கிராஃபைட்டாக்கல் செயல்முறையின் முக்கிய அளவுருக்கள் யாவை?

கிராஃபைட்டாக்கல் என்பது உருவமற்ற, ஒழுங்கற்ற கார்பன் சார்ந்த பொருட்களை ஒரு ஒழுங்கான கிராஃபைட் படிக அமைப்பாக மாற்றும் ஒரு முக்கிய செயல்முறையாகும். இதன் முக்கிய அளவுருக்கள் கிராஃபைட்டாக்கல் அளவு, பொருளின் பண்புகள் மற்றும் உற்பத்தித் திறன் ஆகியவற்றில் நேரடியாகத் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. கிராஃபைட்டாக்கல் செயல்முறைக்கான முக்கியமான அளவுருக்கள் மற்றும் தொழில்நுட்பக் கருத்தாய்வுகள் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன:

I. மைய வெப்பநிலை அளவுருக்கள்

இலக்கு வெப்பநிலை வரம்பு
கிராஃபைடைசேஷன் செய்வதற்கு, பொருட்களை 2300–3000℃ வரை சூடுபடுத்த வேண்டும், இங்கு:

• 2500℃ என்பது கிராஃபைட்டின் அடுக்குகளுக்கு இடையேயான இடைவெளியில் குறிப்பிடத்தக்கக் குறைவு ஏற்பட்டு, ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு உருவாக்கம் தொடங்கும் ஒரு திருப்புமுனைப் புள்ளியாகும்;
• 3000℃ வெப்பநிலையில், கிராஃபைட்டாக்கல் நிறைவடையும் தருவாயில், அடுக்குகளுக்கு இடையேயான இடைவெளி 0.3354 நானோமீட்டரில் (சிறந்த கிராஃபைட் மதிப்பு) நிலைபெறுவதோடு, கிராஃபைட்டாக்கல் அளவும் 90%-ஐத் தாண்டுகிறது.

உயர் வெப்பநிலை தக்கவைப்பு நேரம்

• உலையின் வெப்பநிலை சீராகப் பரவுவதை உறுதிசெய்ய, இலக்கு வெப்பநிலையை 6 முதல் 30 மணி நேரம் வரை பராமரிக்கவும்;
• மின்தடை மீள்வதைத் தடுக்கவும், வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்களால் ஏற்படும் படிகக் குறைபாடுகளைத் தவிர்க்கவும், மின்சாரம் வழங்கும் போது கூடுதலாக 3-6 மணிநேரம் நிலைநிறுத்தம் தேவைப்படுகிறது.

II. வெப்பமூட்டும் வளைவு கட்டுப்பாடு

படிப்படியான வெப்பமூட்டும் உத்தி

• ஆரம்ப வெப்பமூட்டும் கட்டம் (0–1000℃): ஆவியாகும் பொருட்கள் (எ.கா., தார், வாயுக்கள்) படிப்படியாக வெளியேறுவதை ஊக்குவிக்கவும், உலை வெடிப்பைத் தடுக்கவும் மணிக்கு 50℃ என்ற அளவில் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது;
• வெப்பமூட்டும் கட்டம் (1000–2500℃): மின்தடை குறையும்போது, ​​வெப்பநிலை மணிக்கு 100℃ ஆக அதிகரிக்கப்பட்டு, திறன் பராமரிக்கப்படும் வகையில் மின்னோட்டம் சரிசெய்யப்படுகிறது;
• உயர்-வெப்பநிலை மறுசேர்க்கை நிலை (2500–3000℃): படிகக் குறைபாடுகளைச் சரிசெய்வதையும் நுண்படிக மறுசீரமைப்பையும் நிறைவு செய்வதற்காக 20–30 மணி நேரம் வைத்திருக்கப்படுகிறது.

