JP2018154505A - Method of manufacturing s12a7 electride compound, and s12a7 electride compound sintered body - Google Patents

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伊藤 和弘
Kazuhiro Ito
和弘 伊藤
優 河内
Masaru Kawachi
優 河内
雄斗 大越
Yuto Ogoshi
雄斗 大越
暁 渡邉
Akira Watanabe
暁 渡邉
宮川 直通
Naomichi Miyagawa
直通 宮川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an S12A7 electride compound comprising a relatively flat surface.SOLUTION: A method of manufacturing an S12A7 electride compound comprising the steps of preparing raw material containing an aluminum compound and a strontium compound (1-1); preparing calcined powder via heat treatment of the raw material (1-2), the calcined powder being any of (i) powder containing strontium aluminate, (ii) powder containing aluminum oxide or strontium oxide, and (iii) powder containing the strontium aluminate and at least one of aluminum oxide and strontium oxide; and holding a treated body containing the calcined powder and a halogen compound in a range of 1250°C to 1480°C under a reducing atmosphere in a state of being pressurized in a pressure range of 1 kg/cmto 200 kg/cm(1-3).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、S12A7エレクトライド化合物の製造方法、およびS12A7エレクトライド化合物の焼結体に関する。   The present invention relates to a method for producing an S12A7 electride compound and a sintered body of an S12A7 electride compound.

S12A7エレクトライド化合物は、12SrO・7Alで表される代表組成を有し、三次元的に連結された骨格により形成された空隙(ケージ)を有する。このケージには、陰イオンおよび電子が内包され、これにより導電性が発現される。 The S12A7 electride compound has a representative composition represented by 12SrO.7Al 2 O 3 and has voids (cages) formed by a three-dimensionally connected skeleton. In this cage, anions and electrons are included, and thereby conductivity is developed.

このようなS12A7エレクトライド化合物は、例えば、
(1)アルミニウム源、ハロゲン源、およびストロンチウム源を含む原料を準備する工程と、
(2)前記原料を熱処理して、ケージを有する化合物を合成する工程であって、前記ケージには、前記第1のハロゲンのイオンが内包される工程と、
(3)還元性雰囲気下、1150℃〜1530℃の範囲の温度で、前記合成された化合物を還元熱処理する工程と、
を実施することにより製造することができる(特許文献1)。
Such S12A7 electride compounds are, for example,
(1) preparing a raw material containing an aluminum source, a halogen source, and a strontium source;
(2) a step of heat-treating the raw material to synthesize a compound having a cage, wherein the cage includes ions of the first halogen;
(3) subjecting the synthesized compound to a reduction heat treatment at a temperature in the range of 1150 ° C. to 1530 ° C. in a reducing atmosphere;
It can manufacture by implementing (patent document 1).

特開2016−160150号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-160150

前述の特許文献1に記載の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造することができる。   An S12A7 electride compound can be produced by the method described in Patent Document 1 described above.

しかしながら、前述の方法では、熱処理後に得られるS12A7エレクトライド化合物の焼結体(以下、単に「焼結体」ともいう)は、反りやうねりによって表面が変形しており、良好な平面度を有する焼結体が得られ難い傾向にある。従って、前述の製造方法では、熱処理後に、焼結体の表面を平坦化するための加工(後処理)が必要となる。   However, in the above-described method, the sintered body of the S12A7 electride compound obtained after the heat treatment (hereinafter also simply referred to as “sintered body”) has a deformed surface due to warpage and undulation, and has good flatness. It tends to be difficult to obtain a sintered body. Therefore, in the above-described manufacturing method, processing (post-treatment) for flattening the surface of the sintered body is necessary after the heat treatment.

ここで、平面度とは、「平面形体の幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさ」として定義される。すなわち、ある対象面の平面度は、当該対象面の最凸部と最凹部を含むようにして、当該対象面の上下に、相互に平行な平面を配置したとき、両平面の間の最小距離として求められる。   Here, the flatness is defined as “the magnitude of the deviation from the geometrically correct plane of the planar feature”. That is, the flatness of a certain target surface is obtained as the minimum distance between the two planes when the planes parallel to each other are arranged above and below the target surface so as to include the most convex portion and the most concave portion of the target surface. It is done.

そのような平坦化のための後処理は、焼結体が小型の場合は、あまり問題にはならない。しかしながら、大型の焼結体が製造される場合、後工程の実施は、極めて煩雑であり、製造コストの上昇につながるという問題が生じ得る。   Such post-treatment for flattening is not a problem when the sintered body is small. However, when a large-sized sintered body is manufactured, the post-process is extremely complicated and may cause a problem of an increase in manufacturing cost.

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、熱処理後に、比較的平坦な表面を有する焼結体を得ることが可能な、S12A7エレクトライド化合物の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明では、比較的平坦な表面を有するS12A7エレクトライド化合物の焼結体を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a problem, and this invention provides the manufacturing method of the S12A7 electride compound which can obtain the sintered compact which has a comparatively flat surface after heat processing. For the purpose. Another object of the present invention is to provide a sintered body of an S12A7 electride compound having a relatively flat surface.

本発明では、S12A7エレクトライド化合物の製造方法であって、
(1−1)アルミニウム化合物およびストロンチウム化合物を含む原料を準備する工程と、
(1−2)前記原料を熱処理して、仮焼粉を調製する工程であって、前記仮焼粉は、
(i)ストロンチウムアルミネートを含む粉末、
(ii)酸化アルミニウムおよび酸化ストロンチウムを含む粉末、または
(iii)酸化アルミニウムと酸化ストロンチウムのうちの少なくとも一つと、ストロンチウムアルミネートとを含む粉末、
のいずれかである、ステップと、
(1−3)前記仮焼粉およびハロゲン化合物を含む被処理体を、1kg/cm〜200kg/cmの範囲の圧力で加圧した状態で、還元性雰囲気下、1250℃〜1480℃の範囲に保持する工程と、
を有する、製造方法が提供される。
In the present invention, a method for producing an S12A7 electride compound,
(1-1) preparing a raw material containing an aluminum compound and a strontium compound;
(1-2) A step of heat-treating the raw material to prepare a calcined powder,
(I) a powder comprising strontium aluminate,
(Ii) a powder comprising aluminum oxide and strontium oxide, or (iii) a powder comprising at least one of aluminum oxide and strontium oxide and strontium aluminate,
A step that is either
(1-3) wherein the object to be processed comprising a calcined powder and a halogen compound, in a pressurized state at a pressure in the range of 1kg / cm 2 ~200kg / cm 2 , under a reducing atmosphere, the 1250 ℃ ~1480 ℃ A process of holding in the range;
A manufacturing method is provided.

また、本発明では、S12A7エレクトライド化合物の焼結体であって、
電子密度が3×1020cm−3以上、厚さが5mm以上であり、
当該焼結体は、主表面を有し、
前記主表面の面積は、15cm以上であり、
前記主表面の平面度は、3mm以下である、焼結体が提供される。
Further, in the present invention, a sintered body of S12A7 electride compound,
The electron density is 3 × 10 20 cm −3 or more, the thickness is 5 mm or more,
The sintered body has a main surface,
The area of the main surface is 15 cm 2 or more,
A sintered body having a flatness of the main surface of 3 mm or less is provided.

本発明では、熱処理後に、比較的平坦な表面を有する焼結体を得ることが可能な、S12A7エレクトライド化合物の製造方法を提供できる。また、本発明では、比較的平坦な表面を有するS12A7エレクトライド化合物の焼結体を提供できる。   In the present invention, a method for producing an S12A7 electride compound capable of obtaining a sintered body having a relatively flat surface after heat treatment can be provided. Moreover, in this invention, the sintered compact of the S12A7 electride compound which has a comparatively flat surface can be provided.

本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の製造方法の一例を模式的に示したフロー図である。It is the flowchart which showed typically an example of the manufacturing method of the S12A7 electride compound by one Embodiment of this invention. 被処理体を加圧熱処理する際に使用される装置の一構成例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the example of 1 structure of the apparatus used when pressurizing and heat-processing a to-be-processed object. 図2に示した装置の使用態様を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the usage condition of the apparatus shown in FIG. 本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の別の製造方法の一例を模式的に示したフロー図である。It is the flowchart which showed typically an example of another manufacturing method of the S12A7 electride compound by one Embodiment of this invention. 実施例において製造されたサンプルのX線回折分析の結果の一例を示したチャートである。It is the chart which showed an example of the result of the X-ray diffraction analysis of the sample manufactured in the Example.

まず始めに、本願において使用される用語の定義について、説明する。   First, definitions of terms used in the present application will be described.

本願において、「S12A7化合物」とは、ケージ(籠)構造を有する12SrO・7Al化合物、およびこれと同等の結晶構造を有する化合物(同型化合物)であって、SrOの最大50モル%未満がCaO、MgOおよび/もしくはBaOに置換された化合物を意味する。なお、S12A7化合物の同等の同型化合物としては、12CaO・7Alがある。SrOへの、CaO、MgOおよび/もしくはBaOの置換量は、40モル%未満が好ましく、30モル%未満がより好ましく、20モル%未満がさらに好ましく、10モル%未満が特に好ましい。 In the present application, the “S12A7 compound” is a 12SrO · 7Al 2 O 3 compound having a cage structure and a compound having the same crystal structure (homogeneous compound), and less than a maximum of 50 mol% of SrO Means a compound substituted with CaO, MgO and / or BaO. As the equivalent of the isomorphic compound of S12A7 compounds, 12CaO · 7Al 2 O 3. The substitution amount of CaO, MgO and / or BaO to SrO is preferably less than 40 mol%, more preferably less than 30 mol%, still more preferably less than 20 mol%, and particularly preferably less than 10 mol%.

また、本願において、S12A7エレクトライド化合物は、ストロンチウム(Sr)、アルミニウム(Al)および酸素(O)からなるS12A7結晶構造を有している限り、ストロンチウム(Sr)、アルミニウム(Al)および酸素(O)の中から選ばれた少なくとも1種の原子の一部が、他の原子や原子団に置換されていても良い。例えば、ストロンチウム(Sr)の一部は、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、リチウム(Li)、およびナトリウム(Na)からなる群から選択される1以上の原子で置換されていても良い。また、アルミニウム(Al)の一部は、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ホウ素(B)、およびガリウム(Ga)からなる群から選択される1以上の原子で置換されても良い。また、酸素(O)の一部は、窒素(N)、フッ素(F)塩素(Cl)からなる群から選択される1以上の原子で置換されても良い。   In this application, as long as the S12A7 electride compound has an S12A7 crystal structure composed of strontium (Sr), aluminum (Al), and oxygen (O), strontium (Sr), aluminum (Al), and oxygen (O ) May be substituted with another atom or atomic group. For example, a part of strontium (Sr) is substituted with one or more atoms selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), barium (Ba), lithium (Li), and sodium (Na). May be. A part of aluminum (Al) may be substituted with one or more atoms selected from the group consisting of silicon (Si), germanium (Ge), boron (B), and gallium (Ga). A part of oxygen (O) may be substituted with one or more atoms selected from the group consisting of nitrogen (N), fluorine (F) and chlorine (Cl).

また、本願において、S12A7エレクトライド化合物のケージ内には、酸化物イオン(O2−、O、O )、水酸化物イオン(OH)、水素化物イオン(H、H 、H2−)、および/またはハロゲン化物イオン(F、Cl、Br、I)、硫化物イオン(S2−)などの陰イオン、ならびに窒素(N)の陰イオンなど、各種陰イオンが内包されていても良い。 In the present application, the cage of the S12A7 electride compound includes oxide ions (O 2− , O , O 2 ), hydroxide ions (OH ), hydride ions (H , H 2 −). , H 2− ), and / or anions such as halide ions (F , Cl , Br , I ), sulfide ions (S 2− ), and nitrogen (N) anions. Anions may be included.

ただし、上記定義において、SrO(置換化合物を含む場合は、その置換化合物を含む。以下同じ)と、Al(置換化合物を含む場合は、その置換化合物を含む。以下同じ)の割合は、必ずしも、12:7である必要はない。すなわち、「S12A7化合物」が上記結晶構造を維持することができる限り、SrOとAlの割合(モル比)は、12:7からずれていても良い。例えば、SrO:Alの比は、11:8〜13:6の範囲であっても良い。例えば、SrO:Alの比は、11.3:7.7〜12.8:6.2の範囲であることが好ましく、11.5:7.5〜12.6:6.4の範囲であることがより好ましく、11.7:7.3〜12.4:6.6の範囲であることがさらに好ましく、11.9:7.1〜12.2:6.8の範囲であることが特に好ましい。理想的には、約12:7である。 However, in the above definition, the ratio of SrO (including a substituted compound when it includes a substituted compound. The same shall apply hereinafter) and Al 2 O 3 (including a substituted compound when including a substituted compound. The same shall apply hereinafter) It is not necessarily 12: 7. That is, as long as the “S12A7 compound” can maintain the above crystal structure, the ratio (molar ratio) of SrO and Al 2 O 3 may deviate from 12: 7. For example, the ratio of SrO: Al 2 O 3 may be in the range of 11: 8 to 13: 6. For example, the ratio of SrO: Al 2 O 3 is preferably in the range of 11.3: 7.7 to 12.8: 6.2, 11.5: 7.5 to 12.6: 6.4. More preferably, it is in the range of 11.7: 7.3 to 12.4: 6.6, and more preferably in the range of 11.9: 7.1 to 12.2: 6.8. It is particularly preferred that Ideally it is about 12: 7.

また、本願において、「S12A7エレクトライド化合物」とは、「S12A7化合物」において、ケージ内に含まれる陰イオンの一部が電子で置換された、導電性を有するS12A7化合物を意味する。   In the present application, the “S12A7 electride compound” means a conductive S12A7 compound in which a part of the anion contained in the cage is replaced with an electron in the “S12A7 compound”.

従って、「S12A7化合物」には、導電性を有する「S12A7エレクトライド化合物」および非導電性の「S12A7化合物」が含まれる。   Accordingly, the “S12A7 compound” includes a conductive “S12A7 electride compound” and a non-conductive “S12A7 compound”.

