御することができる。
In the circulation means 30, the shape of the nozzle 33 is not particularly limited, but in order to ensure the straightness and speed of the jet of the
例えば、図3に示すように、ノズル33は、所定のノズル内径Dとノズル長さLで構成される突出し管を有するものが好ましい。ノズル33の突き出し管においては、ノズル内径Dが3mm以上であることが好ましく、5mm〜10mmであることが特に好ましく、また、ノズル長さLが3mm〜20mmであることが好ましい。 For example, as shown in FIG. 3, the nozzle 33 preferably has a protruding tube constituted by a predetermined nozzle inner diameter D and a nozzle length L. In the protruding tube of the nozzle 33, the nozzle inner diameter D is preferably 3 mm or more, particularly preferably 5 mm to 10 mm, and the nozzle length L is preferably 3 mm to 20 mm.
また、ノズル33は、電極の高さ方向に対して所定の間隔で多段に配置することが好ましい。この構成より、上述した通りに形成された電解液11の噴流が、電極の高さ方向に対して所定の間隔で配置された各ノズル33から吐出され、それらが揃って調整槽20に向かって流れることで、電解液11の層流が形成される。
The nozzles 33 are preferably arranged in multiple stages at predetermined intervals with respect to the height direction of the electrodes. With this configuration, the jet of the
即ち、循環手段30では、形成された電解液11の層流が、電極間Aや間隙B,Cを流れるので、電極間Aや間隙B,Cの電解液11の澱みが解消され、電解槽10内の電解液11の均一化を図り、生成される水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の粒度分布の幅の広がりを抑制することができる。なお、ここでいう電解液11の均一化とは、電極間Aや間隙B,Cにおいて、電解液11の組成、濃度、pH、液温等が略同一となることである。
That is, in the circulation means 30, the laminar flow of the formed
なお、電解装置1では、少なくとも電極間A内の電解液11が均一化されれば、電解槽10内の電解液11を略均一化することができ、生成される水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の粒度分布の幅の広がりを抑制することができるので、ノズル33が、電極と電解槽10の槽壁17bとの間にあって、電極間Aに差し込まれる位置となるように、給液管34にそれぞれ設けられていればよい。
In addition, in the
ノズル33の設置数は、設置するアノード12及びカソード13の数や電解槽10の大きさ等に応じて適宜変更され、特に限定されることはない。
The number of nozzles 33 installed is appropriately changed according to the number of
給液管34は、供給流路31を通って調整槽20から送液された電解液11を、電解槽10内へ供給するための配管であり、電解液11により腐食されない材質からなるものである。電解槽10内には、複数の給液管34が、電極の高さ方向に所定の間隔で多段に配置されており、給液管34の一方の先端部が、それぞれ供給流路31に接続されている。この構成により、電解装置1では、供給流路31を通って調整槽20から送液された電解液11を、ノズル33を介して電解槽10内へ供給することができ、また、ノズル33を電極の高さ方向に対して所定の間隔で多段に配置することができる。
The
以上で説明した通り、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置1は、電解槽10及び調整槽20に接続され、電解槽10内に電解液11を供給する複数のノズル33が調整槽20と反対側の電解槽10の槽壁17b付近に設けられ、電解液11を循環させる循環手段30とを有している。従って、電解装置1がこのような循環手段30を有することにより、電解液11を循環させ、且つノズル33から調整槽20側に向って電極と平行に電解液11を噴流させることができるので、電解装置1全体の電解液11の組成、濃度、pH、液温等を均一化することができる。その結果、電解液11の均一化を図ることにより、粒径の均一性に優れ、粒度分布の幅が狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を生成することができる。
As described above, the
また、電解装置1では、ノズル33から調整槽20側に向って電極と平行に電解液11を噴流させることができるので、電解液11の揮発やミストの飛散等を抑制することができ、電解装置1における周辺環境の悪化を防止して、安全性を確保することができる。
Moreover, in the
更に、電解装置1では、循環手段30において複数且つ多段に設けられたノズル33により、電極間Aや電極と電解槽壁との間隙B,Cに上述の電解液11の噴流を層流として供給することができるので、電極間Aや電極と電解槽壁との間隙B,Cの電解液11の澱みが解消され、電解槽10内の電解液11の均一化を図り、生成される水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の粒度分布の幅の広がりを抑制することができる。
Further, in the
[2.水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法]
本実施の形態に係る水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法(以下、単に「水酸化物の製造方法」と称する場合もある。)では、上述した通りの水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置を用いることにより、電解法を利用して、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を得る。なお、ここでは、図1及び図2に示す電解装置1を用いた場合を例に挙げて説明する。
[2. Method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder]
In the method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder according to the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “hydroxide production method”), the indium hydroxide powder or hydroxide as described above. By using a tin powder electrolyzer, an indium hydroxide powder or a tin hydroxide powder is obtained using an electrolysis method. Here, the case where the
水酸化物の製造方法は、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を含む電解液11(以下、「電解スラリー」という。)を得る電気分解工程と、電解スラリーから電解液11を固液分離する電解液分離工程と、電解スラリーに電解液11を加えてリパルプ洗浄し、洗浄スラリーを得るリパルプ洗浄工程と、得られた洗浄スラリーから洗浄液を脱水して水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を得る洗浄液脱水工程と、得られた水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を乾燥する乾燥工程とを有している。以下、各工程の詳細について、それぞれ説明する。
The method for producing hydroxide includes an electrolysis step for obtaining an electrolytic solution 11 (hereinafter referred to as “electrolytic slurry”) containing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, and solid-liquid separation of the
<2−1.電気分解工程>
電気分解工程では、金属インジウム又は金属スズをアノード(陽極)12とし、対極のカソード(陰極)13に導電性の金属やカーボン電極等を使用し、アノード12及びカソード13を電解液11に浸漬して両極間に電位差を発生させて、電流を生じさせることでアノード12が溶解し、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉が晶析して、電解スラリーを生成する。
<2-1. Electrolysis process>
In the electrolysis process, metal indium or metal tin is used as the anode (anode) 12, a conductive metal or carbon electrode is used as the counter electrode (cathode) 13, and the
(電解液)
電解液11としては、水溶性の硝酸塩、硫酸塩、塩化物塩等の一般的な電解質塩の水溶液を用いることができる。電気分解工程では、それらの中でも、硝酸アンモニウムが好ましい。硝酸アンモニウムは、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を沈殿した後の乾燥、仮焼後に硝酸イオン及びアンモニウムイオンが窒素化合物として除去されて不純物として残らず、生成される水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の純度を高め、且つコストを削減することができる。
(Electrolyte)
As the
電気分解工程では、生成された水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の溶解度が10−6mol/L〜10−3mol/Lとなるように、電解液11を調整することが好ましい。電気分解工程では、生成された水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の溶解度を10−6mol/L〜10−3mol/Lの範囲内とすることで、適度に水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の一次粒子の成長が促進される。これにより、電気分解工程では、一次粒子の凝集が抑制されるため、粒度分布の幅が広くならず、粒度分布の幅が狭く、粒径が均一な水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を得ることができる。
In the electrolysis step, it is preferable to adjust the
水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の溶解度が10−6mol/L未満の場合には、アノード12から溶け出した金属イオンが核化しやすくなるため、一次粒子径が微細化し過ぎてしまう。その場合には、後の水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の分離回収が困難となるため好ましくない。
When the solubility of the indium hydroxide powder or the tin hydroxide powder is less than 10 −6 mol / L, the metal ions dissolved from the
一方、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の溶解度が10−3mol/Lを超える場合には、粒子成長の促進により一次粒子径が大きくなるため、粒子を成長させるほど、成長する粒子と成長しない粒子の間で粒子径の違いが大きくなる。粒子径の違いは、凝集の度合いに影響を与えるため、結果として粒度分布の幅が広くなってしまう。水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の粒度分布の幅が広くなると、これらを仮焼して得られる酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の粒度分布の幅も広くなり、これを焼結して得られるスパッタリングターゲットは高密度となり難いため好ましくない。 On the other hand, when the solubility of indium hydroxide powder or tin hydroxide powder exceeds 10 −3 mol / L, the primary particle diameter increases due to the promotion of particle growth. The difference in particle size between particles that do not become large. Since the difference in particle diameter affects the degree of aggregation, as a result, the width of the particle size distribution becomes wide. When the width of the particle size distribution of the indium hydroxide powder or tin hydroxide powder becomes wider, the width of the particle size distribution of the indium oxide powder or tin oxide powder obtained by calcining these becomes wider and is obtained by sintering this. A sputtering target is not preferred because it is difficult to achieve a high density.
