專利名稱：一種制備靶用釕粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及貴金屬粉末的生產(chǎn)，更具體涉及靶材專用釕粉的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
隨著信息和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)硬盤記憶材料靶用釕粉的需求越來越大。靶用釕粉有特殊的指標(biāo)要求，鐵碳鈉鉀元素含量分別小于lOppm，氮氯元素含量分別小于50ppm,總雜質(zhì)不包含氣體元素小于lOOppm。釕粉粒度小于4um,形貌呈規(guī)整球形,振實(shí)密度 3.2 4.0g/cm3,松裝密度 2 2.6g/cm3。目前國內(nèi)一般采用&504+似(:103兩次氧化蒸懼，吸收液濃縮結(jié)晶得到RuCl3煅燒氫還原RuCl3晶體生產(chǎn)釕粉，生產(chǎn)出的釕粉顆粒粗，且不均勻，不能用于靶的生產(chǎn)。專利CN1926252A公布了一種高純度Ru粉末的制備方法，制備的釕粉Na、K等各堿金屬的含量均在IOppm以下，Al的含量為I 50ppm，方法是用純度在3Ν(99.9%)以下的Ru原料作陽極，在溶液中電解精制，可以制備4Ν(99.99%)以上的純釕粉，適合形成半導(dǎo)體存儲器的電容器用電極材料。此方法只適用于粗釕粉的電解提純，目的主要是去除Na、K和Al雜質(zhì)，不能改變釕粉的粒度和形貌。專利CN1911572A公開了一種從含有釕的溶液高效地制備高品質(zhì)的釕粉末的方法，該方法是在煅燒六氯釕酸銨制備釕粉末的步驟中，將在500 800°C下煅燒六氯釕酸銨得到的粗釕粉碎，然后在800 1000°C下再次煅燒，由此使釕粉末中的氯含量為100 ppm或以下。利用氯化銨直接沉淀Ru (III)， 生產(chǎn)(NH4)3RuCl6,煅燒還原(NH4)3RuC16得到釕粉，這樣獲得的釕粉比較細(xì)，需要經(jīng)過兩次高溫煅燒，操作復(fù)雜成本也加大了 ；而且(NH4)3RuCl6水溶性很大，沉淀不完全，釕的回收率不高，最重要的是雜質(zhì)含量較高不能用于靶的生產(chǎn)。專利CN101289229A公開了一種六氯釕酸銨和釕粉的制造方法以及六氯釕酸銨，其課題在于對在釕的鹽酸溶液中添加氯化銨而制成的六氯釕酸銨進(jìn)行燒成來制造釕粉末時，使含水率降低至在粉碎性上沒有問題的程度。本發(fā)明在80 95°C下保持釕的鹽酸溶液3小時以上后，一邊使攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到每分鐘200轉(zhuǎn)以上進(jìn)行攪拌一邊加入氯化銨，一邊在85 95°C下攪拌I小時以上一邊保持，生成六氯釕酸銨的沉淀，通過過濾得到含水率是10%以下的六氯釕酸銨的結(jié)晶物。由這種方法制備得到粉末的振實(shí)密度小，達(dá)不到靶用釕粉的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供一種技術(shù)成熟，工藝條件要求不高的生產(chǎn)釕靶用釕粉生產(chǎn)方法，目的是實(shí)現(xiàn)釕粉的鐵碳鈉鉀元素含量分別小于lOppm，氮氯元素含量分別小于50ppm,總雜質(zhì)不包含氣體元素小于lOOppm。釕粉粒度小于4um,形貌呈規(guī)整球形，振實(shí)密度3.2 4.0g/cm3,松裝密度2 2.6g/cm3。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案，一種制備靶用釕粉的方法，采用如下步驟實(shí)現(xiàn):①溶解:用8 12mol/L的鹽酸溶解固體三氯化釕,加入鹽酸的量使釕的濃度在45 55克/升，向含釕溶液中加入氯化銨飽和溶液生成(NH4) 3RuC16 (III)，加入的氯化銨的量為理論量的1.3 1.4倍。②沉淀:加熱溶液達(dá)到90 100°C，通入0.8 I升/分的氯氣進(jìn)行氧化，攪拌得到氯釕酸銨(IV)沉淀，攪拌速度為60 90轉(zhuǎn)/分，通氯氣氧化I 4小時，直至氯釕酸銨(IV)沉淀完全。③離心過濾:上述沉淀物(NH4)2RuCl6 (IV)放入離心機(jī)中離心過濾10 30分鐘，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為900 1000轉(zhuǎn)/分。