(57)【要約】【課題】大量生産に適し、必要エネルギーが少なく、かつ、効率的な、マグネシウムとケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属との金属間化合物を含む金属間化合物粒子の製造方法を提供する。【解決手段】マグネシウムの粒子（Ａ）と元素Ｘの粒子（Ｂ）とを含む原料混合物を、マグネシウムの融点未満の温度で水素ガスと接触させ、前記マグネシウムの粒子（Ａ）に水素を吸収または吸着させる吸収・吸着工程と、前記原料混合物を、密閉した反応容器内で、マグネシウムの融点未満の温度領域に保持する反応工程とを備え、前記元素Ｘが、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の元素である、マグネシウムと元素Ｘとの金属間化合物を含む金属間化合物粒子の製造方法およびその製造方法によって製造される金属間化合物粒子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウムの粒子（Ａ）と元素Ｘの粒子（Ｂ）とを含む原料混合物を、マグネシウムの融点未満の温度で水素ガスと接触させ、前記マグネシウムの粒子（Ａ）に水素を吸収または吸着させる吸収・吸着工程と、
前記原料混合物を、密閉した反応容器内で、マグネシウムの融点未満の温度領域に保持する反応工程と
を備え、前記元素Ｘが、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の元素である、マグネシウムと元素Ｘとの金属間化合物を含む金属間化合物粒子の製造方法。
【請求項２】
前記原料混合物が、さらに、ビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｙの単体または化合物を含み、前記元素Ｙの原子数が前記マグネシウムおよび前記元素Ｘの合計原子数の２０原子％以下である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記原料混合物が、さらに、水素活性化触媒を含む、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記反応工程において、前記原料混合物の温度をマグネシウムの融点未満の温度領域で変化させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記反応工程において、前記原料混合物に機械的操作を加える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記マグネシウムの粒子（Ａ）および前記元素Ｘの粒子（Ｂ）の９８質量％が１０００μｍ以下の粒子径を有する原料混合物を用いて、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法によって製造される金属間化合物粒子であって、前記金属間化合物粒子中の単結晶粒子径が３００μｍ未満である、金属間化合物粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属間化合物粒子の製造方法およびその製造方法によって製造される金属間化合物粒子に関する。より詳細には、本発明は、マグネシウムとケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される１つ以上の金属元素との金属間化合物粒子の製造方法、ならびにその製造方法によって製造される、マグネシウムとケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される１つ以上の金属元素との金属間化合物粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、無機系機能性材料には希少元素が多く利用されているが、地殻埋蔵量に制限が大きいことなどから代替材料が強く求められている。マグネシウム（Ｍｇ）は、その資源の豊富さおよび軽量さから、希少元素の代替候補として期待されている。中でもマグネシウムとケイ素、ゲルマニウムまたはスズとの金属間化合物、殊にマグネシウムとケイ素との金属間化合物であるマグネシウムシリサイド（Ｍｇ2Ｓｉ）は、軽量構造材料、熱電変換材料、リチウムイオン電池用負極材料など、幅広い用途を網羅する多機能材料であることから、注目を集めている。
【０００３】
マグネシウム（Ｍｇ）と、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１つの金属元素（Ｘ）とは、下記組成式（１）で表されるただ一種類の金属間化合物のみ生成するため、マグネシウムと、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１つの金属元素との直接反応により合成することができる。
【０００４】
Ｍｇ2Ｘ          （１）
式中、Ｍｇはマグネシウムを表し、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素を表す。
【０００５】
単体金属を用いるＭｇ2Ｘの合成方法としては、例えば、モル比で２：１のマグネシウムとケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を炭素ルツボ等の耐熱容器中で溶融する方法（非特許文献１）、マグネシウム粒子と前記周期表１４族の元素粒子の混合物（以下、この混合物を「原料金属粒子の混合物」という場合がある。）を加圧下、７７３Ｋ以上の高温で加熱し、合金を得る方法（特許文献１）、原料金属粒子の混合物を不活性雰囲気下または還元性雰囲気下で、マグネシウムの融点である９２３Ｋ以上の高温で加熱し、合金の凝集体を得る方法（特許文献２）、７７３Ｋ以上の温度で、金属ナトリウムまたはナトリウム蒸気の存在下にマグネシウム（バルク体または粉末）とケイ素（バルク体または粉末）を反応する方法（特許文献３）、原料金属粒子の混合物をボールミルで粉砕した後、圧縮固化し、これをマイクロウェーブで加熱することにより合金を得る方法（非特許文献２）に代表される化学的、冶金的な方法の他にも、原料金属粒子の混合物を不活性雰囲気中で、ボールミルに代表される機械的衝撃装置を用いて、金属粒子とボールあるいは金属粒子同士の衝突エネルギーを利用して、微細に粉砕、混合し、極限的には原子オーダーまで混合して合金相を得るメカニカルアロイング法（あるいはメカノケミカル法）（非特許文献３、特許文献４）などがある。
【０００６】
また、単体金属以外の原料を用いるＭｇ2Ｘの合成方法としては、例えば、水素化マグネシウムとＩＵＰＡＣ周期表第１４族の金属（ケイ素）と反応させる方法（非特許文献４）、塩化マグネシウムとナトリウムシリサイドとの塩交換反応による合成方法（特許文献５）などがある。
【０００７】
一方、マグネシウム金属はその高い水素吸蔵能力から水素吸蔵合金としての検討がなされており、その中で、金属ケイ素の共存が、水素吸蔵マグネシウムからの水素脱着を容易にする効果が報告されており、また、ナノサイズのＭｇ2Ｓｉの水素吸着能が検討されている。また、チタン、バナジウム、ニッケル、パラジウム等の遷移金属およびそれらの化合物からなる触媒成分の添加によりマグネシウムの水素化反応による水素化マグネシウム（ＭｇＨ2）の生成が早まることも報告されている（非特許文献５、特許文献６）。
【０００８】
水素ガスを金属加工、冶金分野で活用する多くの技術があり、チタンおよびチタン合金の成形性、ミクロ構造の改善に水素を用いる方法（ＴＨＰ：thermohydrogen processing）、タンタル、ニオブ等耐熱金属の展性の改善、水素によるアモルファス金属生成（ＨＩＡ：hydrogen-induced amorphization）、水素による鉱石や合金からの金属抽出、水素吸着による自己破砕・微粒子化（ＨＤ：hydrogen decrepitation）などが知られている（非特許文献６）。
【０００９】
しかしながら、一般的に、溶解法はマグネシウムの融点（９２３Ｋ）以上の高温で行われるため、高い反応温度以外にも溶解したマグネシウムの発火の危険性があり、かつ、高価な耐熱反応容器を必要とする。その上、この方法では塊状の合金が生成するため、反応容器の破壊による合金塊の取り出し、そして、多くの場合、微粒子を得るための解砕、粉砕、分級工程が必要となり、生成粉体は高価になり、また、装置的にも大量生産に不利な方法である。より低い温度での合成法（７７３Ｋ以上）も知られているが、これらの条件の合成でも局部的な発熱、融着あるいは結晶成長のため合金は凝集固体あるいは凝集した粉体として生成するため、微粒子を用いる用途には機械的粉砕または解砕と分級が必要とされる。
【００１０】
また、直接加熱を要しないメカニカルアロイング法（あるいはメカノケミカル法）では、粉末状の合金が生成するが、必然的に高エネルギー粉砕ミルを用いる長時間のプロセスとなり、大型粉砕ミル装置は高価であり、よって、大量の合金粉末製造に適さない。また、この方法で生成する合金は結晶性が低く、反応容器に由来する不純物の混入などが大きな問題として知られており、それに伴い半導体特性も結晶性の材料に及ばない。
【００１１】