電解液11の濃度は、0.1mol/L〜2.0mol/Lに調整することが好ましい。電解液11の濃度が0.1mol/L未満である場合には、電解時の電圧上昇が大きくなり、通電部が発熱したり、電力コストが高くなったりする等の問題が生じるため好ましくない。一方、電解液11の濃度が2.0mol/Lを超える場合には、電解によって水酸化インジウム粒子又は水酸化スズ粒子が粗大化し、粒径のばらつきが大きくなるため好ましくない。
The concentration of the
電気分解工程において、水酸化インジウム粉を得る場合には、電解液11のpHを2.5〜4.0に調整することが好ましい。電解液11のpHが2.5未満である場合には、水酸化インジウム粉の沈澱が生じない。一方、電解液11のpHが4.0を超える場合には、水酸化インジウム粉の析出が速すぎて電解液11の濃度が不均一のまま沈澱が形成されるため、粒度分布の幅が広くなり、粒度分布の幅を小さく制御することができない。
In the electrolysis step, when obtaining indium hydroxide powder, it is preferable to adjust the pH of the
電気分解工程において、水酸化スズ粉を得る場合には、電解液11のpHを2.5〜8.0に調整することが好ましい。電解液11のpHが2.5未満である場合には、水酸化スズ粉の沈澱が生じない。一方、電解液11のpHが8.0を超える場合には、水酸化スズ粉の析出が速すぎて電解液11の濃度が不均一のまま沈澱が形成されるため、粒度分布の幅が広くなり、粒度分布の幅を小さく制御することができない。
In the electrolysis step, when obtaining tin hydroxide powder, the pH of the
電解液11の液温は、20℃〜60℃に調整することが好ましい。電解液11の液温が20℃未満である場合には、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の析出が遅すぎる。一方、電解液11の液温が60℃を超える場合には、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉が析出するのが速すぎて電解液11の濃度が不均一のまま沈澱が形成されるため、粒度分布の幅が広がる。
The liquid temperature of the
(電流密度)
電解時の電流密度は、4A/dm2〜20A/dm2に調整することが好ましい。これにより、広範囲の電流密度とすることができる。電解時の電流密度が4A/dm2未満である場合には、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の生産効率が低下してしまう。一方、電解時の電流密度が20A/dm2を超える場合には、電解液11の上昇や、アノード12(例えば、金属インジウム)の表面に不動態化して電解し難しくなる等の問題が生じるので好ましくない。
(Current density)
Current density during electrolysis is preferably adjusted to 4A / dm 2 ~20A / dm 2 . As a result, a wide range of current densities can be obtained. When the current density during electrolysis is less than 4 A / dm 2 , the production efficiency of indium hydroxide powder or tin hydroxide powder is lowered. On the other hand, when the current density during electrolysis exceeds 20 A / dm 2 , problems such as an increase in the
(電解液流量)
電解槽10当たりの電解液流量は、0.007L/min/A(槽電流)〜0.03L/min/A(槽電流)であることが好ましい。0.007L/min/A(槽電流)未満の場合には、核発生よりも核成長が優先し、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の粒子径が大きくなる。一方、電解槽10当たりの電解液流量が0.03L/min/A(槽電流)を超える場合には、電解液11の揮発や、ミストの飛散等により、電解装置1周辺の環境の悪化や安全面での問題がある。
(Electrolyte flow rate)
The electrolyte flow rate per
なお、電解槽10当たりの電解液流量が、0.007L/min/A(槽電流)以上では、電解液11中に生成した水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を槽底14に沈殿させず、懸濁した状態で電解を行うことが好ましい。
In addition, when the electrolytic solution flow rate per
(電気分解)
電気分解工程では、図1に示す通りに電解装置1を整備し、電解槽10及び調整槽20に電解液11を投入して電解を開始する。
(Electrolysis)
In the electrolysis process, the
また、電気分解工程では、電解中に電解槽10の電解液11を調整槽20で調整し、循環手段30によって、供給流路31から給液管34を通ってノズル33から電解槽10内へ供給する。電気分解工程では、循環手段30によって電解液11を電解槽10内へ供給する際には、複数のノズル33から、電解槽10の槽壁17bから調整槽20へ向かって電解液11が吐出され、電極間A及び電極と電解槽10の槽壁17c,17dとの間隙B,Cに、電解液11の複数の噴流の集合(層流)を形成する。
Further, in the electrolysis process, the
電気分解工程では、電解液11が調整槽20から電解槽10内に供給されることにより、その液面が上昇して排水口18からオーバーフローし、電解液11が調整槽20に戻される。
In the electrolysis process, when the
電気分解工程では、電解槽10の排水口18からオーバーフローした電解液11を、調整槽20でpHや液温等を調整し、調整済みの電解液11を循環ポンプ32によって供給流路31を介して再び電解槽10内へ供給し、これを連続的に行うことで、循環手段30で電解液11を電解装置1内に循環させる。
In the electrolysis process, the
電気分解工程では、電解が終了した後に、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を含む電解スラリーが得られる。 In the electrolysis step, after the electrolysis is completed, an electrolytic slurry containing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder is obtained.
