KR20150013244A - 금속 수산화물의 제조방법 및 ｉｔｏ 스퍼터링 타깃의 제조방법 - Google Patents

금속 수산화물의 제조방법 및 ｉｔｏ 스퍼터링 타깃의 제조방법 Download PDF

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토시후미 미무라
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Abstract

전해액의 폐수 처리를 할 필요가 없고, 원하는 입경에 모인 금속 수산화물을 얻을 수 있는 양산 성이 높은 금속 수산화물의 제조 방법 및 ITO 타깃의 제조 방법을 제공한다. 전해조(1) 내에 소수성 가스확산층(20a) 및 친수성 반응층(20b)을 적층하여 구성되는 가스 확산 전극(20)을 설치하여 상기 전해조 내를 구획한다. 구획된 전해조의 반응층에 접하는 침전조(11) 내에 전해액(S)를 수납하고 전해액 내에 인듐(4)을 침지시킨다. 가스 확산 전극을 음극으로 하고, 인듐을 양극으로 하여 두 전극 사이에 전압을 인가함과 동시에, 구획된 전해조의 가스 확산층에 접하는 공기(10) 내에 산소를 공급하고 전해하여 전해액 내에 수산화인듐을 석출시킨다.

Description

금속 수산화물의 제조방법 및 ＩＴＯ 스퍼터링 타깃의 제조방법{METHOD FOR PRODUCTION OF METAL HYDROXIDE AND METHOD FOR PRODUCTION OF ITO SPUTTERING TARGET}
본 발명은, 금속 수산화물의 제조방법 및 ITO 스퍼터링 타깃의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 ITO 타깃의 제작에 이용되는 금속 수산화물을 제조하는 것에 관한 것이다.
액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이에는, 전극으로 산화 인듐 주석(이하, 「ITO」라고 한다)막에 해당하는 투명 도전막이 사용되고 있다. ITO막의 성막에는 양산성 등을 고려하여 스퍼터링 장치가 넓게 이용되며, 이 종류의 스퍼터링 장치로는, ITO 타깃에 고주파 전력을 투입하여 ITO막을 성막한 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
이러한 ITO 타깃의 제작 방법은 예를 들면 특허문헌 2로 알려져 있다. 여기에서는, 먼저 전해조 내에 전해액을 수납하고, 이 전해액 내에 양극에 해당하는 인듐과 음극(예를 들면, 철)을 침지시킨 다음, 양 전극 간에 전압을 인가하여 전해를 실시함으로써 수산화인듐을 석출한다. 이어서 석출한 수산화인듐을 회수한 뒤, 회수한 것을 소성하여 산화인듐분말을 얻고, 산화인듐분말에 소정의 비율로 산화주석분말을 혼합하여, 혼합분말을 분쇄, 조립한 후 가압 성형하고, 이 가압 성형한 것을 소결함으로써 ITO 타깃을 얻을 수 있다.
여기서, ITO 타깃에 포함되는 인듐은 자원적으로 부족한 고가의 희소금속으로, ITO 타깃의 제조 단가를 어떻게 하여 낮출 수 있는지가 중요하다. 제조단가를 저감시키는 방법 중 하나로, 수산화인듐의 제조에 이용되는 전해액을 폐기하지 않고 재이용하는 것을 생각할 수 있다. 전해액을 재이용하기 위해서는, 사용 후의 전해액이 불순물을 포함하지 않아야 할 뿐만 아니라 그 조성에 변화가 없어야 한다. 구체적으로, 전해액으로 질산암모늄을 이용하는 경우 전해 전후의 전해액 내의 초산이온 등의 농도를 일정하게 유지할 필요가 있다.