また、金属単体の代わりに化合物を用いる該マグネシウム合金の製造法の例としては水素化マグネシウムと金属シリコンの反応や塩化マグネシウムとナトリウムシリサイドの塩交換反応による合成方法の報告があり、いずれもマグネシウムシリサイド粉末を生成する。これらの合成反応で用いられる化合物（水素化マグネシウム、ナトリウムシリサイド）は高価でかつ取扱が難しく、その上、該マグネシウム合金の生成に伴って生じる反応副生物の処理あるいは除去が必要とされる。
【００１２】
Ｍｇ2Ｘ、殊にＭｇ2Ｓｉは資源的制約が少なく、かつ、環境負荷の小さい材料であり、特に熱電変換材料ならびにリチウムイオン電池の負極材として注目されている。これらの用途のうち熱電変換素子は、通常、粉体の焼結により所望の形状に加工成型され、リチウムイオン電池の負極材の場合は微粉分散ペーストとして用いられるため、これらの用途では該金属間化合物の微粒子（微粉）がもっとも好ましい形状である。
【００１３】
また、Ｍｇ2Ｘ製造の原料としては原料の価格、入手の容易性、取扱いの容易さおよび安全性を考慮すると、マグネシウムならびにケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１つの金属が最適である。このような要求を満たすべく、多くのＭｇ2Ｘ製造技術の検討が行われてきたが、金属原料から直接、良質の微粒子を容易に製造できるプロセスは未だ開発されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１３−７１０３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９０９８４号公報
【特許文献３】特開２００９−４６３８１号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１２／０１３８８４３号明細書
【特許文献５】特開２０１３−３５７３５号公報
【特許文献６】特開２００６−２０５０２９号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Yoshinaga, M.、外４名、「Bulk crystal growth of Mg2Si by the vertical Bridgman method」、Thin Solid Films、エルゼビア、2004年、第461巻、ｐ．86-89
【非特許文献２】Savary, E.、外２名、「Fast synthesis of nanocrystalline Mg2Si by microwave heating: a new route to nano-structured thermoelectric materials」、Dalton Transactions、英国王立化学会、2010年、第39巻、ｐ．11074-11080
【非特許文献３】Jung, J.-Y.、外4名、「Synthesis of thermoelectric Mg2Si by mechanical alloying」、Journal of the Korean Physical Society、韓国物理学会、2010年、第57巻、第4号、ｐ．1005-1009
【非特許文献４】Vajo, J. J.、外４名、「Altering hydrogen storage properties by hydride destabilization through alloy formation: LiH and MgH2 destabilized with Si」Journal of Physical Chemistry B、アメリカ化学会、2004年、第108巻、ｐ．13977-13983
【非特許文献５】Zaluska, A.、外２名、「Nanocrystalline magnesium for hydrogen storage」、Journal of Alloys and Compounds、エルゼビア、1999年、第288巻、ｐ．217-225
【非特許文献６】Eliaz, N.、外２名、「Hydrogen-assisted processing of materials」、Materials Science and Engineering、エルゼビア、2000年、第A289巻、ｐ．41-53
【非特許文献７】佐藤正志、外２名、「水素を利用した粉末冶金法によるMg2Siの低温合成」、第７３回応用物理学会学術講演会講演予稿集、応用物理学会、2012年、01-087
【非特許文献８】加藤聡一、佐藤正志、「水素吸放出によるMg-Ge系化合物の低温合成」、第７３回応用物理学会学術講演会講演予稿集、応用物理学会、2012年、01-079
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
一方、本発明者らは、上記課題を解決すべく研究開発を行った成果として、６２３Ｋに加熱された金属マグネシウムと金属ケイ素粒子（または金属ゲルマニウム粒子）との混合物に水素圧印加と真空印加を交互に１０回繰り返すことによりＭｇ2Ｓｉ（またはＭｇ2Ｇｅ）の微粒子が生成することを報告した（非特許文献７、非特許文献８）。
【００１７】
しかし、この方法では水素圧の印加と真空印加による水素の完全除去という工程を多数回繰り返す必要があり、各ステップに数時間以上（水素圧印加‐真空による水素の除去の１サイクルで合計約２０時間以上）を要し、水素ガスの廃棄と長い繰り返し工程など、非常に非効率的であった。さらに、水素加圧、真空印加の繰り返しを行わないと、化学変換は不完全であり、Ｍｇ2Ｓｉ（またはＭｇ2Ｇｅ）粒子にケイ素粒子（またはゲルマニウム粒子）およびマグネシウム粒子が残存した生成物が生成し、生成物の品質が十分とはいえなかった。
【００１８】
そこで、本発明は、大量生産に適し、必要エネルギーが少なく、かつ、効率的な、マグネシウムとケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属との金属間化合物を含む金属間化合物粒子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、このような状況に鑑み、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、マグネシウムの粒子（Ａ）と、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属の粒子（Ｂ）とを含む原料混合物を、マグネシウムの融点未満の温度で、水素ガスと接触させ、前記マグネシウムの粒子（Ａ）に水素を吸収または吸着させる吸収・吸着工程と、密閉した反応容器内で、前記原料混合物をマグネシウムの融点未満の温度領域に保持する反応工程とを備える金属間化合物粒子の製造方法によれば、大量生産に適し、必要エネルギーが少なく、かつ、効率的な、マグネシウムとケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属との金属間化合物を含む金属間化合物粒子の製造方法を提供することができることを知得し、本発明を完成させるに至った。
【００２０】
すなわち、本発明は以下に記載するものである。
（１）マグネシウムの粒子（Ａ）と元素Ｘの粒子（Ｂ）とを含む原料混合物を、マグネシウムの融点未満の温度で水素ガスと接触させ、前記マグネシウムの粒子（Ａ）に水素を吸収または吸着させる吸収・吸着工程と、
前記原料混合物を、密閉した反応容器内で、マグネシウムの融点未満の温度領域に保持する反応工程と
を備え、前記元素Ｘが、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の元素である、マグネシウムと元素Ｘとの金属間化合物を含む金属間化合物粒子の製造方法。
（１−１）前記金属間化合物が下記式（１）で表される、（１）に記載の製造方法。
Ｍｇ2Ｘ                      （１）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素である。ＭｇとＸとの原子数比＝（Ｍｇの全原子数／Ｘの総原子数）は２／１である。］
（１−２）前記反応工程において、前記金属間化合物粒子が直接生成する、（１）に記載の製造方法。
（１−３）前記反応工程の後に、前記金属間化合物粒子を粉砕または解砕する工程を含まない、（１）に記載の製造方法。
（１−４）前記反応工程の後に、反応容器内を真空にする工程を含まない、（１）に記載の製造方法。
（１−５）前記マグネシウムの粒子（Ａ）および前記元素Ｘの粒子（Ｂ）の９８質量％以上の粒子径が１０００μｍ以下である、（１）に記載の製造方法。
（１−６）前記マグネシウムの粒子（Ａ）および前記元素Ｘの粒子（Ｂ）の９８質量％以上の粒子径が０．１μｍ以上１０００μｍ以下である、（１）に記載の製造方法。
（１−７）前記金属間化合物粒子中の単結晶粒子径が３００μｍ未満である、（１）に記載の製造方法。
（２）前記原料混合物が、さらに、ビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｙの単体または化合物を含み、前記元素Ｙの原子数が前記マグネシウムおよび前記元素Ｘの合計原子数の２０原子％以下である、（１）に記載の製造方法。
（２−１）前記原料混合物が前記元素Ｙの単体または化合物を、固体または液体として、前記マグネシウムの粒子（Ａ）および前記元素Ｘの粒子（Ｂ）とは別に含む、（２）に記載の製造方法。
（２−２）前記原料混合物が前記元素Ｙの単体または化合物の粒子（Ｃ）を含む、（２）に記載の製造方法。