நிலையற்ற மேலாண்மை

• குறிப்பிட்ட இடங்களில் செறிவு ஏற்படுவதைத் தவிர்க்க, மூலப்பொருட்கள் அவற்றின் ஆவியாகும் தன்மையின் அடிப்படையில் கலக்கப்பட வேண்டும்.
• ஆவியாகும் பொருட்கள் திறம்பட வெளியேறுவதை உறுதி செய்வதற்காக, மேல் காப்புப் பொருளில் காற்றோட்டத் துளைகள் வழங்கப்பட்டுள்ளன;
• முழுமையற்ற எரிதல் மற்றும் கருப்புப் புகை உருவாவதைத் தடுப்பதற்காக, அதிகபட்ச ஆவியாகும் உமிழ்வு நிலைகளில் (எ.கா., 800–1200℃) வெப்பமூட்டும் வளைவு மெதுவாக்கப்படுகிறது.

III. உலை சுமை உகப்பாக்கம்

சீரான எதிர்ப்புப் பொருள் விநியோகம்

• துகள்கள் ஒன்றுகூடுவதால் ஏற்படும் சார்பு மின்னோட்டங்களைத் தடுப்பதற்காக, மின்தடைப் பொருட்கள் உலையின் தலைப்பகுதியிலிருந்து வால் பகுதி வரை நீளவாட்டுச் சுமை ஏற்றம் மூலம் சீராகப் பரப்பப்பட வேண்டும்.
• மின்தடை மாறுபாடுகளால் குறிப்பிட்ட இடங்களில் அதிக வெப்பம் ஏற்படுவதைத் தவிர்க்க, புதிய மற்றும் பயன்படுத்தப்பட்ட மூசைகளை முறையாகக் கலக்க வேண்டும், மேலும் அவற்றை அடுக்குகளாக அடுக்கக் கூடாது.

துணைப் பொருள் தேர்வு மற்றும் துகள் அளவு கட்டுப்பாடு

• மின்தடை சீரற்ற தன்மையைக் குறைப்பதற்காக, துணைப் பொருட்களில் 10% அல்லது அதற்கும் குறைவாக 0–1 மிமீ நுண்ணிய துகள்கள் இருக்க வேண்டும்;
• மாசு ஒட்டுதல் அபாயங்களைக் குறைப்பதற்காக, குறைந்த சாம்பல் (<1%) மற்றும் குறைந்த ஆவியாகும் தன்மை (<5%) கொண்ட துணைப் பொருட்களுக்கு முன்னுரிமை அளிக்கப்படுகிறது.

IV. குளிரூட்டல் மற்றும் இறக்குதல் கட்டுப்பாடு

இயற்கை குளிரூட்டும் செயல்முறை

• தண்ணீரைத் தெளிப்பதன் மூலம் வலுக்கட்டாயமாகக் குளிர்விப்பது தடைசெய்யப்பட்டுள்ளது; அதற்குப் பதிலாக, வெப்ப அழுத்த விரிசல்களைத் தடுப்பதற்காக, பற்றிகள் அல்லது உறிஞ்சும் கருவிகளைப் பயன்படுத்திப் பொருட்கள் அடுக்கு அடுக்காக அகற்றப்படுகின்றன;
• பொருளுக்குள் படிப்படியான வெப்பநிலை வேறுபாடுகளை உறுதிப்படுத்த, குளிர்விக்கும் நேரம் குறைந்தது 7 நாட்களாக இருக்க வேண்டும்.

இறக்கும் வெப்பநிலை மற்றும் மேலோட்டைக் கையாளுதல்

• மூசைகள் சுமார் 150℃ வெப்பநிலையை அடையும்போது உகந்த இறக்குதல் நிகழ்கிறது; முன்கூட்டியே அகற்றுவது பொருளின் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கும் (அதிகரித்த தன்மேற்பரப்பு) மூசை சேதத்திற்கும் வழிவகுக்கிறது;
• மூசையிலிருந்து பொருட்களை இறக்கும்போது, ​​அதன் மேற்பரப்பில் 1 முதல் 5 மிமீ தடிமன் கொண்ட (சிறிய அசுத்தங்களைக் கொண்ட) ஒரு மேலோடு உருவாகிறது. எனவே, அதனைத் தனியாகச் சேமித்து வைக்க வேண்டும். மேலும், தகுதியான பொருட்களை ஏற்றுமதிக்காக ஒரு டன் பைகளில் அடைக்க வேண்டும்.

