Método de electrodeposición de cobalto.

Un método de electrodeposición de cobalto, en el que se realiza electrólisis usando un ánodo de electrodeposición,

que comprende un sustrato conductor y una capa catalítica formada sobre el sustrato conductor, caracterizado por que la capa catalítica contiene óxido de iridio amorfo u óxido de rutenio amorfo.

Método de electrodeposición de cobalto.

Campo técnico

La presente invención se refiere a métodos de electrodeposición de cobalto.

Antecedentes

En la electrodeposición de cinc, se extraen iones cinc (Zn2+) de un mineral de cinc y se sumergen un ánodo y un cátodo en una disolución (de ahora en adelante, un electrólito) que contiene los iones cinc extraídos y fluye corriente entre el ánodo y el cátodo, depositándose de ese modo cinc de alta pureza sobre el cátodo. El electrólito es una disolución acuosa acidificada típicamente con ácido sulfúrico y, por lo tanto, la reacción principal en el ánodo es el desprendimiento de oxígeno. Sin embargo, además del desprendimiento de oxígeno, tiene lugar otra reacción en el ánodo. La reacción es la oxidación de iones manganeso divalentes (Mn2+) contenidos en el electrólito. Los iones manganeso se mezclan en el electrólito durante el procedimiento de extracción de iones cinc. Específicamente, en el procedimiento de extracción de iones cinc, el mineral de cinc se somete a tostación oxidante y después se lixivian iones cinc en la disolución de ácido sulfúrico, mientras en el tostado, algo de cinc contenido en el mineral de cinc reacciona con hierro, formándose de ese modo ferrita de cinc. La ferrita de cinc es un compuesto del que es difícil lixiviar iones cinc y, por lo tanto, durante la lixiviación, se añade mineral de manganeso, dióxido de manganeso o permanganato de potasio como oxidante, oxidándose de ese modo y retirándose ferrita de cinc. De esta manera, la ferrita de cinc se convierte en removible, pero el electrólito de ácido sulfúrico final que tiene iones cinc extraídos de ahí contiene iones manganeso, divalentes.

En la electrodeposición de cinc descrita anteriormente, se usa plomo o una aleación de plomo como el ánodo, pero por razones tales como el alto potencial de desprendimiento de oxígeno, el alto consumo de energía eléctrica requerido para el desprendimiento de oxígeno y que se reduce la pureza del cinc depositado sobre el cátodo mediante iones plomo disueltos del ánodo, se ha usado cada vez más un electrodo insoluble, que tiene un sustrato conductor, tal como titanio, recubierto con una capa catalítica que contiene metal noble u óxido de metal noble, como ánodo que supere las desventajas como se mencionó anteriormente. Por ejemplo, el Documento de Patente 1 describe un método de electrodeposición de cobre que usa un electrodo insoluble cubierto con un recubrimiento activo que contiene óxido de iridio. Un electrodo insoluble con titanio como sustrato conductor que está recubierto con una capa catalítica que contiene óxido de iridio, en particular, una capa catalítica que comprende óxido de iridio y óxido de tántalo, presenta altas propiedades catalíticas y alta durabilidad con respecto al desprendimiento de oxígeno de una disolución acuosa ácida y se usa como ánodo para desprendimiento de oxígeno en electrogalvanizado o electrorevestimiento de acero o producción de hoja de cobre electrolítica. Por ejemplo, en el Documento de Patente 2, el presente autor describe un ánodo de desprendimiento de oxígeno capaz de inhibir la deposición de dióxido de plomo sobre el ánodo durante la electrólisis como ánodo de desprendimiento de oxígeno insoluble adecuado para recubrimiento de cobre o producción de hoja de cobre electrolítica. En los últimos años, la aplicación de dicho ánodo ¡nsoluble está también bajo estudio en el campo de la electrodeposición de metales.

También, en la electrodeposición de cobalto, se extraen iones cobalto divalentes (Co2+) de un mineral que contiene cobalto y se sumergen el ánodo y el cátodo en una disolución (de ahora en adelante, un electrólito) que contiene los iones cobalto extraídos y fluye corriente entre el ánodo y el cátodo, de manera que se deposita cobalto de alta pureza sobre el cátodo. La disolución es típicamente una disolución acuosa ácida y ejemplos típicos del electrólito incluyen un electrólito a base de cloruro obtenido por disolución de Iones cobalto divalentes en una disolución acuosa que contiene iones cloruro típicamente acidificados con ácido clorhídrico y un electrólito a base de ácido sulfúrico obtenido por disolución de iones cobalto divalentes en una disolución acuosa acidificada con ácido sulfúrico. En la electrodeposición de cobalto, se sumergen el ánodo y el cátodo en el electrólito, se deposita una cierta cantidad de cobalto sobre el cátodo y después se retira el cátodo para recuperar cobalto. Por otra parte, en el caso en que se use un electrólito a base de cloruro, típicamente, la reacción principal sobre el ánodo es desprendimiento de cloro y en el caso en que se use un electrólito a base de ácido sulfúrico, la principal reacción es el desprendimiento de oxígeno. Sin embargo, la reacción principal sobre el ánodo puede vahar dependiendo del tipo de reacción para el que el ánodo tenga propiedades catalíticas y puede tener lugar tanto desprendimiento de cloro como desprendimiento de oxígeno.