④烘干:離心去水后的(NH4) 2RuC16 (IV)在150 200°C進(jìn)行烘干16 18小時。⑤破碎:烘干的(NH4)2RuCl6 (IV)在行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速380 410轉(zhuǎn)/分，破碎15 25分鐘，破碎更優(yōu)化時間為18 22分鐘，所述行星球磨機(jī)采用球磨罐材質(zhì)為聚氨酯，球磨介質(zhì)為氧化鋯球，球料比2.5 3.5:1。⑥煅燒:破碎后的(NH4)2RuCl6(IV)先在435 460°C溫度下鍛燒2.5 3.5小時，升高溫度到630 660°C繼續(xù)煅燒2.5 3.5小時，再升高溫度到730 770°C煅燒1.5
2.5小時。
⑦還原:在730 76CTC溫度下,通氫還原0.5 1.5小時。⑧制粉:最后再用行星球磨機(jī)破碎得到純釕粉,行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速380 410轉(zhuǎn)/分破碎4 6分鐘。有益效果:本發(fā)明通過氯氣進(jìn)行氧化反應(yīng)將溶液中Ru (ΠΙ)氧化為Ru (IV),同時控制釕的濃度在45 55g/L，鹽酸濃度控制在8 12mol/L，氧化溫度控制在90 100°C及攪拌速度為60 90轉(zhuǎn)/分，在這條件下可以使溶液中(NH4)2RuC16 GY )99.9%都能沉淀出來。實(shí)現(xiàn)了(NH4)2RuCl6 (If )與雜質(zhì)分離，提高了(NH4)2RuCl6(K)的純度。(NH4)2RuCl6 (I )的體積較大，含水較高，用普通瓷漏斗難于把水分抽干，造成雜質(zhì)較高。采用離心機(jī)過濾可以盡可能的降低銨鹽的含水率，降低雜質(zhì)的夾帶，對后一步的烘干也有利。(NH4) 2RuC16( IV )沉淀必須烘干才能破碎，烘干溫度要適中，烘干溫度太高，氯釕酸銨(IV)分解，釕粉團(tuán)聚，不能破碎。烘干溫度太低，氯釕酸銨(IV)會粘附在氧化鋯球上，影響球磨效果，烘干時間長，生產(chǎn)效率低。通過控制氯釕酸銨(If)烘干及兩次破碎的條件可以達(dá)到靶用釕粉對粒度形貌的要求，氯釕酸銨(IV)是一種化合物晶體較容易破碎，所以煅燒前先進(jìn)行一次破碎，有效降低煅燒溫度，并使煅燒后的釕粉比較細(xì)，從而減輕煅燒后制粉粉碎強(qiáng)度，就不容易在粉碎制粉過程中帶入新的雜質(zhì)。本發(fā)明分三段式控制煅燒溫度這樣就能更好的得到較細(xì)釕粉團(tuán)，由于煅燒溫度比較低，釕金屬沒有被燒結(jié)，對后續(xù)制粉工藝非常有利，不會因為需要高強(qiáng)度粉碎才能達(dá)到靶用釕粉的要求，從而不會重新帶進(jìn)新的雜質(zhì)。


圖1為工藝流程圖；圖2為實(shí)施例1制得釕粉的形貌 圖3為實(shí)施例2制得釕粉的形貌 圖4為實(shí)施例3制得釕粉的形貌圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖1所示，取固體三氯化釕1000克，含釕370克，按如下工藝操作:
①溶解:固體三氯化釕用7.4升8mol/L的鹽酸溶解，使釕的濃度在50克/升，向含釕溶液中加入氯化銨飽和溶液生成(NH4) 3RuC16 (III)，加入的氯化銨的量為理論量的1.3倍。②沉淀:加熱溶液，溫度90°C，通入I升/分的氯氣進(jìn)行氧化、攪拌得到(NH4)2RuC16( IV )沉淀，攪拌速度為80轉(zhuǎn)/分，通氯氣氧化時間為2小時，直至氯釕酸銨(IV )沉淀完全，過濾得氯釕酸銨(IV )沉淀物，分析母液含釕0.7克，釕的沉淀率為99.8%。③離心過濾:將上述沉淀物放入離心機(jī)中脫水20分鐘，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為950轉(zhuǎn)/分。氯釕酸銨(IV)沉淀的體積較 大，含水較高，用普通瓷漏斗難于把水分抽干，造成雜質(zhì)較高。采用離心機(jī)過濾可以盡可能的降低銨鹽的含水率，降低雜質(zhì)的夾帶。對后一步的烘干也有利。④烘干:離心去水后的氯釕酸銨(IV)沉淀在180°C進(jìn)行，烘干16小時，獲得(NH4)^RuCl6UV )沉淀 1223 克。