[發明專利]一種高純鎢粉的制備方法

在審

• 申請號: 202010119192.3
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111283211A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 鄭艾龍;陳俊卿;黃志民
• 申請（專利權）人: 廈門虹鷺鎢鉬工業有限公司
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發明公開了一種高純鎢粉的制備方法，制備高純鎢粉，流程較短、能夠工業化批量生產且成本低，其中選用商用的仲鎢酸銨為原料，直接進行氨溶過濾，制備出鎢酸銨溶液，進行結晶、過濾、洗滌和烘干后，重新制備出仲鎢酸銨，然后在金屬爐管的還原爐中進行氫氣還原，制備出高純鎢粉。本發明省去了仲鎢酸銨煅燒步驟，有助于減少鍛燒過程中雜質的引入量；本領域普通技術人員可知，商用的普通鎢粉都是以仲鎢酸銨為原料，進行氫氣還原而獲得，本發明中，再結晶的產物仍然為仲鎢酸銨，方便采用普通鎢粉還原技術制備高純鎢粉。

技術領域

本發明屬于鎢粉制備技術領域，具體涉及一種高純鎢粉的制備方法。

背景技術

在半導體行業里，需要用到各種高純的金屬靶材，純度在99.999％以上，其中用量比較大的是高純銅靶材、高純鋁靶材、高純鈦靶材、高純鉭靶材等。相比較而言高純鎢靶材、高純鎢鈦靶材和高純鎢硅靶材用量較少，但是在存儲器、芯片等方面的應用是不可替代的，用途布線材料和擴散阻擋層。

在半導體行業，高純鎢靶材、高純鎢鈦靶材和高純鎢硅靶材的純度要求達到99.999％以上，這就要求高純鎢粉的純度要達到99.999％以上。

現有技術中，高純鎢粉的制備方法主要是通過物理化學方法提純，獲得高純度的前驅體(仲鎢酸銨、偏鎢酸銨或者其它鎢酸鹽)，然后進行氫氣還原，獲得高純鎢粉。US4762695公開了將鎢粉或者氧化鎢粉采用H₂O₂分解，然后采用離子交換工藝進行提純，蒸發結晶后得到鎢酸銨，氫氣還原以后得到高純鎢粉，這種方法成本高，難以批量生產。CN10125938A公開了一種化學清洗結合水熱反應的方法制備高純鎢粉，首先配置鎢酸鹽溶液，溶液加壓20-40MPa，在120-200℃下水熱反應后再經過去離子水清洗、干燥得到前驅體，前驅體經過還原得到高純鎢粉；這種方法工藝路線復雜，不適合批量生產。CN103302299A公開了“氨溶-重結晶法”的方法制備高純鎢粉，以仲鎢酸銨為原料，煅燒后得到氧化鎢；進行氨溶、過濾、重結晶和干燥，得到偏鎢酸銨；在高純石英爐管中氫氣還原，制備出高純鎢粉；這種方案流程長，偏鎢酸銨產量少，不穩定，石英爐管還原爐偏小，無法進行大批量工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種高純鎢粉的制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種高純鎢粉的制備方法，包括如下步驟：

(1)將商用0級的斜四方晶型的仲鎢酸銨于50-95℃溶解于氨水溶液中，并進行過濾，以除去堿性不溶物殘渣，獲得pH＝7-11的鎢酸銨溶液；

(2)對步驟(1)所得的鎢酸銨溶液于結晶釜中于內部壓力低于一個大氣壓、pH＝7-9及溫度為95-105℃的條件下進行蒸發結晶，獲得含有結晶母液的物料；

(3)將步驟(2)所得的物料進行過濾，除去其中的結晶母液，將所得固體用去離子水洗滌后，再進行烘干，獲得斜四方晶型的高純仲鎢酸銨，其費氏粒度為30-50μm，雜質元素總含量＜80ppm；

(4)將步驟(3)所得的高純仲鎢酸銨在具有四溫度段的管式爐中進行氫氣還原6-14h，即得所述高純鎢粉；該氫氣還原的氫氣的露點≤-60℃，該管式爐的爐管為金屬爐管，四溫度段的最后一段的溫度最高，且為975-985℃，氫氣的流向與物料輸送方向相反；氫氣一次使用后就不再回收循環使用，氫氣還原所用的舟皿的內壁具有半導體級高純石英隔層，裝料的厚度為10-20mm；

所制得的高純鎢粉的費氏粒度1.0-5.0μm，，不包含C、N、O、S、H，雜質元素總含量低于10ppm。

在本發明的一個優選實施方案中，所述步驟(1)中的氨水的濃度為5-15wt％。

在本發明的一個優選實施方案中，所述步驟(1)中，所述仲鎢酸銨溶解于氨水溶液后，其中的鎢酸的濃度為200-350g/L。