ここで、S12A7エレクトライド化合物の電子密度は、2つの方法で測定される。
S12A7エレクトライド化合物の電子密度が1.0×1018cm−3〜1.0×1020cm−3未満の場合、S12A7エレクトライド化合物の電子密度は、電子スピン共鳴(ESR)のシグナル強度から求められる。標準試料として硫酸銅五水和物(CuSO.5HO)が用いられる。S12A7エレクトライド化合物の電子密度が1.0×1020cm−3以上の場合、S12A7エレクトライド化合物の電子密度は、ヨウ素滴定法により、測定することができる。ヨウ素滴定法では、まず5モル/lのヨウ素水溶液中にS12A7エレクトライド化合物製サンプルが浸漬される。次に、ヨウ素水溶液に塩酸が添加され、サンプルが溶解される。次に、チオ硫酸ナトリウムを用いた滴定により、この溶液中に含まれる未反応ヨウ素の量が検出される。この方法の場合、サンプルの溶解により、ヨウ素水溶液中のヨウ素は、以下の反応によりイオン化する:

+2e→2I (1)式

また、チオ硫酸ナトリウムでヨウ素水溶液を滴定した場合、

2Na+I→2NaI+Na (2)式

の反応により、未反応のヨウ素がヨウ化ナトリウムに変化する。最初の溶液中に存在するヨウ素量から、(2)式で滴定検出されたヨウ素量を差し引くことにより、(1)式の反応で消費されたヨウ素量が算定される。これにより、S12A7エレクトライド化合物のサンプル中の電子密度を測定することができる。
Here, the electron density of the S12A7 electride compound is measured by two methods.
When the electron density of the S12A7 electride compound is 1.0 × 10 18 cm −3 to less than 1.0 × 10 20 cm −3 , the electron density of the S12A7 electride compound is determined from the signal intensity of electron spin resonance (ESR). Desired. Copper sulfate pentahydrate (CuSO 4 .5H 2 O) is used as a standard sample. When the electron density of the S12A7 electride compound is 1.0 × 10 20 cm −3 or more, the electron density of the S12A7 electride compound can be measured by an iodine titration method. In the iodometric titration method, a sample made of S12A7 electride compound is first immersed in a 5 mol / l iodine aqueous solution. Next, hydrochloric acid is added to the aqueous iodine solution to dissolve the sample. Next, the amount of unreacted iodine contained in this solution is detected by titration with sodium thiosulfate. In this method, by dissolution of the sample, iodine in the aqueous iodine solution is ionized by the following reaction:

I 2 + 2e → 2I (1) Formula

When titrating an aqueous iodine solution with sodium thiosulfate,

2Na 2 S 2 O 3 + I 2 → 2NaI + Na 2 S 4 O 6 (2) Formula

By this reaction, unreacted iodine is changed to sodium iodide. By subtracting the amount of iodine detected by titration from equation (2) from the amount of iodine present in the initial solution, the amount of iodine consumed in the reaction of equation (1) is calculated. Thereby, the electron density in the sample of a S12A7 electride compound can be measured.

(本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の製造方法)
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の製造方法について、詳しく説明する。
(Method for producing S12A7 electride compound according to one embodiment of the present invention)
Hereinafter, with reference to drawings, the manufacturing method of the S12A7 electride compound by one Embodiment of this invention is demonstrated in detail.

図1には、本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の製造方法の一例を概略的に示す。   In FIG. 1, an example of the manufacturing method of the S12A7 electride compound by one Embodiment of this invention is shown roughly.

図1に示すように、本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の製造方法(以下、単に「第1の製造方法」と称する)は、
原料を準備する工程であって、前記原料は、アルミニウム化合物およびストロンチウム化合物を含む、工程(ステップS110)と、
前記原料を熱処理して、仮焼粉を調製する工程(ステップS120)と、
前記仮焼粉とハロゲン化合物とを含む被処理体を、1kg/cm〜200kg/cmの範囲の圧力で加圧した状態で、還元性雰囲気下、1250℃〜1480℃の範囲に保持する工程(ステップS130)と、
を有する。
As shown in FIG. 1, a method for producing an S12A7 electride compound according to an embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as “first production method”)
A step of preparing a raw material, wherein the raw material includes an aluminum compound and a strontium compound (step S110);
Heat treating the raw material to prepare calcined powder (step S120);
Wherein the object to be processed comprising a calcined powder and a halogen compound, in a pressurized state at a pressure in the range of 1kg / cm 2 ~200kg / cm 2 , under a reducing atmosphere, maintained in the range of 1250 ℃ ~1480 ℃ A process (step S130);
Have

以下、各工程について詳しく説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

(ステップS110)
まず、原料が準備される。
(Step S110)
First, raw materials are prepared.

原料は、アルミニウム化合物およびストロンチウム化合物を含む。   The raw material includes an aluminum compound and a strontium compound.

アルミニウム化合物としては、例えば、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化アルミニウム、硼化アルミニウム、および有機アルミニウム化合物などが挙げられる。これらの中では、酸化アルミニウムおよび水酸化アルミニウムが好ましい。 酸化アルミニウム(アルミナ)は、α−アルミナ、γ−アルミナ、およびδ−アルミナなど、いずれの結晶構造であっても良い。特に、α−酸化アルミニウム(アルミナ)が好ましい。   Examples of the aluminum compound include aluminum oxide, aluminum hydroxide, aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum nitride, aluminum carbide, aluminum boride, and an organic aluminum compound. Among these, aluminum oxide and aluminum hydroxide are preferable. Aluminum oxide (alumina) may have any crystal structure such as α-alumina, γ-alumina, and δ-alumina. In particular, α-aluminum oxide (alumina) is preferable.

ストロンチウム化合物としては、例えば、炭酸ストロンチウム、酸化ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、水酸化ストロンチウムの水和物、炭酸水素ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、メタリン酸ストロンチウム、シュウ酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、および有機ストロンチウム化合物が挙げられる。これらの中では、炭酸ストロンチウム、酸化ストロンチウム、水酸化ストロンチウムとその水和物が好ましく、特に炭酸ストロンチウムが好ましい。   Examples of strontium compounds include strontium carbonate, strontium oxide, strontium hydroxide, strontium hydroxide hydrate, strontium bicarbonate, strontium sulfate, strontium metaphosphate, strontium oxalate, strontium acetate, strontium nitrate, and organic strontium compounds Is mentioned. Among these, strontium carbonate, strontium oxide, strontium hydroxide and hydrates thereof are preferable, and strontium carbonate is particularly preferable.

なお、アルミニウム化合物およびストロンチウム化合物は、必ずしも一つの物質に限られず、アルミニウム化合物および/またはストロンチウム化合物は、複数の物質であっても良い。   Note that the aluminum compound and the strontium compound are not necessarily limited to one substance, and the aluminum compound and / or the strontium compound may be a plurality of substances.

原料中のアルミニウム化合物およびストロンチウム化合物は、第1の製造方法により得られるS12A7エレクトライド化合物の組成が、前述の範囲に含まれるように調合される。例えば、原料中のアルミニウム化合物およびストロンチウム化合物は、第1の製造方法で得られるS12A7エレクトライド化合物において、SrO:Alに換算したモル比が13:6〜11:8(モル比)、またはその近傍組成となるように調合される。 The aluminum compound and the strontium compound in the raw material are prepared so that the composition of the S12A7 electride compound obtained by the first production method is included in the aforementioned range. For example, in the S12A7 electride compound obtained by the first production method, the aluminum compound and the strontium compound in the raw material have a molar ratio converted to SrO: Al 2 O 3 of 13: 6 to 11: 8 (molar ratio), Or it mix | blends so that it may become a near composition.

原料は、通常、粉末(または粒子。以下同じ)の形態で準備される。   The raw materials are usually prepared in the form of powder (or particles, the same applies hereinafter).

(ステップS120)
次に、前記原料が熱処理される(以下、「仮焼粉調製熱処理」という)。これにより、仮焼粉が調製される。
(Step S120)
Next, the raw material is heat treated (hereinafter referred to as “calcined powder preparation heat treatment”). Thereby, calcined powder is prepared.

ここで、「仮焼粉」とは、
(i)ストロンチウムアルミネートを含む粉末、
(ii)酸化アルミニウムおよび酸化ストロンチウムを含む粉末、または
(iii)酸化アルミニウムと酸化ストロンチウムのうちの少なくとも一つと、ストロンチウムアルミネートとを含む粉末、
のいずれかを意味する。
Here, "calcined powder"
(I) a powder comprising strontium aluminate,
(Ii) a powder containing aluminum oxide and strontium oxide, or (iii) a powder containing at least one of aluminum oxide and strontium oxide and strontium aluminate,
Means either.

仮焼粉調製熱処理の条件は、前記原料から仮焼粉が調製できる限り、特に限られない。例えば、仮焼粉調製熱処理は、大気もしくは酸素含有雰囲気(例えば酸素ガス雰囲気)、真空雰囲気、または不活性ガス雰囲気等で実施されても良い。   The conditions for the calcined powder preparation heat treatment are not particularly limited as long as the calcined powder can be prepared from the raw materials. For example, the calcined powder preparation heat treatment may be performed in air or an oxygen-containing atmosphere (for example, oxygen gas atmosphere), a vacuum atmosphere, or an inert gas atmosphere.

例えば、仮焼粉調製熱処理の温度は、900℃〜1650℃の範囲である。好ましくは、1000℃〜1600℃、より好ましくは、1100℃〜1550℃、さらに好ましくは、1200℃〜1500℃、特に好ましくは、1300℃〜1450℃である。   For example, the temperature of the calcined powder preparation heat treatment is in the range of 900 ° C to 1650 ° C. Preferably, it is 1000 to 1600 ° C, more preferably 1100 to 1550 ° C, still more preferably 1200 to 1500 ° C, and particularly preferably 1300 to 1450 ° C.

なお、仮焼粉調製熱処理の時間は、熱処理温度によっても変化するが、例えば2時間〜48時間の範囲である。好ましくは、4時間〜36時間、より好ましくは、6時間〜24時間、さらに好ましくは、8時間〜18時間、特に好ましくは、10時間〜15時間である。   In addition, although the time of calcining powder preparation heat processing changes also with heat processing temperature, it is the range of 2 hours-48 hours, for example. Preferably, it is 4 hours to 36 hours, more preferably 6 hours to 24 hours, still more preferably 8 hours to 18 hours, and particularly preferably 10 hours to 15 hours.

仮焼粉調製熱処理によって得られた仮焼粉は、通常、一部が焼結した粉末状または塊状である。このため、必要に応じて、粉砕処理を実施しても良い。   The calcined powder obtained by the calcined powder preparation heat treatment is usually a powder or lump that is partially sintered. For this reason, you may implement a grinding | pulverization process as needed.

粉砕処理(粗粉砕)には、例えば、ボールミル等が使用される。乾式ボールミルでは、平均粒径が1μm〜100μm程度まで粉砕処理が行われても良い。乾式ボールミルでは、粉砕助剤として、例えば、C2n+1OH(nは3以上の整数)で表されるアルコール(例えば、イソプロピルアルコール)が用いられる。ここで、「平均粒径」は、レーザ回折散乱法で測定して得た値を意味するものとする。以下、粉末の平均粒径は、同様の方法で測定した値を意味するものとする。 For the pulverization process (coarse pulverization), for example, a ball mill or the like is used. In the dry ball mill, pulverization may be performed until the average particle size is about 1 μm to 100 μm. In a dry ball mill, for example, alcohol (for example, isopropyl alcohol) represented by C n H 2n + 1 OH (n is an integer of 3 or more) is used as a grinding aid. Here, “average particle diameter” means a value obtained by measurement by a laser diffraction scattering method. Hereinafter, the average particle diameter of the powder means a value measured by the same method.

さらに微細で均一な粉末を得る場合は、例えば、C2n+1OH(nは3以上の整数)で表されるアルコール(例えば、イソプロピルアルコール)を溶媒として用いた、湿式ボールミル、または循環式ビーズミルなどを用いても良い。この場合、粉末の平均粒径を0.5μm〜50μmまで微細化することができる。 In order to obtain a finer and more uniform powder, for example, a wet ball mill or a circulating bead mill using an alcohol (for example, isopropyl alcohol) represented by C n H 2n + 1 OH (n is an integer of 3 or more) as a solvent. Etc. may be used. In this case, the average particle size of the powder can be reduced to 0.5 μm to 50 μm.

(ステップS130)
次に、前述のステップS120で得られた仮焼粉を含む被処理体が、荷重印加状態で熱処理される。以下、この工程を「加圧熱処理(工程)」と称する。
(Step S130)
Next, the to-be-processed object containing the calcined powder obtained by above-mentioned step S120 is heat-processed in a load application state. Hereinafter, this process is referred to as “pressure heat treatment (process)”.

被処理体は、ステップS120で得られた仮焼粉に、ハロゲン化合物を添加することにより調製される。   The object to be processed is prepared by adding a halogen compound to the calcined powder obtained in step S120.

ハロゲン化合物としては、これに限られるものではないが、例えば、無機ハロゲン化合物(例えばハロゲン化ストロンチウム化合物およびハロゲン化アルミニウム化合物)等が挙げられる。   Examples of the halogen compound include, but are not limited to, inorganic halogen compounds (for example, strontium halide compounds and aluminum halide compounds).

ハロゲン化ストロンチウム化合物としては、例えば、塩化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、臭化ストロンチウム、ヨウ化ストロンチウム、塩フッ化ストロンチウム、およびハロゲン化ストロンチウムの水和物等がある。また、ハロゲン化アルミニウム化合物としては、例えば、塩化アルミニウム、フッ化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、塩フッ化アルミニウム、およびハロゲン化アルミニウム化合物の水和物等がある。これらの中では、塩化ストロンチウムとその水和物、およびフッ化ストロンチウムが好ましい。   Examples of the strontium halide compound include strontium chloride, strontium fluoride, strontium bromide, strontium iodide, strontium chloride fluoride, and strontium halide hydrate. Examples of the aluminum halide compound include aluminum chloride, aluminum fluoride, aluminum bromide, aluminum iodide, aluminum chlorofluoride, and aluminum halide compound hydrate. In these, strontium chloride and its hydrate, and strontium fluoride are preferable.

なお、ハロゲン化合物は、必ずしも一つの物質に限られず、ハロゲン化合物は、複数の物質であっても良い。また、ハロゲン化合物は、必ずしも一つのハロゲンを含む物質に限られず、ハロゲン化合物は、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、およびヨウ素(I)から選定された、2つ以上のハロゲンを含んでも良い。   Note that the halogen compound is not necessarily limited to one substance, and the halogen compound may be a plurality of substances. In addition, the halogen compound is not necessarily limited to a substance containing one halogen, and the halogen compound is selected from fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), and iodine (I). Halogen may be included.

ハロゲン化合物の量は、S12A7化合物において、ケージ内に含まれるハロゲン化物イオンが50モル%〜100モル%の範囲となるように調合される。ハロゲン化合物の量は、60モル%〜100モル%が好ましく、70モル%〜100モル%がさらに好ましく、80モル%〜100モル%がより好ましく、90モル%〜100モル%が特に好ましい。   The amount of the halogen compound is adjusted so that halide ions contained in the cage are in the range of 50 mol% to 100 mol% in the S12A7 compound. The amount of the halogen compound is preferably 60 mol% to 100 mol%, more preferably 70 mol% to 100 mol%, more preferably 80 mol% to 100 mol%, particularly preferably 90 mol% to 100 mol%.

なお、ハロゲン化合物の粉末は、必ずしもこのステップにおいて添加される必要はない。例えば、前述のステップS120において、仮焼粉の粉砕処理をする際に、ハロゲン化合物の粉末を加えても良い。   The halogen compound powder is not necessarily added in this step. For example, a halogen compound powder may be added when the calcined powder is pulverized in step S120.

ハロゲン化合物は、通常、粉末の形態で準備される。なお、被処理体がハロゲン化合物を含まない場合、S12A7化合物を製造することはできないことに留意する必要がある。   The halogen compound is usually prepared in the form of a powder. It should be noted that the S12A7 compound cannot be manufactured when the object to be processed does not contain a halogen compound.

また、被処理体は、さらに非導電性S12A7化合物の粉末を含んでも良い。なお、非導電性S12A7化合物の調製方法については、後述する。   Further, the object to be processed may further include a non-conductive S12A7 compound powder. The method for preparing the nonconductive S12A7 compound will be described later.

非導電性S12A7化合物粉末の添加量は、特に限られないが、例えば、仮焼粉(+ハロゲン化合物):非導電性S12A7化合物粉末の重量比は、100:0〜10:90の範囲であっても良い。   The amount of non-conductive S12A7 compound powder added is not particularly limited. For example, the weight ratio of calcined powder (+ halogen compound): non-conductive S12A7 compound powder was in the range of 100: 0 to 10:90. May be.

