CN115667151B - 钡化合物结构体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的钡化合物结构体(1)包含多个第1化合物粒子(2)、结合部(3)和多个第2化合物粒子(4)，所述多个第1化合物粒子(2)包含与硫酸钡不同且具有结晶性的钡化合物，所述结合部(3)覆盖多个第1化合物粒子(2)各自的表面，且包含具有结晶性的硫酸钡，所述多个第2化合物粒子(4)包含具有硅的化合物。多个第1化合物粒子(2)各自介由结合部(3)及多个第2化合物粒子(4)各自的至少任一者而结合。
Description
技术领域
本发明涉及钡化合物结构体及其制造方法。
背景技术
钡化合物作为电子部件的材料被广泛使用。例如，钛酸钡(BaTiO3)及锆酸钡(BaZrO3)等钡化合物作为强介电体被已知，作为电容器那样的电子部件的材料被使用。这些钡化合物在电子部件中作为陶瓷而使用。
作为制造陶瓷的方法，在专利文献1中公开了由多孔性基体来制造陶瓷的方法。该方法包括使包含第1反应物质的多孔性基体与搬运第2反应物质的熔渗介质相接触的步骤。此外，该方法包括使熔渗介质在促进第1反应物质与第2反应物质之间的反应的条件下渗入多孔性基体的间质腔的至少一部分中而产生不含钛酸钡的第1产物的步骤。此外，该方法包括产生第1产物而使其能够充满多孔性基体的间质腔的至少一部分、由此来制造陶瓷的步骤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2011-520739号公报
发明内容
在专利文献1中公开的方法中，使熔渗介质与多孔性基体相接触来促进第1反应物质与第2反应物质之间的反应。多孔性基体例如可以通过将金属氧化物的粉末进行加压来成型。然而，多孔性基体包含许多气孔，该气孔有可能成为脆弱部。因此，通过这样的方法而制作的成型体有可能得不到充分的机械强度。
本发明是鉴于这样的现有技术所具有的课题而进行的。而且，本发明的目的在于提供具有高的机械强度的钡化合物结构体及钡化合物结构体的制造方法。
为了解决上述课题，本发明的第一方案的钡化合物结构体包含多个第1化合物粒子、结合部和多个第2化合物粒子。多个第1化合物粒子包含与硫酸钡不同且具有结晶性的钡化合物。结合部覆盖多个第1化合物粒子各自的表面且包含具有结晶性的硫酸钡。多个第2化合物粒子包含具有硅的化合物。多个第1化合物粒子各自介由结合部及多个第2化合物粒子各自的至少任一者而结合。
本发明的第二方案的钡化合物结构体的制造方法具有以下工序：通过将第1化合物粉末与第2化合物粉末与包含硫酸根离子的水溶液进行混合而得到混合物，其中，所述第1化合物粉末包含与硫酸钡不同且具有结晶性的钡化合物，所述第2化合物粉末包含具有硅的化合物。该方法具有将混合物在压力为10～600MPa、并且温度为50～300℃的条件下进行加压及加热的工序。
附图说明
图1是概略地表示本实施方式的钡化合物结构体的一个例子的截面图。
图2是表示钡化合物结构体的制造方法的一个例子的示意图。
图3是表示实施例1、比较例1、以及ICSD(无机晶体结构数据库)中注册的锆酸钡及硫酸钡的XRD图案的图表。
图4是将图3中的实施例1及比较例1的XRD图案放大而得到的图表。
图5是对实施例1的试验样品以1000倍观察而得到的扫描型电子显微镜(SEM)像。
图6是对实施例1的试验样品以10000倍观察而得到的SEM像。
图7是对实施例1的试验样品的与图6不同的位置以10000倍观察而得到的SEM像。
图8是图5中的位置1处的EDX光谱。
图9是图5中的位置2处的EDX光谱。
图10是对比较例1的试验样品以1000倍观察而得到的SEM像。
图11是对比较例1的试验样品以10000倍观察而得到的SEM像。
具体实施方式
以下，使用附图对本实施方式的钡化合物结构体及钡化合物结构体的制造方法进行详细说明。需要说明的是，附图的尺寸比率为了说明的方便而夸张，有时与实际的比率不同。