（２−３）前記原料混合物において、前記元素Ｙの単体または化合物を前記マグネシウムの粒子（Ａ）および／または前記元素Ｘの粒子（Ｂ）に含む、（２）に記載の製造方法。
（２−４）前記金属間化合物が下記式（２）で表される、（２）に記載の製造方法。
Ｍｇ2Ｘ：Ｙ                （２）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。］
（２−５）前記金属間化合物が下記式（３）で表される、（２）に記載の製造方法。
Ｍｇ2-αＸ1-βＹα+β+γ            （３）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０≦α≦０．５、０≦β≦０．５、０≦γ≦０．６、α＋β＋γ＞０、６α＋６β＋５γ≦３］
（２−６）前記金属間化合物が下記式（４）で表される、（２）に記載の製造方法。
Ｍｇ2-αＸ1-βＹα+β              （４）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０≦α≦０．５、０≦β≦０．５、０＜α＋β≦０．５］
（２−７）前記金属間化合物が下記式（５）で表される、（２）に記載の製造方法。
Ｍｇ2ＸＹγ                    （５）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０＜γ≦０．６］
（２−８）前記元素Ｙの原子が前記金属間化合物中に格子置換原子および／または格子間原子として存在する、（２）に記載の製造方法。
（３）前記原料混合物が、さらに、水素活性化触媒を含む、（１）または（２）に記載の製造方法。
（３−１）前記水素活性化触媒が、ジルコニウム、バナジウム、鉄、ニッケル、パラジウム、銅またはジルコニウム‐マンガンを含む、（３）に記載の製造方法。
（３−２）前記水素活性化触媒が、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウムおよびニオブからなる群から選択される少なくとも１種類の早期遷移金属元素またはそれらの化合物を含む、（３）に記載の製造方法。
（３−３）前記水素活性化触媒が、鉄、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅および銀からなる群から選択される少なくとも１種類の後期遷移金属元素またはそれらの化合物を含む、（３）に記載の製造方法。
（３−４）前記水素活性化触媒が、ジルコニウム‐マンガンおよびチタン‐マンガンから選択される少なくとも１種類の混合金属触媒を含む、（３）に記載の製造方法。
（３−５）前記水素活性化触媒が、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）およびフッ化ホウ素（ＢＦ3）から選択される強ルイス酸を含む、（３）に記載の製造方法。
（３−６）前記水素活性化触媒が、ジルコニウム、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、ジルコニウム‐マンガンおよび塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）からなる群から選択される少なくとも１種類を含む、（３）に記載の製造方法。
（３−７）前記水素活性化触媒が、ジルコニウム、バナジウム、鉄、ニッケル、パラジウム、銅（Ｃｕ）およびジルコニウム‐マンガンからなる群から選択される少なくとも１種類を含む、（３）に記載の製造方法。
（４）前記反応工程において、前記原料混合物の温度をマグネシウムの融点未満の温度領域で変化させる、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の製造方法。
（４−１）前記反応工程において、前記原料混合物を加熱または冷却する、（４）に記載の製造方法。
（４−２）前記反応工程において、前記原料混合物を加熱した後冷却するサイクルまたは冷却した後加熱するサイクルを１回以上繰り返す、（４）に記載の製造方法。
（５）前記反応工程において、前記原料混合物に機械的操作を加える、（１）〜（４）のいずれか１項に記載の製造方法。
（５−１）前記反応工程において、前記原料混合物を撹拌および／または振動する、（５）に記載の製造方法。
（６）前記マグネシウムの粒子（Ａ）および前記元素Ｘの粒子（Ｂ）の９８質量％が１０００μｍ以下の粒子径を有する原料混合物を用いて、（１）〜（５）のいずれか１項に記載の製造方法によって製造される金属間化合物粒子であって、前記金属間化合物粒子中の単結晶粒子径が３００μｍ未満である、金属間化合物粒子。
（６−１）前記金属間化合物が下記式（１）で表される、（６）に記載の金属間化合物粒子。
Ｍｇ2Ｘ                      （１）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素である。ＭｇとＸとの原子数比＝（Ｍｇの全原子数／Ｘの総原子数）は２／１である。］
（６−２）前記原料混合物が前記元素Ｙの単体または化合物を、固体または液体として、前記マグネシウムの粒子（Ａ）および前記元素Ｘの粒子（Ｂ）とは別に含む、（６）に記載の金属間化合物粒子。
（６−３）前記原料混合物が前記元素Ｙの単体または化合物の粒子（Ｃ）を含む、（６）に記載の金属間化合物粒子。
（６−４）前記原料混合物において、前記元素Ｙの単体または化合物を前記マグネシウムの粒子（Ａ）および／または前記元素Ｘの粒子（Ｂ）に含む、（６）に記載の金属間化合物粒子。
（６−５）前記金属間化合物が下記式（２）で表される、（６）に記載の金属間化合物粒子。
Ｍｇ2Ｘ：Ｙ                （２）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。］
（６−６）前記金属間化合物が下記式（３）で表される、（６）に記載の金属間化合物粒子。
Ｍｇ2-αＸ1-βＹα+β+γ            （３）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０≦α≦０．５、０≦β≦０．５、０≦γ≦０．６、α＋β＋γ＞０、６α＋６β＋５γ≦３］
（６−７）前記金属間化合物が下記式（４）で表される、（６）に記載の金属間化合物粒子。
Ｍｇ2-αＸ1-βＹα+β              （４）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０≦α≦０．５、０≦β≦０．５、０＜α＋β≦０．５］
（６−８）前記金属間化合物が下記式（５）で表される、（６）に記載の金属間化合物粒子。
Ｍｇ2ＸＹγ                    （５）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０＜γ≦０．６］
（６−９）前記元素Ｙの原子が前記金属間化合物中に格子置換原子および／または格子間原子として存在する、（６）に記載の金属間化合物粒子。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、大量生産に適し、必要エネルギーが少なく、かつ、効率的な、マグネシウムとケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属との金属間化合物を含む金属間化合物粒子の製造方法を提供することができる。
【００２２】
また、本発明では、原料混合物に水素活性化触媒を添加することにより、反応工程における金属間化合物粒子の生成反応を加速することが出来る。
【００２３】
また、本発明では、原料混合物にビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素（以下「第三成分」という場合がある。）を添加することにより、マグネシウムとケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属との金属間化合物に第三成分を含む金属間化合物粒子を製造することが出来る。前記第三成分の添加の方法としては、マグネシウムと第三成分との化合物として添加する方法、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素との混合物または化合物として添加する方法、および第三成分の単体または化合物を添加する方法のいずれでもよい。
【００２４】
本発明では、従来の金属間化合物粒子の製造方法と比較して、低温で反応を進行することができるため、反応容器の耐熱性、反応容器の材料の反応性に関しての要求が大幅に緩和され、製造設備コストの大幅な低下が可能となる。また、反応工程において、反応容器内を真空にする必要がないため、特に、大容量の反応容器を使用した際に反応所要時間を短縮することができるため、大量生産に適している。
【００２５】
従来の溶融法または局部過熱・融解を伴う反応方法と異なり、本発明では、反応終了後、良質な微粉が直接得られるため、従来技術では不可避であった機械的粉砕、分級等の工程が不要となる。その結果、熱電変換素子用ブロックや二次電池の負極材料等、いずれもこれらの金属間化合物の粉体を用いる用途の経済性に大きく貢献しうる。
【００２６】
