从钌钽合金分离钌和钽的方法

2016-12-26
研发部

              从钌钽合金分离钌和钽的方法

  钌和钽的合金,一直在作为下一代的半导体布线材料的候补进行研究开发。在形成半导体布线时,将布线材料加工成溅射用的靶材等,但是靶材作为布线材通常只使用整体的20~30%,大半成为废金属。因此,为了将该材料用作布线材,确立从钌钽合金分离钌和钽的技术是不可缺的(因为钌、钽都是高价的原材料)。但是,至今还没有确立此技术。根据日本国特愿2004-251721(专利文献1),钌在通常的条件下,对于所有的无机酸都是非常难溶解的。以往,为了溶解钌,已知有:采用在氧或氧化剂的存在下进行加碱熔化,并用无机酸处理的方法;在与Zn、Sn、Pb、Cu等金属混合而熔化后,利用盐酸或硫酸溶解锌等,得到活性细微粉末,利用王水溶解该活性细微粉末的方法;将钌转换成由Na3RuCl6表示的可溶性盐的方法等。另外,没有关于作为两金属的合金的耐药品性的记述。因此,经实施后发现,不能通过提高钽对氢氟酸的耐药品性来从钌分离钽。钌、钽都能通过加碱熔化来分解,但对于钌和钽的合金,能否分解不是公知的。但是同样即使能够分解,由于溶液是混合物,还必须分别分离,不能用一道工序分离。即,存在不能高效率分离的问题。

针对上述问题,本发明采用如下的技术方案解决了上述的相关问题,技术方案如下:(1)其为从钌钽合金回收各元素的方法,一边送入氯气一边加热钌钽合金,在700℃至800℃,使氯化反应所需的量的1至4倍量的氯气流过,同时通过使钽氯化并挥发来回收钽,钌作为氯化物残留;(2)其为从钌钽合金回收各元素的方法,一边送入氯气一边加热钌钽合金,从钌钽合金回收各元素,保持在200℃至220℃,通过使大部分的钽作为氯化物氯化并挥发来回收钽,接着,再在700℃至800℃,使氯化反应所需的量的1至4倍量的氯气流过,同时通过使残留的钽氯化并挥发来回收钽,钌作为氯化物残留。具体实施条件为:在挥发处理炉内处理成为上述废弃物等的合金,一边使氯气流过,一边在200至220℃,以氯化物的方式除去大部分的钽。这是因为,如果低于200℃,钽的挥发少,效率差,如果高于220℃,在升温中,钌钽合金熔化,原料的粒子间粘合,氯气的流通变差。此处理,优选30分钟至3小时。另外,为了充分除去钽,在所述的低温处理后,在700至800℃,使钽和钌的氯化处理所需的量的1至4倍量的氯气流过。因为,这是因为如果低于700℃,则氯化处理称不上有效率,如果高于800℃,则钌挥发,污染氯化钽。该处理的时间为1至10小时。氯化钌能够通过800~1000℃烧成得到金属钌。通过在还原气氛中进行烧成,能够抑制氧化物的混入。

根据本发明,具有以下效果:(1)能够从含有钌和钽的合金的原料,高效率地分离回收钌和钽;(2)能够从含有钌和钽的合金的原料,高效率地分离并回收等级99.8mass%以上的钌和钽。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司