[钡化合物结构体]
本实施方式的钡化合物结构体1如图1中所示的那样，包含多个第1化合物粒子2、结合部3和多个第2化合物粒子4。此外，在钡化合物结构体1中，在第1化合物粒子2各自之间存在由结合部3所围成的多个气孔5。
多个第1化合物粒子2各自介由结合部3及多个第2化合物粒子4各自的至少任一者而结合。即，多个第1化合物粒子2各自可以介由结合部3而结合，也可以介由第2化合物粒子4各自而结合，还可以介由结合部3及第2化合物粒子4各自而结合。通过多个第1化合物粒子2各自介由它们而彼此结合，形成多个第1化合物粒子2集合而成的钡化合物结构体1。需要说明的是，钡化合物结构体1也可以具有多个第1化合物粒子2不介由结合部3或第2化合物粒子4各自而第1化合物粒子2各自直接结合的部分。
结合部3将多个第1化合物粒子2各自的表面覆盖。结合部3可以将第1化合物粒子2各自的表面的一部分覆盖，也可以将全部覆盖。通过以结合部3将第1化合物粒子2各自的表面按照不露出的方式进行覆盖，能够抑制第1化合物粒子2各自直接暴露于外部环境中。因此，例如即使是酸性条件等特殊的环境下，也能够提高钡化合物结构体1的化学稳定性。因此，第1化合物粒子2各自的表面优选不露出到外表面。
第2化合物粒子4各自例如配置于第1化合物粒子2各自之间。此外，第2化合物粒子4各自例如配置于结合部3的内部。通过钡化合物结构体1包含多个第2化合物粒子4，从而第2化合物粒子4致密地填充于第1化合物粒子2各自之间，能够使钡化合物结构体1的结构变得致密。因此，能够提高钡化合物结构体1的机械强度。多个第2化合物粒子4各自的表面也可以被结合部3覆盖。可以多个第2化合物粒子4各自的表面的一部分被结合部3覆盖，也可以全部被结合部3覆盖。
钡化合物结构体1也可以包含多个第1化合物粒子2、结合部3和多个第2化合物粒子4作为主要成分。在本实施方式中，主要成分是指多个第1化合物粒子2、结合部3及多个第2化合物粒子4的合计量相对于钡化合物结构体1例如为50体积％以上。多个第1化合物粒子2、结合部3及第2化合物粒子4的合计量相对于钡化合物结构体1也可以为80体积％以上，还可以为90体积％以上。
多个第1化合物粒子2包含与硫酸钡不同的钡化合物。上述钡化合物例如也可以为复合金属氧化物。作为复合金属氧化物，例如可列举出铝酸钡、钼酸钡、铌酸钡、铬酸钡、钛酸钡、钨酸钡、锆酸钡及锡酸钡等。它们可以单独使用一种，也可以将多种组合使用。与硫酸钡不同的钡化合物也可以为钛酸钡及锆酸钡中的至少任一者。这些钡化合物为强介电体，可以作为电容器那样的电子部件的材料来使用。
与硫酸钡不同的钡化合物具有结晶性。通过钡化合物具有结晶性，能够提高钡化合物结构体1的介电常数。
第1化合物粒子2各自的形状没有特别限定，但例如可以设定为球状。此外，第1化合物粒子2各自也可以为晶须状(针状)的粒子、或鳞片状的粒子。晶须状粒子或鳞片状粒子与球状粒子相比与其他粒子的接触性提高，因此能够提高钡化合物结构体1整体的强度。
多个第1化合物粒子2的平均粒径没有特别限定。多个第1化合物粒子2的平均粒径优选为50nm～100μm，进一步优选为100nm～50μm，特别优选为300nm～20μm。通过第1化合物粒子2的平均粒径为该范围内，从而维持钡化合物结构体1的刚性，并且钡化合物结构体1的内部所存在的气孔5的比例变小，因此能够提高钡化合物结构体1的机械强度。需要说明的是，在本说明书中，作为“平均粒径”的值，只要没有特别言及，采用作为使用扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)等观察手段在几～几十视场中观察的粒子的粒径的平均值而算出的值。
结合部3包含具有结晶性的硫酸钡。具有结晶性的硫酸钡化学稳定性高。例如，钛酸钡及锆酸钡具有溶于酸的性质，因此通过将第1化合物粒子2各自的表面以结合部3覆盖，能够有效地保护多个第1化合物粒子2免受外部环境的破坏。因此，能够提高钡化合物结构体1的化学稳定性。此外，由于在第1化合物粒子2各自及结合部3的任一者中都包含钡元素，因此在多个第1化合物粒子2与结合部3之间容易引起相互扩散，能够提高钡化合物结构体1的机械强度。