⑤破碎:烘干的物質(zhì)在行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分破碎20分鐘，所述行星球磨機(jī)采用球磨罐材質(zhì)為聚氨酯，球磨介質(zhì)為氧化鋯球，球料比3:1，破碎后氯釕酸銨(IV)小于80目。⑥煅燒:破碎后的氯釕酸銨(IV)先在450°C溫度下煅燒3小時，升高溫度到650°C繼續(xù)煅燒3小時，再升高溫度到750°C煅燒2小時，得到粉狀釕黑。⑦還原:在750°C溫度下，通氫還原I小時，得到海綿釕粉。⑧制粉:最后再用行星球磨機(jī)破碎得到純釕粉，行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速410轉(zhuǎn)/分破碎5分鐘。獲得純釕粉353.3克。形貌圖如圖2所示，用此釕粉制造了高性能的釕靶材。實(shí)施例2
如圖1所示，取固體三氯化釕3000克，含釕1110克，按如下工藝操作:
①溶解:固體三氯化釕用24.66升lOmol/L的鹽酸溶解，使釕的濃度在45克/升，向含釕溶液中加入氯化銨飽和溶液生成(NH4)3RuCl6 (III )，加入的氯化銨是量為理論量的1.3倍。②沉淀:加熱溶液，溫度95°C，通入0.8升/分的氯氣進(jìn)行氧化、攪拌得到(NH4)2RuC16 (IV)沉淀，攪拌速度為70轉(zhuǎn)/分，通氯氣氧化時間為2.5小時，直至氯釕酸銨(IV)沉淀完全，過濾得氯釕酸銨(IV )沉淀物，分析沉淀母液含釕5.12克，沉淀率為99.5%。③離心過濾:將上述沉淀物放入離心機(jī)中脫水10分鐘，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分。④烘干:離心去水后的氯釕酸銨(IV)沉淀在160°C進(jìn)行，烘干18小時，獲得(NH4)2RuC16( IV )沉淀3362克。(NH4) 2RuC16( IV )沉淀必須烘干才能破碎。⑤破碎:烘干的物質(zhì)在行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速410轉(zhuǎn)/分破碎18分鐘，所述行星球磨機(jī)采用球磨罐材質(zhì)為聚氨酯，球磨介質(zhì)為氧化鋯球，球料比2.8:1，破碎后氯釕酸銨(IV)小于80目。⑥煅燒:破碎后的氯釕酸銨(IV )先在440°C溫度下煅燒3.3小時，提高溫度到630°C繼續(xù)煅燒2.8小時，再提高溫度到730°C煅燒1.7小時，得到粉狀釕黑。⑦還原:在730°C溫度下，通氫還原1.5小時，得到海綿釕粉。⑧制粉:最后再用行星球磨機(jī)破碎得到純釕粉，行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速380轉(zhuǎn)/分破碎6分鐘。獲得釕粉1074.4克，形貌圖如圖3所示，用此釕粉制造了高性能的釕靶材。實(shí)施例3
如圖1所示，取固體三氯化釕6000克，含釕2220克，按如下工藝操作:
①溶解:固體三氯化釕用40.36升8mol/L的鹽酸溶解，使釕的濃度在55克/升，向含釕溶液中加入氯化銨飽和溶液生成(NH4) 3RuC16 (III)，加入的氯化銨的量為理論量的1.4倍。②沉淀:加熱溶液，溫度98°C，通入0.9升/分的氯氣進(jìn)行氧化、攪拌得到(NH4)2RuC16( IV )沉淀，攪拌速度為90轉(zhuǎn)/分，通氯氣氧化時間為3小時，直至氯釕酸銨(IV )沉淀完全，過濾得氯釕酸銨(IV )沉淀物，分析母液含釕2.12克，釕的沉淀率為99.9%。③離心過濾:將上述沉淀物放入離心機(jī)中脫水30分鐘，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為900轉(zhuǎn)/分。④烘干:離心去水后的氯釕酸銨(IV)沉淀在200°C進(jìn)行，烘干16小時，獲得(NH4)2RuC16( IV )沉淀6914克。( NH4) 2RuC16( IV )沉淀必須烘干才能破碎。⑤破碎:烘干的物質(zhì)在行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速410轉(zhuǎn)/分破碎22分鐘，所述行星球磨機(jī)采用球磨罐材質(zhì)為聚氨酯，球磨介質(zhì)為氧化鋯球，球料比3.2:1，破碎后氯釕酸銨(IV)小于80目。⑥煅燒:破碎后的氯釕酸銨(IV )先在455°C溫度下煅燒2.5小時，提高溫度到660°C繼續(xù)煅燒2.5小時，再提高溫度到770°C煅燒1.5小時，得到粉狀釕黑。⑦還原:在760°C下，通氫還原0.5小時，得到海綿釕粉。⑧制粉:最后再用行星球磨機(jī)破碎得到純釕粉，行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速410轉(zhuǎn)/分，破碎4分鐘，獲得釕粉2134.2克，形貌圖如圖4所示，用此釕粉制造了高性能的釕靶材。在實(shí)施例條件下氯化銨沉淀除鐵效果如下表I所示:_
