TW496852B - Method for purifying high-purity tungsten hexafluoride - Google Patents

Description

五、發明說明— __ — 產業上的利用範圍： 本發明4系+ 以說明，仡古、负關高純度六氟化鎢之精製方法，更詳細加 且高效率:大關於將六氟化鎢中的六氟化鉬，能以低成本 法加以去除的高純度六氟化鎢之精製方法。 習知技術：

AsF3等的、鳥之製造方* ’利用鶴&氯化物與HF或 之間的反庫的士之間的反應的方法，或者利用金屬鎢與氟 ^馬的方法等為習知的方法。 包3於利用這些方法所製造的六氟 =若為氯化物、氣化物，則這些二卜 的'沸點和麵之差，而得以輕易地從六= 二* 刀離.去除。但是由於鉬為鎢的同族元素，性 貝頒似鎢，欲藉由蒸餾加以分離.去除，則極為困難。 作為六氟化鎢之中的鉬的去除方法，使金屬片盥六 化鎢於1 0 0-5 0 0 t相互接觸的方法雖有所報告（特許第 284871 7號），但由於此方法需將六氟化鉬全部化為三 化鉑，而必須將精製用的填充塔加熱至1〇〇_5〇〇。〇，在 量襯裏成本的情形下’難以說是一種適切且有效的方法。 、、w =且’有關上述技術’由於加熱至1 0 0-50 (TC的高 溫，若要將填充塔製成不錄鋼萝 化鎢的分I ^的填充4 ’則將導致六氟 發明所欲解決的課題：

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利用簡易且低成本， 鎢之製造提供可行的 對於比習知 高純度六氟 本發明的目的在於： 方法具更高純度的六氣化 化鎢之精製方法。 用以解決課題的手段： 4位本發明者，鑑於前述的課題，精心介 現，將含有不純物六氟化銦 =的結果發 特定條件之下，ϋ Λ η * 被#製原料）在 行疋俅1干 < 下，猎由使其產生固氣反應及/

及固液接觸，而能夠簡易、有效且具經濟性地二^ 六亂化鎢的方法，以達成本發明。 衣冋、、又 亦即’本發明提供高純度六氟化鎢之精製方法，其特 徵在於·係被精製原料的而至少含有六氟化鉬作為不純物 的六氟化鶴，使此六氟化鎢與包含鉬、鎢、銅、鎳、鐵、 I古、鋅、鈦、鋁、I弓以及鎂之中至少一種的金屬或是合 金’於0 -1 0 〇 的溫度下相接觸。 於本發明，六氟化鋼與金屬或是合金之間的接觸溫度 設為 0-100°C。 若1 0 0 °c以上，則不純物的去除率會惡化。而若低於〇 °c，由於鎢的固化而成為引起阻塞的原因。 於0-100 °C的範圍内，20-90 °C較佳，而40-70。〇更 佳。 一般而言，金屬或是合金係填充於具有導入口與排放 口的填充塔内部，以氣態或液態從導入口供給被精製原 料。

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496852 五、發明說明（3) 亚且，$入填充塔的被精製原料的溫度係以3 較佳。藉由設定所需的溫度，填充塔内的溫 】〇 c 制’以進行穩定的精製反應。並且，能夠降低對於； 充塔本體的被精製原料氣體的影響。 進入填 而被精製，料與金屬等的接觸時間，雖依使用金 表面積或導人氣體流量等的條件而有所不同，但以h 〇八 鐘权佳。設疋在此範圍内，反應性及每單位時間的處理 皆較為經濟。 V入填充〗合的被精製原料，一般雖為氣態，但液態 可。 使被精製原料與金屬等的接觸以氣態進行時，如第1 (a )圖所示，由填充塔的下面導入被精製原料，由上面 排放較佳。而使被精製原料與金屬的接觸以氣體與液體的 混合狀態進行時，如第丨（b )圖所示，由填充塔的上面導 入被精製原料，而由下面排放較佳。 則可利 並且，金屬等填充至填充塔，如第2圖所示，為了使 空間2形成於水平方向，而於填充塔丨内填充金屬等3，並 將空間2作成被精製原料4的通路較為理想。於如第1圖所 =直立型填充塔，金屬等成為被精製；科通過：阻力， 因此，為了以必要的流量（流速）導入破精製原料，故必 須提岗被精製原料的供給壓力。如第2圖所糸，若要預先 石ϋίΐ充塔1内被精製原料4的流路（空間2) -i力來控制必要的流量。 再者，各個成分的熔點與沸點如下：