结合部3也可以具有包含于多个第2化合物粒子4中的元素。即，结合部3也可以具有下述的选自由硅、铝及钛构成的组中的至少1种以上的元素。在具有相同元素的情况下，在结合部3与多个第2化合物粒子4之间容易引起相互扩散，能够提高钡化合物结构体1的机械强度。
多个第2化合物粒子4包含具有硅的化合物。这样的第2化合物粒子4各自能够与第1化合物粒子2及结合部3中的至少任一者结合而提高钡化合物结构体1的机械强度。多个第2化合物粒子4也可以包含含有硅的氧化物。即，具有硅的化合物也可以为氧化硅。需要说明的是，虽然对氧化硅进行了说明，但不仅氧化硅，氧化铝及氧化钛也具有同样的反应性。因此，多个第2化合物粒子4也可以包含具有选自由硅、铝及钛构成的组中的至少1种以上的元素的化合物。
多个第2化合物粒子4中所含的化合物优选为非晶质。包含非晶质的化合物的第2化合物粒子4由于反应性高，因此与结合部3的结合变强，因此能够提高钡化合物结构体1的机械强度。需要说明的是，本说明书中，非晶质是指在测定钡化合物结构体1的X射线衍射图案时观测不到多个第2化合物粒子4中所含的化合物的衍射峰。
如上所述，钡化合物结构体1优选包含含有非晶质的氧化硅的多个第2化合物粒子4。但是，钡化合物结构体1也可以包含Ba-Si-O系化合物、以及Ti及Zr等第1化合物粒子2各自中所含的金属-Si-O系化合物等。
第2化合物粒子4各自的形状没有特别限定，例如可以设定为球状、晶须状(针状)、或鳞片状的粒子。多个第2化合物粒子4的平均粒径优选为0.1nm～100nm。具有上述那样的平均粒径的多个第2化合物粒子4由于按照将多个第1化合物粒子2各自之间填埋的方式致密地填充，因此能够使钡化合物结构体1的结构变得致密，能够提高钡化合物结构体1的机械强度。
多个第1化合物粒子2相对于多个第2化合物粒子4的体积比优选为1以上。通过将多个第1化合物粒子2的上述体积比设定为1以上，能够增多在钡化合物结构体1中成为骨料的多个第1化合物粒子2的比率，因此能够提高钡化合物结构体1的机械强度。上述多个第1化合物粒子2的体积比优选为2以上，更优选为4以上。多个第1化合物粒子2的体积比只要是钡化合物结构体1具有高的机械强度则没有特别限定，例如也可以为100以下。
多个第1化合物粒子2相对于多个第2化合物粒子4的平均粒径之比优选为1以上。通过平均粒径之比为1以上，第2化合物粒子4各自致密地填充于多个第1化合物粒子2各自之间，因此能够使钡化合物结构体1变得致密。因此，能够更加提高钡化合物结构体1的机械强度。需要说明的是，上述平均粒径之比更优选为2以上，进一步优选为5以上。上述平均粒径之比只要钡化合物结构体1具有高的机械强度则没有特别限定，例如也可以为100以下。
多个第1化合物粒子2相对于结合部3的体积比优选为1以上。通过将上述多个第1化合物粒子2的体积比设定为1以上，能够增多在钡化合物结构体1中成为骨料的多个第1化合物粒子2的比率，因此能够提高钡化合物结构体1的机械强度。上述多个第1化合物粒子2的体积比优选为2以上，更优选为4以上。多个第1化合物粒子2的体积比只要钡化合物结构体1具有高的机械强度则没有特别限定，例如也可以为100以下。
多个第1化合物粒子2相对于多个第1化合物粒子2、结合部3及多个第2化合物粒子4的合计的比例优选为50体积％以上。通过将多个第1化合物粒子2的比例设定为50体积％以上，能够提高钡化合物结构体1的机械强度及介电常数。多个第1化合物粒子2的上述比例更优选为60体积％以上。
在钡化合物结构体1中，钡相对于硅的摩尔比优选为1以上。通过将钡的摩尔比设定为1以上，能够促进介由结合部3的第1化合物粒子2各自的结合，因此能够提高钡化合物结构体1的机械强度。