ただし、非導電性S12A7化合物の割合が高いと、導電性S12A7化合物の電子密度が低くなるため、非導電性S12A7化合物の量は、少ないことが好ましい。仮焼粉(+ハロゲン化合物):非導電性S12A7化合物粉末の重量比は、100:0〜50:50の範囲であることが好ましく、100:0〜70:30の範囲であることがより好ましく、100:0〜90:10の範囲であることが特に好ましい。   However, when the proportion of the non-conductive S12A7 compound is high, the electron density of the conductive S12A7 compound becomes low. Therefore, the amount of the non-conductive S12A7 compound is preferably small. The weight ratio of calcined powder (+ halogen compound): nonconductive S12A7 compound powder is preferably in the range of 100: 0 to 50:50, more preferably in the range of 100: 0 to 70:30. The range of 100: 0 to 90:10 is particularly preferable.

なお、非導電性S12A7化合物の粉末は、必ずしもこのステップにおいて添加される必要はない。例えば、前述のステップS110において、アルミニウム化合物およびストロンチウム化合物を含む混合原料を調合する際に、さらに非導電性S12A7化合物の粉末を加えても良い。あるいは、例えば、前述のステップS120において、仮焼粉の粉砕処理をする際に、さらに非導電性S12A7化合物の粉末を加えても良い。   Note that the non-conductive S12A7 compound powder is not necessarily added in this step. For example, when preparing a mixed raw material containing an aluminum compound and a strontium compound in step S110 described above, a powder of a nonconductive S12A7 compound may be further added. Alternatively, for example, when the calcined powder is pulverized in step S120 described above, powder of a non-conductive S12A7 compound may be further added.

このステップS130では、被処理体の加圧熱処理により、仮焼粉と、ハロゲン化合物とが反応して、ケージ内にハロゲン化物イオンを内包するS12A7化合物が生成される。また、ケージ内のハロゲン化物イオン、酸化物イオン、および/または水酸化物イオンの一部が電子と置換(還元)され、導電性のS12A7エレクトライド化合物が形成される。   In this step S130, the calcined powder and the halogen compound react by pressure heat treatment of the object to be processed, and an S12A7 compound containing halide ions in the cage is generated. In addition, some of the halide ions, oxide ions, and / or hydroxide ions in the cage are replaced (reduced) with electrons, and a conductive S12A7 electride compound is formed.

例えば、第1の製造方法では、ケージ内に、塩化物イオン(Cl)、フッ化物イオン(F)、臭化物イオン(Br)、ヨウ化物イオン(I)、またはこれらの少なくとも2以上を内包するS12A7エレクトライド化合物を製造することができる。 For example, in the first production method, a chloride ion (Cl ), a fluoride ion (F ), a bromide ion (Br ), an iodide ion (I ), or at least two or more thereof are contained in the cage. S12A7 electride compounds encapsulating can be produced.

被処理体の加圧熱処理は、「還元性雰囲気」下で実施される。「還元性雰囲気」とは、環境中の酸素分圧が10−3Pa以下の雰囲気の総称を意味する。「還元性雰囲気」は、不活性ガス雰囲気、または減圧環境(例えば圧力が100Pa以下の真空環境)であっても良い。酸素分圧は、10−5Pa以下が好ましく、10−10Pa以下がより好ましく、10−15Pa以下がさらに好ましい。 The pressure heat treatment of the object to be processed is performed under a “reducing atmosphere”. “Reducing atmosphere” means a general term for an atmosphere having an oxygen partial pressure in the environment of 10 −3 Pa or less. The “reducing atmosphere” may be an inert gas atmosphere or a reduced pressure environment (for example, a vacuum environment having a pressure of 100 Pa or less). The oxygen partial pressure is preferably 10 −5 Pa or less, more preferably 10 −10 Pa or less, and even more preferably 10 −15 Pa or less.

また、被処理体の加圧熱処理は、還元剤が存在する環境下で実施される。還元剤は、例えば、アルミニウム(Al)蒸気源、チタン(Ti)蒸気源、カルシウム(Ca)蒸気源、および一酸化炭素ガス(CO)源の少なくとも一つであっても良い。   Further, the pressure heat treatment of the object to be processed is performed in an environment where a reducing agent is present. The reducing agent may be, for example, at least one of an aluminum (Al) vapor source, a titanium (Ti) vapor source, a calcium (Ca) vapor source, and a carbon monoxide gas (CO) source.

このうち、アルミニウム蒸気源は、例えば、Al板、Al箔、およびAl粉末の形態で導入されても良い。また、チタン蒸気源は、例えば、Ti板、Ti箔、およびTi粉末の形態で導入されても良い。また、カルシウム蒸気源は、例えば、CaH粉末の形態で導入されても良い。さらに、一酸化炭素ガス源は、例えば、炭素板および炭素容器などの炭素(C)部材を使用することにより、導入されても良い。 Among these, the aluminum vapor source may be introduced in the form of, for example, an Al plate, an Al foil, and an Al powder. The titanium vapor source may be introduced in the form of, for example, a Ti plate, a Ti foil, and a Ti powder. The calcium vapor source may be introduced, for example, in the form of CaH 2 powder. Further, the carbon monoxide gas source may be introduced, for example, by using a carbon (C) member such as a carbon plate and a carbon container.

上記還元剤のうち、アルミニウムの融点は約660℃と低く、加圧熱処理のときに液体となり、僅かな隙間ムラへ溜まることがある。すると室温で回収する際に、S12A7エレクトライド焼結体と、後述する炭素あるいは炭素を含む部材が固着してしまい、回収し難くなる。したがって還元剤としては、チタン(Ti)、Ca(カルシウム)、一酸化炭素(CO)が好ましい。   Among the above reducing agents, the melting point of aluminum is as low as about 660 ° C., and it becomes liquid during pressure heat treatment and may accumulate in slight gap unevenness. Then, when recovering at room temperature, the S12A7 electride sintered body and carbon or a member containing carbon, which will be described later, are fixed, making it difficult to recover. Accordingly, titanium (Ti), Ca (calcium), and carbon monoxide (CO) are preferable as the reducing agent.

ここで、被処理体の加圧熱処理は、被処理体を、1kg/cm〜200kg/cmの範囲の圧力で加圧した状態で実施される。被処理体に印加する圧力は、10kg/cm〜150kg/cmの範囲であることが好ましく、20kg/cm〜100kg/cmの範囲であることがより好ましく、30kg/cm〜80kg/cmの範囲であることがさらに好ましく、40kg/cm〜60kg/cmの範囲であることが特に好ましい。 Here, autoclaved of the object is performed in a state where the object to be processed and pressurized at a pressure in the range of 1kg / cm 2 ~200kg / cm 2 . The pressure to be applied to the object to be processed is preferably in the range of 10kg / cm 2 ~150kg / cm 2 , more preferably in the range of 20kg / cm 2 ~100kg / cm 2 , 30kg / cm 2 ~80kg more preferably in the range of / cm 2, and particularly preferably in the range of 40kg / cm 2 ~60kg / cm 2 .

また、被処理体の加圧熱処理は、1250℃〜1480℃の範囲で実施される。処理温度は、1270℃〜1450℃の範囲であることが好ましく、1280℃〜1420℃の範囲であることがより好ましく、1290℃〜1400℃の範囲であることがさらに好ましく、1300℃〜1380℃であることが特に好ましい。   Further, the pressure heat treatment of the object to be processed is performed in the range of 1250 ° C to 1480 ° C. The treatment temperature is preferably in the range of 1270 ° C to 1450 ° C, more preferably in the range of 1280 ° C to 1420 ° C, still more preferably in the range of 1290 ° C to 1400 ° C, and 1300 ° C to 1380 ° C. It is particularly preferred that

被処理体の高温での保持時間は、保持される温度によっても変化するが、例えば、保持時間は、1時間〜50時間の範囲であっても良い。保持時間は、2時間〜40時間の範囲であることが好ましく、4時間〜30時間の範囲であることがより好ましく、6時間〜20時間の範囲であることがさらに好ましく、8時間〜15時間の範囲であることが特に好ましい。   The holding time of the object to be processed at a high temperature varies depending on the temperature to be held. For example, the holding time may be in the range of 1 hour to 50 hours. The holding time is preferably in the range of 2 hours to 40 hours, more preferably in the range of 4 hours to 30 hours, further preferably in the range of 6 hours to 20 hours, and 8 hours to 15 hours. It is particularly preferable that the range is

このように、所定の荷重を印加した状態で被処理体を熱処理した場合、熱処理後に、比較的平坦な表面を有するS12A7エレクトライド化合物の焼結体を製造することができる。   Thus, when a to-be-processed object is heat-processed in the state which applied the predetermined load, the sintered compact of the S12A7 electride compound which has a comparatively flat surface can be manufactured after heat processing.

従って、第1の製造方法では、加圧熱処理後に、得られたS12A7エレクトライド化合物の表面を後処理する工程が実質的に不要となり、あるいは加工が容易なS12A7エレクトライド化合物を得ることができる。   Therefore, in the first production method, a step of post-treating the surface of the obtained S12A7 electride compound after the pressure heat treatment is substantially unnecessary, or an S12A7 electride compound that can be easily processed can be obtained.

第1の製造方法によって製造されるS12A7エレクトライド化合物は、緻密な焼結体であり、焼結体の相対密度は、例えば、88%以上である。焼結体の相対密度は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは92%以上であり、さらに好ましくは95%以上であり、特に好ましくは97%以上である。相対密度が高いほど、S12A7エレクトライド化合物の焼結体が衝撃や熱応力に対して壊れにくくなる。さらに、スパッタ時間の経過に伴いターゲット表面に発生する黒色の析出物である、ノジュールが発生し難くなる。ノジュールを低減することで、基板へのパーティクルの付着やアーキングの発生回数を抑えることができる。   The S12A7 electride compound manufactured by the first manufacturing method is a dense sintered body, and the relative density of the sintered body is, for example, 88% or more. The relative density of the sintered body is preferably 90% or more, more preferably 92% or more, still more preferably 95% or more, and particularly preferably 97% or more. The higher the relative density, the more difficult the sintered body of the S12A7 electride compound is broken against impact and thermal stress. Furthermore, nodules that are black precipitates generated on the surface of the target as the sputtering time elapses are less likely to occur. By reducing the nodules, it is possible to reduce the number of particle adhesion and arcing occurrences on the substrate.

また、第1の製造方法では、比較的大型のS12A7エレクトライド化合物の焼結体も、製造コストをあまり上昇させずに製造することができる。   In the first manufacturing method, a relatively large sintered body of the S12A7 electride compound can also be manufactured without significantly increasing the manufacturing cost.

例えば、得られるS12A7エレクトライド化合物の焼結体は、厚さが5mm〜50mmの範囲であり、主表面の面積が15cm〜5000cmの範囲の寸法を有しても良い。 For example, a sintered body of S12A7 electride compound obtained is a thickness in the range of 5 mm to 50 mm, the area of the main surface may have dimensions ranging 15cm 2 ~5000cm 2.

さらに、第1の製造方法では、電子密度が3.0×1020cm−3以上の高導電性のS12A7エレクトライド化合物の焼結体を、比較的容易に得ることができる。なお、高電子密度のS12A7エレクトライド化合物を製造する場合、被処理体は、非導電性S12A7化合物の粉末を含有しないことが好ましい。 Furthermore, in the first manufacturing method, a sintered body of a highly conductive S12A7 electride compound having an electron density of 3.0 × 10 20 cm −3 or more can be obtained relatively easily. In addition, when manufacturing a high electron density S12A7 electride compound, it is preferable that a to-be-processed body does not contain the powder of a nonelectroconductive S12A7 compound.

図2には、工程S130において、被処理体を加圧熱処理する際に使用される装置の一構成図を模式的に示す。   FIG. 2 schematically shows a configuration diagram of an apparatus used when the object to be processed is subjected to pressure heat treatment in step S130.

図2に示すように、この装置100は、加圧部材110と、加熱室180とを有する。   As shown in FIG. 2, the apparatus 100 includes a pressurizing member 110 and a heating chamber 180.

加圧部材110は、筒状部材120および押し付け部材130を有する。筒状部材120および押し付け部材130は、炭素または炭素を含む部材(例えばSiC等)、あるいは炭素で構成されることが好ましい。   The pressure member 110 includes a cylindrical member 120 and a pressing member 130. The cylindrical member 120 and the pressing member 130 are preferably made of carbon, a member containing carbon (for example, SiC), or carbon.

筒状部材120は、側面122および底面124を有し、さらに側面122と底面124に囲まれた内部空間126を有する。より具体的には、内部空間126は、内側側壁128と内側底部壁129によって区画される。   The cylindrical member 120 has a side surface 122 and a bottom surface 124, and further has an internal space 126 surrounded by the side surface 122 and the bottom surface 124. More specifically, the internal space 126 is partitioned by the inner side wall 128 and the inner bottom wall 129.

特に、筒状部材120は、略円柱状または角柱状の形態を有しても良い。前者の場合、底面124は略円形となり、後者の場合、底面124は略多角形状となる。内部空間126は、略円柱状または角柱状の形態を有しても良い。前者の場合、内側底部壁129は略円形となり、後者の場合、内側底部壁129は略多角形状となる。   In particular, the cylindrical member 120 may have a substantially columnar or prismatic form. In the former case, the bottom surface 124 is substantially circular, and in the latter case, the bottom surface 124 is substantially polygonal. The internal space 126 may have a substantially cylindrical or prismatic form. In the former case, the inner bottom wall 129 is substantially circular, and in the latter case, the inner bottom wall 129 is substantially polygonal.

なお、筒状部材120の底面124の形状は、必ずしも多角形や円形に限られるものではなく、底面124の形状は、製造されるS12A7エレクトライド化合物の形状を考慮して選定される。   Note that the shape of the bottom surface 124 of the cylindrical member 120 is not necessarily limited to a polygon or a circle, and the shape of the bottom surface 124 is selected in consideration of the shape of the S12A7 electride compound to be manufactured.

押し付け部材130は、先端135を有し、該先端135を、所定の押し付け圧力で、筒状部材120の内部空間126に挿入することができる。図2には、押し付け部材130が、筒状部材120の内部空間126に挿入される前の状態が示されている。   The pressing member 130 has a tip 135, and the tip 135 can be inserted into the internal space 126 of the cylindrical member 120 with a predetermined pressing pressure. FIG. 2 shows a state before the pressing member 130 is inserted into the internal space 126 of the cylindrical member 120.

なお、加圧部材110は、市販のホットプレス装置で構成されても良い。   In addition, the pressurization member 110 may be comprised with a commercially available hot press apparatus.

加熱室180は、加圧部材110を収容する構造を有する。加熱室180は、ガス入口182および排気口184を有し、内部の圧力(真空度)および雰囲気を制御することができる。また、加熱室180は、加圧部材110を加熱できる加熱構造を有しても良い。例えば、加熱室180と筒状部材120の間に発熱体を備える構造が想定される。ただし、加圧部材110自身が加熱機構を有する場合、加熱室180の加熱構造は省略できる。   The heating chamber 180 has a structure for accommodating the pressure member 110. The heating chamber 180 has a gas inlet 182 and an exhaust outlet 184, and can control the internal pressure (degree of vacuum) and atmosphere. The heating chamber 180 may have a heating structure that can heat the pressure member 110. For example, a structure including a heating element between the heating chamber 180 and the cylindrical member 120 is assumed. However, when the pressure member 110 itself has a heating mechanism, the heating structure of the heating chamber 180 can be omitted.

図3には、この装置100を使用する際の態様の一例が示されている。   FIG. 3 shows an example of a mode when the apparatus 100 is used.