また、原料として用いるケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の粒子、またはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と第三成分とからなる混合物の粒子として微粒子を用いることにより、マグネシウムとの反応で生成するマグネシウムと特定の周期表１４族の金属との金属間化合物粉末で粒子径の非常に小さなものを効率よく製造することが可能となり、この方法により、リチウムイオン電池の負極材のような微粒子を必要とする用途に適した材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、参考例１で反応の進行に伴い原料混合物がＭｇ2Ｓｉ粒子に変換されてゆく過程を示す反応混合物のＸＲＤパターンである。
【図２】図２は、実施例１で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図３】図３は、実施例１で得られた単結晶粒子の電子線回析像およびＴＥＭ像である。
【図４】図４は、実施例２で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図５】図５は、実施例３で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図６】図６は、実施例４で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図７】図７は、実施例５で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図８】図８は、実施例６で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図９】図９は、実施例７で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図１０】図１０は、実施例８で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図１１】図１１は、実施例９で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図１２】図１２は、実施例１０で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図１３】図１３は、実施例１１で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図１４】図１４は、実施例１２で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図１５】図１５は、比較例１で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【図１６】図１６は、比較例２で得られた金属粒子のＸＲＤパターンである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の金属間化合物粒子の製造方法は、マグネシウムの粒子（Ａ）と元素Ｘの粒子（Ｂ）とを含む原料混合物を、マグネシウムの融点未満の温度で水素ガスと接触させ、前記マグネシウムの粒子（Ａ）に水素を吸収または吸着させる吸収・吸着工程と、前記原料混合物を、密閉した反応容器内で、マグネシウムの融点未満の温度領域に保持する反応工程とを備え、前記元素Ｘが、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の元素である、マグネシウムと元素Ｘとの金属間化合物を含む金属間化合物粒子の製造方法である。
【００２９】
マグネシウムの粒子（Ａ）と元素Ｘの粒子（Ｂ）とを含む原料混合物から、本発明の金属間化合物粒子の製造方法により、下記式（１）で表される金属間化合物を含む金属間化合物粒子が生成される。
【００３０】
Ｍｇ2Ｘ                          （１）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素である。ＭｇとＸとの原子数比＝（Ｍｇの全原子数／Ｘの総原子数）は２／１である。］
【００３１】
原料混合物としては、マグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）に加えて、さらに、ビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｙの単体または化合物を含む原料混合物を使用することができ、本発明の金属間化合物粒子の製造方法により、下記式（２）〜（５）のいずれかで表される金属間化合物を含む金属間化合物粒子が生成される。
【００３２】
Ｍｇ2Ｘ：Ｙ                     （２）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。］
【００３３】
Ｍｇ2-αＸ1-βＹα+β+γ            （３）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０≦α≦０．５、０≦β≦０．５、０≦γ≦０．６、α＋β＋γ＞０、６α＋６β＋５γ≦３］
【００３４】
Ｍｇ2-αＸ1-βＹα+β              （４）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０≦α≦０．５、０≦β≦０．５、０＜α＋β≦０．５］
【００３５】
Ｍｇ2ＸＹγ                     （５）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０＜γ≦０．６］
【００３６】
以下、本発明についてより詳細に説明する。
【００３７】
［原料混合物］
原料混合物は、マグネシウムの粒子（Ａ）と、元素Ｘの粒子（Ｂ）とを含む。ここで、元素Ｘは、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。
原料混合物は、マグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）に加えて、さらに、元素Ｙの単体または化合物を含んでもよい。ここで、元素Ｙは、ビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。
元素Ｙの単体または化合物は、マグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）の両方またはいずれか一方に含まれていてもよいし、固体または液体として、マグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）とは別に含まれてもよい。元素Ｙの単体または化合物が、固体として、マグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）とは別に含まれる場合には、元素Ｙの単体または化合物はマグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）のいずれとも相違する粒子（Ｃ）（以下「元素Ｙの単体または化合物を含む粒子（Ｃ）」という場合がある。）に含まれていてもよい。
以下では、マグネシウムの粒子（Ａ）、元素Ｘの粒子（Ｂ）、元素Ｙの単体または化合物、粒子（Ｃ）について説明する。
【００３８】
（マグネシウムの粒子（Ａ））
マグネシウムの粒子（Ａ）（以下、単に「粒子（Ａ）」という場合がある。）は、実質的にマグネシウムのみからなる粒子、またはマグネシウムを主成分として、さらに元素Ｙの単体または化合物を含む粒子を用いることができる。元素Ｙの化合物については後述する。
【００３９】
粒子（Ａ）が、実質的にマグネシウムのみからなる場合、反応工程において高い反応性を示すこと、反応生成物の多量の不純物を導入しない等の条件を考慮すると、粒子（Ａ）中のマグネシウムの含有量は９８質量％以上が好ましく、９９質量％以上がより好ましく、９９．９質量%以上がさらに好ましい。
【００４０】
粒子（Ａ）が、マグネシウムを主成分として、元素Ｙの単体または化合物を含む場合、粒子（Ａ）中の元素Ｙの原子数は特に限定されないが、元素Ｙと元素ＹでドープしたＭｇ2Ｘが互いに相分離せずに、元素ＹでドープしたＭｇ2Ｘが必要とする半導体特性を発現するという観点から、０．００１原子％以上２０原子％以下であることがより好ましく、０．００１原子％以上１０原子％以下であることがさらに好ましく、０．００１原子％以上５原子％以下であることがいっそう好ましい。
このような粒子（Ａ）としては、具体的には、例えば、マグネシウム−銀合金、アルミニウムと亜鉛を含むＡＺ合金シリーズ、リチウムとアルミニウムを含むＬＡ合金シリーズなどを用いることが出来る。
【００４１】
粒子（Ａ）は顆粒状または粉末状であることが好ましい。粒子（Ａ）の粒子径は１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましく、３００μｍ以下であることがさらに好ましく、１５０μｍ以下であることがいっそう好ましく、５０μｍ以下であることがよりいっそう好ましく、２５μｍ以下であることがよりいっそう好ましい。粒子（Ａ）の粒子径の下限は特に限定されるものではない。粒子径が小さいほど反応工程において高い反応性を示すが、表面の酸化等により反応生成物に不純物を導入するおそれが大きくなるため、不純物を導入するおそれを低減するという観点からは、粒子（Ａ）の粒子径は、０．１μｍ以上であることが好ましく、１．０μｍ以上であることがより好ましい。