钡化合物结构体1的气孔率优选为30％以下。即，在对钡化合物结构体1的截面进行观察的情况下，每单位面积的气孔5的比例的平均值优选为30％以下。在气孔率为30％以下的情况下，钡化合物结构体1变得致密，强度变高。此外，在气孔率为30％以下的情况下，可抑制以气孔5作为起点而在钡化合物结构体1中产生裂纹，因此能够提高钡化合物结构体1的弯曲强度。需要说明的是，气孔率更优选为20％以下，进一步优选为10％以下。
在本说明书中，气孔率可以如下那样求出。首先，对钡化合物结构体1的截面进行观察，判别气孔5与多个第1化合物粒子2、结合部3及多个第2化合物粒子4等气孔5以外的部分。然后，测定单位面积和该单位面积中的气孔5的面积，求出每单位面积的气孔5的比例，将该值设定为气孔率。需要说明的是，更优选对于钡化合物结构体1的截面，在多个部位求出每单位面积的气孔5的比例后，将每单位面积的气孔5的比例的平均值设定为气孔率。在对钡化合物结构体1的截面进行观察时，可以使用光学显微镜、扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)。此外，单位面积和该单位面积中的气孔5的面积也可以通过将以显微镜观察而得到的图像进行二值化来测定。
钡化合物结构体1的内部所存在的气孔5的大小没有特别限定，但优选尽可能小。通过气孔5的大小较小，可抑制以气孔5作为起点的裂纹，因此能够提高钡化合物结构体1的强度，提高钡化合物结构体1的机械加工性。需要说明的是，钡化合物结构体1的气孔5的大小优选为5μm以下，更优选为1μm以下，进一步优选为100nm以下。钡化合物结构体1的内部所存在的气孔5的大小与上述的气孔率同样地可以通过对钡化合物结构体1的截面以显微镜进行观察来求出。
钡化合物结构体1的形状没有特别限定，例如可以设定为板状、膜状、矩形状、块状、棒状、球状。此外，在钡化合物结构体1为板状或膜状的情况下，其厚度没有特别限定，但例如可以设定为50μm以上。本实施方式的钡化合物结构体1如下文所述的那样通过加压加热法来形成。因此，能够容易地得到厚度大的钡化合物结构体1。需要说明的是，钡化合物结构体1的厚度可以设定为1mm以上，也可以设定为1cm以上。钡化合物结构体1的厚度的上限没有特别限定，但例如可以设定为50cm。
此外，钡化合物结构体1依据JIS R1610：2003(精细陶瓷的硬度试验方法)而测定的维氏硬度优选为1GPa以上。该情况下，钡化合物结构体1由于机械强度优异，因此可以容易地用于例如建筑构件。
像这样，本实施方式的钡化合物结构体1包含多个第1化合物粒子2、结合部3和多个第2化合物粒子4。多个第1化合物粒子2包含与硫酸钡不同且具有结晶性的钡化合物。结合部3覆盖多个第1化合物粒子2各自的表面，且包含具有结晶性的硫酸钡。多个第2化合物粒子4包含具有硅的化合物。多个第1化合物粒子2各自介由结合部3及多个第2化合物粒子4各自中的至少任一者而结合。钡化合物结构体1由于包含多个第2化合物粒子4，形成致密的结构，因此气孔5的比例少。此外，多个第1化合物粒子2各自介由结合部3及多个第2化合物粒子4各自的至少任一者而结合。因此，本实施方式的钡化合物结构体1具有高的机械强度。此外，钡化合物结构体1由于第1化合物粒子2各自被具有耐水性、耐酸性及耐碱性的结合部3覆盖，因此化学稳定性高。
需要说明的是，本实施方式的钡化合物结构体1可以如下文所述的那样通过一边加热至50～300℃一边进行加压而获得，因此能够在钡化合物结构体1中添加耐热性低的构件。具体而言，钡化合物结构体1除了包含多个第1化合物粒子2、结合部3及多个第2化合物粒子4以外，还可以包含有机物、树脂粒子。此外，对有机物等耐热性低的构件没有限定，钡化合物结构体1也可以包含金属粒子、由无机化合物形成的粒子。
[钡化合物结构体的制造方法]
接着，对钡化合物结构体1的制造方法进行说明。钡化合物结构体1可以通过以下工序来制造：通过将第1化合物粉末、第2化合物粉末和包含硫酸根离子的水溶液进行混合而得到混合物的工序；和将该混合物进行加压及加热的工序。