2〇15-3562-PF.ptd 第6頁 496852 五、發明說明（4) ~ ---- WF6 熔點·· 2 °C、沸點·· 1 7 °c MoF6 溶點·· 17。(：、沸點：32t

MoF5 熔點·· 67 t、沸點·· 21 4 t：

MoF3 昇華點：800 t 於本發明中，將接網% 从卜主γ 4拉㈤镬觸，皿度汉為破精製原料的沸點以下 的情形，將被精製原料以夯能道λ ^ 也# μ *、广雜从 悲¥ 的話，則被精製原料成 為氣體與液體的混合狀能丨v m a π # i ΛΑ > # π 虱反應及固液反應使六氟 ^ 做W原生成穩定的五氟化鉬及三氟化 鉬0 為被精製原料的彿點以下的情形，將被 則被精製原料為液態，以固液 反應仍疋使，、軋化鎢中的六氟化鉬 氟化鉬及三氟化鉬。 反遢原，生成鉍疋的五 "二接觸溫度設為被精製原料的沸點以上的 氣態，以固氣反應使六氟化鑛中的"Π:原枓成為 穩定的五氣化I目及三氣化_。1、鼠化㈣還原’生成 將接觸’皿度没為被精製原料的 精製原料以液體導…，則被精形，將被 的混合狀態，α固氣反應及固液反應仍是伸二:體 六鼠化鉬被還原，±成穩定的五氟化鉬及r氟 烏中的 鉬、鎢、銅、鎳、鐵、鈷、鋅、 、’。 選擇性地與六氟化錮反應，自以前述停件弓以及鎂雖 反應。 心诛件則六鼠化鎢不會

2015-3562-PF-pid 第7頁 496852 五、發明說明（5) 如此；，本發明發現，利用以） 六氟化鐫之1 00 °c以下的溫度，而無法得到的高純度的 純度化。 向此夠將六氟化鎢加以高 於本發明中，雖藉由六t 固饬后_品斗Λ、τ △ 氣化銷與鉬的固氣反應及/或 。氟化銦，但在相關的溫度範 低，在填充銦的層中析出的狀態，因蒸氣壓 、， ^ 丨贝而月匕夠加以捕捉。 紹、：’六ί化鉬:、鎢：鋼、鎳、鐵、鈷、鋅、鈦、 化錮：ί錢::：同樣的反應’生成五氟化1目及三氟 外皆顯示穩定的固態，能夠除了鎢以 二α 长/、充5亥金屬的層中加以捕 捉。而且，鎢因形成鎢氟化物而不成問題。 接觸於”明，係藉由使被精製原料以液態與金屬作固液 相關的溫度下，易於分離·捕捉顯示嶋 於士發明中’使用於去除六氟化鎢中的六氟化鉬的金 敖狀:入Ϊ別限制品質’一般係使用線狀、切屑碎片狀、 ’制馬^L、至屬材料。為謀求被精製原料氣態及液態化之被精 二^二對金屬等之間有良好的接觸，則以粉末狀與粒狀者 而粒度過大的話，因反應性不良故1毫米以下較佳。 制、I μ超過1耄米的話，粒狀金屬之間產生空隙，為被精 π的流體會輕易流過去。若流體不是亂流，則流體 k、、里同樣通路，而僅與同樣金屬發生反應。其結果為，無 <1 應。 以1微米較佳c 表面上的氧化 並未特 間的還 (或合 (或合 使用於 ’填充 其形狀 路等的 ’在精 (電感 可測定 別加以 原反應 金）， 金）的 填充塔 塔、收 方面， 材質係 製前後 耦合電 至0. 04 比1微米更小的y 又』的活，則表面 薄膜量增多，而出炎 叫成為妨礙反 限制。由於 所生成的五 故所使用金 表面積越大 的金屬，粒 集器的材質 因圓柱形者 使用不鏽鋼 的六氟化鎢 漿一質譜分 ppm (檢測 五、發明說明（6) 〉去進行充分的反 作為下限， 積太大，形成於 應的因素。 粒度分布等 屬（或合金）之 化鉬覆蓋著金屬 能較大些。金屬 量越多。因此， 於本發明中 鋼、鎳、銅等。 較為理想。而管 於本發明中 含量，以ICP-MS 定’則鉬的含量 以六氟化鉬與金 氟化鉬以及三氟 屬的表面積希望 六氟化鉬的捕捉 度細者較佳。 ’係使用如不鏽 較谷易製作，故 、銅等。 中的六氟化鉬之 析儀）加以測 極限）。 實施例： 以下，藉由實施例更具體地說明本發明。 實施例1 - 1 4、比較例1 - 2 本發明的精製工程，係使被精製原料氣體接觸通過金 屬的填充塔以捕捉鉬不純物。其次乂收集 體，而得到精製六氟化鎢。 從槓衣乱 金屬的填充塔係使用内徑50毫米、長度1〇〇〇毫米的不 鏽鋼製（SUS 316L )設備。