그러나 전해액으로 질산암모늄을 이용하는 경우, 초산이온의 환원반응(NO3 - + 2H++2e- → NO2 - + H2O)의 표준전극전위(+0.01V)가 물의 환원반응의 표준전극전위(-0.83V)보다 높기 때문에, 상기 종래 예의 음극에서는 초산이온의 환원반응이 물의 환원반응에 비해 일어나기 쉬워, 전해 중 초산이온의 농도가 감소하고 아초산이온의 농도가 증가한다. 이 때문에, 전해액의 조성이 변화하고, 또한 전해 후의 전해액에는 불순물로 아초산이온이 포함된다. 이러한 전해액은 재이용하지 못하므로 폐수처리되기 때문에, 이렇게 해서는 폐수처리 비용이 발생하여 제조단가를 저감시킬 수 없고, 게다가 전해액의 교체 작업이 필요하여 양산성을 현저하게 해친다는 문제가 있다.
나아가, 전해액의 조성이 변화하면 전해액의 pH나 온도가 불안정해진다. 금속 수산화물의 입경은 전해액의 pH나 온도의 영향을 받기 쉬워, 전해액의 pH가 낮거나 온도가 높으면 입경이 커지므로 원하는 입경을 가지는 금속 수산화물을 얻기 어려워진다는 문제도 있다.
(특허 문헌 1) 일본특허공개 2009-138230호 공보 (특허 문헌 1) 일본특허공개 평6-171937호 공보
본 발명은 이상의 점에 비추어 볼 때, 전해액의 폐수처리를 실시할 필요가 없으며, 원하는 입경을 가지는 금속 수산화물을 얻을 수 있는 양산성이 높은 금속 수산화물의 제조방법 및 ITO 스퍼터링 타깃의 제조방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 금속 수산화물의 제조방법은, 전해조 내에, 소수성 가스 확산층과 친수성 반응층을 적층하여 구성되는 가스 확산 전극을 설치하여 이 전해조 내를 구획하고, 이 구획된 전해조의 반응층에 접하는 부분에 전해액을 수납한 다음, 이 전해액 내에 금속재료 또는 도전성 금속 산화물을 침지시켜, 가스 확산 전극을 음극으로 하고 금속재료 또는 도전성 금속 산화물을 양극으로 하여 양 전극 간에 전압을 인가함과 동시에, 구획된 전해조의 가스 확산층에 접하는 부분에 산소를 공급하여 전해하고, 전해액 내의 금속 수산화물을 석출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 금속재료를 인듐으로 하고 전해액을 질산암모늄으로 하여 수산화인듐을 석출하는 경우를 예로 들어 설명하면, 전해 중, 양극에서 인듐이온(In3+)이 용출되고, 이 용출된 인듐이온이 전해액 내의 수산화물이온과 반응하여 수산화인듐이 석출된다. 이때, 음극의 가스 확산 전극에서는 가스 확산층을 통해 반응층에 산소가 공급되고, 반응층의 내부에 산소와 전해액의 기액 경계면이 생겨, 이 기액 경계면에서 산소가 환원되어 수산화물이온이 생성된다(O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-). 이 산소의 환원반응의 표준전극전위(+0.40V)는 초산이온의 환원반응의 표준전극전위(+0.01V)보다 높기 때문에, 음극에서는 초산이온의 환원반응이 거의 일어나지 않고, 전해액의 조성은 변하지 않는다. 이 때문에 석출한 수산화인듐을 회수하면 회수 후에 남은 전해액을 다음 전해에 재이용할 수 있고, 전해 후에 전해액의 폐수처리나 전해액의 교체 작업을 실시할 필요가 없어지기 때문에 제조 단가를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 높은 양산성을 달성할 수 있다. 게다가, 수산화인듐의 합성에 이용된 만큼의 수산화물이온이 음극으로부터 전해액 내에 보충되므로, 상기 전해액의 조성이 변하지 않을 뿐만 아니라 전해 중 전해액의 pH나 온도를 안정화시킬 수 있어, 원하는 입경을 갖춘 금속 수산화물을 얻을 수 있다. 또한, 물의 환원반응의 표준전극전위(-0.83V)는 초산이온의 환원반응의 표준전극전위보다 더욱 낮기 때문에, 음극에서는 물의 환원에 의해 수소가 발생하지 않는다.