また、粒子（Ａ）の粒子径分布としては、粒子（Ａ）の９８質量％以上が１０００μｍ以下の粒子径を有することが好ましく、上述の観点からは、０．１μｍ〜１０００μｍの粒子径を有することがより好ましい。
なお、粒子（Ａ）の粒子径は、分級に用いたメッシュの目開きの大きさである。
【００４２】
（元素Ｘの粒子（Ｂ））
元素Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。元素Ｘの粒子（Ｂ）（以下、単に「粒子（Ｂ）」という場合がある。）は、実質的に元素Ｘのみからなる粒子、または元素Ｘを主成分として、さらに元素Ｙの単体または化合物を含む粒子であることが好ましい。元素Ｙの化合物については後述する。
【００４３】
粒子（Ｂ）が、実質的に元素Ｘのみからなる場合、反応工程において高い反応性を示すこと、反応生成物の多量の不純物を導入しない等の条件を考慮すると、粒子（Ｂ）中のケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｘの含有量は９８質量％以上が好ましく、９９質量％以上がより好ましく、９９．９質量%以上がさらに好ましい。
【００４４】
粒子（Ｂ）が、元素Ｘを主成分として、元素Ｙの単体または化合物を含む場合、粒子（Ｂ）中の元素Ｙの原子数は特に限定されないが、元素Ｙと元素ＹでドープしたＭｇ2Ｘが互いに相分離せずに、元素ＹでドープしたＭｇ2Ｘが必要とする半導体特性を発現するという観点から、０．００１原子％以上２０原子％以下であることがより好ましく、０．００１原子％以上１０原子％以下であることがさらに好ましく、０．００１原子％以上５原子％以下であることがいっそう好ましい。
【００４５】
粒子（Ｂ）は顆粒状、粉末状または粉体状であることが好ましい。粒子（Ｂ）の粒子径は１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましく、３００μｍ以下であることがさらに好ましく、１５０μｍ以下であることがいっそう好ましく、５０μｍ以下であることがよりいっそう好ましく、２５μｍ以下であることがよりいっそう好ましい。粒子（Ｂ）の粒子径の下限は特に限定されるものではない。粒子径が小さいほど反応工程において高い反応性を示すが、表面の酸化等により反応生成物に不純物を導入するおそれが大きくなるため、不純物を導入するおそれを低減するという観点からは、粒子（Ｂ）の粒子径は、０．１μｍ以上であることが好ましく、１．０μｍ以上であることがより好ましい。
また、粒子（Ｂ）の粒子径分布としては、粒子（Ｂ）の９８質量％以上が１０００μｍ以下の粒子径を有することが好ましく、上述の観点からは、０．１μｍ〜１０００μｍの粒子径を有することがより好ましい。
このような粒子径分布を有するケイ素の粒子としては、例えば、シリコーン工業で直接法（ダイレクト  プロセス）反応の原料として用いられる化学工業グレード金属ケイ素粉末の他、シリコンウェハーのスライシングやポリッシングで生じるケイ素の微粒子を用いることができる。
なお、粒子（Ｂ）の粒子径は、分級に用いたメッシュの目開きの大きさである。
【００４６】
また、元素Ｘの単体のうち、スズは融点が５０４．９Ｋであるため、それより高い温度では顆粒状、粉末状または粉体状の形状を維持しないが、生成物は粒子状となる。
【００４７】
（元素Ｙの単体または化合物、粒子（Ｃ））
元素Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。
原料混合物は、上記したマグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）に加えて、さらに、元素Ｙの単体または化合物を含む粒子（Ｃ）を含んでもよい。元素Ｙの化合物としては、これらの元素のハロゲン化物や酸化物で、反応系中でマグネシウムやケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素によって還元されて元素Ｙの単体を形成するものや、酸化銀（ＡｇＯ）や鉄カルボニル（Ｆｅ（ＣＯ）5）のように系中で分解して元素Ｙの単体を形成する化合物を使用することが出来る。
【００４８】
元素Ｙの単体または化合物は、固体または液体として、粒子（Ａ）および粒子（Ｂ）とは別に原料混合物に含むことができる。固体として含む場合には、粒子（Ａ）および粒子（Ｂ）のいずれとも相違する粒子（Ｃ）として原料混合物に含むことが好ましい。
また、元素Ｙの単体または化合物は、前述したとおり、粒子（Ａ）および粒子（Ｂ）の両方またはいずれか一方に含むこともできる。
反応容器中での各成分の分離や偏在を防ぐという観点からは、元素Ｙの単体または化合物は、粒子（Ａ）および粒子（Ｂ）の両方またはいずれか一方に含む形での添加が好ましく、特に生成する金属間化合物粉末中での元素Ｙの均一分散が得やすいという点で粒子（Ｂ）が第三成分を含む形での添加が好ましい。
【００４９】
原料混合物が元素Ｙの単体または化合物を含む場合、本発明の製造方法により、金属間化合物に元素Ｙがドープされた金属間化合物粒子が生成すると考えられる。
【００５０】
一般にドープすることにより本発明の金属間化合物の物性を変化させることが出来るが、Ｍｇ2Ｘ（Ｘ＝ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素からなる任意の割合の組成）で表される金属間化合物は半導体特性を有するため、ビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウム、リチウム等のドープにより半導体物性を制御することができる。この目的でドープする場合には半導体特性の発現性向および発現程度を制御するためにドープする第三成分元素の種類および添加量を変化させる。
【００５１】
（水素活性化触媒）
原料混合物は、さらに、水素活性化触媒（以下、単に「触媒」または「触媒成分」という場合がある。）を含んでもよい。触媒成分は反応工程においてマグネシウムの粒子（Ａ）の表面に付着し、または内部に侵入し、マグネシウムと水素との反応の加速に寄与していると考えられる。
【００５２】
しかし、触媒を多量に用いると生成する金属間化合物粒子の純度、特に半導体としての金属間化合物が目的物の場合には半導体としての性能に影響を及ぼすと考えられ、必要最小限量の触媒を用いることが望ましい。
【００５３】
必要とされる触媒の量は触媒活性に大きく依存するため、すべての触媒について画一的に議論できないが、例えば、高活性触媒においてはマグネシウムとケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属元素との合計の０．０１〜１０質量％、好ましくは０．１〜５質量％、低活性な触媒においては１〜２０質量％、好ましくは１〜１０質量％を用いることが好ましい。ただし、触媒成分そのものが上記第三成分となる場合にはこの限りでない。
【００５４】
本発明に適切に用いることができる触媒成分としては、一般的に水素の活性化に効果を有する成分が有効であるが、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、およびニオブに代表される早期遷移金属元素またはそれらの化合物、鉄、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅および銀に代表される後期遷移金属元素またはそれらの化合物、ジルコニウム‐マンガン、チタン‐マンガンに代表される混合金属触媒の他に塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、フッ化ホウ素（ＢＦ3）に代表される強ルイス酸が例示される。これらのうち高い触媒活性、触媒の安定性、経済性等を考慮するとジルコニウム、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、ジルコニウム‐マンガン、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）が好ましく、扱い易さ、入手容易性等の実用性を考慮するとジルコニウム、バナジウム、鉄、ニッケル、パラジウム、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム‐マンガン触媒がさらに好ましい。
【００５５】
〈原料混合物の製造方法〉
原料混合物は、粒子（Ａ）および粒子（Ｂ）を混合して、または所望により、さらに粒子（Ｃ）および／または水素活性化触媒をさらに混合して、製造することができる。混合の方法は、特に限定されないが、例えば、粒子（Ａ）と、粒子（Ｂ）と、所望により粒子（Ｃ）および／または水素活性化触媒とを混合容器に入れ、混合することにより製造することができる。
また、原料混合物中の粒子の粒子径分布としては、粒子（Ａ）および粒子（Ｂ）の９８質量％以上が１０００μｍ以下の粒子径を有することが好ましい。粒子径が１０００μｍ以下であると、反応時間をより短縮することができ、工業的生産により適合する。また、前述の観点からは、粒子（Ａ）および粒子（Ｂ）の９８質量％以上が０．１μｍ〜１０００μｍの粒子径を有することが好ましい。
