铟

铟(Indium）元素符号In，相对原子质量114.82。

1．产品性能

铟系银白色软质金属，比铅软。相对密度为7.3，熔点156.61℃；沸点1450℃ .铟也是易熔金属，天然铟有两种同位素In¹¹³ , In¹¹⁵。

铟在空气中是稳定的，当加热至熔融温度以上时，金属铟即氧化生成氧化铟；水中有空气时可缓慢地腐蚀铟。铟可溶于各种浓度的硝酸、盐酸和硫酸内，在盐酸和硫酸中溶解较慢，在硝酸中溶解很快。

2．生产方法

(1)电解法将纯度99％的铟酸洗后熔融，加入硫酸生成硫酸铟，用SrCI₂共沉淀三次去杂，再通入硫化氢除杂（三次），通入氨沉淀后，再用硫酸溶解，然后电解，得99.999％的高纯铟。

2In＋3H₂SO₄→In₂(SO₄)₃＋3H₂↑

In₂(S0₄)₃＋6NH₃·H₂O→21n(OH)₃↓＋3(NH₄)₂SO₄

21n(OH)₃＋3H₂SO₄→In₂(S0₄)₃＋6H₂0

硫酸铟电解：

21n³⁺＋6e→2In

3SO₄^2-一6e→3SO₂↑＋30₂

(2)离子交换法用离子交换法提纯氯化铟溶液，然后进行电解以获得高纯铟。将粗铟或In(OH)₃溶于盐酸中，配成含游离酸0.lmol/L以上的InCl₃溶液，将此溶液以一定的空间流速通过强碱型的阴离子交换树脂。溶液中的铟浓度为交换树脂交换能力10-100倍。溶液中的InCl₄^- , InCl₆^2-、Cu、TI、Cd等杂质的络合离子都被吸附，可获得纯净的InC1₃溶液，此溶液用铝片置换后得海绵铟，然后将海绵铟进行电解，产品纯度达99.9998％。

(3)溶剂萃取法将铟溴化或碘化，生成InBr₃或InI₃，分别溶于4mol/L的HBr或2mol/L的HI中，然后用乙醚或异丙醚萃取。杂质Ca,Pb,Ni,Ag,Cu,Al,Bi, Si, Mg, Hg, Ti, Ba, Cr, Mn, Co, Sr, Zn, Cd, Be和稀土元素等留在无机酸相，而T1,Sn,As,Fe,Sb,Ga,Mo,Au和In同时进入有机相。用纯氨水加入有机相，中和生成In(OH)₃沉淀。将In(OH)₃沉淀溶于6mol/L盐酸中，再用乙醚萃取，杂质Tl, Sn, As, Sb, Fe, Ga, Mo和Au被萃取进入有机相，而In留在盐酸中，用氨水中和，再次得到In(OH)₃。将此沉淀用硫酸溶解后电解（或用氢还原），可得到99.9995％的高纯铟。

3．工艺流程（电解法）

4．技术配方

5．生产工艺

将99％的原料铟加工成小块状，称取100g放入200mL的烧杯中，用稀硫酸洗涤，使其表面净化，然后再用蒸馏水洗去酸液，干燥之。

将上述铟置于瓷蒸发皿中，在电炉上进行熔融，经过三次熔融后，得80g铟。某些金属的杂质含量有所降低，残渣加以回收。然后将8Og的铟放在一只烧杯中，加入约120g优级纯硫酸或高纯硫酸进行酸溶，待铟全部溶解后加入1：1的高纯氨水，调节pH至8.5，过滤。在热的滤液中加入140mL 6 ％ SrCl₂（光谱纯）溶液，使少量PbS0₄沉淀析出，隔夜后过滤（主要除去Pb²⁺，使PbS0₄与SrSO₄共沉淀而除去），同样重复操作三次。沉淀物加以回收。

将滤液加热至60-70℃时，通入H₂S气体，有少量淡黄色或橙黄色硫化物（主要为硫化镉），过滤，同样操作三次。
将滤液置于烧杯中在电炉上加热煮沸，驱除H₂S，并将其浓缩至300 -400mL，稍冷却后过滤。在澄清的硫酸铟溶液中，加300mL氯化铵溶液，再加入氨水调节pH为 8.5-9.0，得白色In(OH)₃沉淀（主要使Mg在铵盐存在下留在溶液内而被除去）。在搅拌下加热煮沸，吸滤，用热水洗涤，得光谱纯氢氧化铟，供电解使用。

将氢氧化铟溶于1：1的高纯H₂SO₄中，用高纯氨水调节pH为1.5-2.0，用蒸馏水稀释至600-700mL，过滤后作为电解液。
电解条件：电流，2A；电压，5-6V;温度，＜30℃；时间，32-40h；阴极，铂棒；阳极，铂片。