電気分解工程では、電解槽10内の電解液11は、電解による通電時間の経過と共に、その組成、濃度、pH、液温等が変化する。より詳細には、時間の経過と共に電解槽10の液面付近と槽底14付近における電解液11の組成、濃度、pH、液温等が不均一となり、生成する水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の粒径に差異が発生する。
In the electrolysis process, the composition, concentration, pH, liquid temperature, and the like of the
つまり、調整槽20において、電解液11のpHや液温に関する制御及び維持が適切に行われない場合には、生成される水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の粒度分布の幅が広くなってしまう。
That is, in the
そこで、電気分解工程では、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の粒度分布の幅の広がりを抑制するために、循環手段30により、電極間Aや電極と電解槽10の槽壁17c,17dとの間隙B,Cに電解液11の層流を形成すると共に、電解液11を循環させる。
Therefore, in the electrolysis process, in order to suppress the spread of the particle size distribution of the indium hydroxide powder or the tin hydroxide powder, the circulation means 30 allows the interelectrode A and the electrodes and the
その結果、電気分解工程では、形成された電解液11の層流により、電極間A及び間隙B,Cの電解液11の澱みを解消して組成、濃度、pH、液温等を均一にすることができる。更に、電気分解工程では、循環手段30で、電解液11の層流の形成と共に、電解液11を電解装置1内に循環させることで、電解装置1内全体の電解液11の組成、濃度、pH、液温等の均一化を図ることができ、粒度分布の幅の狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を含む電解スラリーを生成することができる。
As a result, in the electrolysis process, the laminar flow of the formed
<2−2.電解液分離工程>
次に、電解液分離工程では、上述した電気分解工程により得られた電解スラリーから、電解液11と水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を含むケーキとを固液分離する。
<2-2. Electrolyte separation process>
Next, in the electrolytic solution separation step, the
電解液分離工程では、電解スラリーから電解液11を分離するために、微細な粉末であっても目詰まりを起こし難く、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の回収効率が高いクロスフロー方式のロータリーフィルタを使用する。ロータリーフィルタで使用するろ布は、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の回収率を高めるため、できるだけ通気度が小さい方が望ましい。特に、電解液分離工程では、通気度が0.3cm3/sec/cm2以下のものが好ましい。
In the electrolytic solution separation step, since the
<2−3.リパルプ洗浄工程>
次に、リパルプ洗浄工程では、電解液分離工程で得られた水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を含むケーキには電解液11が含まれるため、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉に洗浄液を加えて水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉をリパルプ洗浄し、洗浄スラリーを得る。
<2-3. Repulp washing process>
Next, in the repulp washing process, since the
リパルプ洗浄に使用する洗浄液は、不純物が少ない方が望ましいため、純水を用いる。リパルプ洗浄工程では、特に、「JIS K0557」に規定されたA2グレード以上の洗浄液であることが望ましい。A2グレード以下の洗浄液を用いる場合には、シリカなどの不純物が混入し、生成された水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を使用したスパッタリングターゲットを作製する際に問題となるため、好ましくない。 Since it is desirable that the cleaning liquid used for the repulp cleaning has less impurities, pure water is used. In the repulp washing process, it is particularly desirable that the washing liquid is A2 grade or higher as defined in “JIS K0557”. When using a cleaning liquid of A2 grade or lower, impurities such as silica are mixed, which causes a problem when producing a sputtering target using the generated indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, which is not preferable.
リパルプ洗浄工程では、ケーキ中に含まれる水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉1kgに対して5L〜20Lの純水を用いて洗浄することが望ましい。使用する純水の量が5Lより少ない場合には、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉内に、電解液11成分である硝酸アンモニウム等が多く残留してしまい、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の乾燥時や、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を仮焼し、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉を得る際に、火災が発生する危険性が高くなる。一方、リパルプ洗浄工程では、20Lの純水を使用すれば洗浄できるため、20Lよりも多く純水を使用すると、洗浄後の排水処理量が増加し、コストアップとなってしまう。
In the repulp washing step, it is desirable to wash using 5 L to 20 L of pure water with respect to 1 kg of indium hydroxide powder or tin hydroxide powder contained in the cake. When the amount of pure water to be used is less than 5 L, a large amount of ammonium nitrate or the like as the
リパルプ洗浄工程では、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を含むケーキに洗浄液を加えて必要に応じて撹拌を行う。リパルプ洗浄工程では、リパルプ洗浄を1回以上行うことによって、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を含むケーキ中の電解液11を除去でき、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を含むケーキを洗浄して、洗浄スラリーを得ることができる。
In the repulp washing step, a washing solution is added to the cake containing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder and stirred as necessary. In the repulp washing step, the
<2−4.洗浄液脱水工程>
洗浄液脱水工程では、リパルプ洗浄工程で得られた洗浄スラリーから洗浄液を脱水し、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を得る。
<2-4. Cleaning liquid dehydration process>
In the washing liquid dehydration step, the washing liquid is dehydrated from the washing slurry obtained in the repulp washing step to obtain indium hydroxide powder or tin hydroxide powder.
脱水には、微細な粉末であっても目詰まりを起こし難く回収効率の高いクロスフロー方式のロータリーフィルタを使用する。 For the dehydration, a cross-flow type rotary filter is used that is highly resistant to clogging even if it is a fine powder.
また、電解液11や洗浄液を再利用する場合には、洗浄液脱水工程では、洗浄スラリーを脱水して得られた洗浄液を加熱して所定の時間減圧蒸留し、濃縮液を得る。次に、洗浄液脱水工程では、得られた濃縮液を電解液分離工程により分離された電解液11と混合し、電気分解工程で使用した電解液11と同じ濃度やpH等になるように、純水を添加して調整する。その後、洗浄液脱水工程では、純水を添加して調整した電解液11を再び調整槽20に投入し、循環ポンプ32により供給流路31を介して電解槽10に供給する。
When the
その結果、電気分解工程では、洗浄液脱水工程において再生した電解液11を用いて、新たな電解を行うことができる。また、電解液11や洗浄液を再利用することで、電解液11を廃液として廃棄することがなくなり、廃液処理に伴うコストを削減することができ、更に、電解液11の損失を抑制できると共に、環境への負荷を抑制することができる。
As a result, in the electrolysis process, new electrolysis can be performed using the
<2−5.乾燥工程>
乾燥工程では、洗浄液脱水工程で得られた水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を乾燥する。
<2-5. Drying process>
In the drying step, the indium hydroxide powder or tin hydroxide powder obtained in the cleaning liquid dehydration step is dried.
乾燥工程では、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の乾燥方法は特に限定されるものではなく、例えば、スプレードライヤ、空気対流型乾燥炉、赤外線乾燥炉等の乾燥機を用いて乾燥することができる。これらの中では、特に、粒径の均一性に優れ、粒度分布の幅の狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を得るという観点から、スプレードライヤにて噴霧乾燥することが好ましい。 In the drying process, the method for drying the indium hydroxide powder or tin hydroxide powder is not particularly limited, and for example, drying may be performed using a dryer such as a spray dryer, an air convection drying furnace, an infrared drying furnace or the like. it can. Among these, spray drying with a spray dryer is particularly preferable from the viewpoint of obtaining indium hydroxide powder or tin hydroxide powder having excellent uniformity in particle size and a narrow particle size distribution.
