ග්රැෆිටීකරණය යනු අස්ඵටික, අක්රමවත් කාබන් ද්රව්ය ඇණවුම් කළ ග්රැෆිටික් ස්ඵටික ව්යුහයක් බවට පරිවර්තනය කරන මූලික ක්රියාවලියකි, එහි ප්රධාන පරාමිතීන් ග්රැෆිටීකරණ උපාධිය, ද්රව්ය ගුණාංග සහ නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාවයට සෘජුවම බලපායි. ග්රැෆිටීකරණය සඳහා තීරණාත්මක ක්රියාවලි පරාමිතීන් සහ තාක්ෂණික සලකා බැලීම් පහත දැක්වේ:
I. මූලික උෂ්ණත්ව පරාමිතීන්
ඉලක්ක උෂ්ණත්ව පරාසය
ග්රැෆයිටීකරණය සඳහා ද්රව්ය 2300–3000℃ දක්වා රත් කිරීම අවශ්ය වේ, එහිදී:
- 2500℃ යනු ග්රැෆයිට් අන්තර් ස්ථර පරතරය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කිරීම සඳහා තීරණාත්මක ලක්ෂ්යයක් සනිටුහන් කරයි, එමඟින් ඇණවුම් කළ ව්යුහය ගොඩනැගීම ආරම්භ වේ;
- 3000℃ දී, ග්රැෆිටීකරණය අවසන් වීමට ආසන්න වන අතර, අන්තර් ස්ථර පරතරය 0.3354 nm (පරිපූර්ණ ග්රැෆයිට් අගය) දී ස්ථායීකරණය වන අතර ග්රැෆිටීකරණ උපාධිය 90% ඉක්මවයි.
ඉහළ-උෂ්ණත්ව රඳවා ගැනීමේ කාලය
- උදුනේ ඒකාකාර උෂ්ණත්ව ව්යාප්තිය සහතික කිරීම සඳහා ඉලක්කගත උෂ්ණත්වය පැය 6-30 අතර කාලයක් පවත්වා ගන්න;
- ප්රතිරෝධය නැවත ඇතිවීම වැළැක්වීමට සහ උෂ්ණත්ව උච්චාවචනයන් නිසා ඇතිවන දැලිස් දෝෂ වළක්වා ගැනීමට බල සැපයුම අතරතුර අමතර පැය 3–6ක් රඳවා තබා ගැනීම අවශ්ය වේ.
II. තාපන වක්ර පාලනය
අදියරගත තාපන උපායමාර්ගය
- ආරම්භක තාපන අවධිය (0–1000℃): වාෂ්පශීලී ද්රව්ය (උදා: තාර, වායූන්) ක්රමයෙන් මුදා හැරීම ප්රවර්ධනය කිරීම සහ උදුන පුපුරා යාම වැළැක්වීම සඳහා 50℃/h දී පාලනය කෙරේ;
- තාපන අවධිය (1000–2500℃): විදුලි ප්රතිරෝධය අඩු වන විට 100℃/h දක්වා වැඩි වේ, බලය පවත්වා ගැනීම සඳහා ධාරාව සකස් කරනු ලැබේ;
- ඉහළ-උෂ්ණත්ව ප්රතිසංයෝජන අවධිය (2500–3000℃): දැලිස් දෝෂ අලුත්වැඩියාව සහ ක්ෂුද්ර ස්ඵටික ප්රතිසංවිධානය සම්පූර්ණ කිරීම සඳහා පැය 20–30 අතර කාලයක් රඳවා තබා ගනී.
වාෂ්පශීලී කළමනාකරණය
- දේශීයකරණය වූ සාන්ද්රණය වළක්වා ගැනීම සඳහා අමුද්රව්ය වාෂ්පශීලී අන්තර්ගතය මත පදනම්ව මිශ්ර කළ යුතුය;
- කාර්යක්ෂම වාෂ්පශීලී ගැලවීම සහතික කිරීම සඳහා ඉහළ පරිවාරකයේ වාතාශ්රය සිදුරු සපයා ඇත;
- අසම්පූර්ණ දහනය සහ කළු දුම ජනනය වීම වැළැක්වීම සඳහා උච්ච වාෂ්පශීලී විමෝචනයේදී (උදා: 800–1200℃) තාපන වක්රය මන්දගාමී කරනු ලැබේ.
III. උදුන පැටවීමේ ප්රශස්තිකරණය
ඒකාකාර ප්රතිරෝධක ද්රව්ය ව්යාප්තිය
- අංශු පොකුරු කිරීම නිසා ඇතිවන පක්ෂග්රාහී ධාරා වැළැක්වීම සඳහා ප්රතිරෝධක ද්රව්ය දිගු රේඛා පැටවීම හරහා උදුන හිසේ සිට වලිගය දක්වා ඒකාකාරව බෙදා හැරිය යුතුය;
- ප්රතිරෝධක විචලනයන් හේතුවෙන් දේශීය උනුසුම් වීම වළක්වා ගැනීම සඳහා නව සහ භාවිතා කරන ලද කබොල සුදුසු පරිදි මිශ්ර කළ යුතු අතර ස්ථරවල ගොඩගැසීම තහනම් කළ යුතුය.