図3に示すように、装置100を使用する際には、まず、加圧部材110の筒状部材120の内部空間126の下面、すなわち内側底部壁129に、1または2以上のカーボン板140が設置される。ただし、カーボン板140の設置は任意である。   As shown in FIG. 3, when using the apparatus 100, first, one or more carbon plates 140 are placed on the lower surface of the internal space 126 of the cylindrical member 120 of the pressure member 110, that is, the inner bottom wall 129. Installed. However, the installation of the carbon plate 140 is arbitrary.

次に、カーボン板140の上に、第1の部材142が設置される。   Next, the first member 142 is installed on the carbon plate 140.

第1の部材142は、Al蒸気源、Ti蒸気源、および/またはCa蒸気源のような還元剤を有する。例えば、第1の部材142は、Al粉末、Al板、またはAl箔、Ti粉末、Ti板、またはTi箔等で構成されても良い。あるいは、第1の部材142は、CaH粉末であっても良い。また、第1の部材142は、Al蒸気源、Ti蒸気源およびCaH粉末から選択される2以上の還元剤を有しても良い。 The first member 142 has a reducing agent such as an Al vapor source, a Ti vapor source, and / or a Ca vapor source. For example, the first member 142 may be made of an Al powder, an Al plate, or an Al foil, a Ti powder, a Ti plate, or a Ti foil. Alternatively, the first member 142 may be CaH 2 powder. Further, the first member 142 may have two or more reducing agents selected from an Al vapor source, a Ti vapor source, and a CaH 2 powder.

次に、筒状部材120の内部空間126に、第1の部材142を覆うようにして、被処理体145が設置される。被処理体145は、前述のように仮焼粉およびハロゲン化合物を有する。   Next, the target object 145 is installed in the internal space 126 of the cylindrical member 120 so as to cover the first member 142. The object to be processed 145 includes calcined powder and a halogen compound as described above.

なお、被処理体145は、例えば、微細な多数の貫通孔を有する被覆部材(例えばアルミナ(酸化アルミニウム)など)で被覆した状態(好ましくは全体を被覆した状態)で、内部空間126に設置されても良い。この場合、熱処理後の生成物の回収が容易となる。   The object to be processed 145 is installed in the internal space 126 in a state (preferably in a state where the whole is covered) covered with, for example, a covering member (for example, alumina (aluminum oxide)) having a large number of fine through holes. May be. In this case, it becomes easy to recover the product after the heat treatment.

この被覆部材としては、離型用シート(例えば、セラミックス粉末等を含んだ布、樹脂、紙など)がある。被覆部材を使用することにより、工程S130の後に、S12A7エレクトライド化合物が第1の部材142などの部材等と固着することを抑制することができる。   As this covering member, there is a release sheet (for example, cloth, resin, paper, etc. containing ceramic powder). By using the covering member, it is possible to prevent the S12A7 electride compound from adhering to a member such as the first member 142 after step S130.

セラミックス粉末としては、アルミナ(酸化アルミニウム)、酸化チタン、酸化マグネシウムのような酸化物、窒化アルミニウム、窒化チタンのような窒化物、炭化ケイ素、炭化チタンのような炭化物、窒化ホウ素のようなホウ化物、水素化物、ハロゲン化物、オキソ酸、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、金属錯体(配位化合物)、またはこれらの混合物が使用され得る。   Ceramic powders include alumina (aluminum oxide), oxides such as titanium oxide and magnesium oxide, nitrides such as aluminum nitride and titanium nitride, carbides such as silicon carbide and titanium carbide, and borides such as boron nitride. , Hydrides, halides, oxoacids, hydroxides, sulfates, nitrates, carbonates, acetates, metal complexes (coordination compounds), or mixtures thereof can be used.

また、離型用シートは、前記セラミックス粉末に加えて、カーボン粉末を含んでも良い。カーボン粉末は、グラファイト、ダイヤモンド、もしくはカーボンブラックなどの粉末、または非晶質の粉末であっても良い。カーボン粉末は、ウィスカー状または繊維状であっても良い。カーボン繊維製のシートを離形用シートとして使用しても良い。   Moreover, the release sheet may contain carbon powder in addition to the ceramic powder. The carbon powder may be a powder such as graphite, diamond, or carbon black, or an amorphous powder. The carbon powder may be in the form of whiskers or fibers. A carbon fiber sheet may be used as a release sheet.

次に、必要な場合、筒状部材120の内部空間126に、被処理体145を覆うようにして、第2の部材147が設置される。   Next, if necessary, the second member 147 is installed in the internal space 126 of the cylindrical member 120 so as to cover the object to be processed 145.

第2の部材147は、Al蒸気源、Ti蒸気源、および/またはCa蒸気源のような還元剤を有する。例えば、第2の部材147は、Al粉末、Al板、またはAl箔、Ti粉末、Ti板、またはTi箔等で構成されても良い。あるいは、第2の部材147は、CaH粉末であっても良い。また、第2の部材147は、Al蒸気源、Ti蒸気源およびCaH粉末から選択される2以上の還元剤を有しても良い。第2の部材147は、第1の部材142と同じ部材であっても良い。 The second member 147 has a reducing agent such as an Al vapor source, a Ti vapor source, and / or a Ca vapor source. For example, the second member 147 may be made of Al powder, Al plate, or Al foil, Ti powder, Ti plate, Ti foil, or the like. Alternatively, the second member 147 may be CaH 2 powder. The second member 147 may have two or more reducing agents selected from an Al vapor source, a Ti vapor source, and CaH 2 powder. The second member 147 may be the same member as the first member 142.

次に、第2の部材147の上に、1または2以上の第2のカーボン板150が設置される。ただし、第2のカーボン板150の設置は任意である。   Next, one or more second carbon plates 150 are installed on the second member 147. However, the installation of the second carbon plate 150 is arbitrary.

次に、筒状部材120の内部空間126に、押し付け部材130の先端135が挿入される。また、押し付け部材130に上から荷重を加えることにより、押し付け部材130の先端135を介して、内部空間126内の各部材に、所定の圧力が印加される。   Next, the tip 135 of the pressing member 130 is inserted into the internal space 126 of the cylindrical member 120. Further, by applying a load to the pressing member 130 from above, a predetermined pressure is applied to each member in the internal space 126 via the tip 135 of the pressing member 130.

前述のように、印加される圧力は、1kg/cm〜200kg/cmの範囲である。 As described above, the pressure applied is in the range of 1kg / cm 2 ~200kg / cm 2 .

次に、このようにして構成された被処理体145を含む組立体160が、加熱室180の内部に設置される。   Next, the assembly 160 including the workpiece 145 configured as described above is installed inside the heating chamber 180.

次に、加熱室180のガス入口182および排気口184を用いて、加熱室180の内部が所定の圧力および雰囲気に調整される。   Next, the inside of the heating chamber 180 is adjusted to a predetermined pressure and atmosphere using the gas inlet 182 and the exhaust port 184 of the heating chamber 180.

例えば、排気口184を真空ポンプのような排気装置に接続して、排気装置を稼働させることにより、加熱室180の内部を減圧することができる。その後、ガス入口182を介して、所定の濃度で、所定のガスを導入しても良い。   For example, the inside of the heating chamber 180 can be decompressed by connecting the exhaust port 184 to an exhaust device such as a vacuum pump and operating the exhaust device. Thereafter, a predetermined gas may be introduced at a predetermined concentration via the gas inlet 182.

次に、加熱室180の内部が所定の温度に昇温され、組立体160が加熱される。組立体160の加熱温度は、前述のように、1250℃〜1480℃の範囲である。   Next, the inside of the heating chamber 180 is heated to a predetermined temperature, and the assembly 160 is heated. The heating temperature of the assembly 160 is in the range of 1250 ° C. to 1480 ° C. as described above.

加熱時間は、処理温度および被処理体145の質量によっても変化するが、例えば、1時間〜50時間の範囲である。   The heating time varies depending on the processing temperature and the mass of the object to be processed 145, but is, for example, in the range of 1 hour to 50 hours.

組立体160の加熱により、カーボン製の加圧部材110、およびカーボン板140、150の側から一酸化炭素ガスが生じる。   By heating the assembly 160, carbon monoxide gas is generated from the carbon pressure member 110 and the carbon plates 140 and 150.

また、第1の部材142と第2の部材147の存在により、被処理体145は、Tiおよび/またはCaのような還元剤に取り囲まれる。例えば、第1の部材142および/または第2の部材147にCaH粉末を使用した場合、CaH粉末が分解して、Ca蒸気が生じる。 Further, due to the presence of the first member 142 and the second member 147, the object to be processed 145 is surrounded by a reducing agent such as Ti and / or Ca. For example, when CaH 2 powder is used for the first member 142 and / or the second member 147, the CaH 2 powder is decomposed to generate Ca vapor.

その結果、加熱室180内、特に筒状部材120の内部空間126内は、強い還元性雰囲気となる。そのため、前述のような反応によって、被処理体145からS12A7エレクトライド化合物が生成される。   As a result, the inside of the heating chamber 180, particularly the interior space 126 of the cylindrical member 120, has a strong reducing atmosphere. Therefore, an S12A7 electride compound is generated from the object to be processed 145 by the reaction as described above.

その後、組立体160が常温まで冷却されてから、組立体160が加熱室180から取り出され、組立体160から生成物が回収される。   Then, after the assembly 160 is cooled to room temperature, the assembly 160 is taken out from the heating chamber 180 and the product is collected from the assembly 160.

このような装置100を用いて熱処理を実施することにより、被処理体145から、比較的平坦な表面を有するS12A7エレクトライド化合物の焼結体を製造することができる。   By performing heat treatment using such an apparatus 100, a sintered body of an S12A7 electride compound having a relatively flat surface can be manufactured from the object to be processed 145.

なお、上記装置100は、単なる一例に過ぎず、その他の装置を使用して、被処理体を熱処理しても良いことは、当業者には明らかであろう。   It will be apparent to those skilled in the art that the apparatus 100 is merely an example, and the object to be processed may be heat-treated using another apparatus.

(本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の別の製造方法)
次に、図4を参照して、本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の別の製造方法について説明する。
(Another production method of S12A7 electride compound according to one embodiment of the present invention)
Next, another method for producing the S12A7 electride compound according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図4には、本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の別の製造方法(以下、単に「第2の製造方法」と称する)の一例を概略的に示す。   FIG. 4 schematically shows an example of another method for producing the S12A7 electride compound (hereinafter simply referred to as “second production method”) according to an embodiment of the present invention.

図4に示すように、第2の製造方法は、
原料を準備する工程であって、前記原料は、非導電性のS12A7化合物を含む、工程(ステップS210)と、
前記原料を含む被処理体を、1kg/cm〜200kg/cmの範囲の圧力で加圧した状態で、還元性雰囲気下、1250℃〜1480℃の範囲に保持する工程(ステップS220)と、
を有する。
As shown in FIG. 4, the second manufacturing method is
A step of preparing a raw material, wherein the raw material includes a non-conductive S12A7 compound (step S210);
The object to be processed including the raw material, in a state where pressurized at a pressure in the range of 1kg / cm 2 ~200kg / cm 2 , under a reducing atmosphere, a step of holding a range of 1250 ℃ ~1480 ℃ (step S220) ,
Have

以下、各工程について詳しく説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

(ステップS210)
まず、原料が準備される。
(Step S210)
First, raw materials are prepared.

原料は、非導電性のS12A7化合物を含む。   The raw material contains a non-conductive S12A7 compound.

なお、非導電性のS12A7化合物は、例えば、特許文献1(特開2016−160150号公報)に記載の方法により調製されても良い。   In addition, a nonelectroconductive S12A7 compound may be prepared by the method as described in patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-160150), for example.

この方法は、
アルミニウム源、ストロンチウム源、およびハロゲン源を含む、混合粉末を準備する工程(ステップA)と、
前記混合粉末を熱処理して、非導電性のS12A7化合物を合成する工程であって、前記S12A7化合物のケージには、ハロゲン化物イオンが内包される工程(ステップB)と、
を有する。
This method
Preparing a mixed powder comprising an aluminum source, a strontium source, and a halogen source (step A);
Heat-treating the mixed powder to synthesize a non-conductive S12A7 compound, wherein a halide ion is included in the cage of the S12A7 compound (step B);
Have

以下、ステップA〜ステップBについて、簡単に説明する。   Hereinafter, Step A to Step B will be briefly described.

(ステップA)
まず、アルミニウム源、ストロンチウム源、およびハロゲン源を含む混合粉末が準備される。
(Step A)
First, a mixed powder containing an aluminum source, a strontium source, and a halogen source is prepared.

混合粉末に含まれるアルミニウム源およびストロンチウム源の例については、前述の第1の製造方法のステップS110において説明したアルミニウム化合物およびストロンチウム化合物が参照できる。また、ハロゲン源の例については、前述の第1の製造方法のステップS130において説明したハロゲン化合物が参照できる。   For examples of the aluminum source and the strontium source contained in the mixed powder, the aluminum compound and the strontium compound described in step S110 of the first manufacturing method can be referred to. For examples of the halogen source, the halogen compound described in step S130 of the first manufacturing method can be referred to.

(ステップB)
次に、前記混合粉末が熱処理される(以下、「第1の熱処理」という)。これにより、非導電性のS12A7化合物が合成される。
(Step B)
Next, the mixed powder is heat-treated (hereinafter referred to as “first heat treatment”). Thereby, a non-conductive S12A7 compound is synthesized.

第1の熱処理の条件は、前記混合粉末から、ケージを有するS12A7化合物が形成できる限り、特に限られない。例えば、第1の熱処理は、大気もしくは酸素含有雰囲気(例えば酸素ガス雰囲気)、真空雰囲気、不活性ガス雰囲気、またはハロゲンガス含有雰囲気等で実施されても良い。   The conditions for the first heat treatment are not particularly limited as long as the S12A7 compound having a cage can be formed from the mixed powder. For example, the first heat treatment may be performed in air or an oxygen-containing atmosphere (for example, an oxygen gas atmosphere), a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, a halogen gas-containing atmosphere, or the like.

また、第1の熱処理は、例えば、1030℃〜1480℃の範囲で実施されても良い。
なお、第1の熱処理の温度が1030℃未満では、ケージ構造を有するS12A7化合物が形成されない場合がある。また、第1の熱処理の温度が1480℃を超えると、前記原料が溶融する可能性がある。第1の熱処理の温度は、1050℃〜1450℃の範囲であることが好ましく、1080℃〜1420℃の範囲であることがより好ましく、1100℃〜1400℃の範囲であることがさらに好ましく、1120℃〜1380℃の範囲であることがさらに好ましく、1140℃〜1350℃の範囲であることが特に好ましい。
Further, the first heat treatment may be performed in a range of 1030 ° C. to 1480 ° C., for example.
Note that when the temperature of the first heat treatment is lower than 1030 ° C., the S12A7 compound having a cage structure may not be formed. Further, if the temperature of the first heat treatment exceeds 1480 ° C., the raw material may be melted. The temperature of the first heat treatment is preferably in the range of 1050 ° C to 1450 ° C, more preferably in the range of 1080 ° C to 1420 ° C, still more preferably in the range of 1100 ° C to 1400 ° C. It is more preferable that the temperature is in the range of 1 ° C to 1380 ° C, and it is particularly preferable to be in the range of 1140 ° C to 1350 ° C.

第1の熱処理の最高温度の保持時間は、例えば、10分〜60時間、実施されても良い。例えば、第1の熱処理は、1時間〜48時間、好ましくは2時間〜36時間、より好ましくは3時間〜24時間、さらに好ましくは4時間〜18時間、特に好ましくは5時間〜12時間、実施されても良い。   The maximum temperature holding time of the first heat treatment may be performed, for example, for 10 minutes to 60 hours. For example, the first heat treatment is performed for 1 hour to 48 hours, preferably 2 hours to 36 hours, more preferably 3 hours to 24 hours, still more preferably 4 hours to 18 hours, particularly preferably 5 hours to 12 hours. May be.