乾燥条件は、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉に含まれる水分を除去できれば特に限定されないが、例えば、乾燥温度を80℃〜150℃の範囲とすることが好ましい。乾燥温度が80℃よりも低い場合には、乾燥が不十分となり、150℃よりも高い場合には、水酸化インジウム又は水酸化スズから酸化インジウム又は酸化スズに変化してしまう。また、乾燥時間は、温度により異なるが、約10時間〜24時間程度である。 The drying conditions are not particularly limited as long as moisture contained in the indium hydroxide powder or the tin hydroxide powder can be removed. For example, the drying temperature is preferably in the range of 80 ° C to 150 ° C. When the drying temperature is lower than 80 ° C., the drying is insufficient. When the drying temperature is higher than 150 ° C., the indium hydroxide or tin hydroxide is changed to indium oxide or tin oxide. Moreover, although drying time changes with temperature, it is about 10 hours-about 24 hours.
以上で説明した通り、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法では、上述した通りの本実施の形態に係る電解装置を用いることで、粒径が均一で粒度分布の幅の狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を得ることができる。 As described above, in the method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, by using the electrolytic apparatus according to the present embodiment as described above, the particle size is uniform and the particle size distribution is narrow. Indium powder or tin hydroxide powder can be obtained.
[3.酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法]
酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法では、上述した通りの乾燥工程により得られた乾燥後の水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を仮焼して、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉を生成する。
[3. Method for producing indium oxide powder or tin oxide powder]
In the method for producing indium oxide powder or tin oxide powder, the indium hydroxide powder or tin hydroxide powder after drying obtained by the drying process as described above is calcined to produce indium oxide powder or tin oxide powder. .
酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法では、これらの仮焼条件は、得られた水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉に応じて適宜決定するが、例えば、仮焼温度が600℃〜800℃、仮焼時間が1時間〜10時間で行うことが好ましい。 In the method for producing indium oxide powder or tin oxide powder, these calcining conditions are appropriately determined according to the obtained indium hydroxide powder or tin hydroxide powder. For example, the calcining temperature is 600C to 800C. The calcining time is preferably 1 hour to 10 hours.
酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法では、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の仮焼温度が600℃よりも低いと、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉のBET値が15m2/gを超えてしまい、一次粒子が小さすぎるために、凝集性を有する粉末となる。これにより、得られた酸化インジウム粉又は酸化スズ粉では、高密度の焼結材料、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)焼結材料を得ることができない。 In the method for producing indium oxide powder or tin oxide powder, when the calcining temperature of indium hydroxide powder or tin hydroxide powder is lower than 600 ° C., the BET value of indium oxide powder or tin oxide powder exceeds 15 m 2 / g. Therefore, since the primary particles are too small, the powder has cohesiveness. Thereby, with the obtained indium oxide powder or tin oxide powder, a high-density sintered material, for example, an indium tin oxide (ITO) sintered material cannot be obtained.
一方、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法では、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の仮焼温度が800℃より高いと、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉のBET値が10m2/g未満になり、一次粒子径が大きくなり、粒子間に生じる空孔も大きくなるため、焼結性が低下する。これにより、得られた酸化インジウム粉又は酸化スズ粉では、高密度の焼結材料を得ることができない。 On the other hand, in the method for producing indium oxide powder or tin oxide powder, when the calcining temperature of indium hydroxide powder or tin hydroxide powder is higher than 800 ° C., the BET value of indium oxide powder or tin oxide powder is less than 10 m 2 / g. Thus, the primary particle size is increased and the pores generated between the particles are also increased, so that the sinterability is lowered. Thereby, a high-density sintered material cannot be obtained with the obtained indium oxide powder or tin oxide powder.
従って、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法では、高密度の焼結材料を得るために、仮焼温度を600℃〜800℃の範囲とすることが好ましい。 Therefore, in the method for producing indium oxide powder or tin oxide powder, the calcining temperature is preferably in the range of 600 ° C to 800 ° C in order to obtain a high-density sintered material.
酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法では、得られた酸化インジウム粉又は酸化スズ粉において、比表面積のBET値が、10m2/g〜15m2/gの範囲内に制御されており、粒度分布の累積粒度10%径(D10)が0.2μm以上、累積粒度90%径(D90)が2.7μm以下である。このような酸化インジウム粉又は酸化スズ粉は、比表面積が制御されていることから、分散性が良く、凝集が少ないため、高密度の焼結材料を生成することができる。
In the method of manufacturing an indium oxide powder or tin oxide powder, in the obtained indium oxide powder or tin oxide powder, BET value of specific surface area are controlled in the range of 10m 2 / g~15m 2 / g, particle size The
酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法では、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉をより所望の粒径とするために、必要に応じて解砕又は粉砕を行ってもよい。また、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法では、水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解の際に、電解液11として硝酸アンモニウムを用いた場合には、硝酸アンモニウムの分解が生じ、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉への混入を防止することができる。
In the method for producing indium oxide powder or tin oxide powder, the indium oxide powder or tin oxide powder may be crushed or pulverized as necessary in order to obtain a more desired particle size. In addition, in the method for producing indium oxide powder or tin oxide powder, when ammonium nitrate is used as the
[4.スパッタリングターゲットの製造方法]
本実施の形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法では、上述した通りの酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法により得られた酸化インジウム粉及び/又は酸化スズ粉を用いてスパッタリングターゲットを作製する。
[4. Manufacturing method of sputtering target]
In the method for manufacturing a sputtering target according to the present embodiment, a sputtering target is manufactured using indium oxide powder and / or tin oxide powder obtained by the method for manufacturing indium oxide powder or tin oxide powder as described above.
先ず、スパッタリングターゲットの製造方法では、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法で得られた酸化インジウム粉及び酸化スズ粉を、スパッタリングターゲットの他の原料と所定の割合で混合し、造粒粉を作製する。次に、スパッタリングターゲットの製造方法では、得られた造粒粉を用いて、例えば、コードプレス法により成型体を作製する。次に、スパッタリングターゲットの製造方法では、得られた成型体を、大気圧下で、例えば、1300℃〜1600℃の温度範囲内で焼結を行う。次に、スパッタリングターゲットの製造方法では、必要に応じて、得られた焼結体の平面や側面を研磨する等の加工を行う。そして、スパッタリングターゲットの製造方法では、加工後の焼結体を、Cu製のバッキングプレートにボンディングすることにより、酸化インジウムスズスパッタリングターゲット(ITOスパッタリングターゲット)を得ることができる。 First, in the sputtering target manufacturing method, indium oxide powder and tin oxide powder obtained by the manufacturing method of indium oxide powder or tin oxide powder are mixed with other raw materials of the sputtering target at a predetermined ratio, and the granulated powder is mixed. Make it. Next, in the manufacturing method of a sputtering target, a molded object is produced by the code press method using the obtained granulated powder. Next, in the manufacturing method of a sputtering target, the obtained molded object is sintered in the temperature range of 1300 degreeC-1600 degreeC under atmospheric pressure, for example. Next, in the manufacturing method of a sputtering target, the process of grind | polishing the plane and side surface of the obtained sintered compact is performed as needed. And in the manufacturing method of a sputtering target, an indium tin oxide sputtering target (ITO sputtering target) can be obtained by bonding the sintered body after processing to a Cu backing plate.