더욱이, 본 발명에서 가스 확산층에 접하는 부분에 산소를 공급한다는 것은, 이 부분에 가스 공급관을 통해서 산소함유가스를 적극적으로 공급하는 경우뿐만 아니라, 가스확산전극의 가스 확산층을 대기에 노출시켜 반응층에 형성되는 기액 경계면에 항상 산소가 공급되는 경우를 포함하는 것으로 한다.
본 발명은, 상기 금속재료로 인듐을 이용하고 상기 전해액으로 질산암모늄을 이용하는 경우에 적합하도록 고안되었다. 본 발명의 ITO 스퍼터링 타깃의 제조방법은, 상기 금속 수산화물의 제조방법으로 얻어진 수산화인듐을 이용하여 ITO 스퍼터링 타깃을 제조하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면 고밀도의 ITO 스퍼터링 타깃을 제작할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 가스 확산층은 소수성 카본과 기재로 구성되고 상기 반응층은 촉매를 담지한 친수성 카본과 소수성 카본과 기재로 구성되는 것이 바람직하다.
[도 1] 본 발명의 실시형태인 금속 수산화물의 제조방법에 이용되는 전해 장치를 나타내는 모식도이다.
[도 2] 도 1에 나타낸 전해조의 분해사시도이다.
[도 3] 도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하여 설명하면, EM은 본 실시형태에 사용되는 전해 장치로 전해 장치(EM)는 전해조(1)를 구비한다. 전해조(1)는 공기조(10)와 침전조(11)로 구성되어 있다. 이 공기조(10) 및 침전조(11)는 상면과 일측면이 열려있으며, 이 일측면의 주위에는 플랜지부(10a, 11a)가 형성되어 있다. 이 플랜지부(10a, 11a)에 형성된 오목홈에는 패킹(10b, 11b)이 끼워 넣어져 있고, 후술할 유지판(21)과의 사이에 전해액을 밀봉할 수 있도록 되어있다.
전해조(1) 내에는 음극(2)이 설치되어 있고 이 음극(2)에 의해 전해조(1) 내가 구획되어 있다. 음극(2)은 가스 확산 전극(20)과, 이 가스 확산 전극(20)을 사이에 두고 고정시키는 2장의 티탄제 유지판(21)으로 구성된다. 유지판(21)은 가스 확산 전극(20)에 효율적으로 통전하는 역할을 한다. 가스 확산 전극(20)은 소수성 가스확산층(20a)과 친수성 반응층(20b)이 적층되어 구성된다.
가스 확산 전극(20)으로는, 가스 확산층(20a)이 소수성 카본과 기재인 PTFE(불소계 수지)로 구성되고 반응층(20b)이 백금 또는 은으로 이루어진 촉매를 담지한 친수성 카본과 소수성 카본과 기재인 PTFE로 구성된 것을 이용할 수 있다. 각 유지판(21)에는, 가스 확산 전극(20)의 윤곽과 대략 일치하는 외형을 가지며 또한 가스 확산 전극(20) 전체 두께의 대략 절반의 깊이를 가지는 오목부(21a)가 형성되고, 이 오목부(21a)에 가스 확산 전극(20)이 끼워 넣어지도록 되어 있다. 도 2도 참조하여 설명하면, 양 유지판(21)으로 가스 확산 전극(20)을 사이에 두고 고정시킨 상태로 공기조(10)의 플랜지부(10a)와 유지판(21) 및 침전조(11)의 플랜지부(11a)에 각각 형성된 관통구(10c, 21c, 11c)의 위치를 맞춘 후, 이들 관통구(10c, 21c, 11c)에 볼트를 삽입 관통하여 너트로 조임으로써, 전해조(1) 내에서 가스 확산 전극(20)의 위치가 결정되어 유지된다. 각 유지판(21)에는, 오목부(21a)로 통하며, 오목부(21a)보다 한층 작은 개구(21b)가 각각 개방된 상태로 마련되어 있다. 이에 따라, 각 개구(21b)를 통해 가스 확산층(20a)이 공기조(10) 내에 접하게 되며, 또한 반응층(20b)이 침전조(11) 내에 접하게 된다. 공기조(10) 내에는 가스 공급관(3)의 선단이 삽입되어, 공기조(10) 내에 소정 압력으로 가압한 공기(산소함유 가스)를 도입할 수 있고, 나아가, 이 공기를 가스 확산 전극(20)의 가스 확산층(20a)에 공급할 수 있도록 되어있다. 침전조(11) 내에는 전해액(S)이 수납되는데, 이 전해액(S) 내에 양극에 해당하는 금속재료(4)가 침지되어 있다.