權(quán)利要求
1.一種制備靶用釕粉的方法，采用如下步驟實(shí)現(xiàn): ①溶解:固體三氯化釕用8 12mol/L的鹽酸溶解,加入鹽酸的量使釕的濃度在45 55克/升，再加入氯化銨飽和溶液生成(NH4) 3RuC16 ;加入的氯化銨的量為理論量的1.3 1.4 倍； ②沉淀:加熱溶液，溫度90 10(TC，通入0.8 I升/分的氯氣進(jìn)行氧化攪拌生成氯化銨沉淀(NH4) 2RuC16沉淀,過濾得到沉淀物； ③離心過濾:上述沉淀物放入到離心機(jī)離心過濾10 30分鐘，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為900 1000轉(zhuǎn)/分； ④烘干:離心去水后的物質(zhì)在150 200°C進(jìn)行烘干16 18小時間； ⑤破碎:烘干的物質(zhì)在行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速380 410轉(zhuǎn)/分破碎15 25分鐘； ⑥煅燒:破碎后先在435 460°C溫度下煅燒2.5 3.5個小時，升高溫度到630 660°C繼續(xù)煅燒2.5 3.5個小時，再升高溫度到730 770°C煅燒1.5 2.5個小時； ⑦還原:在730 760°C溫度下，通氫還原0.5 1.5個小時， ⑧制粉:最后再用行星球磨機(jī)破碎得到純釕粉。
2.如權(quán)利要求1所述一種制備靶用釕粉的方法，其特征在于:步驟②中的攪拌速度為60 90轉(zhuǎn)/分。
3.如權(quán)利要求1所述一種制備靶用釕粉的方法，其特征在于:步驟④中破碎時間為18 21分鐘。
4.如權(quán)利要求2所述一種制備靶用釕粉的方法，其特征在于:步驟④中破碎時間為18 21分鐘。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述一種制備靶用釕粉的方法，其特征在于:步驟④所述行星球磨機(jī)采用球磨罐材質(zhì)為聚氨酯，球磨介質(zhì)為氧化鋯球，球料比2.2 3.7:1。
6.如權(quán)利要求1-4任一項所述一種制備靶用釕粉的方法，其特征在于:步驟⑧行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速380 410轉(zhuǎn)/分破碎4 6分鐘。
7.如權(quán)利要求5所述一種制備靶用釕粉的方法，其特征在于:步驟⑧所述行星球磨機(jī)中保持轉(zhuǎn)速380 410轉(zhuǎn)/分，破碎4 6分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備靶用釕粉的方法，涉及貴金屬粉末生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域。一種制備靶用釕粉的方法，采用如下步驟實(shí)現(xiàn)①溶解、②沉淀、③離心過濾、④烘干、⑤破碎、⑥煅燒、⑦還原、⑧制粉。本發(fā)明通過氯氣進(jìn)行氧化反應(yīng)將溶液中Ru()氧化為Ru()，同時控制釕的濃度在45～55g/L，鹽酸濃度控制在8～12mol/L,氧化溫度控制在90～100℃及攪拌速度為60～90轉(zhuǎn)/分，在這條件下可以使溶液中(NH4)2RuCl6()99.9%都能沉淀出來。實(shí)現(xiàn)了(NH4)2RuCl6()與雜質(zhì)分離，提高了(NH4)2RuCl6()的純度。
文檔編號B22F9/22GK103223493SQ20131011262
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者吳喜龍, 賀小塘, 管偉明, 郭俊梅, 韓守禮, 王歡, 馬子龍, 李紅梅, 趙雨, 李子璇, 李錕 申請人:貴研資源(易門)有限公司