සහායක ද්රව්ය තෝරා ගැනීම සහ අංශු ප්රමාණය පාලනය
- සහායක ද්රව්යවලින් ≤10% ක් ප්රතිරෝධක අසමානතාවය අවම කිරීම සඳහා 0–1 mm දඩ වලින් සමන්විත විය යුතුය;
- අපිරිසිදු අවශෝෂණ අවදානම අඩු කිරීම සඳහා අඩු අළු (<1%) සහ අඩු වාෂ්පශීලී (<5%) සහායක ද්රව්යවලට ප්රමුඛත්වය දෙනු ලැබේ.
IV. සිසිලනය සහ බෑම පාලනය
ස්වාභාවික සිසිලන ක්රියාවලිය
- ජලය ඉසීමෙන් බලහත්කාරයෙන් සිසිලනය කිරීම තහනම්ය; ඒ වෙනුවට, තාප පීඩන ඉරිතැලීම් වැළැක්වීම සඳහා ග්රැබ් හෝ චූෂණ උපාංග භාවිතයෙන් ද්රව්ය ස්ථරයෙන් ස්ථරයට ඉවත් කරනු ලැබේ;
- ද්රව්යය තුළ ක්රමයෙන් උෂ්ණත්ව අනුක්රමණයන් සහතික කිරීම සඳහා සිසිලන කාලය දින ≥7 ක් විය යුතුය.
බෑමේ උෂ්ණත්වය සහ කබොල හැසිරවීම
- ප්රශස්ත බෑම සිදු වන්නේ කබොල ~150℃ දක්වා ළඟා වූ විටය; අකාලයේ ඉවත් කිරීම ද්රව්ය ඔක්සිකරණය (නිශ්චිත මතුපිට ප්රදේශය වැඩි වීම) සහ කබොල හානි ඇති කරයි;
- බෑමේදී කබොල මතුපිට මත 1-5 mm ඝන කබොලක් (සුළු අපද්රව්ය අඩංගු) සාදනු ලබන අතර නැව්ගත කිරීම සඳහා සුදුසුකම් ලත් ද්රව්ය ටොන් බෑග්වල ඇසුරුම් කර වෙන වෙනම ගබඩා කළ යුතුය.
V. ග්රැෆිටිකරණ උපාධි මිනුම් සහ දේපල සහසම්බන්ධය
මිනුම් ක්රම
- X-කිරණ විවර්තනය (XRD): ෆ්රෑන්ක්ලින්ගේ සූත්රය භාවිතයෙන් ලබාගත් ග්රැෆිටීකරණ අංශක g සමඟින්, (002) විවර්තන උච්ච ස්ථානය හරහා අන්තර් ස්ථර පරතරය d002 ගණනය කරයි:
g=0.00860.3440−2c0×100%
(මෙහි c0 යනු මනින ලද අන්තර් ස්ථර පරතරයයි; d002=0.3360nm වූ විට g=84.05%).
- රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය: D-උච්චයේ සිට G-උච්චයේ තීව්රතා අනුපාතය හරහා ග්රැෆිටයිලේෂන් උපාධිය ඇස්තමේන්තු කරයි.
දේපළ බලපෑම
- ග්රැෆිටීකරණ අංශකයේ සෑම 0.1 ක වැඩිවීමක්ම ප්රතිරෝධකතාව 30% කින් අඩු කරන අතර තාප සන්නායකතාවය 25% කින් වැඩි කරයි;
- අධික ග්රැෆිටීකරණය කරන ලද ද්රව්ය (> 90%) 1.2×10⁵ S/m දක්වා සන්නායකතාවක් ලබා ගනී, නමුත් බලපෑම් දෘඪතාව අඩු විය හැකි අතර, කාර්ය සාධනය සමතුලිත කිරීම සඳහා සංයුක්ත ද්රව්ය ශිල්පීය ක්රම අවශ්ය වේ.
VI. උසස් ක්රියාවලි පරාමිති ප්රශස්තිකරණය
උත්ප්රේරක ග්රැෆිටීකරණය
- යකඩ/නිකල් උත්ප්රේරක Fe₃C/Ni₃C අතරමැදි අවධි සාදයි, ග්රැෆිටීකරණ උෂ්ණත්වය 2200℃ දක්වා අඩු කරයි;
- බෝරෝන් උත්ප්රේරක කාබන් ස්ථරවලට අන්තර් සම්බන්ධ වී අනුපිළිවෙල ප්රවර්ධනය කරයි, ඒ සඳහා 2300℃ අවශ්ය වේ.
අතිශය ඉහළ උෂ්ණත්ව ග්රැෆිටීකරණය
- ප්ලාස්මා චාප උණුසුම (ආගන් ප්ලාස්මා හර උෂ්ණත්වය: 15,000℃) න්යෂ්ටික ශ්රේණියේ සහ අභ්යවකාශ ශ්රේණියේ මිනිරන් සඳහා සුදුසු, 3200℃ මතුපිට උෂ්ණත්වය සහ ග්රැෆිටිකරණ අංශක 99% ට වඩා වැඩි කරයි.
ක්ෂුද්ර තරංග ග්රැෆිටීකරණය
- 2.45 GHz මයික්රෝවේව් කාබන් පරමාණු කම්පන උද්දීපනය කරයි, උෂ්ණත්ව අනුක්රමණයකින් තොරව 500℃/මිනිත්තුවකට තාපන අනුපාත සක්රීය කරයි, නමුත් තුනී බිත්ති සහිත සංරචක (<50 mm) වලට සීමා වේ.
පළ කිරීමේ කාලය: සැප්තැම්බර්-04-2025