スパッタリングターゲットの製造方法では、原料となる酸化インジウム粉及び酸化スズ粉の比表面積が制御されており、分散性が良いものであるため、高密度の焼結体を得ることができ、スパッタリングターゲットの密度を高くすることできる。これにより、得られたスパッタリングターゲットは、加工中に割れ欠けが生じず、スパッタの際に異常放電が発生することも抑制できる。 In the manufacturing method of the sputtering target, the specific surface area of the indium oxide powder and tin oxide powder as raw materials is controlled and the dispersibility is good, so that a high-density sintered body can be obtained. The density can be increased. As a result, the obtained sputtering target is free from cracks during processing, and it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge during sputtering.
スパッタリングターゲットの製造方法では、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の製造方法で得られた酸化インジウム粉又は酸化スズ粉を、それぞれ単独で用いて、酸化インジウムスパッタリングターゲット又は酸化スズスパッタリングターゲットを作製してもよい。 In the method for producing a sputtering target, the indium oxide powder or the tin oxide powder obtained by the method for producing indium oxide powder or tin oxide powder can be used alone to produce an indium oxide sputtering target or a tin oxide sputtering target. Good.
また、スパッタリングターゲットの製造方法では、ITOスパッタリングターゲットを作製する場合において、酸化インジウム粉又は酸化スズ粉の何れかについては、他の製造方法により得られたものを適用してもよいが、上述した通りの電解装置1により製造した水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を用いて作製されたものを用いることが好ましい。
Moreover, in the manufacturing method of a sputtering target, when producing an ITO sputtering target, what was obtained by the other manufacturing method may be applied about either indium oxide powder or tin oxide powder, but it was mentioned above. It is preferable to use what was produced using the indium hydroxide powder or the tin hydroxide powder manufactured with the
以上で説明した通り、スパッタリングターゲットの製造方法では、上述した通りの本実施の形態に係る水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法により得られた、粒径が均一で粒度分布の幅の狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を用いて作製した酸化インジウム粉及び/又は酸化スズ粉を、スパッタリングターゲットの原料として用いている。その結果、スパッタリングターゲットの製造方法では、相対密度が高い焼結体を得ることができ、最終的に、この焼結体により高密度のスパッタリングターゲットを作製することができる。 As described above, in the method for manufacturing a sputtering target, the particle diameter is uniform and the particle size distribution width obtained by the method for manufacturing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder according to the present embodiment as described above. Indium oxide powder and / or tin oxide powder prepared using narrow indium hydroxide powder or tin hydroxide powder is used as a raw material for the sputtering target. As a result, in the sputtering target manufacturing method, a sintered body having a high relative density can be obtained, and finally, a high-density sputtering target can be produced using the sintered body.
以下、実施例及び比較例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example and a comparative example, this invention is not limited to these Examples and a comparative example.
[実施例1]
(1)電気分解工程
実施例1における電気分解工程では、図1に示す電解装置1を用いて水酸化インジウム粉を生成した。電解装置1は、縦100cm、横40cm、深さ50cmの200Lの電解槽10と、縦20cm、横40cm、深さ50cmの40Lの調整槽20とを備え、電解槽10と調整槽20とは、隣接して設けられている。図1及び図2に示すように、電解装置1では、電解槽10と調整槽20とが供給流路31により接続され、供給流路31は、循環ポンプ32とノズル33が設けられた給液管34とを備えている。
[Example 1]
(1) Electrolysis process In the electrolysis process in Example 1, indium hydroxide powder was produced | generated using the
図2に示すように、電解槽10には、その槽内に、複数のアノード(陽極)12とカソード(陰極)13とがそれぞれ配置されている。実施例1では、アノード12には、純度99.9999%のインジウム金属を巾26cm、高さ40cm、厚み8mmの板状に成型したものを4枚準備し、カソード13には、巾26cm、高さ40cm、厚み4mmのチタン金属板を5枚準備した。
As shown in FIG. 2, a plurality of anodes (anodes) 12 and cathodes (cathodes) 13 are arranged in the
図2に示すように、電解槽10内には、5枚のカソード13と4枚のアノード12とを、垂直にして両極が互いに平行となるよう交互に配置し、カソード13とアノード12と間の距離を2.0cmに調節した。そして、実施例1では、5枚のカソード13と4枚のアノード12とを、導線15aで電気的に接続した。
As shown in FIG. 2, in the
また、図2に示すように、電解槽10内には、調整槽20の反対側の電解槽10の槽壁17b側から、アノード12及びカソード13の極間に対して平行に電解液11を噴射できるノズル33を設けた給液管34を、電解槽10の深さ方向に三段設けた。ノズル33は、図3に示すように、ノズル内径Dが5mm、ノズル長さLが10mmで構成される突出し管を有するものを使用した。また、図2に示すように、調整槽20と電解槽10との間に設けられた槽壁17aの上部の中央部には、電解液11をオーバーフローさせるための排水口18を配置した。
In addition, as shown in FIG. 2, the
更に、図2に示すように、調整槽20内は、電解液11を撹拌する撹拌棒21、pHを測定するpH電極22、電解液11の液温を制御及び維持するヒーター23及び冷却器24が設けられている。また、実施例1では、調整槽20に近接して、電解液11のpHを制御及び維持する薬液タンク25及び薬液添加用の定量ポンプ26が設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the inside of the
電解装置1の調整槽20には、電解液11として、1.0mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液40Lが投入されている。実施例1では、調整槽20において、硝酸アンモニウム水溶液に対し1N硝酸を添加し、水素イオン濃度指数pHを4.0に調整した。電解液11のpHの測定は、調整槽20に取り付けたpH電極22を用いて行った。また、電解液11において、このpHを維持しつつ、更にヒーター23及び冷却器24を使用して、電解液11の温度を25℃に維持した。調整槽20では、撹拌棒21で槽内の電解液11を撹拌して電解液11の調整を行った。
The
実施例1では、電解中は循環ポンプ32により、20L/minの速度で調整槽20内の電解液11を、供給流路31を介して給液管34へ送液し、更に、給液管34に設けられたノズル33から噴射して電解槽10へ送液した。なお、実施例1では、電解液11の給液速度を、電解槽10当たりの電解液流量に換算すると、0.015L/min/A(槽電流)であった。また、電解槽10内の電解液11は、電解槽10の側壁18bの上部の中央部に設けられた排水口18から、オーバーフローにより調整槽20に送られ、電解槽10と調整槽20との間を循環している。
In the first embodiment, during the electrolysis, the
電解装置1では、電極電流密度を15A/dm2に調節し、電解を6時間継続した。この電解により、電気分解工程では、水酸化インジウム粉を含む電解スラリーが得られた。
In the
(2)電解液分離工程
次に、実施例1における電解液分離工程では、電気分解工程で得られた水酸化インジウム粉を含む電解スラリーの固液分離を行った。電解液分離工程では、水酸化インジウム粉を含む電解スラリーの固液分離を行うに際して、ロータリーフィルタ(寿工業(株)製、RFU−02B)と、ろ布(KE−022、通気度0.1cm3/sec/cm2)を使用した。その結果、電解液分離工程では、固液分離により、水酸化インジウムケーキと、分離された電解液11とが得られた。
(2) Electrolytic Solution Separation Step Next, in the electrolytic solution separation step in Example 1, solid-liquid separation of the electrolytic slurry containing indium hydroxide powder obtained in the electrolysis step was performed. In the electrolytic solution separation step, when performing solid-liquid separation of the electrolytic slurry containing indium hydroxide powder, a rotary filter (manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd., RFU-02B) and a filter cloth (KE-022, air permeability 0.1 cm) 3 / sec / cm 2 ) was used. As a result, in the electrolytic solution separation step, an indium hydroxide cake and the separated
(3)リパルプ洗浄工程
次に、実施例1におけるリパルプ洗浄工程では、電解液分離工程で得られた水酸化インジウムケーキを洗浄した。リパルプ洗浄工程では、水酸化インジウムケーキに対して、純水を加えてステンレスバケツ容器で撹拌し、再分散した。次いで、リパルプ洗浄工程では、電解液分離工程と同様にして固液分離操作を行い、再び水酸化インジウムケーキと、分離された洗浄液とが得られた。
(3) Repulp washing process Next, in the repulp washing process in Example 1, the indium hydroxide cake obtained in the electrolytic solution separation process was washed. In the repulp washing step, pure water was added to the indium hydroxide cake, and the mixture was stirred in a stainless bucket container and redispersed. Next, in the repulp washing step, the solid-liquid separation operation was performed in the same manner as in the electrolytic solution separation step, and the indium hydroxide cake and the separated washing solution were obtained again.