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升。 (3 )銅、（4 ) 鈇、（9 )鋁、 長度500毫米的 將填充塔内的金屬填充量作成170 〇毫 所使用的金屬係（1 )鉬、（2 )鎢、 鎳、（5 )鐵、（6 )鈷、（7 )鋅、（8 ) (1 0 )鈣、（1 1 )鎂。 將這些金屬製成1微米的粉末填充於填充拔内 被精製原料氣體以1公升/分鐘加以供給。 精製品的收集器係使用内徑7 5毫米 不鏽鋼製（SUS 304 )的圓柱形設備。 收集器的溫度保持在〇一10。

六ll化鎢之精製，係依表1所示條件實施。 結果如表1所示。 ^可知以本發明的方法來精製的話，六氟化鎢中的六氟 化鉬可非常有效地加以去除。 3甲亂 上产並且於2 〇 t：對收集器加熱，鉬不純物並未被捕捉於將 六氟化鎢氣化排放後的收集器内，而係全部被捕捉於 的填充塔中。 實施例1 5 - 2 6 本發明的精製工程，係使被精製原料氣體接觸通過金 屬的填充塔以捕捉鉬不純物。其次，以收集器捕捉精製氣 體’而得到精製六氟化鎢。 金屬的填充塔係使用内徑50亳米、長度1〇〇〇毫米的不 鑛鋼製（SUS316L )設備，將填充量作成1 700毫升。 所使用的金屬係（1 )鉬、（2 )鎢、（3 )鋁。 這些金屬係粒度0 · 1微米-1毫米的粉末以及粒狀者。

496852 五、發明說明（8) 一 精製溫度係於50。(：進行。 被精製原料氣體以1公升/分鐘加以供給。 精製品的收集器係使用内徑75毫米、長度5〇〇毫米的 T鏽鋼製（SUS 304 )的圓柱形設備。收集器' 溫 在0 -1 〇它。 六氟化鎢之精製係以表2所示的條件來實施。 ^ 結果係如表2所示，可知以本發明的方法來精製的 話，六氟化鎢中的六氟化鉬可非常有效地加以去除。 並且，於2 0 °C對收集器加熱，鉬不純物並末被捕捉於

將’、氟化鎢氣化排放後的收集器内，而係全部被捕捉於金 屬的填充塔中。 、“ 實施例27-36 人本發明的精製工程，係使被精製原料以液態接觸通過 ，屬的填充塔以捕捉钥不純物。其次，以收集器捕捉精製 氣體，而得到精製六氟化鎢。 金屬的填充塔係使用内徑5 〇毫米、長度丨〇 〇 〇毫米的不 鏽鋼製（SUS31 6L )設備，將填充量作成1 7〇〇毫升。

所使用的金屬係（1 )财熱耐餘鎳基合金（H a s t e 1 1 〇 y )、（2)蒙乃爾合金（Monel) 、 （3)不鏽鋼（4)鉬、 (5 )鎢。這些金屬係粒度為丨〇微米的粉末以及1毫米的粒 狀者。 精製溫度係於50 °C進行。 被精製原料氣體以1公升/分鐘加以供給。 精製品的收集器係使用内徑75毫米、長度500毫米的

496852 五、發明說明（9) 不鏽鋼製（SUS 3〇4)的圓枉形設備。收集器的溫度保 在〇 -1 〇 °c。六氟化鎢之精製係以表3所+从作 又、牙 結果如表3所示，可知以本發日月=的條件來實施。 六氟化鶬中的六氟化銷可非常有效、法來精製的話， 2 0 t對收集器加熱，鉬不純物並^ 加以去除。並且，於 化排放後的收集器内，而係全邱t被捕捉於將六氟化鶴氣 中。 °丨破捕如从a 札 捉於金屬的填充塔 發明的效果： %錡簡易、 、有效且經濟地製得 依據本發明實施的話 高純度的六氟化鎢。