第1の熱処理の温度と時間は、S12A7化合物が合成され易く、かつ粉砕し易い条件が好ましい。一度S12A7化合物を粉砕した後に固形化することで、より均質なS12A7エレクトライド化合物を得ることができる。   The temperature and time of the first heat treatment are preferably conditions that allow the S12A7 compound to be easily synthesized and pulverized. A more homogeneous S12A7 electride compound can be obtained by once solidifying the S12A7 compound after grinding.

第1の熱処理により、S12A7化合物のケージに、ハロゲン化物イオンを内包させることができる。   By the first heat treatment, halide ions can be included in the cage of the S12A7 compound.

なお、この工程において得られる非導電性のS12A7化合物は、焼結状態である場合がある。その場合、非導電性のS12A7化合物を粉砕処理して、粉末化しても良い。   Note that the non-conductive S12A7 compound obtained in this step may be in a sintered state. In that case, the non-conductive S12A7 compound may be pulverized and powdered.

以上の方法により、非導電性のS12A7化合物を調製することができる。   By the above method, a nonconductive S12A7 compound can be prepared.

(ステップS220)
次に、前述のステップS210で得られた非導電性のS12A7化合物を含む原料が被処理体として使用され、荷重印加状態で熱処理される(加圧熱処理工程)。被処理体は、ステップS210で得られた原料自身であっても良い。
(Step S220)
Next, the raw material containing the non-conductive S12A7 compound obtained in step S210 described above is used as an object to be processed, and is heat-treated with a load applied (pressure heat treatment step). The object to be processed may be the raw material itself obtained in step S210.

なお、被処理体の加圧熱処理の条件は、前述の第1の製造方法の場合と同様である。また、第2の製造方法においても、前述の図2および図3に示した装置100を使用することができる。   The conditions for the pressure heat treatment of the object to be processed are the same as those in the first manufacturing method described above. Also in the second manufacturing method, the apparatus 100 shown in FIGS. 2 and 3 can be used.

このステップS220により、非導電性のS12A7化合物から、導電性のS12A7エレクトライド化合物が形成される。   By this step S220, a conductive S12A7 electride compound is formed from the nonconductive S12A7 compound.

第2の製造方法においても、加圧熱処理後に、比較的平坦な表面を有するS12A7エレクトライド化合物の焼結体を製造することができる。   Also in the second manufacturing method, a sintered body of the S12A7 electride compound having a relatively flat surface can be manufactured after the pressure heat treatment.

従って、第2の製造方法では、加圧熱処理後に、得られたS12A7エレクトライド化合物の表面を後処理する工程が実質的に不要となり、あるいは加工が容易なS12A7エレクトライド化合物を得ることができる。   Therefore, in the second production method, after the pressure heat treatment, a step of post-treating the surface of the obtained S12A7 electride compound is substantially unnecessary, or an S12A7 electride compound that can be easily processed can be obtained.

(本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の焼結体)
次に、本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の焼結体について説明する。
(S12A7 electride compound sintered body according to one embodiment of the present invention)
Next, the sintered body of the S12A7 electride compound according to one embodiment of the present invention will be described.

本発明の一実施形態によるS12A7エレクトライド化合物の焼結体(以下、「第1の焼結体」と称する)は、
電子密度が3×1020cm−3以上、厚さが5mm以上であり、
主表面の面積は、15cm以上であり、
前記主表面の平面度は、3mm以下である
という特徴を有する。
The sintered body of the S12A7 electride compound according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “first sintered body”)
The electron density is 3 × 10 20 cm −3 or more, the thickness is 5 mm or more,
The area of the main surface is 15 cm 2 or more,
The main surface has a feature that the flatness is 3 mm or less.

ここで、第1の焼結体の「主表面」とは、前述のように、第1の焼結体の表面のうち、面積が最大の表面を意味する。   Here, the “main surface” of the first sintered body means a surface having the largest area among the surfaces of the first sintered body as described above.

第1の焼結体の厚さは、5mm〜50mmの範囲であり、6mm〜40mmの範囲であることが好ましく、7mm〜30mmの範囲であることがより好ましく、8mm〜20mmの範囲であることがさらに好ましく、9mm〜15mmの範囲であることが特に好ましい。   The thickness of the first sintered body is in the range of 5 mm to 50 mm, preferably in the range of 6 mm to 40 mm, more preferably in the range of 7 mm to 30 mm, and in the range of 8 mm to 20 mm. Is more preferable, and the range of 9 mm to 15 mm is particularly preferable.

また、第1の焼結体の主表面の面積は、15cm〜5000cmの範囲であり、20cm〜4000cmの範囲であることが好ましく、30cm〜3000cmの範囲であることがより好ましく、40cm〜2000cmの範囲であることがさらに好ましく、50cm〜1000cmの範囲であることが特に好ましい。 The area of the main surface of the first sintered body is in the range of 15cm 2 ~5000cm 2, preferably in the range of 20cm 2 ~4000cm 2, more in the range of 30cm 2 ~3000cm 2 preferably, more preferably in a range of 40cm 2 ~2000cm 2, particularly preferably in the range of 50cm 2 ~1000cm 2.

また、第1の焼結体の主表面の平面度は、3.0mm以下であり、1.0mm以下であることが好ましく、0.6mm以下であることがより好ましく、0.3mm以下であることがさらに好ましく、0.1mm以下であることが特に好ましい。   Further, the flatness of the main surface of the first sintered body is 3.0 mm or less, preferably 1.0 mm or less, more preferably 0.6 mm or less, and 0.3 mm or less. More preferably, it is particularly preferably 0.1 mm or less.

また、第1の焼結体の電子密度は、3.0×1020cm−3以上の範囲であり、8.0×1020cm−3以上の範囲であることが好ましく、1.0×1021cm−3以上の範囲であることがより好ましく、1.2×1021cm−3以上の範囲であることがさらに好ましく、1.4×1021cm−3以上の範囲であることが特に好ましい。 The electron density of the first sintered body is in the range of 3.0 × 10 20 cm −3 or more, preferably in the range of 8.0 × 10 20 cm −3 or more, and 1.0 × More preferably, it is in the range of 10 21 cm −3 or more, more preferably in the range of 1.2 × 10 21 cm −3 or more, and in the range of 1.4 × 10 21 cm −3 or more. Particularly preferred.

このような第1の焼結体は、例えば、前述の第1の製造方法または第2の製造方法により、製造することができる。   Such a 1st sintered compact can be manufactured by the above-mentioned 1st manufacturing method or 2nd manufacturing method, for example.

前述のように、従来のS12A7エレクトライド化合物の製造方法では、得られる焼結体の表面は、あまり良好な平面度を有しない。このため、通常の場合、得られた焼結体に対して、表面を平坦化するための後処理が必要となる。   As described above, in the conventional method for producing an S12A7 electride compound, the surface of the obtained sintered body does not have very good flatness. For this reason, the post-process for planarizing the surface is normally needed with respect to the obtained sintered compact.

これに対して、第1の焼結体は、比較的大きい寸法を有するものの、比較的平坦な表面を有するという特徴を有する。従って、第1の焼結体は、そのままの状態で、あるいは軽微な加工を実施することにより、使用することができる。   On the other hand, the first sintered body has a feature that it has a relatively flat surface although it has a relatively large size. Therefore, the first sintered body can be used as it is or by performing a slight processing.

以下、本発明の実施例について説明する。ここで、例1〜例17は実施例であり、例51および例52は比較例である。   Examples of the present invention will be described below. Here, Examples 1 to 17 are examples, and examples 51 and 52 are comparative examples.

(例1)
以下の方法で、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 1)
The S12A7 electride compound was manufactured by the following method.

(仮焼粉の調製)
まず、酸化ストロンチウム(SrO):酸化アルミニウム(Al)のモル比換算で12:7となるように、炭酸ストロンチウム(SrCO、関東化学社製、特級)粉末1528.3gと、酸化アルミニウム(α−Al、関東化学社製、特級)粉末671.7gとを混合した。
(Preparation of calcined powder)
First, 1528.3 g of strontium carbonate (SrCO 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder and aluminum oxide so that the molar ratio of strontium oxide (SrO): aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 12: 7. (Α-Al 2 O 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) 671.7 g of powder was mixed.

次に、この混合粉末を、大気中、300℃/時間の昇温速度で1400℃まで加熱し、1400℃に12時間保持した。その後、これを300℃/時間の冷却速度で、室温まで降温した。その結果、約1729gの塊状生成物が得られた。   Next, this mixed powder was heated to 1400 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./hour in the atmosphere and held at 1400 ° C. for 12 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature at a cooling rate of 300 ° C./hour. As a result, about 1729 g of a bulk product was obtained.

得られた生成物を粉砕することにより、粉末(以下、「仮焼粉A1」と称する)が得られた。レーザ回折散乱法(SALD−2100、島津製作所社製)により、得られた仮焼粉A1の粒度を測定したところ、平均粒径は、10μmであった。   The obtained product was pulverized to obtain a powder (hereinafter referred to as “calcined powder A1”). When the particle size of the obtained calcined powder A1 was measured by a laser diffraction scattering method (SALD-2100, manufactured by Shimadzu Corporation), the average particle size was 10 μm.

次に、1723.2gの仮焼粉A1に、116.8gのフッ化ストロンチウム(SrF、純正化学社製)を添加し、混合粉末を得た。この混合粉末と、直径5mmのジルコニアボール3kgと、粉砕助剤としての工業用ELグレードのイソプロピルアルコール1mlとを、7リットルのジルコニア製容器に入れた。また、容器にジルコニア製の蓋を載せてから、回転速度72rpmで、10時間、ボールミル粉砕処理を実施した。 Next, 116.8 g of strontium fluoride (SrF 2 , manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) was added to 1723.2 g of calcined powder A1 to obtain a mixed powder. This mixed powder, 3 kg of zirconia balls having a diameter of 5 mm, and 1 ml of industrial EL grade isopropyl alcohol as a grinding aid were placed in a 7 liter zirconia container. Further, after placing a zirconia lid on the container, ball milling was performed at a rotational speed of 72 rpm for 10 hours.

これにより、白色粉末(以下、「粉末B1」と称する)を得た。X線回折分析の結果、得られた粉末B1は、ストロンチウムアルミネート(SrO・Al、3SrO・Al)と、フッ化ストロンチウム(SrF)とを含むことが確認された。また、前述のレーザ回折散乱法により得られた粉末B1の平均粒径は、2.0μmであることがわかった。 As a result, a white powder (hereinafter referred to as “powder B1”) was obtained. As a result of X-ray diffraction analysis, it was confirmed that the obtained powder B1 contained strontium aluminate (SrO.Al 2 O 3 , 3SrO.Al 2 O 3 ) and strontium fluoride (SrF 2 ). Moreover, it turned out that the average particle diameter of powder B1 obtained by the above-mentioned laser diffraction scattering method is 2.0 micrometers.

(S12A7エレクトライド化合物の製造)
次に、粉末B1を熱処理し、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Production of S12A7 electride compound)
Next, powder B1 was heat-treated to produce an S12A7 electride compound.

粉末B1の熱処理には、前述の図2に示したような装置100を使用した。筒状部材120の内側底部壁129は、円形状であり、直径約60mmの寸法を有する。   The apparatus 100 as shown in FIG. 2 was used for the heat treatment of the powder B1. The inner bottom wall 129 of the tubular member 120 is circular and has a diameter of about 60 mm.

筒状部材120の内部空間126には、下から以下の順番で各部材を設置した:
2枚のカーボン板140(直径59mm×厚さ5mm)
アルミナ布(アルミナ粉末を約50wt%含んだ布)(田中製紙工業社製、MA−80)
第1の部材142としてのTi板(直径59mm×厚さ0.5mm)
被処理体145としての粉末B1(60g);粉末B1は、前記アルミナ布で被覆した状態で配置した
第2の部材147としてのTi板(直径59mm×厚さ0.5mm)
アルミナ布(アルミナ粉末を約50wt%含んだ布)(田中製紙工業社製、MA−80)
4枚のカーボン板150(直径59mm×厚さ5mm)。
In the internal space 126 of the cylindrical member 120, each member was installed from the bottom in the following order:
Two carbon plates 140 (diameter 59mm x thickness 5mm)
Alumina cloth (cloth containing about 50 wt% alumina powder) (MA-80, manufactured by Tanaka Paper Industries Co., Ltd.)
Ti plate as the first member 142 (diameter 59 mm × thickness 0.5 mm)
Powder B1 (60 g) as the object to be processed 145; the powder B1 is a Ti plate (diameter 59 mm × thickness 0.5 mm) as the second member 147 arranged in a state covered with the alumina cloth.
Alumina cloth (cloth containing about 50 wt% alumina powder) (MA-80, manufactured by Tanaka Paper Industries Co., Ltd.)
Four carbon plates 150 (diameter 59 mm × thickness 5 mm).

次に、押し付け部材130により、筒状部材120に50kg/cmのプレス圧力を印加した状態で、この組立体を加熱室180内に設置した。 Next, the assembly was placed in the heating chamber 180 in a state where a pressing pressure of 50 kg / cm 2 was applied to the tubular member 120 by the pressing member 130.

ロータリーポンプにより、加熱室180内を、約10Paまで減圧した。この状態で、加熱室180内を加熱し、粉末B1の熱処理を実施した。   The inside of the heating chamber 180 was depressurized to about 10 Pa by a rotary pump. In this state, the inside of the heating chamber 180 was heated and the heat treatment of the powder B1 was performed.

熱処理は、300℃/時間の昇温速度で組立体を1320℃まで加熱し、この温度に12時間保持した後、300℃/時間の降温速度で、組立体を室温まで冷却させることにより実施した。   The heat treatment was performed by heating the assembly to 1320 ° C. at a rate of temperature increase of 300 ° C./hour, holding at this temperature for 12 hours, and then cooling the assembly to room temperature at a temperature decrease rate of 300 ° C./hour. .

プレス圧力は、1320℃で12時間保持した直後に、0kg/cmまで下げた。 The press pressure was reduced to 0 kg / cm 2 immediately after holding at 1320 ° C. for 12 hours.

この処理の後に被処理体を回収したところ、表面が黒色の黒色物質(以下、「黒色物質C1」と称する)が得られた。黒色物質C1は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   When the object to be treated was collected after this treatment, a black material having a black surface (hereinafter referred to as “black material C1”) was obtained. The black material C1 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C1には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.2mmであった。主表面(直径60mmの表面)の平面度は、0.1mm以下であった。また、黒色物質C1の相対密度は、95.0%であり、場所によるバラつきは1%以下であった。   In the black material C1, no deformation such as warping or swelling was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 6.2 mm. The flatness of the main surface (surface with a diameter of 60 mm) was 0.1 mm or less. Further, the relative density of the black material C1 was 95.0%, and the variation depending on the location was 1% or less.

(評価)
黒色物質C1からサンプルを採取した。サンプルは、アルミナ製自動乳鉢を用いて黒色物質C1の粗粉砕を行い、得られた粗粉のうち、黒色物質C1の中央部分に相当する部分から採取した。
(Evaluation)
A sample was taken from the black material C1. A sample was obtained by roughly pulverizing the black material C1 using an automatic mortar made of alumina, and collecting the obtained coarse powder from a portion corresponding to the central portion of the black material C1.