En la electrodeposición de cobalto ya descrita, un electrodo a base de plomo, tal como plomo o una aleación de plomo, se usa principalmente como ánodo, que es desventajoso, por ejemplo, por que tiene lugar la reacción del ánodo a alto potencial, por lo tanto se requiere alto consumo de energía eléctrica para la reacción del ánodo y los iones plomo disueltos del ánodo reducen la pureza del cobalto depositado sobre el cátodo. También, en el caso en que se use el electrodo a base de plomo como ánodo, tiene lugar desprendimiento de cloro o de oxígeno, la reacción principal sobre el ánodo, y simultáneamente, tiene lugar una reacción secundaria en que se oxidan los Iones cobalto divalentes contenidos en el electrólito, de manera que se desprende oxihidróxido de cobalto (CoOOH) en el ánodo y los iones cobalto divalentes en el electrólito que se deberían reducir originalmente sobre el cátodo a través de la reacción se consumen innecesariamente en el ánodo. Por otra parte, en dicha deposición de oxihidróxido de cobalto, también tiene lugar al mismo tiempo la reacción de los iones cobalto u oxihidróxido de cobalto con el material del

electrodo a base de plomo, de manera que se genera un compuesto sobre el electrodo, que se conoce que contribuye parcialmente a la estabilización del electrodo a base de plomo, pero debido a que se depositan iones cobalto divalentes sobre el cátodo disminuyen debido a que se consumen iones cobalto divalentes sobre el ánodo a través de la reacción, la reacción secundaria es principalmente innecesaria si el propio ánodo presenta alta durabilidad. Como ánodo para superar las desventajas ya descritas relacionadas con el electrodo a base de plomo, está bajo estudio un electrodo insoluble que incluye un sustrato conductor, tal como titanio, recubierto con una capa catalítica que contiene metal noble u óxido de metal noble. Por ejemplo, el Documento No de Patente 1 describe electrodeposición de cobalto en que se usa un electrodo insoluble como ánodo en un electrólito a base de cloruro.

Documentos de la técnica anterior.

Documentos de patente

Documento de Patente 1: Publicación de Patente Japonesa Abierta al Público N° 2007-162050.

Documento de Patente 2: Patente Japonesa N° 3914162 Documentos No de Patente

Documento No de Patente 1: T. Akre, G. M. Haarberg, S. Haarberg, J. Thonstad, y O. M. Dotterud, ECS Proceedings, PV 2004-18, págs. 276-287 (2.005)

Documento No de Patente 2: S. Nljjer, J. Thonstad, G. M. Haarberg, Electrochimica Acta, Vol. 46, N° 23, págs. 3.503-3.508 (2.001)

La patente japonesa JP 2004 238697 A describe un electrodo para uso para generación de oxígeno como ánodo Insoluble en recubrimiento de cobre o producción de hoja de cobre, en el que se suprime la reducción de la calidad del recubrimiento de cobre u hoja de cobre, la reducción de la actividad catalítica del ánodo y el aumento del consumo de energía y también se puede alargar la propia vida activa y se hace innecesaria también la operación de mantenimiento de eliminación de óxido de plomo y sulfato de plomo y que opere de manera estable durante un largo periodo, suprimiendo la producción de dióxido de plomo sobre el ánodo en la electrólisis. En el electrodo para generación de oxígeno con un sustrato electroconductor y una capa catalítica formada sobre el sustrato electroconductor, la capa catalítica comprende óxido de iridio amorfo.

La patente japonesa JP 2007 146215 A describe un electrodo de tipo catalizador recubierto para generación de oxígeno, en el que la deposición de dióxido de plomo sobre un ánodo cuando se está usando como un ánodo insoluble en la producción de hoja de cobre se suprime para... [Seguir leyendo]

1. Un método de electrodeposición de cobalto, en el que se realiza electrólisis usando un ánodo de electrodeposición, que comprende un sustrato conductor y una capa catalítica formada sobre el sustrato conductor, caracterizado por que la capa catalítica contiene óxido de iridio amorfo u óxido de rutenio amorfo.

2. El método de electrodeposición de cobalto según la reivindicación 1, en el que la capa catalítica contiene óxido de

iridio amorfo y óxido de metal seleccionado de entre: titanio, tántalo, niobio, tungsteno y circonio.

3. El método de electrodeposición de cobalto según la reivindicación 1 ó 2, en el que la capa catalítica contiene óxido de iridio amorfo y óxido de tántalo amorfo.

4. El método de electrodeposición de cobalto según la reivindicación 1, en el que la capa catalítica contiene óxido de 10 rutenio y óxido de titanio amorfo.

5. El método de electrodeposición de cobalto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una capa intermedia entre la capa catalítica y el sustrato conductor.

6. El método de electrodeposición de cobalto según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la electrólisis se realiza usando un electrólito a base de cloruro.

7. El método de electrodeposición de cobalto según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la electrólisis se

realiza usando un electrólito a base de ácido sulfúrico.