496852 精製條件 WF冲κ 〖Mo濃度 滥度rc) 使用金屬 處理前〈ppm) 處理後（ppm) 賓施例1 20 300 <0.04 冒施例2 100 鉬 2000 <0.04 嘗施例3 20 鎢 3500 <0.04 菖施例4 50 鎢 3500 <0.04 霣施例5 80 鑛 3500 <0.04 冒施例6 50 鎢 3500 <0.04 霣施例7 50 鎳 3500 <0.04 言施例8 50 鐵 3500 <0.04 ¥施例9 50 鈷 3500 <0.04 冒施例10 50 鋅 3500 <0.04 霣施例11 50 魷 3500 <0.04 言施例12 50 IS 3500 <0.04 霣施例13 50 鈣 3500 <0.04 霣施例14 50 鎂 3500 <0.04 比較例1 300 鎢 2200 10 比較例2 150 is 300 100 imi 2015-3562-?F-ptd 第13頁 496852 五、發明說明（11) 精製條件 〖Mo濃度 粒度 使用金屬 處理前（ppm) 處理後ippm) 冨施例15 〇_1徴米 300 <0.04 霣施例16 0.5微米 鉗 300 <0.04 富施例17 1微米 鎢 3500 <0.04 冒施例18 0.5微米 鎢 3500 <0.04 賓施例19 1微米 鎢 3500 <0.04 冨施例20 2微米 鎢 3500 <0.04 冨施例21 5微米 鏡 3500 <0.04 冨施例22 15微米 鎢 3500 <0.04 冒施例23 1毫米 鎢 3500 <0.04 冒施例24 2微米 3500 <0.04 言施例25 15微米 IS 3500 <0.04 賓施例26 1毫米 iS 3500 <0.04 比較例3 2毫米 鎢 2000 10 比較例4 3毫米 钼 300 30 2015-3562-PF-ptd 第14頁 496852 五、發明說明（12) 表3 精製條件 WF冲 的Mo纊度 粒度 使用金層 處理前 (ppm) 處理後 (ppm) 賓施例27 10微米 耐熱耐蝕鎳基合金 300 <0.04 賓施例28 1毫米 附熱耐蝕鎳基合金 300 <0.04 冨施例29 10微米 蒙乃爾合金 3500 <0.04 W施例30 1毫米 蒙乃爾合金 3500 <0.04 霣施例31 10微米 不鏽鋼 3500 <0.04 冒施例32 1毫米 不鏽鋼 3500 <0.04 W施例33 10微米 鎢 3500 <0.04 霣施例34 1毫米 鎢 3500 <0_04 冒施例35 10微米 鉗 3500 <0.04 冒施例36 1毫米 鉬 3500 <0.04 圖示的簡單說明： 第1圖係表示被精製原料導入填充塔的方法之示意 圖。 第2圖係表示金屬等填充至填充塔以及被精製原料導 入填充塔的方法之示意圖。 參考標號之說明 1 :填充塔； 2 :空間； 3 .粒狀金屬， 4 ·被處理原料。

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Claims (1)

1. ^ · 一種高純度六氟化鎢之精製方法，其特徵在於： 係被精製原料的而至少含有六氟化鉬作為不純物的六氟化 鎢，使此六氟化鎢與包含鉬、鎢、銅、鎳、鐵、鈷、鋅、 鈦、銘、每以及鎮之中至少一種的金屬或是合金，於 〇一 100 °c的溫度下相接觸。 制 ^，如申請專利範圍第1項所述的高純度六氟化鎢之精 =★ I 其中使前述被精製原料與粉末狀及/或粒狀的金 屬或疋合金相接觸。

   细>3·如申請專利範圍第2項所述的高純度六氟化鎢之精 " 八甲W述粉末狀及/或粒狀的金屬或是合金的粒 控係在1毫米以下。 4. 度六氣 態之前 5. 度六氟 的前述 6· 製方法 充於填 被精製 如申凊專利範圍第1至3項之中任一項所述的高純 化鷄之精製方法，其中使作為氣體和液體的混合狀 述被精製原料與金屬或是合金相接觸。 如申請專利範圍第1至3項之中任一項所述的高純 丄f之啊破方法，其中使含有六氟化鉬作為不純物 ,I彳°為以氣態與金屬或是合金相接觸。 ^申請專利範圍第1項所述的高純度六氟化鎢之精

   二中將前述粉末狀及/或粒狀的金屬或是合金填 死塔内 ，π 而使空間形成於水平方向，並將空間作成 原料的通路。

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