(4)洗浄液脱水工程
次に、実施例1における洗浄液脱水工程では、減圧蒸留装置(日鉄住友環境株式会社製、エコプリマ)を使用して、濃縮加熱用ヒーター釡(容量1m3)に、リパルプ洗浄工程で得られた洗浄液100Lを仕込み、電気ヒーター100kW/hrで4時間減圧蒸留を実施し、濃縮液を得た。
(4) Cleaning liquid dehydration process Next, in the cleaning liquid dehydration process in Example 1, repulping was performed on a heater / heater for concentration heating (capacity 1 m 3 ) using a vacuum distillation apparatus (manufactured by Nippon Steel & Sumitomo Environment Co., Ltd., Eco Prima). 100 L of the cleaning liquid obtained in the cleaning process was charged and distilled under reduced pressure for 4 hours with an electric heater 100 kW / hr to obtain a concentrated liquid.
次に、洗浄液脱水工程では、得られた濃縮液を、電解液分離工程で得られた電解液11と混合し、電気分解工程で使用した電解液11の濃度やpH等と同じになるよう純水を添加して調整した後、再び調整槽20に入れて循環ポンプ32により供給流路31を介して電解槽10に供給し、新たな電解を行った。なお、洗浄液脱水工程までの工程において、電解液11は、廃液として廃棄されることはなかった。
Next, in the washing liquid dehydration process, the obtained concentrated liquid is mixed with the
実施例1では、洗浄液脱水工程における操作を3回繰り返して、得られた水酸化インジウムスラリーをサンプリングし、粒度分布をレーザー回折・散乱法(株式会社島津製作所製、SALD−2200)により測定した。 In Example 1, the operation in the washing liquid dehydration step was repeated three times, the obtained indium hydroxide slurry was sampled, and the particle size distribution was measured by a laser diffraction / scattering method (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation).
(5)乾燥工程
実施例1では、洗浄液脱水工程により得られた水酸化インジウムスラリーをスプレードライヤで噴霧乾燥した。実施例1では、乾燥した水酸化インジウム粉について、粒度分布を測定し、その結果を表1に示した。
(5) Drying process In Example 1, the indium hydroxide slurry obtained by the washing liquid dehydration process was spray-dried with a spray dryer. In Example 1, the particle size distribution was measured for the dried indium hydroxide powder, and the results are shown in Table 1.
(6)酸化インジウム粉の製造工程
実施例1では、乾燥工程で乾燥した水酸化インジウム粉を、大気中700℃で焼成し、酸化インジウム粉を得た。実施例1では、得られた酸化インジウム粉の製造条件をまとめ、表1に示した。
(6) Manufacturing process of indium oxide powder In Example 1, the indium hydroxide powder dried at the drying process was baked at 700 degreeC in air | atmosphere, and the indium oxide powder was obtained. In Example 1, the manufacturing conditions of the obtained indium oxide powder were summarized and shown in Table 1.
[実施例2]
実施例2では、調整槽20の液量を200Lとした以外は実施例1と同様にして、水酸化インジウム粉を作製し、その水酸化インジウム粉から酸化インジウム粉を作製した。また、実施例2では、作製した水酸化インジウム粉の粒度分布、及び酸化インジウム粉の製造条件をまとめ、表1に示した。
[Example 2]
In Example 2, an indium hydroxide powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of liquid in the
[実施例3]
実施例3では、電解槽10当たりの電解液流量を0.027L/min/A(電解液速度:36L/min)とした以外は実施例1と同様にして、水酸化インジウム粉を作製し、その水酸化インジウム粉から酸化インジウム粉を作製した。また、実施例3では、作製した水酸化インジウム粉の粒度分布、及び酸化インジウム粉の製造条件をまとめ、表1に示した。
[Example 3]
In Example 3, indium hydroxide powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic solution flow rate per
[実施例4]
実施例4では、アノード(陽極)12に純度99.99%のスズ金属を使用し、電解液のpHを7.0に調整した以外は実施例1と同様にして、水酸化インジウム粉を作製し、その水酸化インジウム粉から酸化インジウム粉を作製した。また、実施例4では、作製した水酸化スズ粉の粒度分布、及び酸化スズ粉の製造条件をまとめ、表2に示した。
[Example 4]
In Example 4, indium hydroxide powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that tin metal having a purity of 99.99% was used for the anode (anode) 12 and the pH of the electrolyte was adjusted to 7.0. And indium oxide powder was produced from the indium hydroxide powder. In Example 4, the particle size distribution of the produced tin hydroxide powder and the production conditions of the tin oxide powder are summarized in Table 2.
[実施例5]
実施例5では、調整槽20の液量を200Lとした以外は実施例4と同様にして、水酸化スズ粉を作製し、その水酸化スズ粉から酸化スズ粉を作製した。また、実施例5では、作製した水酸化スズ粉の粒度分布、及び酸化スズ粉の製造条件をまとめ、表2に示した。
[Example 5]
In Example 5, a tin hydroxide powder was produced in the same manner as in Example 4 except that the amount of liquid in the
[実施例6]
実施例6では、実施例1により得られた酸化インジウム粉990gと、実施例4により得られた酸化スズ粉10gを用い、混合コールドプレス法により成形体を形成した。次に、実施例6では、得られた成形体を、大気圧中において1400℃で30時間焼結し、酸化インジウム−酸化スズ系焼結体が得られた。実施例6では、得られた焼結体の相対密度をアルキメデス法により測定し、その結果を表3に示した。
[Example 6]
In Example 6, using 990 g of the indium oxide powder obtained in Example 1 and 10 g of the tin oxide powder obtained in Example 4, a compact was formed by a mixed cold press method. Next, in Example 6, the obtained molded body was sintered at 1400 ° C. for 30 hours in atmospheric pressure, and an indium oxide-tin oxide based sintered body was obtained. In Example 6, the relative density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method, and the results are shown in Table 3.