电解收率为80％左右。

最后把电解的高纯铟放在电导水中，钝化至少需24h，否则表面光泽不好。

电解后获得的高纯铟分为前段、中段和末段三部分，前段为10％，中段为60％，末段为10％左右。前段为电解开始0.5h，中段为电解到3h，末段为电解到最后0.5h所获得的。经光谱定量分析结果，“中段”部分的电解铟质量最好，因此为主要的成品部分。如经分析发现杂质含量增大，或杂质种类增多，就要进行第二次电解提纯。成品中如发现Pb^2＋时，则在电解前再用SrCl₂进行共沉淀处理。当Cd, Cu, Mn等杂质离子出现时，可不加任何试剂，应再通入H₂S处理。成品中有Si, Mg, Ca, Fe, Ag等离子时，可不加任何试剂，只需将成品溶解于硫酸中，调节pH后重复电解即可除去。

高纯铟也可由99.99％的工业铟经三次电解得到。

(1)一次电解将工业铟浸入盛有甘油的瓷皿中，在电炉上加温，熔融后铸成阳极。将阳极用微酸浸煮热水洗涤后，套上帆布隔膜，放入电解槽中，阴极采用纯铟片。

一次电解主要是分离比铟电位更正的铜、铅、锡等，因而采用比较高的电流密度进行电解，如此可适当的增加产品的产量。

一次电解的主要技术条件是：阴极电流密度，100A/m²；电解液的温度，25℃;残极率，40％-45％；电压，0.3-0.5V；电解液pH=1-2，电解液成分，80-100g/LIn，或100-160g/L In; H₂S0₄（总酸量），80-100g/L; NaCI, 0.0002-0.0007g/L;Cu, 0.0006一0.002g/L;Fe,0.0005一0.001g/L。

根据如上电解液组成及技术条件，可使一次电解析出铟中的杂质铜、铅、锡比在工业铟中有显著降低，一般都降低(0.5-1)×10-6，但杂质铊降低很少。由于铊与铟的标准电位值相近（T1为一0.336V, In为一0.34V)，仅靠电解法一次分离铊是有困难的，为了进一步除去铟中的大部分杂质铊，采用氯化精炼法。

(2)氯化精炼法脱除铟中杂质铊一次电解析出铟中杂质铊的脱除，是将析出铟浸入盛有甘油的瓷皿中，用电炉加热，待熔融后，将净化后的氯气通入熔体中。

氯化温度，170-180℃；甘油保护层厚度，20一30mL；氯化压力，(60一120)×133.3Pa;氯气流量，0.7-0.9L/min；通氯时间，20min。

金属铟中的杂质铊的脱除途径有如下两种可能，一种是金属铊优先氯化而溶于甘油层中；另一种是氯化物挥发除去。

在氯化过程中，金属铟也有一部分的损失。氯化后的甘油层加水，发现有白色In(OH)₃絮状沉淀和海绵铟生成。金属铟的损失量为总铟量的7.5%氯化精炼后，铟中的铊可除去60％-70％。

(3)二次电解与三次电解工业铟经一次电解及氯化精炼后，杂质铊、锡、银、铁、铜仍然达不到要求，因此必须进行二次电解提纯。

为了进一步分离上述的杂质，采用了低的电流密度（48-50A/m²）进行二次电解。电解时采用硫酸铟电解液，电解液的成分及其条件是：电压，0.2一0.3V；电解液含酸（硫酸）量，8g/L；阴极电流密度，40一50A/m²；残极率，40％-50％；电解液温度，20℃；电解周期，15天。

按上述条件所制得的铟，外观比一次电解得到的铟光亮，且电解后残极上的阴极泥比一次电解为少。

电解过程中，电解液的主要金属含量变化是不大的，而杂质铜、铁略有富集，该溶液可返至一次电解。电解过程中，阴阳极电流效率几乎平衡，但有时阳极电流效率比阴极电流效率略高，因此，电解液有时有乳状氢氧化铟沉淀产生。

纯铟经过二次电解后，杂质铜、铅、镉、锑、砷又有进一步的降低，均达到了高纯铟的要求，仅有铊为（1.5一2)×10^-6，银为0.2×10^-6左右。

为了进一步分离杂质铊、银，使其达到高纯铟的标准，须进行三次电解，其条件大部分同二次电解，不同点只是电流密度稍低，其值为40A/m²；电解液含酸量较低，其值为2一4g/L。

将二次电解铟直接配成酸性电解液，所用硫酸为优级纯，其用量按理论量计算。溶解至最后剩一小块金属，然后加入少许经过二次结晶的NaCl，待NaCl全溶后，加入BaCl₂及少许SrCO₃溶液，并不断搅拌以除去溶液中的Pb。其后将溶液静置8-12h，然后进行过滤。最后稀释成所需浓度的电解液。

经第三次电解析出的铟，基本符合高纯铟的要求。

说明；①99.99％工业铟经三次电解得到的高纯铟的质量不及经三次共沉淀、三次通硫化氢除杂后电解得到的高纯铟的质量。

三次电解得到的高纯铟的杂质最高含量（×10^-6):

②高纯铟还可采用真空蒸馏法制得。蒸馏在石英管内进行。蒸馏分三个馏程，第一馏程取827-927℃，其量约为原料的4%；第二馏程取1027℃的馏分，其量约为总量的75%；最后是残料。比铟易挥发的杂质如Cd,Pb在第一馏分中，而较难挥发的杂质则留在残料中。

6．产品标准

(1）含量（In)≥99.999%

(2)杂质最高含量（％）

7．产品用途

电子工业用于半导体生产的扩散、掺杂工艺。