DOC《超纯铟的制备》

超纯铟的制备 高远,朱世明 (广东先导稀材股份有限公司 先进材料研究院,广东清远 511517) 摘要:以电解法生产的99.

995%(4N5)高纯铟为原料,采用真空蒸馏脱镉、铊,然后在氢气气氛中进一步进行区熔提纯,并对重要技术参数进行了优化.结果表明,采用该工艺可以制备6N超高纯铟,产品直收率大于72%. 关键词:超纯铟;

区域熔炼;

真空蒸馏;

制备 中图分类号:TF131;

TF114.3 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2013)07-0000-00 Preparation of Ultra Pure Indium GAO Yuan, ZHU Shi-ming (Research Department of Advanced Materials, Guangdong First Rare Materials Co. Ltd., Qingyuan 510651, Guangdong, China) Abstract: The electrolytic refined high pure indium (In 99.95%, 4N5) was first vacuum distillation volatilized to remove cadmium, thallium and other volatile elements, and then purified with zone melting process in hydrogen atmosphere. Important technical parameters were optimized. The results show that the ultra pure indium (In 99.9999%, 6N) is prepared with the recovery of 72% above. Key words: ultra pure indium;

zone purification;

vacuum distillation;

preparation 高纯铟[1]在电视、汽车、钟表和音响设备以及光通讯及红外线仪器方面有广泛的应用.例如InP和GaInAsSb是制造光纤通讯中的发射与接收元件的材料,InGaAs用于光通讯上1.3~1.7 μm波段激光器,InSb用作3~5 μm波段红外线探测器材料,GaInP用作发光元件,InAs及InAsP用作霍尔元件,CuInSe2薄膜价格仅为硅的1/8,且转换率也高,被认为是薄膜电池的最佳材料.电子器件、有机金属化合物中要求金属铟产品杂质含量小于10 μg/g.透明导电图层、荧光材料要求杂质含量小于1 μg/g.铟作为Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,要求铟的纯度达到99.999%(5N)甚至99.9999%(6N)以上.目前国内真正意义上的高纯铟和超纯铟还不能生产(按国外标准),只能大量进口.因此,研制和开发高纯金属铟,除了可以满足高新技术对铟深加工产品的要求外,还可以将资源优势转化为技术优势,大大提高铟工业的经济利益. 目前,高纯铟的生产方法主要有电解法[2-3]、真空蒸馏法[4]、区域熔炼法(简称区熔)[5]、金属有机化合物法、低卤化合物法等.电解精炼法只能获得5N的高纯铟,通常必须采用多种提纯方法来制备高纯铟[6-7].

1 试验原料和方法 原料为经过1次或2次电解得到的纯度达到99.995%(4N5)以上的高纯铟,主要杂质含量(μg/g):Cu 0.3~0.

4、Ag 0.

3、Mg 0.

5、Sb 1.

4、Ni 0.

5、Zn 0.5~2.

4、Sn 4.4~6.

0、Si 1.

5、Fe 1.5~3.

0、Cd 0.35~2.

8、S 1.

2、As 0.5~1.

0、Al 0.5~1.

2、Tl 3.

0、Pb 2.5~4.8.电解精炼法制备高纯铟主要是通过电解去除铟中的杂质离子,但由于锡、铊、镉等金属的化学电位和铟的接近,难以通过电解完全去除. 首先,采用稀硫酸洗涤的方法除去铟表面的氧化物,再用去离子水脱酸,干燥后备用. 先将洁净的石英或石墨料舟于1

000 ℃真空烘箱中烘16 h,然后装入铟料,在惰性气氛中熔化成锭状,放入管式加热炉的石英管内,抽真空后按程序升温蒸馏.蒸馏结束后,将料舟放入区域熔炼炉中,根据设定好的熔区宽度、区熔速度、区熔次数及起始和终止位置,进行交迭区熔(示意图见图1). 蒸馏工艺:程序升温至750 ℃,抽真空在5 Pa以下,恒温蒸馏180 min;

接着升温至1

050 ℃,恒温蒸馏60 min结束. 区熔工艺:保持倾斜角约1.2°,以避免质量迁移.周期1以熔区宽度60 mm区熔10次;

然后在周期2调整熔区宽度为20 mm区熔30次;

每次装料500 g左右,料锭长400 mm、高9 mm. 收稿日期:2012-12-13 基金项目:广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目(2011A032304002) 作者简介:高远(1970-),男,安徽太和人,高级工程师,硕士. 图1 交迭区域熔炼法示意图 Fig.1 Sketch map of overlap zone-melting process

2 结果与讨论 采用上述工艺条件,可将纯度为4N5的铟提纯至6N.6N高纯铟杂质的GDMS检测结果(μg/g):Cu 0.

050、Ag