[実施例7]
実施例7では、実施例2により得られた酸化インジウム粉990gと、実施例5により得られた酸化スズ粉10gを用い、混合コールドプレス法により成形体を形成した。次に、実施例7では、得られた成形体を、大気圧中において1400℃で30時間焼結し、酸化インジウム−酸化スズ系焼結体が得られた。実施例7では、得られた焼結体の相対密度をアルキメデス法により測定し、その結果を表3に示した。
[Example 7]
In Example 7, using 990 g of the indium oxide powder obtained in Example 2 and 10 g of the tin oxide powder obtained in Example 5, a compact was formed by a mixed cold press method. Next, in Example 7, the obtained molded body was sintered at 1400 ° C. for 30 hours in the atmospheric pressure to obtain an indium oxide-tin oxide based sintered body. In Example 7, the relative density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method, and the results are shown in Table 3.
[比較例1]
比較例1では、調整槽20を使用せず電解槽10のみで電解を実施し、撹拌棒21、pH電極22、ヒーター23及び冷却器24を、電解槽10内に設置した。比較例1では、電解槽10内の撹拌棒21の回転数を、60rpmとした以外は実施例1と同様にして、水酸化インジウム粉を作製し、その水酸化インジウム粉から酸化インジウム粉を作製した。また、比較例1では、作製した水酸化インジウム粉の粒度分布、及び酸化インジウム粉の製造条件をまとめ、表1に示した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, electrolysis was performed only in the
[比較例2]
比較例2では、調整槽20を使用せず電解槽10のみで電解を実施し、撹拌棒21、pH電極22、ヒーター23及び冷却器24を、電解槽10内に設置した。比較例2では、電解槽10内の撹拌棒21の回転数を、300rpmとした以外は実施例1と同様にして、水酸化インジウム粉を作製し、その水酸化インジウム粉から酸化インジウム粉を作製した。また、比較例2では、作製した水酸化インジウム粉の粒度分布、及び酸化インジウム粉の製造条件をまとめ、表1に示した。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, electrolysis was performed only in the
[比較例3]
比較例3では、電解槽10当たりの電解液流量を、0.005L/min/A(電解液速度:6L/min)とした以外は実施例1と同様にして、水酸化インジウム粉を作製し、その水酸化インジウム粉から酸化インジウム粉を作製した。また、比較例3では、作製した水酸化インジウム粉の粒度分布、及び酸化インジウム粉の製造条件をまとめ、表1に示した。
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 3, indium hydroxide powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic solution flow rate per
[比較例4]
比較例4では、電解槽10当たりの電解液流量を、0.050L/min/A(電解液速度:62L/min)とした以外は実施例1と同様にして、水酸化インジウム粉を作製し、その水酸化インジウム粉から酸化インジウム粉を作製した。また、比較例4では、作製した水酸化インジウム粉の粒度分布、及び酸化インジウム粉の製造条件をまとめ、表1に示した。
[Comparative Example 4]
In Comparative Example 4, indium hydroxide powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic solution flow rate per
[比較例5]
比較例5では、調整槽20を使用せず電解槽10のみで電解を実施し、撹拌棒21、pH電極22、ヒーター23及び冷却器24を、電解槽10内に設置した。比較例5では、電解槽10内の撹拌棒21の回転数を、60rpmとした以外は実施例3と同様にして、水酸化スズ粉を作製し、その水酸化スズ粉から酸化スズ粉を作製した。また、比較例5では、作製した水酸化スズ粉の粒度分布、及び酸化スズ粉の製造条件をまとめ、表2に示した。
[Comparative Example 5]
In Comparative Example 5, electrolysis was performed only in the
[比較例6]
比較例6では、調整槽20を使用せず電解槽10のみで電解を実施し、撹拌棒21、pH電極22、ヒーター23及び冷却器24を、電解槽10内に設置した。比較例6では、電解槽10内の撹拌棒21の回転数を、300rpmとした以外は実施例3と同様にして、水酸化スズ粉を作製し、その水酸化スズ粉から酸化スズ粉を作製した。また、比較例6では、作製した水酸化スズ粉の粒度分布、及び酸化スズ粉の製造条件をまとめ、表2に示した。
[Comparative Example 6]
In Comparative Example 6, electrolysis was performed only in the
[比較例7]
比較例7では、電解槽10当たりの電解液流量を、0.005L/min/A(電解液速度:6L/min)とした以外は実施例3と同様にして、水酸化スズ粉を作製し、その水酸化スズ粉から酸化スズ粉を作製した。また、比較例7では、作製した水酸化スズ粉の粒度分布、及び酸化スズ粉の製造条件をまとめ、表2に示した。
[Comparative Example 7]
In Comparative Example 7, a tin hydroxide powder was prepared in the same manner as in Example 3 except that the electrolytic solution flow rate per
[比較例8]
比較例8では、電解槽10当たりの電解液流量を、0.050L/min/A(電解液速度:62L/min)とした以外は実施例3と同様にして、水酸化スズ粉を作製し、その水酸化スズ粉から酸化スズ粉を作製した。また、比較例8では、作製した水酸化スズ粉の粒度分布、及び酸化スズ粉の製造条件をまとめ、表2に示した。
[Comparative Example 8]
In Comparative Example 8, tin hydroxide powder was prepared in the same manner as in Example 3 except that the electrolytic solution flow rate per
[比較例9]
比較例9では、比較例1により得られた酸化インジウム粉990gと、比較例5により得られた酸化スズ粉10gを用い、混合コールドプレス法により成形体を形成した。次に、比較例9では、得られた成形体を、大気圧中において1400℃で30時間焼結し、酸化インジウム−酸化スズ系焼結体が得られた。比較例9では、得られた焼結体の相対密度をアルキメデス法により測定し、その結果を表3に示した。
[Comparative Example 9]
In Comparative Example 9, a molded body was formed by a mixed cold press method using 990 g of indium oxide powder obtained in Comparative Example 1 and 10 g of tin oxide powder obtained in Comparative Example 5. Next, in Comparative Example 9, the obtained molded body was sintered at 1400 ° C. for 30 hours in an atmospheric pressure to obtain an indium oxide-tin oxide based sintered body. In Comparative Example 9, the relative density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method, and the results are shown in Table 3.
