CN111621810A - 一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法。采用的技术方案是，电解液经过两种阳离子交换树脂深度净化除杂后进行电解精炼，电解槽中有阴离子交换膜，将电解槽分为阴极区和阳极区，采用正反双向电流电解，电解液中钴离子浓度为50g/L～120g/L，电解极距为30～60cm，电流密度为100～350A/m2，电解温度为40～80℃，电压为0～12V。本发明中，在双向电流的作用下，得到钴板周围的钴树枝晶明显变少，钴板平整而有光泽，有效地减少了在高纯钴电解精炼制备过程中钴树枝晶生长，避免了树枝晶生长到阴离子交换膜而破坏阴离子交换膜的现象，提高了膜的利用率，节约了生产成本。

Description

一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法
技术领域
本发明涉及冶金行业电解精炼芯片级高纯钴制备的技术领域，具体为一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法。
背景技术
钴是重要的高纯金属材料之一，是制备磁记录介质、磁记录磁头、光电器件和磁传感器和集成电路等元器件的重要材料。大多应用都是将钴制备成纯金属靶材或合金靶材，通过镀膜方式得到符合要求的功能薄膜，而5N及以上纯度的高纯钴则主要用来制造超大规模集成电路行业用溅射靶材。
目前未见有专利针对高纯钴电解过程中钴树枝晶的减少或去除的办法，但钴枝晶的生长若不加以控制，不仅影响电解效率，还会影响成品率，甚至会破坏阴离子交换膜，更甚者引发短路的事故。因此如何减少钴树枝晶的生长值得重视研究。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法。采用的技术方案是，电解液经过两种阳离子交换树脂深度净化除杂后进行电解精炼，电解槽中有阴离子交换膜，将电解槽分为阴极区和阳极区，采用正反双向电流电解，电解液中钴离子浓度为50g/L～120g/L，电解极距为30～60cm，电流密度为100～350A/m2，电解温度为40～80℃，电压为0～12V。
作为本发明的一种优选技术方案，配置电解液中钴离子浓度为90g/L，电解极距为50cm，其中阴离子交换膜与阴极板极距为20cm，电流密度200A/m2，电解温度为70℃。
作为本发明的一种优选技术方案，电解精炼的阳极采用钛制网篮制成，网篮中装电解所消耗的阳极钴片，阴极板采用钛板制成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述钛制网篮的网孔尺寸为13.5*6mm。
作为本发明的一种优选技术方案，网篮上的挂钩采用一体折弯挂钩。
作为本发明的一种优选技术方案，所述电解液为电子级硫酸钴与UP水配置而成。
本发明的有益效果：本发明中，在双向电流的作用下，得到钴板周围的钴树枝晶明显变少，钴板平整而有光泽，有效地减少了在高纯钴电解精炼制备过程中钴树枝晶生长，避免了树枝晶生长到阴离子交换膜而破坏阴离子交换膜的现象，提高了膜的利用率，节约了生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例1中双向电流的大小和时间图；
图2为本发明实施例1中使用双向电流电解得到的阴极板；
图3为使用单向电流电解得到的阴极板；
图4为现有技术中被钴树枝晶破坏的阴离子交换膜。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
电解钴的技术要求及参数如下：
电解精炼的阳极采用钛制网篮制成，网孔尺寸要达到13.5*6mm，网篮上的挂钩挂钩采用一体折弯挂钩。
网篮中装电解所消耗的阳极钴片，为市售3N8电钴。
阴极板采用钛板制成。
电解液为电子级硫酸钴与UP水配置而成，其中，UP水为超纯水(Ultrapure water)。
电解液经过两种阳离子交换树脂深度净化除杂后进行电解精炼。
电解槽中有阴离子交换膜，将电解槽分为阴极区和阳极区，防止阳极区杂质离子直接进入阴极区域。
本实施例中，配置硫酸钴电解液中钴离子浓度为90g/L，电解极距为50cm，其中阴离子交换膜与阴极板极距为20cm，电流密度200A/m2，电解温度为70摄氏度，双向电流的大小和时间如图1所示。电解精炼15天后，得到的阴极板如图2所示，可发现，该方法对减少钴板边缘钴树枝晶的生长有不错的效果。
与图3显示的使用单向电流电解出钴板树枝晶的生长情况相比，可以看出在双向电流的作用下，得到钴板周围的钴树枝晶明显变少，钴板平整而有光泽，同时也不会出现如图4中显示的钴树枝晶生长到阴离子交换膜从而破坏阴离子交换膜的现象，提高了膜的利用率，节约了生产成本。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，配置硫酸钴电解液中钴离子浓度为50g/L，电解极距为30cm，电流密度为100A/m2，电解温度为40摄氏度。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，配置硫酸钴电解液中钴离子浓度为120g/L，电解极距为60cm，电流密度为350A/m2，电解温度为80摄氏度。
本发明是采用可变相电流电解的方法减少树枝晶的生长，此法操作简单，可调节正反向电流的大小及时间。同时影响树枝晶产生的因素还有，电解极距30～60cm，电流密度100～350A/m2，电解温度40～80摄氏度，电压0～12V。电解液中钴离子浓度为50g/L～120g/L。
本发明在已有高纯钴的制备方法的基础上，有效地减少了在高纯钴电解精炼制备过程中钴树枝晶生长的问题。高纯钴的制备是采用硫酸钴体系利用两种阳离子交换树脂对钴盐溶液进行深度除杂质，同时采用阴离子交换膜将电解槽分为阴极区和阳极区，进步达到提纯电解液的效果，然后通过电解精炼的方式制备出高纯钴，经GDMS检测，钴的纯度高于99.999％。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法，电解液经过两种阳离子交换树脂深度净化除杂后进行电解精炼，电解槽中有阴离子交换膜，将电解槽分为阴极区和阳极区，其特征在于：采用正反双向电流电解，电解液中钴离子浓度为50g/L～120g/L，电解极距为30～60cm，电流密度为100～350A/m2，电解温度为40～80℃，电压为0～12V。
2.根据权利要求1所述的一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法，其特征在于：配置电解液中钴离子浓度为90g/L，电解极距为50cm，其中阴离子交换膜与阴极板极距为20cm，电流密度200A/m2，电解温度为70℃。
3.根据权利要求1所述的一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法，其特征在于：电解精炼的阳极采用钛制网篮制成，网篮中装电解所消耗的阳极钴片，阴极板采用钛板制成。
4.根据权利要求3所述的一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法，其特征在于：所述钛制网篮的网孔尺寸为13.5*6mm。
5.根据权利要求3所述的一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法，其特征在于：网篮上的挂钩采用一体折弯挂钩。
6.根据权利要求1或2所述的一种减少高纯钴电解精炼过程中钴树枝晶生长的方法，其特征在于：所述电解液为电子级硫酸钴与UP水配置而成。
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