V. கிராஃபைட்டாக்கல் படி அளவீடு மற்றும் பண்புத் தொடர்பு

அளவீட்டு முறைகள்

• எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புச்சிதறல் (XRD): ஃபிராங்க்ளின் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி பெறப்பட்ட கிராஃபைட்டாக்கல் அளவு g உடன், (002) விளிம்புச்சிதறல் உச்ச நிலையின் வழியாக அடுக்குகளுக்கு இடையேயான இடைவெளி d002-ஐக் கணக்கிடுகிறது.

(இதில் c0 என்பது அளவிடப்பட்ட அடுக்குகளுக்கு இடையேயான இடைவெளி; d002=0.3360nm ஆக இருக்கும்போது g=84.05%).

• ராமன் நிறமாலையியல்: D-உச்சிக்கும் G-உச்சிக்கும் இடையிலான செறிவு விகிதத்தின் மூலம் கிராஃபைட்டாக்கல் அளவை மதிப்பிடுகிறது.

சொத்து தாக்கம்

• கிராஃபைட்டாக்கல் அளவில் ஏற்படும் ஒவ்வொரு 0.1 அதிகரிப்பும், மின்தடையை 30% குறைத்து, வெப்பக் கடத்துத்திறனை 25% அதிகரிக்கிறது;
• அதிக அளவில் கிராஃபைட்மயமாக்கப்பட்ட பொருட்கள் (>90%) 1.2×10⁵ S/m வரையிலான கடத்துத்திறனை அடைகின்றன, இருப்பினும் தாக்க உறுதித்தன்மை குறையக்கூடும், இதனால் செயல்திறனைச் சமநிலைப்படுத்த கலவைப் பொருள் நுட்பங்கள் அவசியமாகின்றன.

VI. மேம்பட்ட செயல்முறை அளவுரு உகப்பாக்கம்

வினையூக்க கிராஃபைட்டாக்கல்

• இரும்பு/நிக்கல் வினையூக்கிகள் Fe₃C/Ni₃C இடைநிலைக் கட்டங்களை உருவாக்கி, கிராஃபைட்டாக்கல் வெப்பநிலையை 2200℃ ஆகக் குறைக்கின்றன;
• போரான் வினையூக்கிகள் கார்பன் அடுக்குகளுக்குள் ஊடுருவி ஒழுங்கமைப்பை ஊக்குவிக்கின்றன, இதற்கு 2300℃ வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது.

அதி உயர் வெப்பநிலை கிராஃபைடைசேஷன்

• பிளாஸ்மா வில் வெப்பமூட்டல் (ஆர்கான் பிளாஸ்மா உள்ளக வெப்பநிலை: 15,000℃) மூலம் 3200℃ மேற்பரப்பு வெப்பநிலையும், 99%-க்கும் அதிகமான கிராஃபைட்டாக்கல் அளவும் அடையப்படுகிறது. இது அணுசக்தித் தரம் மற்றும் விண்வெளித் தரத்திலான கிராஃபைட்டிற்கு ஏற்றதாகும்.

மைக்ரோவேவ் கிராஃபைடைசேஷன்

• 2.45 GHz மைக்ரோ அலைகள் கார்பன் அணுக்களின் அதிர்வுகளைத் தூண்டி, வெப்பநிலை வேறுபாடுகள் இன்றி நிமிடத்திற்கு 500℃ என்ற வெப்பமூட்டும் வேகத்தை சாத்தியமாக்குகின்றன; இருப்பினும், இது மெல்லிய சுவர்களுடைய பாகங்களுக்கு (<50 மிமீ) மட்டுமே பொருந்தும்.