具体而言，首先，将成为多个第1化合物粒子2的原料的第1化合物粉末、成为多个第2化合物粒子4的原料的第2化合物粉末和包含硫酸根离子的水溶液混合来制备混合物。在钡化合物结构体1中添加耐热性低的构件的情况下，在上述混合物中加入耐热性低的构件。
第1化合物粉末包含与硫酸钡不同且具有结晶性的钡化合物。上述钡化合物例如也可以为复合金属氧化物。作为复合金属氧化物，例如可列举出上述那样的铝酸钡、钼酸钡、铌酸钡、铬酸钡、钛酸钡、钨酸钡、锆酸钡及锡酸钡等。它们可以单独使用一种，也可以将多种组合使用。与硫酸钡不同的钡化合物可以为钛酸钡及锆酸钡中的至少任一者。
第2化合物粉末包含具有硅的化合物。第2化合物粉末也可以如上述那样包含含有硅的氧化物。即，具有硅的化合物也可以为氧化硅。需要说明的是，虽然对氧化硅进行了说明，但不仅氧化硅，氧化铝及氧化钛也具有同样的反应性。因此，第2化合物粉末也可以包含具有选自由硅、铝及钛构成的组中的至少1种以上的元素的化合物。此外，第2化合物粉末中所含的化合物也可以为非晶质。
包含硫酸根离子的水溶液可以通过将硫酸及硫酸盐中的至少任一者与包含水的溶剂混合来获得。硫酸盐只要是能够溶解于包含水的溶剂中而形成硫酸根离子则没有特别限定，作为硫酸盐，例如可列举出硫酸铵等。包含水的溶剂优选为纯水或离子交换水。包含水的溶剂除了水以外，还可以包含酸性物质或碱性物质。此外，包含水的溶剂只要是水为主要成分即可，例如也可以包含有机溶剂(例如醇等)。进而，包含水的溶剂也可以包含氨。
包含硫酸根离子的水溶液的浓度优选为在第1化合物粒子2各自的表面生成硫酸钡的量。在使用硫酸铵水溶液作为包含硫酸根离子的水溶液的情况下，硫酸铵水溶液的浓度优选为20质量％～60质量％。
第1化合物粉末相对于第1化合物粉末及第2化合物粉末的合计的添加量只要是能够提高钡化合物结构体1的机械强度则没有特别限定。第1化合物粉末的添加量相对于第1化合物粉末及第2化合物粉末的合计优选为50质量％以上，更优选为60质量％以上，进一步优选为70质量％以上。此外，上述第1化合物粉末的添加量优选为99质量％以下，更优选为95质量％以下。
包含硫酸根离子的水溶液相对于上述混合物的比例优选为在第1化合物粒子2各自的表面生成硫酸钡的量。上述比例优选为5～90质量％，更优选为20～80质量％。
第1化合物粉末、第2化合物粉末及包含硫酸根离子的水溶液的混合物被填充至模具的内部。模具如图2中所示的那样，具备具有凹部的下模11和具有凸部的上模12，可以通过将载置于凹部的混合物用凸部进行按压来进行加压。
混合物也可以通过将包含第1化合物粉末及第2化合物粉末的混合粉末载置于下模11的凹部中后，将包含硫酸根离子的水溶液添加到混合粉末中来制备。此外，也可以将使第1化合物粉末、第2化合物粉末及包含硫酸根离子的水溶液事先混合而制备的混合物载置于下模11的凹部中。将该混合物载置于模具中后，根据需要将模具加热。然后，相对于固定的下模11使上模12下降，将混合物进行加压，从而模具的内部成为高压状态。此时，钡离子从钡化合物溶出到构成第1化合物粉末的粒子2a各自的表面。钡离子与水溶液6中的硫酸根离子发生反应，形成硫酸钡，成为结合部3。此外，通过将混合物一边加热一边加压，从而构成第1化合物粉末的粒子2a及构成第2化合物粉末的粒子4a的填充率变大。由此，如上述那样，多个第1化合物粒子2各自介由结合部3及多个第2化合物粒子4各自的至少任一者而结合。其结果是，能够得到上述的钡化合物结构体1。
将第1化合物粉末、第2化合物粉末及包含硫酸根离子的水溶液混合而成的混合物的加热加压条件只要是能够得到上述的钡化合物结构体1则没有特别限定。例如，优选将上述混合物加热至50～300℃，并且以10～600MPa的压力进行加压。需要说明的是，将上述混合物加热时的温度更优选为80～250℃，进一步优选为100～200℃。此外，将上述混合物加压时的压力更优选为50～600MPa，进一步优选为200～600MPa。