得られたサンプルを用いて、X線回折分析を実施した。結果を図5に示す。   X-ray diffraction analysis was performed using the obtained sample. The results are shown in FIG.

図5に示すように、このサンプルは、S12A7構造を有することがわかった。また、光拡散反射スペクトルのピーク位置から求められた電子密度は、1.4×1021cm−3であり、場所によるバラつきは顕著ではなかった。 As shown in FIG. 5, this sample was found to have an S12A7 structure. Moreover, the electron density calculated | required from the peak position of a light diffuse reflection spectrum was 1.4 * 10 < 21 > cm <-3> , and the variation by a place was not remarkable.

このように、良好な平坦度を有する高電子密度のS12A7エレクトライド化合物が製造された。   Thus, a high electron density S12A7 electride compound having good flatness was produced.

(例2)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 2)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例2では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、熱処理の時間を24時間とした。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in Example 2, the heat treatment time was set to 24 hours in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C2」と称する)が得られた。黒色物質C2は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C2”) was obtained. The black material C2 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C2には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.2mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C2, no deformation such as warping or swelling was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 6.2 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C2は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C2の相対密度は、96.4%であり、電子密度は、1.3×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C2 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C2 was 96.4%, and the electron density was 1.3 × 10 21 cm −3 .

(例3)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 3)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例3では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、熱処理の時間を2時間をとした。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in Example 3, the heat treatment time was set to 2 hours in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C3」と称する)が得られた。黒色物質C3は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C3”) was obtained. The black material C3 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C3には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.4mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C3, no deformation such as warping or blistering was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 6.4 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C3は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C3の相対密度は、88.1%であり、電子密度は、1.0×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C3 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C3 was 88.1%, and the electron density was 1.0 × 10 21 cm −3 .

(例4)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 4)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例4では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、熱処理温度を1280℃とした。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in Example 4, the heat treatment temperature was set to 1280 ° C. in the above-described step (manufacturing the S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C4」と称する)が得られた。黒色物質C4は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C4”) was obtained. The black material C4 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C4には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.6mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C4, no deformation such as warping or blistering was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 6.6 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C4は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C4の相対密度は、91.4%であり、電子密度は、9.8×1020cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C4 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C4 was 91.4%, and the electron density was 9.8 × 10 20 cm −3 .

(例5)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 5)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例5では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、プレス圧力を10kg/cmとした。その他の条件は、例1の場合と同様である。 However, in Example 5, the press pressure was set to 10 kg / cm 2 in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C5」と称する)が得られた。黒色物質C5は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C5”) was obtained. The black material C5 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C5には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.3mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C5, no deformation such as warping or swelling was observed, and the dimensions were 60 mm diameter × 6.3 mm thickness. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C5は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C5の相対密度は、94.1%であり、電子密度は、1.7×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C5 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C5 was 94.1%, and the electron density was 1.7 × 10 21 cm −3 .

(例6)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 6)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例5では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、プレス圧力を100kg/cmとした。その他の条件は、例1の場合と同様である。 However, in Example 5, the press pressure was set to 100 kg / cm 2 in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C6」と称する)が得られた。黒色物質C6は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C6”) was obtained. The black material C6 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C6には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.0mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C6, no deformation such as warping or blistering was observed, and the size was 60 mm diameter × 6.0 mm thickness. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C6は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C6の相対密度は、97.4%であり、電子密度は、1.5×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C6 has an S12A7 structure. In addition, the relative density of the black material C6 was 97.4%, and the electron density was 1.5 × 10 21 cm −3 .

(例7)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 7)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例7では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、被処理体(粉末B1)の量を90gとし、Ti板の厚さを1.0mmとし、プレス圧力を100kg/cmとし、熱処理時間を24時間とした。その他の条件は、例1の場合と同様である。 However, in Example 7, in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound), the amount of the object to be processed (powder B1) was 90 g, the thickness of the Ti plate was 1.0 mm, and the press pressure was 100 kg / cm 2 and the heat treatment time was 24 hours. Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C7」と称する)が得られた。黒色物質C7は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C7”) was obtained. The black material C7 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C7には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ9.0mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C7, no deformation such as warping or blistering was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 9.0 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C7は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C7の相対密度は、96.2%であり、電子密度は、1.2×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C7 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C7 was 96.2%, and the electron density was 1.2 × 10 21 cm −3 .

(例8)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 8)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例8では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、Ti板を使用せずに熱処理を実施した。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in Example 8, the heat treatment was performed without using the Ti plate in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C8」と称する)が得られた。黒色物質C8は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C8”) was obtained. The black material C8 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C8には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.3mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C8, no deformation such as warping or blistering was observed, and the dimensions were 60 mm diameter × 6.3 mm thickness. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C8は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C8の相対密度は、92.2%であり、電子密度は、3.3×1020cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C8 has an S12A7 structure. Further, the relative density of the black material C8 was 92.2%, and the electron density was 3.3 × 10 20 cm −3 .

(例9)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 9)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例9では、以下の方法を実施した。   However, in Example 9, the following method was performed.

(S12A7エレクトライド化合物の製造)
粉末B1を熱処理し、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Production of S12A7 electride compound)
Powder B1 was heat-treated to produce an S12A7 electride compound.

粉末B1の熱処理には、前述の図2に示したような装置100を使用した。筒状部材120の内側底部壁129は、円形であり、直径約60mmの寸法を有する。   The apparatus 100 as shown in FIG. 2 was used for the heat treatment of the powder B1. The inner bottom wall 129 of the tubular member 120 is circular and has a dimension of about 60 mm in diameter.

筒状部材120の内部空間126には、下から以下の順番に、各部材を設置した:
2枚のカーボン板140(直径60mm×厚さ5mm)
アルミナ布
0.45gのCaH粉末の層
Ti板(直径59mm×厚さ0.5mm)
被処理体145としての粉末B1(60g);粉末B1は、前記アルミナ布で被覆した状態で配置した
Ti板(直径59mm×厚さ0.5mm)
0.45gのCaH粉末の層
アルミナ布
2枚のカーボン板150(直径60mm×厚さ5mm)。
In the internal space 126 of the cylindrical member 120, each member was installed from the bottom in the following order:
Two carbon plates 140 (diameter 60mm x thickness 5mm)
Alumina cloth 0.45 g CaH 2 powder layer Ti plate (diameter 59 mm x thickness 0.5 mm)
Powder B1 (60 g) as the object to be processed 145; the powder B1 is disposed in a state of being covered with the alumina cloth Ti plate (diameter 59 mm × thickness 0.5 mm)
0.45 g CaH 2 powder layer Alumina cloth Two carbon plates 150 (diameter 60 mm × thickness 5 mm).

次に、押し付け部材130により、得られた筒状部材120に50kg/cmのプレス圧力を印加した状態で、この組立体を加熱室180内に設置した。 Next, the assembly was placed in the heating chamber 180 in a state where a pressing pressure of 50 kg / cm 2 was applied to the obtained cylindrical member 120 by the pressing member 130.

ロータリーポンプにより、加熱室180内を、約10Paまで減圧した。この状態で、加熱室180内を加熱し、粉末B1の熱処理を実施した。   The inside of the heating chamber 180 was depressurized to about 10 Pa by a rotary pump. In this state, the inside of the heating chamber 180 was heated and the heat treatment of the powder B1 was performed.

熱処理は、300℃/時間の昇温速度で組立体を1340℃まで加熱し、この温度に12時間保持した後、300℃/時間の降温速度で、組立体を室温まで冷却させることにより実施した。   The heat treatment was performed by heating the assembly to 1340 ° C. at a heating rate of 300 ° C./hour, holding at this temperature for 12 hours, and then cooling the assembly to room temperature at a cooling rate of 300 ° C./hour. .

プレス圧力は、1340℃で12時間保持した直後に、0kg/cmまで下げた。 The press pressure was reduced to 0 kg / cm 2 immediately after holding at 1340 ° C. for 12 hours.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C9」と称する)が得られた。黒色物質C9は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C9”) was obtained. The black material C9 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C9には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.5mmであった。主表面(直径60mmの表面)の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C9, no deformation such as warping or blistering was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 6.5 mm. The flatness of the main surface (surface with a diameter of 60 mm) was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C9は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C9の相対密度は、94.0%であり、電子密度は、1.6×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C9 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C9 was 94.0%, and the electron density was 1.6 × 10 21 cm −3 .

(例10)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 10)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例10では、以下の方法を実施した。   However, in Example 10, the following method was performed.

(粉末B10の調製)
まず、酸化ストロンチウム(SrO):酸化アルミニウム(Al)のモル比換算で11.2:6.8となるように、炭酸ストロンチウム(SrCO、関東化学社製、特級)粉末244.5gと、酸化アルミニウム(α−Al、関東化学社製、特級)粉末105.5gとを混合した。
(Preparation of powder B10)
First, 244.5 g of strontium carbonate (SrCO 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder so that the molar ratio of strontium oxide (SrO): aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 11.2: 6.8. Then, 105.5 g of aluminum oxide (α-Al 2 O 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder was mixed.

次に、この混合粉末を、大気中、300℃/時間の昇温速度で1400℃まで加熱し、1400℃に12時間保持した。その後、これを300℃/時間の冷却速度で、室温まで降温した。その結果、約275gの塊状生成物が得られた。   Next, this mixed powder was heated to 1400 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./hour in the atmosphere and held at 1400 ° C. for 12 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature at a cooling rate of 300 ° C./hour. As a result, about 275 g of a bulk product was obtained.

得られた生成物を粉砕することにより、粉末(以下、「仮焼粉A10」と称する)が得られた。レーザ回折散乱法(SALD−2100、島津製作所社製)により、得られた仮焼粉A10の粒度を測定したところ、平均粒径は、10μmであった。   The obtained product was pulverized to obtain a powder (hereinafter referred to as “calcined powder A10”). When the particle size of the obtained calcined powder A10 was measured by a laser diffraction scattering method (SALD-2100, manufactured by Shimadzu Corporation), the average particle size was 10 μm.

次に、265.8gの仮焼粉A10に、14.2gのフッ化ストロンチウム(SrF、純正化学社製)粉末を添加し、混合粉末を得た。この混合粉末と、直径5mmのジルコニアボール2kgと、粉砕助剤としての工業用ELグレードのイソプロピルアルコール1mlとを、7リットルのジルコニア製容器に入れた。また、容器にジルコニア製の蓋を載せてから、回転速度72rpmで、20時間、ボールミル粉砕処理を実施した。 Next, 14.2 g of strontium fluoride (SrF 2 , manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) powder was added to 265.8 g of calcined powder A10 to obtain a mixed powder. This mixed powder, 2 kg of zirconia balls having a diameter of 5 mm, and 1 ml of industrial EL grade isopropyl alcohol as a grinding aid were placed in a 7 liter zirconia container. Further, after placing a zirconia lid on the container, ball milling was performed at a rotational speed of 72 rpm for 20 hours.

これにより、白色粉末(以下、「粉末B10」と称する)を得た。X線回折分析の結果、得られた粉末B10は、ストロンチウムアルミネートと、フッ化ストロンチウム(SrF)とを含むことが確認された。また、前述のレーザ回折散乱法により得られた粉末B10の平均粒径は、2.0μmであることがわかった。 As a result, a white powder (hereinafter referred to as “powder B10”) was obtained. As a result of X-ray diffraction analysis, it was confirmed that the obtained powder B10 contained strontium aluminate and strontium fluoride (SrF 2 ). Moreover, it turned out that the average particle diameter of powder B10 obtained by the above-mentioned laser diffraction scattering method is 2.0 micrometers.

次に、前述の例1に示した(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程を実施した。   Next, the step (production of S12A7 electride compound) shown in Example 1 was performed.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C10」と称する)が得られた。黒色物質C10は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C10”) was obtained. The black material C10 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C10には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.5mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C10, no deformation such as warping or swelling was observed, and the dimensions were 60 mm diameter × 6.5 mm thickness. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C10は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C10の相対密度は、約89.4%であり、電子密度は、約1.0×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C10 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C10 was about 89.4%, and the electron density was about 1.0 × 10 21 cm −3 .

(例11)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 11)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例11では、被処理体として、以下の方法で調製されたS12A7化合物の粉末を使用した。   However, in Example 11, S12A7 compound powder prepared by the following method was used as the object to be treated.

(粉末B11の調製)
まず、炭酸ストロンチウム(SrCO):フッ化ストロンチウム(SrF):酸化アルミニウム(Al)がモル比換算で11:1:7となるように、炭酸ストロンチウム(関東化学社製、特級)粉末164.8gと、フッ化ストロンチウム(純正化学社製)粉末12.8gと、酸化アルミニウム(α−Al、関東化学社製、特級)粉末72.4gとを混合した。
(Preparation of powder B11)
First, strontium carbonate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) so that strontium carbonate (SrCO 3 ): strontium fluoride (SrF 2 ): aluminum oxide (Al 2 O 3 ) has a molar ratio of 11: 1: 7. 164.8 g of powder, 12.8 g of strontium fluoride (manufactured by Junsei Kagaku) powder, and 72.4 g of aluminum oxide (α-Al 2 O 3 , Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder were mixed.

次に、この混合粉末を、大気中、300℃/時間の昇温速度で1330℃まで加熱し、1330℃に6時間保持した。その後、これを300℃/時間の冷却速度で、室温まで降温した。その結果、約195gの塊状生成物が得られた。   Next, this mixed powder was heated to 1330 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./hour in the atmosphere and held at 1330 ° C. for 6 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature at a cooling rate of 300 ° C./hour. As a result, about 195 g of a bulk product was obtained.

得られた生成物を粉砕することにより、粉末(以下、「粉末A11」と称する)が得られた。レーザ回折散乱法(SALD−2100、島津製作所社製)により、得られた粉末A11の粒度を測定したところ、平均粒径は、10μmであった。   The obtained product was pulverized to obtain a powder (hereinafter referred to as “powder A11”). When the particle size of the obtained powder A11 was measured by a laser diffraction scattering method (SALD-2100, manufactured by Shimadzu Corporation), the average particle size was 10 μm.

次に、190gの粉末A11と、直径5mmのジルコニアボール2kgと、粉砕助剤としての工業用ELグレードのイソプロピルアルコール1mlとを、7リットルのジルコニア製容器に入れた。また、容器にジルコニア製の蓋を載せてから、回転速度72rpmで、20時間、ボールミル粉砕処理を実施した。   Next, 190 g of powder A11, 2 kg of zirconia balls having a diameter of 5 mm, and 1 ml of industrial EL grade isopropyl alcohol as a grinding aid were placed in a 7 liter zirconia container. Further, after placing a zirconia lid on the container, ball milling was performed at a rotational speed of 72 rpm for 20 hours.

これにより、白色粉末(以下、「粉末B11」と称する)を得た。X線回折分析の結果、得られた粉末B11は、S12A7化合物を主結晶として含み、さらに僅かのSrO・3Alを含むことがわかった。なお、このS12A7化合物は、ケージ内にフッ化物イオン(F)を内包しているものと予想される。 As a result, a white powder (hereinafter referred to as “powder B11”) was obtained. As a result of X-ray diffraction analysis, it was found that the obtained powder B11 contained the S12A7 compound as a main crystal and further contained a small amount of SrO.3Al 2 O 3 . The S12A7 compound is expected to contain fluoride ions (F ) in the cage.

前述のレーザ回折散乱法により得られた粉末B11の平均粒径は、2.0μmであることがわかった。   It was found that the average particle diameter of the powder B11 obtained by the laser diffraction scattering method was 2.0 μm.

