一种高纯钌粉的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯钌粉的制备方法，涉及高纯贵金属技术领域，特别涉及以三氯化钌为原料

【技术实现步骤摘要】
一种高纯钌粉的制备方法


[0001]本专利技术涉及高纯贵金属催化剂
，特别涉及一种高纯钌粉的制备方法
。

技术介绍

[0002]在半导体超大规模集成电路，磁记录领域生产高纯钌粉，由于熔点高
、
硬度大，通常通过粉末冶金手段用于制作钌溅射靶材
。
钌溅射靶材作为集成电路的电容器电极膜以及计算机硬盘的种子层的镀膜原材料，在靶材纯度方面提出了极苛刻的性能要求
。0 .35
μ
m
线宽工艺，化学纯度在
99 .995%
以上，
0 .25
μ
m
线宽工艺，化学纯度必须在
99 .999%
以上，甚至
99 .9999%
以上，要求碱金属
、
过渡金属元素
、
放射性元素
、
气体元素等杂质含量非常低
。
因此，必须严格控制钌粉的杂质含量，通常要求粉末纯度大于
99.999%。
目前，高纯钌粉的制备方法较多
。
较多采用的是通过反复多次的氧化蒸馏吸收得到钌盐酸溶液，再经氯化铵沉淀
、
陈化
、
分解
、
还原得到钌粉，但该方法存在粉末纯度低等问题，不适用于高纯钌溅射靶材的生产
。
[0003]日本企业生产高纯钌粉的工艺：用熔融的氢氧化钾和硝酸钾熔盐氧化和溶解钌金属，使其转变为可溶的钌酸盐
。
用水溶解提取钌盐，加热并通入氯气使钌离子氧化蒸馏成
RuO4，再用稀盐酸和乙醇的混合液吸收
RuO4，溶液经干燥得到固体三氯化钌，之后在通入氧气的条件下高温焙烧，使钌盐变成
RuO2，最后高温下氢还原得到钌粉
。
但生产出的钌粉中
Na、K、Fe、Cl
等杂质含量偏高
。
[0004]CN103223493A
，公布了一种高纯钌粉的制备工艺：将粗钌粉加入到
NaOH
溶液中，在氯气的氧化作用下，反应生成
RuO4挥发，采用盐酸进行吸收，加热浓缩吸收液至粘稠状，在酸性条件下向浓缩液里加入
NaBrO3，挥发的
RuO4同样用盐酸吸收，再浓缩，反复进行三次；将钌吸收液浓缩至
30
‑
60g/L
，加入氧化剂使
Ru
（
III
）转变为
Ru
（
IV
），升温至
80℃
，加入过量
NH4Cl
，使钌以
(NH4)2RuCl6的形式沉淀
、
过滤
、
洗涤干燥后，进行煅烧
、
氢还原得到团聚的钌颗粒，经过高能球磨，得到纯度
99 .99%
且形貌结构符合溅射靶材要求的钌粉
。
该方法存在球磨制粉过程引入新杂质的问题
。
[0005]中国专利
ZL200810109294 .6
公开了六氯钌酸铵和钌粉的制造方法以及六氯钌酸铵，在钌的盐酸溶液中添加氯化铵而制成的六氯钌酸铵进行烧成来制备钌粉末
。
具体步骤是在
80
～
95℃
下保持钌的盐酸溶液3小时以上后，一边使搅拌机的转数达到每分钟
200
转以上进行搅拌一边加入氯化铵，一边在
85
～
95℃
下搅拌1小时以上一边保持，生成六氯钌酸铵的沉淀，通过过滤得到含水率是
10
％以下的六氯钌酸铵的结晶物
。
[0006]中国专利
ZL200580006772 .5
公布了高纯度
Ru
粉末
、
溅射靶
、
薄膜和高纯度
Ru
粉末的制造方法，具体步骤是用纯度
99 .9
％的
R u
原料作阳极，在溶液中电解精制，可获得
99 .99
％以上的纯钌粉，其中
Na、K
等各碱金属的含量均在
10ppm
以下，
Al
的含量为1～
50ppm
，适合形成半导体存储器的电容器用电极材料
。
[0007]综上所述，现有技术中的钌粉产品存在产品纯度低，杂质量大的问题
。
因此，高纯度钌粉的制备具有重大意义