금속재료(4)로는 인듐, 주석, 동, 갈륨, 아연, 알루미늄, 철, 니켈, 망간 및 리튬 중에서 선택된 적어도 1종의 금속이나, 또는 이들 금속 중에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 합금을 이용할 수 있다. 전해액(S)으로는 질산암모늄, 염화암모늄, 황산암모늄, 초산암모늄, 황산나트륨, 염화나트륨, 염화칼륨, 질산칼륨 및 황산칼륨 중에서 선택된 적어도 1종을 이용할 수 있다. 여기서, 석출한 금속 수산화물에 포함되는 불순물(질소)의 양을 적게 할 수 있고, 심지어 그 불순물을 비교적 저온에서의 열처리로 용이하게 제거할 수 있다는 점을 고려하면, 질산암모늄을 이용하는 것이 매우 적합하다. 전해액(S)의 pH나 온도(전해 온도)는 금속 수산화물이 효율적으로 석출되도록 적절히 설정할 수 있다. 전해 온도를 실온으로 설정하면 전해액(S)의 온도 제어수단이 별도로 필요하지 않으므로 장치단가의 면에서 바람직하다.
전해 장치(EM)는 직류전원(5)을 더 구비하고, 음극에 해당하는 가스 확산 전극(20)과 양극에 해당하는 금속재료(4)와의 사이에 소정의 전압을 인가할 수 있도록 되어있다. 인가전압은, 소정의 전류 밀도(예를 들면, 2.5A/dm2)로 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 전해액(S)으로 질산암모늄을 이용하는 경우, 인가전압을 2.5~3.0V의 범위 내에서 설정할 수 있다. 전해액(S)으로 염화암모늄이나 황산암모늄을 이용하는 경우, 인가전압을 1.5~2.0V의 범위 내에서 설정할 수 있다. 또한, 전해액(S)으로 초산암모늄을 이용하는 경우, 인가전압을 4.5~5.0V의 범위 내에서 설정할 수 있다. 이하, 본 실시형태에 따른 금속 수산화물의 제조방법에 관하여, 상기 전해 장치(EM)를 이용하여 전해액(S)을 질산암모늄으로 하고, 금속재료(4)를 인듐으로 하며, 공기조(10) 내에 가스 공급관(3)으로부터 공기를 공급하여 전해를 실시하고, 이로 인해 수산화인듐을 석출하는 경우를 예로 들어 설명한다.
우선, 상기와 같이 공기조(10), 음극(2) 및 침전조(11)를 복수개의 볼트를 이용하여 조립함으로써, 전해조(1) 내에 가스 확산 전극(20)을 설치할 수 있다. 이 가스 확산 전극(20)(음극(2))에 의해 구획된 침전조(11) 내에 전해액(S)을 수납하고, 이 전해액(S) 내에 인듐(4)을 침지시킨다. 가스 확산 전극(20)을 음극, 인듐(4)을 정극으로 하여, 이들 양 전극 간에 전원(5)으로부터 전압을 인가하면, 인듐(4)에서 전해액(S) 내로 인듐이온(In3 +)이 용출된다. 이 용출된 인듐이온이 전해액(S) 중 수산화물이온과 반응함으로써 수산화인듐(In(OH)3)이 석출되고, 석출된 수산화인듐이 침전조(11) 내의 저부에 침전된다.