【００５６】
［水素の吸収・吸着］
吸着・吸収工程では、原料混合物を、マグネシウムの融点未満の温度で、水素ガスと接触させ、前記マグネシウムの粒子（Ａ）に水素を吸収または吸着させる。
【００５７】
（マグネシウムの融点未満の温度）
マグネシウムの融点は９２３Ｋであることから、マグネシウムの融点未満の温度は９２３Ｋ未満である。マグネシウムが融解すると、良質の金属間化合物粒子を得ることができない。
【００５８】
粒子（Ａ）に水素を吸収または吸着させるために適した温度領域としては、４７３Ｋ以上９２３Ｋ未満が好ましく、水素の吸収または吸着が進行し、かつマグネシウムの粒子（Ａ）の融着が起きないことから、５２３Ｋ以上８７３Ｋ以下がより好ましく、実用的な温度領域として５７３Ｋ以上７７３Ｋ以下がさらに好ましい。
【００５９】
（水素ガス）
本発明において、原料混合物を水素ガスと接触させるとは、原料混合物を、水素ガスを２０体積％以上、好ましくは５０体積％以上、より好ましくは７５体積％以上含むガス中に存在させることをいう。
原料混合物を水素ガスと接触させる方法としては、具体的には、原料混合物を封入した反応容器内に水素ガスを２０体積％以上、好ましくは５０体積％以上、より好ましくは７５体積％以上含むガスを導入し、水素圧を印加する方法が望ましい。
【００６０】
水素ガスは、純度に関しては、不純物が原料金属の反応性、第三成分の反応性、水素の反応性、触媒成分の活性に悪影響を及ぼすものでなければ、重要な要素ではない。故に、水素ガスでヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性ガスで希釈したものを用いることが出来る。
【００６１】
しかしながら、本発明の金属間化合物生成反応の速度は水素ガスの濃度（分圧）に強く影響されるため、不活性ガスで希釈した水素を用いる場合には、その水素分圧が所定の圧力であることが望ましい。ゆえに、水素圧としては、水素分圧として、５００ｈＰａ〜２ＭＰａを用いることが好ましく、反応容器の要求堅牢性およびそれに伴う価格上昇を考慮すると、０．１ＭＰａ〜１．５ＭＰａを用いることがより好ましく、０．１ＭＰａ〜１ＭＰａを用いることがさらに好ましい。
【００６２】
本工程における好適水素分圧は温度に対する依存性があり、５９８Ｋでは０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａが好適な水素分圧であり、６２３Ｋでは０．２ＭＰａ〜１ＭＰａが好適な水素分圧である。この範囲内であると、粒子（Ａ）に水素がよりよく吸収・吸着される。
【００６３】
［反応工程］
反応工程では、密閉した反応容器内で、前記原料混合物をマグネシウムの融点未満の温度領域に保持する。
【００６４】
反応工程は、吸収・吸着工程に引き続いて行われる工程であり、反応容器内への水素ガスの導入を停止し、反応容器を密閉してから開始する。
【００６５】
反応工程における反応温度は、吸収・吸着工程の温度と同様である。すなわち、９２３Ｋ以上の反応温度ではマグネシウムが融解し、良質の金属間化合物粒子を得ることができないため、マグネシウムの融点である９２３Ｋ未満の温度領域で反応を行う。また、反応速度向上の観点から、反応温度は４７３Ｋ以上とすることが好ましい。故に、反応温度は４７３Ｋ〜９２３Ｋの温度領域が好ましく、反応が進行し、かつ原料粒子の融着が起きない反応温度として５２３Ｋ〜８７３Ｋの温度領域がより好ましく、実用的という観点から、反応温度として５７３Ｋ〜７７３Ｋの温度領域がより好ましい。
【００６６】
反応工程は密閉した反応容器内で反応が進行するため、反応系の内外で物質の出入りはなく、反応容器内の水素分圧は、主に温度による影響を受ける。水素分圧として５００ｈＰａ〜２ＭＰａが好ましく、反応容器の要求堅牢性ならびにそれに伴う価格上昇を考慮すると、０．１ＭＰａ〜１．５ＭＰａがより好ましく、０．１ＭＰａ〜１ＭＰａがさらに好ましい。
【００６７】
反応工程における好適水素分圧は反応温度への依存性があり、５９８Ｋでは０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａが好適な水素分圧であり、６２３Ｋでは０．２ＭＰａ〜１ＭＰａが好適な水素分圧である。この範囲内であると、金属間化合物粒子の生成速度がより向上する。
【００６８】
反応工程においては、温度を一定に保持する必要はなく、マグネシウムの融点未満の温度領域で変化させてもよい。温度を変化させることにより、粒子（Ａ）への水素の吸収・吸着または粒子（Ａ）からの水素の放出・脱着が行われる。
温度を変化させる方法としては、具体的には、さらに加熱して温度を上昇させたり、冷却して温度を降下させたりしてもよい。また、加熱した後冷却するサイクルまたは冷却した後加熱するサイクルを１回以上繰り返してもよい。
【００６９】
反応工程においては、また、原料混合物に機械的操作を加えてもよい。機械的操作としては、撹拌、振動等がある。撹拌する方法としては、反応容器内に撹拌装置を仕込んでおき、それを用いて撹拌する方法、反応容器自体を振動、振盪、または回転させる等の手段により撹拌する方法が挙げられる。振動する方法としては、反応容器内に振動装置を仕込んでおき、それを用いて振動する方法、反応容器自体に振動を与える等の手段により振動する方法が挙げられる。
【００７０】
原料混合物をマグネシウムの融点未満の温度領域に保持する時間（反応時間）は、原料混合物中の粒子の種類および粒子径によっても変わってくるため、一律に定めることはできず、反応が完了するまでの時間以上となる。具体的な時間は、予備実験などによって定めることができる。
【００７１】
水素圧、温度のスイング、反応物の攪拌・振動等の反応因子は、反応系中での金属への水素吸着に由来する局部過熱による反応促進、温度スイングによる金属の水素吸着量の変化に由来する水素の吸着・脱着に伴う粒子の膨張収縮による自己破砕、物質移動、攪拌や振動に由来する粒子同士あるいは粒子と壁面や粒子と攪拌子の衝突による反応表面の更新に関与していると想定される。この場合の攪拌や振動はメカニカルアロイングの場合のように高い機械的エネルギーによる原料金属粒子の微粉砕、圧着等により合金化を行うものではないため、高エネルギー攪拌あるいは振動装置を必要としない。これらの方法以外で上記の効果を生じる方法があれば上記の反応因子以外の手法を用いることが出来る。すなわち、通常用いるよりもさらに粒度の小さな原料金属粒子を用いると、これらの反応方法を用いることなく本発明の金属間化合物粒子生成反応を達成することが出来る。具体的には粒子径３００μｍ以下のケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属の粒子を原料とし、粒子径１８０μｍ以下のマグネシウムの粒子を用いることにより、水素圧ならびに温度のスイング、反応物の攪拌・振動を付与することなく反応を完結することが出来る。
【００７２】
これまで述べてきたように、マグネシウムの粒子（Ａ）とケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選択される少なくとも１種の金属の粒子（Ｂ）との反応によるＭｇ2Ｘ金属間化合物の生成において、水素ガスは重要な役割を果たしている。しかしながら、水素ガス吸着能の無い金属間化合物Ｍｇ2Ｘでは、水素ガス吸着による自己破砕・微粒子化（ＨＤ：hydrogen decrepitation）は起きず、従って、本発明の製造方法における微粉生成は上記の水素吸着による自己破砕・微粒子化によるものではない。
【００７３】
本発明の製造方法ではマクロな意味での反応物の融解はおきていないと想定され、また、気相あるいは液相での成長もおきないと想定される。そのため、生成する単結晶金属間化合物粒子の粒子径は、原料粒子（マグネシウムの粒子、ならびにケイ素およびゲルマニウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属の粒子）の粒子径によって決まり、原料粒子の単結晶はそのまま金属間化合物粒子の単結晶に変換されるか、または、もとの原料粒子が金属間化合物粒子に変換する過程で複数の金属間化合物粒子集合体に成長するか複数の金属間化合物の単結晶に分裂すると考えられる。特に、原料粒子の粒子径がある程度大きい場合には金属間化合物に変換する過程で原料金属相−金属間化合物粒子相の間での歪が大きくなり、そのまま単結晶の金属間化合物粒子を生成することが極度に困難になるため、生成する金属間化合物粒子の大きさは原料金属粒子と比較して小さいものになっていると考えられる。また、Ｍｇ2Ｘへの変換に伴う粒子内でのひずみが小さく、粒子の破壊を伴わない場合には、原料金属粒子がそのままＭｇ2Ｘ単結晶粒子へと変換される場合もあると考えられる。
【００７４】
本発明の製造方法では、反応工程後に、密閉した反応容器の温度を常温まで下げて生成した金属間化合物を得るが、製造された金属間化合物粒子を粉砕または解砕する工程を含まなくても、金属間化合物粒子を直接得ることができる。生成した金属間化合物粒子が凝集塊を形成している場合には、振動を与える操作等して、粒子を解砕してもよいが、この操作は前述の金属間化合物粒子を粉砕または解砕する工程には含まれない。
【００７５】