就本实施方式的制造方法而言，由于将使第1化合物粉末、第2化合物粉末与包含硫酸根离子的水溶液混合而得到的混合物一边加热一边加压，因此能够得到致密并且强度优异的钡化合物结构体1。进而，本实施方式的制造方法由于能够通过一边在50～300℃下加热一边进行加压而获得，因此变得不需要严密的温度控制，能够降低制造成本。
像这样，钡化合物结构体1的制造方法具有将第1化合物粉末、第2化合物粉末和包含硫酸根离子的水溶液混合而得到混合物的工序，所述第1化合物粉末包含与硫酸钡不同且具有结晶性的钡化合物，所述第2化合物粉末包含具有硅的化合物。钡化合物结构体1的制造方法具有将该混合物加压及加热的工序。而且，混合物的加热加压条件优选设定为10～600MPa的压力且50～300℃的温度。本实施方式的制造方法即使加热温度为低温，也能够得到机械强度高的钡化合物结构体1。因此，还能够在钡化合物结构体1中添加耐热性低的构件。
[具备钡化合物结构体的构件]
接下来，对具备钡化合物结构体1的构件进行说明。钡化合物结构体1可以作为介电性优异的构件来使用。上述构件可以用于电容器、压电元件及存储器那样的电子部件。此外，上述构件还可以用于薄膜电路用基板、传感器构件用基板及半导体工艺用基板、半导体制造装置的陶瓷构件、以及其他一般电子设备的筐体。
此外，钡化合物结构体1如上述那样可以制成厚度大的板状，进而化学稳定性也优异。此外，钡化合物结构体1的机械强度高，能够与一般的陶瓷构件同样地进行切断，并且还能够进行表面加工。因此，钡化合物结构体1也可以适宜作为建筑构件来使用。作为建筑构件，没有特别限定，但例如可列举出外壁材(板壁)、屋顶材等。此外，作为建筑构件，还可列举出道路用材料、外沟用材料。
实施例
以下，对本实施方式通过实施例进一步进行详细说明，但本实施方式并不限定于这些实施例。
[实施例1]
(试验样品的制作)
首先，在锆酸钡粉末(Sigma-Aldrich公司制)0.78g及二氧化硅粉末(NIPPONAEROSIL株式会社制)0.0777g中加入丙酮，使用玛瑙乳钵及玛瑙乳棒进行混合，得到混合粉末。将所得到的混合物投入到具有内部空间的圆筒状的成型用模具(Φ10)的内部。需要说明的是，本例中，锆酸钡粉末相当于第1化合物粉末，二氧化硅粉末相当于第2化合物粉末。构成第2化合物粉末的多个粒子的平均粒径为12nm。
接着，使硫酸铵粉末(FUJIFILM Wako Pure Chemical株式会社制)7.4g溶解于离子交换水15ml中，得到硫酸铵水溶液。在投入有上述混合物的成型用模具的内部添加硫酸铵水溶液312μl，用塑料制的刮勺(spatula)混合。需要说明的是，本例中，硫酸铵水溶液相当于包含硫酸根离子的水溶液。
然后，通过将包含该硫酸铵水溶液的混合粉末以120℃、400MPa、20分钟的条件进行加热及加压，得到圆柱状的试验样品。
[比较例1]
除了仅使用上述的锆酸钡粉末0.78g来代替混合粉末以外，通过与实施例1同样的步骤而得到圆柱状的试验样品。
[试验样品的评价]
(晶体结构解析)
使用粉末X射线衍射(XRD)装置，测定将实施例1及比较例1的试验样品粉碎而得到的粉末的XRD图案。图3是表示实施例1、比较例1、以及ICSD中注册的锆酸钡及硫酸钡的XRD图案的图表。此外，图4是将图3中的实施例1及比较例1的XRD图案放大而得到的图表。
由图3获知，在实施例1及比较例1的任一试验样品中，主相都为锆酸钡。此外，由图4获知，实施例1及比较例1的任一试验样品都包含硫酸钡。在实施例1及比较例1中未见到显著的XRD图案的差异，因此认为实施例1的试验样品中的包含硅的化合物不显示出结晶性，为非晶质。
(结构观察及元素分析)
