CH331606A - Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von reinem Indium - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    elektrolytischen     Abscheidung    von     reinem        Indium            Die    vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur elektrolytischen     Abscheidung     von reinem     Indium.    Das Verfahren ist da  durch gekennzeichnet, dass in einer ersten  Arbeitsstufe unreines     Indium    auf elektroly  tischem Weg in     Indiumamalgam        übergeführt     wird und das erhaltene Amalgam, das gege  benenfalls ausser     Indium    noch elektroposi  tivere Metalle als     Indium    enthalten kann,

   in  einer zweiten Arbeitsstufe in einer     Elektro-          lyse7elle    mit einem Elektrolyten, bestehend  aus einer Lösung eines reinen     Indiumsalzes,     als Anode gegen eine feste Kathode geschal  tet wird, wobei einerseits Metall mit einem       Gehalt        von        mindestens        99,99%,        Indium        auf     der Kathode niedergeschlagen und anderseits  der     Indiumgehalt    des Elektrolyten aus dem  Amalgam ergänzt wird.

   Dabei bereitet es  keine besonderen Schwierigkeiten, die elektro  positiveren     Verunreinigungen    durch entspre  chende Wahl des Potentials im Amalgam zu  rückzubehalten.  



  Bei der elektrolytischen Bildung des     In-          diumamalga.ms    in der ersten Arbeitsstufe  wird zweckmässig reines Quecksilber als Ka  thode unter einer     wässrigen    oder     a:lkolioli-          sehen        Indiumsalzlösung    gegen eine Anode  aus     Rohindium    geschaltet. Die Konzentration  der     Indiumsalzlösung    ist nicht kritisch.

   Die       Zeltspannung    wird vorzugsweise so gewählt,  dass das     Abscheidungspotential        des        Indiums     an Quecksilber (etwa -680     mV    gemessen  gegen die     n-Queeksilberchlorid-Elektrode)     nicht überschritten wird.    In der zweiten Arbeitsstufe wird beispiels  weise eine     wässrige        Lösung    von reinstem In  diumchlorid     verwendet,    die ständig in ihrem       Indiumgehalt    durch in Lösung gehendes In  dium ergänzt wird.

   Die feste Kathode kann  aus Graphit,     Reinstindium    oder einer mit       Reinstindium    überzogenen Unterlage be  stehen. Auch kann ein Werkstück, das mit  einem korrosionsbeständigen Überzug aus       Reinstindium    versehen werden soll, als Ka  thode in das Bad gehängt werden.  



  Es ist vorteilhaft, das Amalgam sowohl  bei seiner Bildung (Kathode) als auch bei  seiner Zersetzung (Anode) zu bewegen. Ebenso  ist es     vorteilhaft,    bei hohen     Indiumgehalten     die Fliessfähigkeit des Amalgams durch Stei  gern der Temperatur zu verbessern.  



  Da     Indiumsalze    leicht zur Hydrolyse  neigen, ist es vorteilhaft, durch genügend  niedrigen     pH-Wert    oder durch Komplex  bildner die Hydrolyse zu unterdrücken.  



  Die beiden Arbeitsstufen des erfindungs  gemässen Verfahrens können zu einem konti  nuierlichen Kreislauf in der Weise verbun  den werden, dass in der zweiten Arbeitsstufe  das Quecksilber, dessen     Indiumgeha,lt    vor- ,       zugsweise    nicht, unter 1 % gesunken ist, kon  tinuierlich aus der elektrolytischen Zelle ab  gezogen und wieder der ersten Arbeitsstufe  zugeführt wird, in welcher .der     Indiumgehalt          regeneriert    wird, wonach man das Amalgam ,  wieder der zweiten Arbeitsstufe zurückführt.      <I>Beispiel 1</I>  In einer     becherförmigen    Glaszelle von  10 cm Durchmesser und 700     cm3    Inhalt wer  den 2500 g Quecksilber als Kathode ein  gefüllt.

   Als Elektrolyt dienen 500     cms    einer       wässrigen    Lösung, 2     molar    an     Indiumchlorid,     5     molar    an     HCl    und 1     molar    an Essigsäure.  Parallel zur Quecksilberoberfläche in 1,5 cm  Abstand von derselben wird eine gegossene       Rohindiumplatte    von 8 cm Durchmesser und  etwa 1 kg Gewicht als lösliche Anode einge  hängt.  



  Mit einer     Kathodenstromdichte    4 bis  5     A/dm2    bei einer Zellenspannung von 3 bis  4 Volt wird bei 20  C während etwa 48 Stun  den     elektrolysiert,    wodurch etwa 250 g In  dium reduziert und im Quecksilber gelöst  werden. Während der ganzen Elektrolyse  wird die     Oberfläche    der     Quecksilberpbase    mit  2 bis 10 Umdrehungen pro Minute gerührt.  



  Das entstandene Amalgam wird abgezo  gen, mit verdünnter     Salzsäure    gewaschen und  als Anode in eine zweite, gleich gebaute     und,     gründlich gereinigte Zelle gegeben. Der neue  Elektrolyt aus hochreinen -Substanzen ist  0,26     molar    an     Indiiunchlorid,    0,7     molar    an       Salzsäure        und    1,5     molar    an Essigsäure.