本発明の製造方法では、反応工程後に、反応容器の内部を真空にする工程を含まないことが好ましい。反応工程終了時に反応容器内では金属間化合物の生成が完了しているので、反応容器の内部を真空にする工程を行っても、それ以上、金属間化合物の生成をしないからである。また、反応容器に漏れがある場合、真空曝露と水素ガスの導入を繰り返す操作は容器中に酸素ガスと水素ガスを含む爆発限界内組成を生じる危険があり、その意味でも容器の真空曝露を避けることが望ましい。
【００７６】
［金属間化合物粒子］
本発明の製造方法により、金属間化合物粒子が得られる。
マグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）の９８質量％が１０００μｍ以下の粒子径を有する原料混合物を用いると、本発明の製造方法によって、金属間化合物粒子中の単結晶粒子径が３００μｍ未満である金属間化合物粒子が得られる。
【００７７】
この金属間化合物は下記式（１）で表すことができる。
Ｍｇ2Ｘ                          （１）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素である。ＭｇとＸとの原子数比＝（Ｍｇの全原子数／Ｘの総原子数）は２／１である。］
【００７８】
マグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）に加えて、さらに、ビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｙの単体または化合物を含む原料混合物を用いると、金属間化合物は下記式（２）〜（５）のいずれかで表すことができる。この場合には、元素Ｙの原子は金属間化合物中に格子置換原子および／または格子間原子として存在していると考えられる。
【００７９】
Ｍｇ2Ｘ：Ｙ                     （２）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。］
【００８０】
Ｍｇ2-αＸ1-βＹα+β+γ            （３）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０≦α≦０．５、０≦β≦０．５、０≦γ≦０．６、α＋β＋γ＞０、６α＋６β＋５γ≦３］
【００８１】
Ｍｇ2-αＸ1-βＹα+β              （４）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０≦α≦０．５、０≦β≦０．５、０＜α＋β≦０．５］
【００８２】
Ｍｇ2ＸＹγ                     （５）
［式中、Ｍｇはマグネシウムであり、Ｘはケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、Ｙはビスマス、銀、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ナトリウムおよびリチウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。０＜γ≦０．６］
【００８３】
（金属間化合物粒子の粒子径）
本発明の金属間化合物粒子は、原料粒子である、マグネシウムの粒子（Ａ）および元素Ｘの粒子（Ｂ）の粒子径がある程度大きい場合、具体的には、３００μｍ以上である場合には、生成する金属間化合物単結晶粒子の粒子径が原料粒子の粒子径よりも小さいサイズ、具体的には、３００μｍ未満の単結晶粒子となる。このように、原料粒子よりも小さいサイズの金属間化合物単結晶粒子を自動的に生成するため、生成した粒子を粉砕・解砕する工程を省くか簡素化することができ、大量生産に適している。
なお、単結晶粒子の粒子径（単結晶粒子径）は、ＳＥＭを用いて測定した値である。単結晶との判断は結晶の形状と表面の性状によって行う。
【００８４】
本発明者らは、原料粒子の粒子径を変えて本発明の製造方法による金属間化合物粒子の製造を行い、ケイ素およびゲルマニウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属の粒子の大きさが、生成する金属間化合物単結晶粒子の粒子径と相関を示すことを見出した。ゆえに、３００μｍ以下のサイズのＳｉ粒子を用いた反応では最大粒子径１５０μｍの単結晶Ｍｇ2Ｓｉが生成するのに対し、３２μｍ以下のＳｉ粒子を用いた同様の反応では最大粒子径４０μｍの単結晶Ｍｇ2Ｓｉが生成する。より小さいＳｉ粒子、すなわち、５μｍ以下のＳｉ粒子を用いた同様の反応では最大粒子径８μｍの単結晶Ｍｇ2Ｓｉが生成する。これは原料となるＳｉの単結晶粒子のサイズが５μｍ以下の場合、各単結晶Ｓｉがそのまま単一のＭｇ2Ｓｉ単結晶粒子に変換する場合があるが、大きいＳｉ粒子は変換過程で開裂し、複数のＭｇ2Ｓｉ粒子を生成するためと説明できる。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例、比較例および参考例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
なお、以下の例中に用いられる用語の説明を下に示す。
ＸＲＤ：Ｘ線回折法またはＸ線回折測定装置。粉末試料を用い、ＣｕＫα線で２θ法で測定を行った。
ＴＥＭ：透過型電子顕微鏡
ＳＥＭ：走査型電子顕微鏡
粒度：粒子径（分級に用いたメッシュの目開きの大きさ）
【００８６】
［参考例１］
〈加熱下でマグネシウム粒子とケイ素粒子に水素ガス圧印加と真空除去を繰り返す方法によるマグネシウムシリサイドの製造方法〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、乳鉢を用いて混合して原料混合物を調製した。
秤量した原料混合物を真空容器に封入し、温度６２３Ｋで水素の印加・真空除去を１回〜１０回繰り返し行い、水素ガスの印加・真空除去サイクル増加に伴うマグネシウムシリサイド（Ｍｇ2Ｓｉ）の合成挙動を観察した。すなわち、水素ガスの印加前（０サイクル）、水素ガスの印加・真空除去を１回（１サイクル）、３回（３サイクル）、５回（５サイクル）または１０回（１０サイクル）行った後、反応容器の内容物を取り出した。これらをサンプルとしたＸＲＤ分析の結果から、水素を１回印加した段階でＭｇ2Ｓｉ相の形成が開始され、水素を繰り返し印加・真空除去するに従い、Ｍｇ2Ｓｉ相が成長していく挙動が観察された。水素ガスの印加・真空除去を１０サイクル繰り返すことにより、ほぼＭｇ2Ｓｉの単相が得られた。この１０サイクルに要した時間は２４０時間であった。図１に水素ガスの印加前（０サイクル）、水素ガスの印加・真空除去３サイクル後、５サイクル後、および１０サイクル後の各サンプルのＸＲＤパターンを示す。この結果から、Ｍｇ2Ｓｉ相は１サイクル後に形成開始されるが、反応完了までは水素ガスの印加・真空除去サイクルを繰り返すことが必要であることが示唆された。
【００８７】
［実施例１］
〈水素ガス圧下マグネシウム粒子とケイ素粒子を加熱・冷却するワンステップ法によるマグネシウムシリサイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、乳鉢を用いて混合して原料混合物を調製した。
秤量した試料を真空容器に封入し、温度６２３Ｋで１ＭＰａの水素圧を印加し放置した。続いて容器の温度を７２３Ｋに昇温し放置した後、再び６２３Ｋに冷却した。水素圧の印加開始から反応終了までに要した時間は４８時間であった。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、ほぼＭｇ2Ｓｉの単相が得られた。図２にＸＲＤパターンを示す。
また、このサンプルから走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察で単結晶と見られる結晶を取り出し、この結晶をスライスしたものを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察するとともに電子線回析像を記録した。ＳＥＭによる観察結果から、Ｍｇ2Ｓｉ粒子の大きさは２．５〜８０μｍであった。また、ＳＥＭによる粒子の形状および表面状態の観察より、これらの粒子は単結晶粒子と微小な単結晶を一次粒子とする複合体粒子よりなることがわかった。図３に単結晶粒子の電子線回析像およびＴＥＭ像を示す。
【００８８】
［実施例２］
〈水素ガス圧下マグネシウム粒子とゲルマニウム粒子を加熱・冷却するワンステップ法によるマグネシウムゲルマナイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびゲルマニウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、乳鉢を用いて混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、ほぼＭｇ2Ｇｅの単相が得られた。図４に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００８９】
［実施例３］
〈水素ガス圧下マグネシウム粒子とスズ粒子を加熱・冷却するワンステップ法によるマグネシウムスタンナイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびスズ粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１５０μｍ以下）を化学量論的に秤量し、乳鉢を用いて混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、ほぼＭｇ2Ｓｎの単相が得られた。図５に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９０】