[比較例10]
比較例10では、比較例3により得られた酸化インジウム粉990gと、比較例7により得られた酸化スズ粉10gを用い、混合コールドプレス法により成形体を形成した。次に、比較例10では、得られた成形体を、大気圧中において1400℃で30時間焼結し、酸化インジウム−酸化スズ系焼結体が得られた。比較例10では、得られた焼結体の相対密度をアルキメデス法により測定し、その結果を表3に示した。
[Comparative Example 10]
In Comparative Example 10, a molded body was formed by a mixed cold press method using 990 g of the indium oxide powder obtained in Comparative Example 3 and 10 g of the tin oxide powder obtained in Comparative Example 7. Next, in Comparative Example 10, the obtained molded body was sintered at 1400 ° C. for 30 hours in an atmospheric pressure to obtain an indium oxide-tin oxide based sintered body. In Comparative Example 10, the relative density of the obtained sintered body was measured by Archimedes method, and the result is shown in Table 3.
表1に示す結果から、実施例1及び実施例2では、最小径が0.3μm、最大径が1.1μmであり、また、実施例3では、最小径が0.3μm、最大径が1.0μmである、極めて粒度分布の幅の狭い水酸化インジウム粉が得られることが分かった。 From the results shown in Table 1, in Example 1 and Example 2, the minimum diameter is 0.3 μm and the maximum diameter is 1.1 μm. In Example 3, the minimum diameter is 0.3 μm and the maximum diameter is 1 μm. It was found that indium hydroxide powder having a very narrow particle size distribution of 0.0 μm was obtained.
一方、比較例1及び比較例2では、調整槽20を使用せず電解槽10のみで電解を行い、比較例3では、電解槽10当たりの電解液流量が0.005L/min/A(槽電流)で、それぞれ行った。その結果、表1に示す通り、比較例1乃至比較例3では、粒度分布の幅の広い水酸化インジウム粉が得られることが分かった。
On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, electrolysis is performed only in the
また、比較例4では、電解槽10当たりの電解液流量が0.050L/min/A(槽電流)で電解を行った。その結果、表1に示す通り、比較例4では、電解液の揮発やミストの飛散が激しく、電解を中止したため、水酸化インジウム粉を得ることができなかった。更に、比較例4では、電解液の揮発やミストの飛散等により、電解装置1周辺の環境の悪化や安全面での問題があることが分かった。
Moreover, in the comparative example 4, it electrolyzed by the electrolyte solution flow volume per
表2に示す結果から、実施例4及び実施例5では、最小径が0.3μm、最大径が3.3μmである、極めて粒度分布の幅の狭い水酸化スズ粉が得られることが分かった。 From the results shown in Table 2, it was found that in Example 4 and Example 5, tin hydroxide powder having a very narrow particle size distribution with a minimum diameter of 0.3 μm and a maximum diameter of 3.3 μm was obtained. .
一方、比較例5及び比較例6では、調整槽20を使用せず電解槽10のみで電解を行い、比較例7では、電解槽10当たりの電解液流量が0.005L/min/A(槽電流)で、それぞれ行った。その結果、表2に示す通り、比較例5乃至比較例7では、粒度分布の幅の広い水酸化スズ粉が得られることが分かった。
On the other hand, in Comparative Example 5 and Comparative Example 6, the
また、比較例8では、電解槽10当たりの電解液流量が0.050L/min/A(槽電流)で電解を行った。その結果、表2に示す通り、比較例8では、電解液の揮発やミストの飛散が激しく、電解を中止したため、水酸化スズ粉を得ることができなかった。更に、比較例8では、電解液の揮発やミストの飛散等により、電解装置1周辺の環境の悪化や安全面での問題があることが分かった。
Moreover, in Comparative Example 8, electrolysis was performed at an electrolytic solution flow rate per
表3に示す結果から、実施例6及び実施例7では、相対密度が90%以上の極めて高密度の焼結体が得られることが分かった。 From the results shown in Table 3, it was found that in Example 6 and Example 7, an extremely high density sintered body having a relative density of 90% or more was obtained.
一方、比較例9及び比較例10では、粒度分布の幅の広い水酸化インジウム粉及び水酸化スズ粉を用いたことにより、酸化インジウム粉及び酸化スズ粉の粒度分布も広くなった。その結果、表3に示す通り、比較例9及び比較例10では、相対密度の低い焼結体が得られることが分かった。 On the other hand, in Comparative Example 9 and Comparative Example 10, the particle size distribution of the indium oxide powder and the tin oxide powder was widened by using the indium hydroxide powder and the tin hydroxide powder having a wide particle size distribution. As a result, as shown in Table 3, in Comparative Example 9 and Comparative Example 10, it was found that a sintered body having a low relative density was obtained.
実施例1乃至実施例7及び比較例1乃至比較例10の結果から、循環手段30を有する電解装置1を用いることで、粒径の均一性に優れ、粒度分布の幅の狭い水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉を得ることができる。また、このような水酸化インジウム粉及び/又は水酸化スズ粉を用いることで、相対密度が高い酸化インジウム−酸化スズ系焼結体を得ることができ、最終的に、この焼結体により高密度のスパッタリングターゲットの作製が可能となる。
From the results of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 10, by using the
1 電解装置、10 電解槽、11 電解液、12 アノード(陽極)、13 カソード(陰極)、14 槽底、15a,15b 導線、16 挿通口、17a,17b,17c,17d 槽壁、18 排水口、20 調整槽、21 撹拌棒、22 pH電極、23 ヒーター、24 冷却器、25 薬液タンク、26 定量ポンプ、27 槽底、28 送液口、30 循環手段、31 供給流路、32 循環ポンプ、33 ノズル、34 給液管、A 電極間、B,C 間隙、D ノズル内径、L ノズル長さ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
複数の電極が設けられた電解槽と、
電解液を調整する調整槽と、
上記電解槽及び上記調整槽に接続され、該電解槽内に上記電解液を供給する複数のノズルが該電解槽の該調整槽と反対側の槽壁付近に設けられ、該電解液を循環させる循環手段と、
上記電解槽と上記調整槽との間に設けられた槽壁の上端部に、該電解槽から該調整槽へ上記電解液をオーバーフローさせる排水口とを有し、
上記循環手段は、上記ノズルから上記調整槽側に向って上記電極と平行に上記電解液を噴流させることを特徴とする水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の電解装置。 An electrolysis device for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder by electrolyzing indium or tin,
An electrolytic cell provided with a plurality of electrodes;
An adjustment tank for adjusting the electrolyte,
A plurality of nozzles connected to the electrolytic tank and the adjustment tank and supplying the electrolytic solution into the electrolytic tank are provided in the vicinity of the tank wall opposite to the adjustment tank of the electrolytic tank to circulate the electrolytic solution. Circulation means ,
At the upper end of the tank wall provided between the electrolytic cell and the adjustment tank, it has a drain outlet for overflowing the electrolytic solution from the electrolytic cell to the adjustment tank ,
The circulating means jets the electrolytic solution parallel to the electrode from the nozzle toward the adjustment tank, and is an indium hydroxide powder or tin hydroxide powder electrolyzer.
請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の電解装置を用いることを特徴とする水酸化インジウム粉又は水酸化スズ粉の製造方法。 Indium or tin as an anode, indium hydroxide powder or tin hydroxide powder is produced by electrolysis to produce indium hydroxide powder or tin hydroxide powder,
A method for producing indium hydroxide powder or tin hydroxide powder, wherein the electrolytic apparatus according to any one of claims 1 to 4 is used.
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