次に、前述の例1に示した(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程を実施した。   Next, the step (production of S12A7 electride compound) shown in Example 1 was performed.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C11」と称する)が得られた。黒色物質C11は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C11”) was obtained. The black material C11 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C11には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.1mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C11, deformation such as warping and swelling was not observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 6.1 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C11は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C11の相対密度は、約92.4%であり、電子密度は、約1.0×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C11 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C11 was about 92.4%, and the electron density was about 1.0 × 10 21 cm −3 .

(例12)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 12)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例12では、以下の方法で、S12A7エレクトライド化合物を製造した。   However, in Example 12, an S12A7 electride compound was produced by the following method.

(粉末B12の調製)
まず、前述の粉末B1(100g)と、前述の粉末B11(100g)と十分に混合した。これにより、ストロンチウムアルミネート、フッ化ストロンチウム(SrF)、およびS12A7化合物を含む粉末B12が得られた。
(Preparation of powder B12)
First, the aforementioned powder B1 (100 g) and the aforementioned powder B11 (100 g) were sufficiently mixed. Thereby, powder B12 containing strontium aluminate, strontium fluoride (SrF 2 ), and the S12A7 compound was obtained.

次に、粉末B12を被処理体として、前述の例1に示した(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程を実施した。   Next, using the powder B12 as an object to be processed, the step (manufacture of an S12A7 electride compound) shown in Example 1 was performed.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C12」と称する)が得られた。黒色物質C12は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C12”) was obtained. The black material C12 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C12には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.0mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C12, no deformation such as warping or blistering was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 6.0 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C12は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C12の相対密度は、93.5%であり、電子密度は、1.0×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C12 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C12 was 93.5%, and the electron density was 1.0 × 10 21 cm −3 .

(例13)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 13)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例13では、以下の方法で、S12A7エレクトライド化合物を製造した。   However, in Example 13, an S12A7 electride compound was produced by the following method.

(粉末B13の調製)
まず、炭酸ストロンチウム(SrCO):塩化ストロンチウム六水和物(SrCl・6HO):フッ化ストロンチウム(SrF):酸化アルミニウム(Al)がモル比換算で11:0.5:0.5:7となるように、炭酸ストロンチウム(関東化学社製、特級)粉末160.2gと、塩化ストロンチウム六水和物(関東化学社製、特級)粉末13.5gと、フッ化ストロンチウム(純正化学社製)粉末6.2gと、酸化アルミニウム(α−Al、関東化学社製、特級)粉末70.4gとを混合した。
(Preparation of powder B13)
First, strontium carbonate (SrCO 3 ): strontium chloride hexahydrate (SrCl 2 .6H 2 O): strontium fluoride (SrF 2 ): aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in a molar ratio of 11: 0.5 : Strontium carbonate (Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder 160.2 g, strontium chloride hexahydrate (Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder 13.5 g, and strontium fluoride 6.2 g of powder (manufactured by Pure Chemical Co., Ltd.) and 70.4 g of aluminum oxide (α-Al 2 O 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder were mixed.

次に、この混合粉末を、大気中、300℃/時間の昇温速度で1250℃まで加熱し、1250℃に12時間保持した。その後、これを300℃/時間の冷却速度で、室温まで降温した。その結果、約193gの塊状生成物が得られた。   Next, this mixed powder was heated to 1250 ° C. at a heating rate of 300 ° C./hour in the atmosphere, and held at 1250 ° C. for 12 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature at a cooling rate of 300 ° C./hour. As a result, about 193 g of a bulk product was obtained.

得られた生成物を粉砕することにより、粉末(以下、「粉末A13」と称する)が得られた。レーザ回折散乱法(SALD−2100、島津製作所社製)により、得られた粉末A14の粒度を測定したところ、平均粒径は、10μmであった。   The obtained product was pulverized to obtain a powder (hereinafter referred to as “powder A13”). When the particle size of the obtained powder A14 was measured by a laser diffraction scattering method (SALD-2100, manufactured by Shimadzu Corporation), the average particle size was 10 μm.

次に、190gの粉末A13と、直径5mmのジルコニアボール2kgと、粉砕助剤としての工業用ELグレードのイソプロピルアルコール1mlとを、7リットルのジルコニア製容器に入れた。また、容器にジルコニア製の蓋を載せてから、回転速度72rpmで、20時間、ボールミル粉砕処理を実施した。   Next, 190 g of powder A13, 2 kg of zirconia balls having a diameter of 5 mm, and 1 ml of industrial EL grade isopropyl alcohol as a grinding aid were placed in a 7 liter zirconia container. Further, after placing a zirconia lid on the container, ball milling was performed at a rotational speed of 72 rpm for 20 hours.

これにより、白色粉末(以下、粉末「B13」と称する)を得た。X線回折分析の結果、得られた粉末B13は、S12A7化合物を含むことがわかった。このS12A7化合物は、ケージ内にフッ化物イオン(F)および塩化物イオン(Cl)が内包されているものと予想される。 As a result, a white powder (hereinafter referred to as powder “B13”) was obtained. As a result of X-ray diffraction analysis, it was found that the obtained powder B13 contained an S12A7 compound. This S12A7 compound is expected to contain fluoride ions (F ) and chloride ions (Cl ) in the cage.

前述のレーザ回折散乱法により得られた粉末B13の平均粒径は、2.0μmであることがわかった。   It was found that the average particle size of the powder B13 obtained by the laser diffraction scattering method was 2.0 μm.

次に、前述の例1に示した(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程を実施した。   Next, the step (production of S12A7 electride compound) shown in Example 1 was performed.

ただし、この例13では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、熱処理温度を1360℃とした。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in Example 13, the heat treatment temperature was set to 1360 ° C. in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C13」と称する)が得られた。黒色物質C13は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C13”) was obtained. The black material C13 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C13には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ6.0mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C13, no deformation such as warping or blistering was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 6.0 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C13は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C13の相対密度は、約94.9%であり、電子密度は、6.4×1020cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C13 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C13 was about 94.9%, and the electron density was 6.4 × 10 20 cm −3 .

(例14)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 14)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例14では、以下の方法で、S12A7エレクトライド化合物を製造した。   However, in Example 14, an S12A7 electride compound was produced by the following method.

(粉末B14の調製)
まず、前述の仮焼粉A1を327.8gと、4.4gのフッ化ストロンチウム(SrF、純正化学社製)粉末と、37.7gの塩化ストロンチウム六水和物(SrCl.6HO、関東化学社製、特級)粉末とを、加えて混合粉末を得た。
(Preparation of powder B14)
First, a 327.8g calcined powder A1 of the foregoing, strontium fluoride of 4.4 g (SrF 2, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) powder and, strontium chloride hexahydrate 37.7g (SrCl 2 .6H 2 O , Manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder was added to obtain a mixed powder.

この混合粉末と、直径5mmのジルコニアボール3kgと、粉砕助剤としての工業用ELグレードのイソプロピルアルコール4mlとを、7リットルのジルコニア製容器に入れた。また、容器にジルコニア製の蓋を載せてから、回転速度72rpmで、30時間、ボールミル粉砕処理を実施した。   This mixed powder, 3 kg of zirconia balls having a diameter of 5 mm, and 4 ml of industrial EL grade isopropyl alcohol as a grinding aid were placed in a 7 liter zirconia container. Further, after placing a zirconia lid on the container, ball milling was performed at a rotational speed of 72 rpm for 30 hours.

これにより、白色粉末(以下、「粉末B14」と称する)を得た。X線回折分析の結果、得られた粉末B14は、ストロンチウムアルミネートと、フッ化ストロンチウム(SrF)と、塩化ストロンチウム六水和物(SrCl・6HO)が主結晶であることが確認された。また、前述のレーザ回折散乱法により得られた粉末B14の平均粒径は、2.0μmであることがわかった。 As a result, a white powder (hereinafter referred to as “powder B14”) was obtained. As a result of X-ray diffraction analysis, it was confirmed that the obtained powder B14 was mainly composed of strontium aluminate, strontium fluoride (SrF 2 ), and strontium chloride hexahydrate (SrCl 2 .6H 2 O). It was done. Moreover, it turned out that the average particle diameter of powder B14 obtained by the above-mentioned laser diffraction scattering method is 2.0 micrometers.

次に、前述の例1に示した(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程を実施した。   Next, the step (production of S12A7 electride compound) shown in Example 1 was performed.

ただし、この例14では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、熱処理温度は1410℃とし、熱処理時間は6時間とした。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in Example 14, the heat treatment temperature was 1410 ° C. and the heat treatment time was 6 hours in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C14」と称する)が得られた。黒色物質C14は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C14”) was obtained. The black material C14 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C14には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ5.6mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C14, no deformation such as warping or swelling was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 5.6 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C14は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C14の相対密度は、93.3%であり、電子密度は、9.2×1020cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C14 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C14 was 93.3%, and the electron density was 9.2 × 10 20 cm −3 .

(例15)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 15)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例15では、以下の方法で、S12A7エレクトライド化合物を製造した。   However, in Example 15, an S12A7 electride compound was produced by the following method.

(粉末B15の調製)
まず、炭酸ストロンチウム(SrCO):塩化ストロンチウム六水和物(SrCl・6HO):酸化アルミニウム(Al)がモル比換算で11:1:7となるように、炭酸ストロンチウム(関東化学社製、特級)粉末155.9gと、塩化ストロンチウム六水和物(関東化学社製、特級)粉末25.6gと、酸化アルミニウム(α−Al、関東化学社製、特級)粉末68.5gとを混合した。
(Preparation of powder B15)
First, strontium carbonate (SrCO 3 ): strontium chloride hexahydrate (SrCl 2 .6H 2 O): aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is converted to a molar ratio of strontium carbonate (11: 1: 7). Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder 155.9 g, strontium chloride hexahydrate (Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder 25.6 g, aluminum oxide (α-Al 2 O 3 , Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) 68.5 g of powder was mixed.

次に、この混合粉末を、大気中、300℃/時間の昇温速度で1350℃まで加熱し、1350℃に12時間保持した。その後、これを300℃/時間の冷却速度で、室温まで降温した。その結果、約191gの塊状生成物が得られた。   Next, this mixed powder was heated to 1350 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./hour in the atmosphere and held at 1350 ° C. for 12 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature at a cooling rate of 300 ° C./hour. As a result, about 191 g of a bulk product was obtained.

得られた生成物を粉砕することにより、粉末(以下、「粉末A16」と称する)が得られた。レーザ回折散乱法(SALD−2100、島津製作所社製)により、得られた粉末A16の粒度を測定したところ、平均粒径は、10μmであった。   The obtained product was pulverized to obtain a powder (hereinafter referred to as “powder A16”). When the particle size of the obtained powder A16 was measured by a laser diffraction scattering method (SALD-2100, manufactured by Shimadzu Corporation), the average particle size was 10 μm.

次に、190gの粉末A16と、直径5mmのジルコニアボール2kgと、粉砕助剤としての工業用ELグレードのイソプロピルアルコール1mlとを、7リットルのジルコニア製容器に入れた。また、容器にジルコニア製の蓋を載せてから、回転速度72rpmで、20時間、ボールミル粉砕処理を実施した。   Next, 190 g of powder A16, 2 kg of zirconia balls having a diameter of 5 mm, and 1 ml of industrial EL grade isopropyl alcohol as a grinding aid were placed in a 7 liter zirconia container. Further, after placing a zirconia lid on the container, ball milling was performed at a rotational speed of 72 rpm for 20 hours.

これにより、白色粉末(以下、「粉末B15」と称する)を得た。X線回折分析の結果、得られた粉末B15は、S12A7化合物が主結晶であることがわかった。このS12A7化合物は、ケージ内に塩化物イオン(Cl)が内包されているものと予想される。 As a result, a white powder (hereinafter referred to as “powder B15”) was obtained. As a result of X-ray diffraction analysis, it was found that the obtained powder B15 was mainly composed of the S12A7 compound. This S12A7 compound is expected to contain chloride ions (Cl ) in the cage.

前述のレーザ回折散乱法により得られた粉末B15の平均粒径は、2.0μmであることがわかった。   It was found that the average particle diameter of the powder B15 obtained by the laser diffraction scattering method was 2.0 μm.

次に、前述の例1に示した(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程を実施した。   Next, the step (production of S12A7 electride compound) shown in Example 1 was performed.

ただし、この例15では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、熱処理温度を1460℃とした。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in Example 15, the heat treatment temperature was set to 1460 ° C. in the above-described step (manufacturing the S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C15」と称する)が得られた。黒色物質C15は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C15”) was obtained. The black material C15 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C15には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ5.6mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C15, no deformation such as warping or swelling was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 5.6 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C15は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C15の相対密度は、約94.5%であり、電子密度は、1.1×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C15 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C15 was about 94.5%, and the electron density was 1.1 × 10 21 cm −3 .

(例16)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 16)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例16では、以下の方法で、S12A7エレクトライド化合物を製造した。   However, in Example 16, an S12A7 electride compound was produced by the following method.

(粉末B16の調製)
酸化カルシウム(CaO):酸化アルミニウム(Al)のモル比換算で12:7となるように、炭酸カルシウム(CaCO、関東化学社製、特級)粉末313.5gと、酸化アルミニウム(α−Al、関東化学社製、特級)粉末186.5gとを、混合した。
(Preparation of powder B16)
313.5 g of calcium carbonate (CaCO 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder and aluminum oxide (α) so that the molar ratio of calcium oxide (CaO): aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 12: 7. -Al 2 O 3 (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder 186.5 g was mixed.

次に、この混合粉末を、大気中、300℃/時間の昇温速度で1350℃まで加熱し、1350℃に12時間保持した。その後、これを300℃/時間の冷却速度で、室温まで降温した。その結果、約358gの塊状生成物が得られた。   Next, this mixed powder was heated to 1350 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./hour in the atmosphere and held at 1350 ° C. for 12 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature at a cooling rate of 300 ° C./hour. As a result, about 358 g of a bulk product was obtained.

得られた生成物を、前述のようなボールミル粉砕処理することにより、白色粉末が得られた。X線回折分析の結果、得られた白色粉末は、C12A7化合物(炭酸カルシウムと酸化アルミニウムとを、12:7(モル比)で含む化合物)を含むことがわかった。また、前述のレーザ回折散乱法により、得られた白色粉末の平均粒径は、2.0μmであることがわかった。   The obtained product was ball milled as described above to obtain a white powder. As a result of X-ray diffraction analysis, it was found that the obtained white powder contained a C12A7 compound (a compound containing calcium carbonate and aluminum oxide at a molar ratio of 12: 7). The average particle size of the obtained white powder was found to be 2.0 μm by the laser diffraction scattering method described above.

次に、前述の粉末B1(135.5g)と、64.5gの白色粉末とを混合し、混合粉末(以下「粉末B16」と称する)を得た。粉末B16は、ストロンチウムアルミネートと、フッ化ストロンチウム(SrF)と、C12A7化合物を含む。 Next, the aforementioned powder B1 (135.5 g) and 64.5 g of white powder were mixed to obtain a mixed powder (hereinafter referred to as “powder B16”). Powder B16 contains strontium aluminate, strontium fluoride (SrF 2 ), and a C12A7 compound.

次に、前述の例1に示した(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程を実施した。   Next, the step (production of S12A7 electride compound) shown in Example 1 was performed.