이때, 공기조(10) 내에 가스 공급관(3)으로부터 공기를 도입함으로 인해 가스 확산층(20a)을 통해 반응층(20b)에 산소가 공급된다. 이에 따라, 반응층(20b)의 내부에 기액 경계면이 형성되고 이 기액 경계면에서 산소의 환원반응이 일어나, 전해액(S) 내에 수산화물이온이 공급된다. 여기서, 산소의 환원반응의 표준전극전위는 초산이온의 환원반응의 표준전극전위보다 높아 음극에서는 초산이온의 환원반응이 거의 일어나지 않으므로, 전해액의 조성(초산이온이나 암모늄이온의 농도)이 대략적으로 일정하고, 게다가 아초산이온이 불순물로 포함되지 않는다. 이 때문에 상기 석출한 수산화인듐을 회수하면, 회수 후에 남은 전해액을 다음 전해에 재이용할 수 있고, 사용이 끝난 전해액의 폐수처리나 전해액의 교체 작업을 실시할 필요가 없어지므로, 제조단가를 저감할 수 있을 뿐만 아니라 높은 양산성을 달성할 수 있다. 게다가, 수산화인듐의 합성으로 의해 수산화물이온이 소비되지만, 소비된 만큼의 수산화물이온이 산소의 환원반응에 의해 보충되므로, 상기 조성이 변하지 않을 뿐만 아니라 전해 중 전해액(S)의 pH나 온도를 안정화시킬 수 있어, 원하는 입경(예를 들면, 100nm)을 갖는 수산화인듐을 얻을 수 있다. 따라서, 상기 얻어진 수산화인듐을 재료로 이용하면 고밀도의 ITO 스퍼터링 타깃을 제작할 수 있다. 이 경우, 상기 얻어진 수산화인듐을 소성하여 산화인듐으로 하고, 이 산화인듐을 분말화시켜 산화주석분말과 혼합한 뒤, 혼합분말을 성형한 후에 소결함으로써 ITO 스퍼터링 타깃이 제조된다. 여기서, 소성, 혼합성형이나 소결 등의 각 조건은 공지의 것을 이용할 수 있기 때문에, 상세한 설명을 생략하기로 한다.
덧붙여, 물의 환원반응의 표준전극전위는, 초산이온의 환원반응의 표준전극전위보다 더욱 낮기 때문에, 음극에서는 물의 환원에 의해 수소가 발생하는 것은 아니다. 또한, 아초산이온이 거의 발생기지 않기 때문에 양극에서 NOx가 발생하지도 않는다. 이것에 의하면, 전해 중에 발생하는 수소나 NOx를 처리하는 설비가 불필요해지므로, 제조단가를 보다 한층 저감시킬 수 있다.
이상의 효과를 확인하기 위해 상기 전해 장치(EM)를 이용하여 다음의 실험을 실시하였다. 즉, 발명실험에서는, 음극으로 사이즈가 10cm×10cm이고 두께가 0.5mm인 가스 확산 전극(Permelec전극주식회사 제품)을 이용하였고, 전해액(S)으로 농도가 1mol/l이고 pH5인 질산암모늄을 이용하였으며, 이 전해액(S)의 온도를 20℃로 하고, 전원(5)으로부터 2.5V의 전압을 인가하여(이때의 전류밀도는 2.5A/dm2이다) 5시간 전해를 실시함으로써 수산화인듐을 얻었다. 전해 중, 전해액(S)에 포함되는 초산이온, 아초산이온, 암모늄이온의 농도를 측정하였다. 그 측정 결과를 도 3(a)에 나타내었다. 도면 3(a)의 가로축인 "C"는 전류(A)×시간(sec)이다. 발명실험에 따르면, 각 이온의 농도는 대략적으로 일정하고, 전해액(S)의 조성에 변화가 없으며, 불순물인 아초산이온도 생성되지 않았다는 점에서, 전해 후의 전해액(S)을 재이용할 수 있다는 것이 확인되었다. 나아가, 실험에서는, 전해액(S)을 10회의 전해(1회 5시간)에 재이용하더라도 전해액(S)의 조성에 변화가 없음을 확인할 수 있었다. 또한, 전해액(S)의 온도를 25℃, 30℃로 설정하는 것 이외에는 상기와 동일한 조건으로 전해를 실시하여 상기 이온의 농도를 측정한 결과, 마찬가지로 전해액(S)의 조성에 변화가 없음이 확인되었다.