［実施例４］
〈パラジウム触媒添加によるマグネシウムシリサイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、これに塩化パラジウム（ＩＩ）を触媒量加え、乳鉢を用いて十分に混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造したところ、実施例１の反応時間の１０％の反応時間で反応が終了した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、ほぼＭｇ2Ｓｉの単相が得られた。図６に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９１】
［実施例５］
〈チタン触媒添加によるマグネシウムシリサイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、これに塩化チタンを触媒量加え、乳鉢を用いて十分に混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造したところ、実施例１の反応時間の５０％の反応時間で反応が終了した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、ほぼＭｇ2Ｓｉの単相が得られた。図７に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９２】
［実施例６］
〈ニオブ触媒添加によるマグネシウムシリサイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、これに五酸化ニオブを触媒量加え、乳鉢を用いて十分に混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造したところ、実施例１の反応時間の５０％の反応時間で反応が終了した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、ほぼＭｇ2Ｓｉの単相が得られた。図８に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９３】
［実施例７］
〈ニッケル触媒添加によるマグネシウムシリサイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、これに塩化ニッケルを触媒量加え、乳鉢を用いて十分に混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造したところ、実施例１の反応時間の５０％の反応時間で反応が終了した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、ほぼＭｇ2Ｓｉの単相が得られた。図９に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９４】
［実施例８］
〈パラジウム触媒添加による銀を添加したマグネシウムシリサイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、これに銀粉末（ＭｇおよびＳｉの合計原子数の２０原子％のＡｇを含む）と塩化パラジウム（ＩＩ）を触媒量加え、乳鉢を用いて十分に混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造したところ、実施例１の反応時間の１０％の反応時間で反応が終了した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、ほぼＭｇ2Ｓｉの単相が得られた。図１０に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９５】
［実施例９］
〈水素ガス圧下マグネシウム−銀合金粒子とスズ粒子を加熱・冷却するワンステップ法によるＡｇ含有マグネシウムスタナイド粒子の製造〉
マグネシウム−銀合金（Ｍｇ2Ａｇ3）粒子（純度９９．９粒度１８０μｍ以下）およびスズ粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１５０μｍ以下）をマグネシウム：スズが原子数比で２：１になるように秤量し、乳鉢を用いて十分に混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、Ａｇ相の他、ほぼＭｇ2Ｓｎの相が得られた。図１１に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９６】
［実施例１０］
〈ビスマスを添加したマグネシウムシリサイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、これに金属ビスマス粉末（ＭｇおよびＳｉの合計原子数の２０原子％のＢｉを含む）を加え、乳鉢で十分に混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、Ｍｇ2Ｓｉと比べＸＲＤのピーク位置が移動していた。図１２に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９７】
［実施例１１］
〈銀を添加したマグネシウムシリサイド粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、これに銀粉末（ＭｇおよびＳｉの合計原子数の２０原子％のＡｇを含む）を加え、乳鉢で十分に混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造した。製造した金属粒子をサンプルとしたＸＲＤ分析の結果によると、Ｍｇ2Ｓｉと比べＸＲＤのピーク位置が移動していた。図１３に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９８】
［実施例１２］
〈マグネシウムシリサイド微粒子の製造〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度２０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度５μｍ以下）を化学量論的に秤量し、乳鉢で十分に混合して原料混合物を調製した。
調製した原料混合物を用いて、実施例１と同様の反応条件で、金属粒子を製造した。製造した金属粒子をサンプルとしたＳＥＭ観察によるとＭｇ2Ｓｉ粒子の最大粒子径は８μｍであった。また、このサンプルのＸＲＤ分析の結果によると、ほぼＭｇ2Ｓｉの単相が得られた。図１４に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【００９９】
［比較例１］
〈不活性ガス雰囲気下でのマグネシウム粒子とケイ素粒子の反応〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、乳鉢で十分に混合して原料混合物を調製した。
秤量した原料混合物を真空容器に封入し、温度６２３Ｋで１ＭＰａのアルゴンガスで加圧し放置した。続いて容器の温度を７２３Ｋに昇温し放置した後、再び６２３Ｋに冷却した。冷却後、反応容器の内容物を回収し、この内容物をサンプルとしてＸＲＤ分析を行ったところ、このサンプルは原料組成と同じＭｇ粒子とＳｉ粒子の混合物であった。図１５に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【０１００】
［比較例２］
〈１０％水素−９０％アルゴン雰囲気下でのマグネシウム粒子とケイ素粒子の反応〉
マグネシウム粒子（純度９９．９質量％以上、粒度１８０μｍ以下）およびケイ素粒子（純度９９．９質量％以上、粒度３００μｍ以下）を化学量論的に秤量し、乳鉢で十分に混合して原料混合物を調製した。
秤量した原料混合物を真空容器に封入し、温度６２３Ｋで水素−アルゴン混合ガス（水素１０％−アルゴン９０％）０．１ＭＰａを印加し放置した。続いて容器の温度を７２３Ｋに昇温し放置した後、再び６２３Ｋに冷却した。冷却後、反応容器の内容物を回収し、これをサンプルとしてＸＲＤ分析を行ったところ、このサンプルは原料組成と同じＭｇ粒子とＳｉ粒子の混合物であった。図１６に、このサンプルのＸＲＤパターンを示す。
【図１】
2015145512.tif 000002
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2015145512.tif 000012
【図１３】
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【図１４】
2015145512.tif 000014
【図１５】
2015145512.tif 000015
【図１６】
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【図３】
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