ただし、この例16では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、被処理体(粉末B16)の量を50gとし、熱処理温度を1300℃とした。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in this example 16, in the above-mentioned step (manufacture of S12A7 electride compound), the amount of the object to be processed (powder B16) was 50 g, and the heat treatment temperature was 1300 ° C. Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C16」と称する)が得られた。黒色物質C16は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C16”) was obtained. The black material C16 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C16には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ7.1mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C16, no deformation such as warping or blistering was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 7.1 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C16は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C16の相対密度は、97.5%であり、電子密度は、1.7×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C16 has an S12A7 structure. Further, the relative density of the black material C16 was 97.5%, and the electron density was 1.7 × 10 21 cm −3 .

この例では、黒色物質C16の結晶構造は、C12A7化合物がS12A7化合物に固溶された形態、すなわち、S9C3A7エレクトライド化合物(SrCaAl1432:(F,e))の形態であると予想できる。 In this example, the black material C16 has a crystal structure in which the C12A7 compound is dissolved in the S12A7 compound, that is, in the form of an S9C3A7 electride compound (Sr 9 Ca 3 Al 14 O 32 : (F , e )). Can be expected.

(例17)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 17)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例17では、以下の方法で、S12A7エレクトライド化合物を製造した。   However, in Example 17, an S12A7 electride compound was produced by the following method.

(粉末B17の調製)
酸化カルシウム(CaO):酸化アルミニウム(Al)のモル比換算で12:7となるように、炭酸カルシウム(CaCO、関東化学社製、特級)粉末313.5gと、酸化アルミニウム(α−Al、関東化学社製、特級)粉末186.5gとを、混合した。
(Preparation of powder B17)
313.5 g of calcium carbonate (CaCO 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder and aluminum oxide (α) so that the molar ratio of calcium oxide (CaO): aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 12: 7. -Al 2 O 3 (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) powder 186.5 g was mixed.

次に、この混合粉末を、大気中、300℃/時間の昇温速度で1000℃まで加熱し、1000℃に12時間保持した。その後、これを300℃/時間の冷却速度で、室温まで降温した。その結果、約358gの塊状生成物が得られた。   Next, this mixed powder was heated to 1000 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./hour in the atmosphere and held at 1000 ° C. for 12 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature at a cooling rate of 300 ° C./hour. As a result, about 358 g of a bulk product was obtained.

得られた生成物を、前述のようなボールミル粉砕処理することにより、白色粉末が得られた。X線回折分析の結果、得られた白色粉末は、酸化カルシウム(CaO)、酸化アルミニウム(Al)、および僅かのカルシウムアルミネートを含むことがわかった。また、前述のレーザ回折散乱法により得られた白色粉末の平均粒径は、2.0μmであることがわかった。 The obtained product was ball milled as described above to obtain a white powder. As a result of X-ray diffraction analysis, the obtained white powder was found to contain calcium oxide (CaO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and a slight amount of calcium aluminate. Moreover, it turned out that the average particle diameter of the white powder obtained by the above-mentioned laser diffraction scattering method is 2.0 micrometers.

次に、前述の粉末B1(135.5g)と、64.5gの白色粉末とを混合し、混合粉末(「粉末B17」と称する)を得た。この粉末B17は、ストロンチウムアルミネートと、フッ化ストロンチウム(SrF)と、酸化カルシウム(CaO)と、酸化アルミニウム(Al)とを含み、さらに僅かにカルシウムアルミネートを含む。 Next, the aforementioned powder B1 (135.5 g) and 64.5 g of white powder were mixed to obtain a mixed powder (referred to as “powder B17”). This powder B17 contains strontium aluminate, strontium fluoride (SrF 2 ), calcium oxide (CaO), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and slightly contains calcium aluminate.

次に、前述の例1に示した(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程を実施した。   Next, the step (production of S12A7 electride compound) shown in Example 1 was performed.

ただし、この例17では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、被処理体(粉末B17)の量は、50gとし、熱処理温度を1300℃とした。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in Example 17, in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound), the amount of the object to be processed (powder B17) was 50 g, and the heat treatment temperature was 1300 ° C. Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、「黒色物質C17」と称する)が得られた。黒色物質C17は、他の部材には固着しておらず、比較的容易に採取された。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as “black material C17”) was obtained. The black material C17 did not adhere to other members and was collected relatively easily.

黒色物質C17には、反りや膨れなどの変形は観察されず、寸法は、直径60mm×厚さ7.0mmであった。主表面の平面度は、0.1mm以下であった。   In the black material C17, no deformation such as warping or blistering was observed, and the dimensions were a diameter of 60 mm and a thickness of 7.0 mm. The flatness of the main surface was 0.1 mm or less.

前述のような評価の結果、黒色物質C17は、S12A7構造を有することがわかった。また、黒色物質C17の相対密度は、97.4%であり、電子密度は、1.7×1021cm−3であった。 As a result of the evaluation as described above, it was found that the black material C17 has an S12A7 structure. Moreover, the relative density of the black material C17 was 97.4%, and the electron density was 1.7 × 10 21 cm −3 .

この例では、黒色物質C17の結晶構造は、C12A7化合物がS12A7化合物に固溶された形態、すなわち、S9C3A7エレクトライド化合物(SrCaAl1432:(F,e))の形態であると予想できる。 In this example, the crystal structure of the black material C17 is a form in which the C12A7 compound is dissolved in the S12A7 compound, that is, the form of the S9C3A7 electride compound (Sr 9 Ca 3 Al 14 O 32 : (F , e )). Can be expected.

以下の表1には、例1〜例17におけるS12A7エレクトライド化合物の製造条件、および評価結果を、まとめて示した。   Table 1 below collectively shows the production conditions and evaluation results of the S12A7 electride compounds in Examples 1 to 17.

Figure 2018154505
(例51)
以下の方法で、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
Figure 2018154505
(Example 51)
The S12A7 electride compound was manufactured by the following method.

(成形体の作製)
前述の粉末B11にアクリル製バインダーを添加して、成形体用ペーストを調製した。また、このペーストを金型の上に薄く延ばして配置した。この状態で、ペーストを加圧して、成形体を調製した。
(Production of molded body)
An acrylic binder was added to the aforementioned powder B11 to prepare a paste for a molded body. In addition, this paste was placed thinly on the mold. In this state, the paste was pressurized to prepare a molded body.

得られた成形体の寸法は、長さ116mm×幅116mm×厚さ7mmであった。   The dimensions of the obtained molded body were length 116 mm × width 116 mm × thickness 7 mm.

(S12A7エレクトライド化合物の作製)
次に、得られた成形体を用いて、以下の方法により、還元熱処理を実施した。
(Preparation of S12A7 electride compound)
Next, reduction heat treatment was performed by the following method using the obtained molded body.

まず、成形体の全表面を、市販のアルミニウム箔(三菱アルミニウム社製)で複数回被覆し、被処理体を作製した。アルミニウム箔による被覆部分の総厚さは、55μmである。   First, the entire surface of the molded body was coated with a commercially available aluminum foil (manufactured by Mitsubishi Aluminum Co., Ltd.) several times to prepare a workpiece. The total thickness of the portion covered with the aluminum foil is 55 μm.

この被処理体を、上下にアルミナ板を配置した状態で、アルミナ容器内に設置した。また、上部のアルミナ板の上に、アルミナ製の重り(390g)を配置した。これにより、被処理体に、約0.004kg/cmの荷重を印加した。 This object to be treated was placed in an alumina container with alumina plates arranged on the top and bottom. An alumina weight (390 g) was placed on the upper alumina plate. Thereby, a load of about 0.004 kg / cm 2 was applied to the object to be processed.

次に、アルミナ容器の上部にアルミナ蓋を配置した。また、この蓋付のアルミナ容器全体を、第1のカーボン容器内に入れ、上部にカーボン製の蓋を配置した。なお、アルミナ蓋の上には、カーボン繊維束を配置した。   Next, an alumina lid was placed on top of the alumina container. The entire alumina container with a lid was placed in the first carbon container, and a carbon lid was placed on the top. A carbon fiber bundle was disposed on the alumina lid.

次に、蓋付きの第1のカーボン容器を第2のカーボン容器内に配置し、上部にカーボン製の蓋を配置した。これにより、還元熱処理用の組立体が構成された。   Next, the 1st carbon container with a lid | cover was arrange | positioned in the 2nd carbon container, and the lid | cover made from carbon was arrange | positioned at the upper part. Thereby, the assembly for reductive heat processing was comprised.

次に、この組立体を、雰囲気調整可能な電気炉内に設置した。また、ロータリーポンプを用いて、電気炉内を、約10Paまで減圧化した。   Next, this assembly was installed in an electric furnace capable of adjusting the atmosphere. Moreover, the pressure in the electric furnace was reduced to about 10 Pa using a rotary pump.

次に、組立体を加熱し、被処理体の還元熱処理を実施した。   Next, the assembly was heated and a reduction heat treatment was performed on the object to be processed.

還元熱処理は、300℃/時間の昇温速度で、組立体を1320℃まで加熱し、この温度に24時間保持した後、300℃/時間の降温速度で、組立体を室温まで冷却させることにより実施した。   In the reduction heat treatment, the assembly is heated to 1320 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./hour, held at this temperature for 24 hours, and then cooled to room temperature at a temperature falling rate of 300 ° C./hour. Carried out.

還元熱処理後に、被処理体を回収して黒色物質C51を得た。   After the reduction heat treatment, the object to be treated was recovered to obtain a black material C51.

黒色物質C51の概略的な寸法は、100mm×100mm×6.1mmであった。   The rough dimension of the black material C51 was 100 mm × 100 mm × 6.1 mm.

ただし、黒色物質C51には、波打つような変形が生じており、主表面(100mm×100mm=100cmの表面)の平面度は、3.2mmであった。 However, the black material C51 was undulated and the flatness of the main surface (100 mm × 100 mm = 100 cm 2 surface) was 3.2 mm.

(例52)
前述の例1と同様の方法により、S12A7エレクトライド化合物を製造した。
(Example 52)
An S12A7 electride compound was produced in the same manner as in Example 1 above.

ただし、この例52では、前述の(S12A7エレクトライド化合物の製造)の工程において、熱処理温度を1230℃とした。その他の条件は、例1の場合と同様である。   However, in this example 52, the heat treatment temperature was set to 1230 ° C. in the above-described step (manufacture of S12A7 electride compound). Other conditions are the same as in Example 1.

熱処理後に、黒色物質(以下、黒色物質「C52」と称する)が得られた。黒色物質C52は、焼結しておらず、焼結体は得られなかった。   After the heat treatment, a black material (hereinafter referred to as black material “C52”) was obtained. The black material C52 was not sintered, and a sintered body was not obtained.

100 装置
110 加圧部材
120 筒状部材
122 側面
124 底面
126 内部空間
128 内側側壁
129 内側底部壁
130 押し付け部材
135 先端
140 カーボン板
142 第1の部材
145 被処理体
147 第2の部材
150 第2のカーボン板
160 組立体
180 加熱室
182 ガス入口
184 排気口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Apparatus 110 Pressure member 120 Cylindrical member 122 Side surface 124 Bottom surface 126 Internal space 128 Inner side wall 129 Inner bottom wall 130 Pressing member 135 Tip 140 Carbon plate 142 First member 145 Object to be processed 147 Second member 150 Second member Carbon plate 160 Assembly 180 Heating chamber 182 Gas inlet 184 Exhaust outlet

Claims (10)

S12A7エレクトライド化合物の製造方法であって、
(1−1)アルミニウム化合物およびストロンチウム化合物を含む原料を準備する工程と、
(1−2)前記原料を熱処理して、仮焼粉を調製する工程であって、前記仮焼粉は、
(i)ストロンチウムアルミネートを含む粉末、
(ii)酸化アルミニウムおよび酸化ストロンチウムを含む粉末、または
(iii)酸化アルミニウムと酸化ストロンチウムのうちの少なくとも一つと、ストロンチウムアルミネートとを含む粉末、
のいずれかである、ステップと、
(1−3)前記仮焼粉およびハロゲン化合物を含む被処理体を、1kg/cm〜200kg/cmの範囲の圧力で加圧した状態で、還元性雰囲気下、1250℃〜1480℃の範囲に保持する工程と、
を有する、製造方法。
A method for producing an S12A7 electride compound,
(1-1) preparing a raw material containing an aluminum compound and a strontium compound;
(1-2) A step of heat-treating the raw material to prepare a calcined powder,
(I) a powder comprising strontium aluminate,
(Ii) a powder comprising aluminum oxide and strontium oxide, or (iii) a powder comprising at least one of aluminum oxide and strontium oxide and strontium aluminate,
A step that is either
(1-3) wherein the object to be processed comprising a calcined powder and a halogen compound, in a pressurized state at a pressure in the range of 1kg / cm 2 ~200kg / cm 2 , under a reducing atmosphere, the 1250 ℃ ~1480 ℃ A process of holding in the range;
A manufacturing method comprising:
前記ハロゲン化合物は、塩化物、フッ化物、または両者の組み合わせを含む、請求項1に記載の製造方法。   The said halogen compound is a manufacturing method of Claim 1 containing a chloride, fluoride, or the combination of both. 前記被処理体は、さらに、S12A7化合物を含む、請求項1または2に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the object to be processed further includes an S12A7 compound. 前記原料は、さらに、S12A7化合物を含む、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の製造方法。   The said raw material is a manufacturing method as described in any one of Claims 1 thru | or 3 which contains a S12A7 compound further. 前記(1−3)の工程後に、電子密度が3×1020cm−3以上のS12A7エレクトライド化合物が得られる、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein an S12A7 electride compound having an electron density of 3 × 10 20 cm -3 or more is obtained after the step (1-3). S12A7エレクトライド化合物の製造方法であって、
(2−1)S12A7化合物を含む原料を準備する工程と、
(2−2)前記原料を含む被処理体を、1kg/cm〜200kg/cmの範囲の圧力で加圧した状態で、還元性雰囲気下、1250℃〜1480℃の範囲に保持する工程と、
を有する、製造方法。
A method for producing an S12A7 electride compound,
(2-1) preparing a raw material containing the S12A7 compound;
(2-2) the object to be processed including the raw material, in a pressurized state at a pressure in the range of 1kg / cm 2 ~200kg / cm 2 , under a reducing atmosphere, a step of holding a range of 1250 ℃ ~1480 ℃ When,
A manufacturing method comprising:
前記保持する工程は、アルミニウム(Al)蒸気源、チタン(Ti)蒸気源、カルシウム(Ca)蒸気源、および一酸化炭素ガス(CO)源の少なくとも一つを含む環境下で実施される、請求項1乃至6のいずれか一つに記載の製造方法。   The holding is performed in an environment including at least one of an aluminum (Al) vapor source, a titanium (Ti) vapor source, a calcium (Ca) vapor source, and a carbon monoxide gas (CO) source. Item 7. The manufacturing method according to any one of Items 1 to 6. 前記保持する工程では、前記被処理体が、カーボン製の加圧部材内で加圧される、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein in the holding step, the object to be processed is pressurized in a carbon pressure member. 前記保持する工程は、ホットプレス装置により実施される、請求項1乃至8のいずれか一つに記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the holding step is performed by a hot press apparatus. S12A7エレクトライド化合物の焼結体であって、
電子密度が3×1020cm−3以上、厚さが5mm以上であり、
当該焼結体は、主表面を有し、
前記主表面の面積は、15cm以上であり、
前記主表面の平面度は、3mm以下である、焼結体。
S12A7 electride compound sintered body,
The electron density is 3 × 10 20 cm −3 or more, the thickness is 5 mm or more,
The sintered body has a main surface,
The area of the main surface is 15 cm 2 or more,
The flatness of the said main surface is a sintered compact which is 3 mm or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115052837A (en) * 2020-02-17 2022-09-13 国立研究开发法人科学技术振兴机构 Layered double hydroxide electronic compound and method for producing same

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