상기 발명실험에 대한 비교실험으로서, 가스 확산 전극 대신 종래의 SUS를 음극으로 이용하고, 전해액은 상기 발명실험과 같은 것을 이용하여 전해를 실시하고 수산화인듐을 얻었다. 상기 발명실험과 마찬가지로 전해 중의 이온 농도를 측정하여 그 측정 결과를 도 3(b)에 나타내었다. 비교실험에서는, 음극에서 초산이온의 환원반응이 일어나고, 초산이온의 농도가 감소하여 아초산이온의 농도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 전해액(S)의 조성이 변하고 전해액(S)에 불순물이 포함되기 때문에 전해 후의 전해액(S)을 재이용할 수 없다는 것을 알았다.
덧붙여, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 공기조(10)에 가스 공급관(3)으로부터 공기를 공급하는 경우에 대해 설명했지만, 가스 확산 전극(20)의 반응층(20b)에 산소가 공급되어도 좋고, 예를 들자면 송풍수단에 의해 공기조(10) 내에 공기를 공급하는 구성을 채용하는 것도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 전해액(S)으로 질산암모늄을 이용하는 경우에 대해 설명했지만, 금속 수산화물의 입경이 커도 무방한 경우에는, 예를 들면 상기 예시한 염화암모늄, 황산암모늄, 초산암모늄 등을 이용할 수 있다. 이 경우, 석출한 금속 수산화물에 염소, 유황, 탄소 등이 불순물로 혼입되어, 이들 불순물을 제거하기 위해서는 질소를 제거하는 경우에 비해 보다 고온의 열처리를 실시할 필요가 있는데, 이 열처리 중 입경이 커지기는 하나 전해액을 재이용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 금속재료(4)로 인듐을 이용하는 경우에 대해 설명했지만, 상기 예시한 금속 수산화물을 형성할 수 있는 금속이나 합금을 이용하는 경우에도 당연히 본 발명을 적용시킬 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 전해액(S)에 침지한 금속재료(4)를 양극으로 하는 경우에 대해 설명했지만, 전해액(S)에 도전성 금속 산화물을 침지하고 이 침지한 도전성 금속 산화물을 양극으로 하여도 무방하다. 이 경우, 양극과 음극의 사이에 격막을 설치하여, 도전성 금속 산화물로부터 용출된 특정 이온을 격막을 음극측에 투과시켜도 바람직하다. 참고로 도전성 금속 산화물로는 ITO, IGZO 등을 이용할 수 있다.
1…전해조, 2…음극, 20…가스 확산 전극, 20a…가스 확산층, 20b…반응층, S전해액, 4…인듐(양극, 금속재료).

Claims (3)

  1. 전해조 내에, 소수성 가스 확산층과 친수성 반응층을 적층하여 구성되는 가스 확산 전극을 설치하여 상기 전해조 내를 구획하고, 상기 구획된 전해조의 반응층에 접하는 부분에 전해액을 수납하여, 상기 전해액 내에 금속재료 또는 도전성 금속 산화물을 침지시키고,
    가스 확산 전극을 음극으로 하고 금속재료 또는 도전성 금속 산화물을 양극으로 하여 양 전극 간에 전압을 인가함과 동시에, 구획된 전해조의 가스 확산층에 접하는 부분에 산소를 공급하여 전해하고, 전해액 내에 금속 수산화물을 석출하는 것을 특징으로 하는 금속 수산화물의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 금속재료로 인듐을 이용하고 상기 전해액으로 질산암모늄을 이용하는 것을 특징으로 하는 금속 수산화물의 제조방법.