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对上述高纯钌纯度低等技术问题，提供了一种无任何含金属元素试剂加入
、
反应过程中无任何有毒有害气体产生
、
生产工艺稳定高纯度钌粉的制备方法
。
[0009]为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种高纯钌粉的制备方法，包括以下步骤：（1）钌溶解造液：将三氯化钌加入到去离子水中，再加入浓盐酸搅拌溶解，过滤获得钌溶液，其中粗三氯化钌
、
去离子水和浓盐酸的用量比为三氯化钌：去离子水：浓盐酸等于
100g
：
1000ml
：
100ml
；（2）加吡啶沉钌：在钌溶液中加入吡啶及双氧水加热至
70
‑
80℃
，黄色沉淀逐渐析出，当溶液由红棕色变成淡黄色后抽干获得含钌沉淀，其中吡啶的加入量为三氯化钌摩尔量的2‑3倍，三氯化钌与双氧水的质量体积比为
10g/mL
；（3）含钌沉淀溶解造液：将含钌沉淀加入到氨水溶液中进行溶解，过滤获得钌溶液，其中氨水溶液的浓度为
4 mol/L
，三氯化钌与氨水溶液的质量体积比为
100g /L
；（4）沉钌：将钌溶液加入盐酸吡啶常温搅拌4小时过滤得含钌沉淀，并对含钌沉淀用去离子水洗涤3次；（5）煅烧：将含钌沉淀转移至坩埚放入马弗炉中，在空气氛围中加热至
220
‑
230℃
维持8小时，黄色粉末全部分解得棕黑色含钌粉末；（6）还原
、
洗涤：将棕黑色含钌粉末
E
转移至坩埚放入管式炉中，在
400
‑
500℃
下通入氮氢混合气还原
10
小时得钌粉
。
所得钌粉分别用稀盐酸和去离子水洗涤真空干燥得到高纯钌粉
。
[0010]进一步地，所述步骤（1）中三氯化钌为暗红色粉末，钌含量为
37%。
[0011]进一步地，所述步骤（2）中吡啶无色溶液，纯度
>99%;
双氧水含量为
30%。
[0012]进一步地，所述步骤（3）中碱性水溶液为氨水
, 氨水溶液的浓度为
4 mol/L。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高纯钌粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）钌溶解造液：将三氯化钌加入到去离子水中，再加入浓盐酸搅拌溶解，过滤获得钌溶液；（2）加吡啶沉钌：在钌溶液中加入吡啶及双氧水加热至
70
‑
80℃
，黄色沉淀逐渐析出，当溶液由红棕色变成淡黄色后抽干获得含钌沉淀；（3）含钌沉淀溶解造液：将含钌沉淀加入到氨水溶液中进行溶解，过滤获得钌溶液；（4）沉钌：将钌溶液加入盐酸吡啶常温搅拌过滤得含钌沉淀，并对含钌沉淀用去离子水洗涤；（5）煅烧：将含钌沉淀转移至坩埚放入马弗炉中，在空气氛围中加热至
220
‑
230℃
维持8小时，黄色粉末全部分解得棕黑色含钌粉末；（6）还原
、
洗涤：将棕黑色含钌粉末转移至坩埚放入管式炉中，在
400
‑
500℃
下通入氮氢混合气还原
10
小时得钌粉；所得钌粉分别用稀盐酸和去离子水洗涤真空干燥得到高纯钌粉
。2.
根据权利要求1所述的高纯钌粉的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，三氯化钌
、
去离子水和浓盐酸的用量比为三氯化钌：去离子水：浓盐酸等于
100g
：
1000ml
：

【专利技术属性】
技术研发人员：任志勇，张静，刘国旗，白延利，郅欢欢，杨晓艳，李欢，孟俊杰，王一帆，朱婷，高治磊，杨俊辉，王红梅，高嵩，何忠，张宗磊，吴芳，何艳，郭晶，
申请(专利权)人：兰州金川贵金属材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：