    Als Kathode dient ein etwa 1 mm dickes,  frisch mit     Flusssäure    abgeätztes Titan  blech von 8 cm Durchmesser.     Der    relativ  hohe Essigsäuregehalt bewirkt, dass das In  dium bei der Elektrolyse als kompakte, glatte  Schicht auf dem     Titanblech    abgeschieden  wird. Die Elektrolyse erfolgt bei 20  C und  einer Zellenspannung von 3,2 Volt mit einer  Stromdichte von 3     A/dm2.    Es kann     elektro-          lysiert    werden, bis der Restgehalt von     Indium     in Quecksilber noch etwa 20     g/kg    Quecksilber  beträgt.

   Die abgeschiedene     Indiumschicht     wird     periodisch    mittels einer Spachtel oder  eines Glasmessers abgezogen, gespült und im  Vakuum zusammengeschmolzen. Die Reinheit  des so hergestellten     Indiums    beträgt     min-          destens        99,9951/o    mit Spuren von Natrium,       Calcium,    Kupfer und     Thallium.    Der Queck  silbergehalt beträgt     0,0031/o.       <I>Beispiel 2</I>  Bei gleich gebauten Zellen und bei dersel  ben Arbeitsfolge wird bei der Herstellung des       Indiumamalgams        (Hg    als Kathode)

   ein Elek  trolyt folgender Zusammensetzung     venven-          d,et    : 2     molar    an     Indiumchlorid,    4     mola.r    an  Salzsäure, 2     molar    an     Ka.liumjo.did.    Arbeits  temperatur ist 50  C bei einer Stromdichte  von 5 bis 6     A/dm2    und bei einer Zellenspan  nung von 3,5 Volt.  



  Die elektrolytische Zersetzung des Amal  gams geschieht wie beim Beispiel 1. Der       Jodidzusatz    bei der Herstellung des Elektro  lyten bedingt eine wesentliche Senkung des       Thaliumgehaltes    im Endprodukt.         Beispiel   <I>3</I>  Es wird mit. gleichen Zellen und mit der  selben Arbeitsfolge wie. beim Beispiel 1 ge  arbeitet.

   Zur Herstellung des Amalgams     (Hg     als Kathode) dient ein Elektrolyt folgender  Zusammensetzung:     951/o        Äthylalkohol    mit  einem Wassergehalt bis zu     251/9,        51/e.        konz.     Salzsäure mit einem     Wassergehalt    von etwa       5%,        und        50        g        Indiumchlorid        pro        Liter        der     Lösung.

   Unter ständiger Rührung wird mit  einer Stromdichte von 4     A/dm2    bei 6,5 Volt  Zellenspannung und bei einer Temperatur  von 30  C     elektrolysiert.    Bei der Zersetzungs  stufe (Amalgam als Anode) wird ein Elek  trolyt mit 0,25     mol        Indiumchlorid,    0,1     mol          Salzsäure    und 1     mol        Kaliumcyanid    in  Wasser bei 45  C verwendet..

   Als Kathode  dient eine mit einer     Indiumschicht    bedampfte  Glasplatte im Abstand von 1 cm von der       Amalgamoberfläche.    Die Stromdichte beträgt  3     A/dm2    bei einer Zellenspannung von 3,2  Volt. Die Reinheit des erhaltenen     Indiums     entspricht, derjenigen gemäss Beispiel 1, je  doch ist kein Kupfer vorhanden.  



  Das erfindungsgemässe     Verfahren    ist. tech  nisch wertvoll, da es     Indium    und     Indium-          legierungen    höchster Reinheit für die Zwecke  ,der Halbleitertechnik zur Verfügung stellt.  Das nach dem beschriebenen     Verfahren    ge  wonnene     Indium        erweist    sich für diese       Zwecke    als besonders günstig.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur elektrolytischen Abschei- dung von reinem Indium, dadurch gekenn zeichnet, dass in ,einer ersten Arbeitsstufe un reines Indium auf elektrolytischem Weg in Indiumamalgam übergeführt wird und das erhaltene Amalgam in einer zweiten Arbeits stufe in einer Elektrolysezelle mit .einem Elektrolyten, bestehend aus einer Lösung eines reinen Indiumsalzes, als Anode gegen eine feste Kathode geschaltet wird, wobei einerseits Metall mit einem Gehalt von min destens 99,

   991/o Indium auf der Kathode nie dergeschlagen und anderseits .der Indiumge- halt des Elektrolyten aus dem Amalgam er gänzt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man dem in der zweiten Arbeitsstufe verwendeten wässrigen Elektrolyten Essigsäure zusetzt, zwecks Ver hinderung einer Hydrolyse des Elektrolyten und zur Erhöhung dessen Leitfähigkeit.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man dem in der zweiten Arbeitsstufe verwendeten wässrigen Elektrolyten ein Salz zusetzt, welches mit dem Indium Komplexe bildet, wodurch eine Hydrolyse des Elektrolyten verhindert wird. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass das genannte Salz ein Cyanid ist. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch, da: durch gekennzeichnet, dass man in der zwei ten Arbeitsstufe einen Elektrolyten verwen det, der eine wässrige Lösung ist, der ein ali- phatischer Alkohol mit nicht mehr als vier Kohlenstoffatomen im Molekül zugesetzt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da; durch gekennzeichnet, dass man in der zwei ten Arbeitsstufe als Elektrolyten eine alkoho lische Lösung verwendet. 6. Verfahren nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass in der zweiten Arbeitsstufe als Elektrolyt eine Lösung eines Indiumsalzes in Äthylalkohol verwendet wird.