  3. 청구항 2에 기재한 금속 수산화물의 제조방법에 따라 제조된 수산화인듐을 이용하여 ITO 스퍼터링 타깃을 제조하는 것을 특징으로 하는 ITO 스퍼터링 타깃의 제조방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6119622B2 (ja) * 2014-01-29 2017-04-26 住友金属鉱山株式会社 水酸化インジウム粉の製造方法及び陰極
JP5786994B1 (ja) * 2014-03-11 2015-09-30 住友金属鉱山株式会社 水酸化インジウム粉および酸化インジウム粉
JP6225892B2 (ja) * 2014-12-17 2017-11-08 住友金属鉱山株式会社 電解装置、水酸化インジウム粉の製造方法、及びスパッタリングターゲットの製造方法
EP3042981A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-13 Vito NV An electrochemical process for preparing a compound comprising a metal or metalloid and a peroxide, ionic or radical species
TWI625523B (zh) * 2017-04-13 2018-06-01 矽品精密工業股份有限公司 偵測系統
JP7152228B2 (ja) * 2018-09-13 2022-10-12 株式会社アルバック 金属水酸化物の製造装置及び製造方法
JP7128075B2 (ja) * 2018-10-05 2022-08-30 株式会社アルバック 金属水酸化物の製造装置及び製造方法
EP3674445B1 (en) * 2018-12-27 2024-04-17 Vito NV An electrochemical process for producing nanoparticlesof cuprate hydroxychlorides
EP3674444B1 (en) * 2018-12-27 2023-08-16 Vito NV An electrochemical process for producing magnetic iron oxide nanoparticles
EP3674446A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-01 Vito NV A method for precipitating arsenic from a solution
CN109706467B (zh) * 2019-03-04 2020-08-28 河北恒博新材料科技股份有限公司 电解制备高活性氧化铟的方法
JP7250723B2 (ja) * 2020-03-31 2023-04-03 Ｊｘ金属株式会社 スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法
CN114045499B (zh) * 2021-12-16 2023-11-28 西北师范大学 一种三氧化二铟纳米粒子的制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4067788A (en) * 1976-09-20 1978-01-10 Electromedia, Inc. Electrochemical production of finely divided metal oxides, metal hydroxides and metals
JPS60221326A (ja) * 1984-04-13 1985-11-06 Japan Metals & Chem Co Ltd 金属酸化物の製造法
US4597957A (en) * 1984-03-06 1986-07-01 Japan Metals And Chemicals Co., Ltd. Process for electrolytically producing metallic oxide for ferrite
US4615954A (en) * 1984-09-27 1986-10-07 Eltech Systems Corporation Fast response, high rate, gas diffusion electrode and method of making same
US5234768A (en) * 1988-02-10 1993-08-10 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Gas permeable member
US5246551A (en) * 1992-02-11 1993-09-21 Chemetics International Company Ltd. Electrochemical methods for production of alkali metal hydroxides without the co-production of chlorine
JPH0692711A (ja) * 1992-09-10 1994-04-05 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk セラミックス体の製造方法
JP2829556B2 (ja) * 1992-12-09 1998-11-25 株式会社ジャパンエナジー 酸化インジウム粉末の製造方法
US5417816A (en) * 1992-12-09 1995-05-23 Nikko Kyodo, Ltd. Process for preparation of indium oxide-tin oxide powder
JP2736498B2 (ja) * 1993-05-26 1998-04-02 株式会社ジャパンエナジー 酸化インジウム−酸化スズ粉末の製造方法
JPH10204669A (ja) * 1997-01-16 1998-08-04 Mitsubishi Materials Corp 酸化インジウム粉末の製造方法
US6733639B2 (en) * 2000-11-13 2004-05-11 Akzo Nobel N.V. Electrode
JP2003145161A (ja) * 2001-06-25 2003-05-20 Kurita Water Ind Ltd 水処理装置及び水処理方法
JP5043027B2 (ja) * 2006-10-24 2012-10-10 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 Ｉｔｏスクラップからの有価金属の回収方法
JP4210713B2 (ja) * 2007-02-16 2009-01-21 日鉱金属株式会社 導電性のある酸化物を含有するスクラップからの有価金属の回収方法

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