对将圆柱状的试验样品割断而得到的截面使用扫描型电子显微镜(SEM)进行观察。此外，对于实施例1的试验样品的不同位置，利用能量色散型X射线分光法(EDX)进行元素分析。需要说明的是，对观察面实施金的溅射。图5是对实施例1的试验样品以1000倍观察而得到的SEM像。图6是对实施例1的试验样品以10000倍观察而得到的SEM像。图7是对实施例1的试验样品的与图6不同的位置以10000倍观察而得到的SEM像。图8是图5中的位置1处的EDX光谱。图9是图5中的位置2处的EDX光谱。图10是对比较例1的试验样品以1000倍观察而得到的SEM像。图11是对比较例1的试验样品以10000倍观察而得到的SEM像。
由图10及图11的SEM像获知，比较例1具有许多的粒子相连的结构。另一方面，根据图5～图7，实施例1除了在比较例1中见到的那样的具有许多粒子相连的结构的部分(位置1)以外，还确认到观察到发黑的致密部分(位置2)。
由图8的EDX光谱，在位置1处检测到Ba、Zr、Si及O，获知包含锆酸钡以及含有Si及O的组合物。此外，由图9的EDX光谱，在位置2处检测到Si及O，获知在观察到发黑的部分中包含含有Si及O的组合物。在图7的SEM像中，由于微细的粒子的集合体形成了观察到发黑的致密部分，因此认为微细的粒子来源于原料的二氧化硅。
需要说明的是，认为在位置1处包含硫酸钡，但认为位置1处所含的S的量为微量，因此检测不到。此外，由于硫酸钡通过锆酸钡粒子与硫酸铵水溶液的反应而生成，因此认为硫酸钡将锆酸钡粒子各自结合而形成锆酸钡粒子相连的结构体。
由晶体结构解析和元素分析的结果获知，实施例1的试验样品包含锆酸钡、硫酸钡及含有硅的化合物。此外，获知锆酸钡及硫酸钡具有结晶性，包含硅的化合物为非晶质。
(维氏硬度测定)
依据JIS R1610来测定实施例1及比较例1的试验样品的维氏硬度。其结果是，实施例1的试验样品的维氏硬度为1.4GPa，比较例1的试验样品的维氏硬度为0.45GPa，实施例1的试验样品显示出较高的硬度。
由以上的结果获知，通过加入二氧化硅粉末作为原料，能够使钡化合物结构体的结构变得致密，钡化合物结构体的机械强度提高。
日本特愿2020-092471号(申请日：2020年5月27日)的全部内容被援引于此。
以上，对本实施方式进行了说明，但本实施方式并不限定于这些，可以在本实施方式的主旨的范围内进行各种变形。
产业上的可利用性
根据本公开，能够提供具有高的机械强度的钡化合物结构体及钡化合物结构体的制造方法。
符号的说明
1钡化合物结构体
2第1化合物粒子
3结合部
4第2化合物粒子
Claims (7)
1.一种钡化合物结构体，其包含：
多个第1化合物粒子，该多个第1化合物粒子包含与硫酸钡不同且具有结晶性的钡化合物；
结合部，该结合部覆盖所述多个第1化合物粒子各自的表面且包含具有结晶性的硫酸钡；和
多个第2化合物粒子，该多个第2化合物粒子包含具有硅的化合物；
所述多个第1化合物粒子各自介由所述结合部而结合，
所述钡化合物为钛酸钡及锆酸钡中的至少任一者。
2.根据权利要求1所述的钡化合物结构体，其中，所述多个第2化合物粒子中所含的化合物为非晶质。
3.根据权利要求1或2所述的钡化合物结构体，其中，所述多个第1化合物粒子相对于所述结合部的体积比为1以上。
4.根据权利要求1或2所述的钡化合物结构体，其中，钡相对于硅的摩尔比为1以上。
5.根据权利要求1或2所述的钡化合物结构体，其中，气孔率为30％以下。
6.根据权利要求1或2所述的钡化合物结构体，其中，所述多个第1化合物粒子的平均粒径为50nm～100μm。
7.权利要求1～6中任一项所述的钡化合物结构体的制造方法，其具有以下工序：
通过将第1化合物粉末、第2化合物粉末和包含硫酸根离子的水溶液混合而得到混合物的工序，所述第1化合物粉末包含与硫酸钡不同且具有结晶性的钡化合物，所述第2化合物粉末包含具有硅的化合物；和
将所述混合物在压力为10～600MPa、并且温度为50～300℃的条件下进行加压及加热的工序。
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