காட்மியம் செயல்முறை படிகள் மற்றும் அளவுருக்கள்

I. மூலப்பொருள் முன் சிகிச்சை மற்றும் முதன்மை சுத்திகரிப்பு

1. ‌உயர்-தூய்மை காட்மியம் மூலப்பொருள் தயாரிப்பு‌

• ‌அமிலக் கழுவுதல்: மேற்பரப்பு ஆக்சைடுகள் மற்றும் உலோக அசுத்தங்களை அகற்ற, தொழில்துறை தர காட்மியம் இங்காட்களை 5%-10% நைட்ரிக் அமிலக் கரைசலில் 40-60°C வெப்பநிலையில் 1-2 மணி நேரம் மூழ்க வைக்கவும். நடுநிலை pH மற்றும் வெற்றிடம் உலரும் வரை அயனியாக்கம் நீக்கப்பட்ட தண்ணீரில் கழுவவும்.
• ‌ஹைட்ரோமெட்டலர்ஜிகல் லீச்சிங்: காட்மியம் கொண்ட கழிவுகளை (எ.கா., செம்பு-காட்மியம் கசடு) சல்பூரிக் அமிலத்துடன் (15-20% செறிவு) 80-90°C வெப்பநிலையில் 4-6 மணி நேரம் பதப்படுத்தி, ≥95% காட்மியம் கசிவுத் திறனை அடைகிறது. ஸ்பாஞ்ச் காட்மியம் பெற இடப்பெயர்ச்சிக்காக துத்தநாகப் பொடியை (1.2-1.5 மடங்கு ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் விகிதம்) வடிகட்டி சேர்க்கவும்.

1. ‌உருகுதல் மற்றும் வார்ப்பு‌

• அதிக தூய்மை கொண்ட கிராஃபைட் சிலுவைகளில் கடற்பாசி காட்மியத்தை ஏற்றி, ஆர்கான் வளிமண்டலத்தில் 320-350°C வெப்பநிலையில் உருக்கி, மெதுவாக குளிர்விக்க கிராஃபைட் அச்சுகளில் ஊற்றவும். ≥8.65 கிராம்/செ.மீ³ அடர்த்தி கொண்ட இங்காட்களை உருவாக்கவும்.

II. மண்டல சுத்திகரிப்பு

1. ‌உபகரணங்கள் மற்றும் அளவுருக்கள்‌

• உருகிய மண்டல அகலம் 5-8 மிமீ, பயணிக்கும் வேகம் 3-5 மிமீ/மணி, மற்றும் 8-12 சுத்திகரிப்பு பாஸ்கள் கொண்ட கிடைமட்ட மிதக்கும் மண்டல உருகும் உலைகளைப் பயன்படுத்தவும். வெப்பநிலை சாய்வு: 50-80°C/செ.மீ; வெற்றிடம் ≤10⁻³ Pa.
• ‌தூய்மையற்ற பிரித்தல்: மீண்டும் மீண்டும் மண்டலம் இங்காட் வாலில் அடர் ஈயம், துத்தநாகம் மற்றும் பிற அசுத்தங்களை அனுப்புகிறது. இறுதி 15-20% அசுத்தம் நிறைந்த பகுதியை அகற்றி, இடைநிலை தூய்மை ≥99.999% ஐ அடைகிறது.

1. ‌முக்கிய கட்டுப்பாடுகள்‌

• உருகிய மண்டல வெப்பநிலை: 400-450°C (காட்மியத்தின் உருகுநிலையான 321°C ஐ விட சற்று அதிகமாக);
• குளிரூட்டும் வீதம்: 0.5-1.5°C/நிமிடம், லேட்டிஸ் குறைபாடுகளைக் குறைக்க;
• ஆர்கான் ஓட்ட விகிதம்: ஆக்சிஜனேற்றத்தைத் தடுக்க 10-15 லி/நிமிடம்

III. மின்னாற்பகுப்பு சுத்திகரிப்பு

1. ‌எலக்ட்ரோலைட் உருவாக்கம்‌

• எலக்ட்ரோலைட் கலவை: காட்மியம் சல்பேட் (CdSO₄, 80-120 கிராம்/லி) மற்றும் சல்பூரிக் அமிலம் (pH 2-3), கேத்தோடு வைப்பு அடர்த்தியை அதிகரிக்க 0.01-0.05 கிராம்/லி ஜெலட்டின் சேர்க்கப்பட்டது.

1. ‌செயல்முறை அளவுருக்கள்‌

• அனோட்: கச்சா காட்மியம் தட்டு; கத்தோட்: டைட்டானியம் தட்டு;
• மின்னோட்ட அடர்த்தி: 80-120 A/m²; செல் மின்னழுத்தம்: 2.0-2.5 V;
• மின்னாற்பகுப்பு வெப்பநிலை: 30-40°C; கால அளவு: 48-72 மணி நேரம்; கத்தோட் தூய்மை ≥99.99%‌

IV. வெற்றிடக் குறைப்பு வடிகட்டுதல்

1. ‌உயர் வெப்பநிலை குறைப்பு மற்றும் பிரிப்பு‌

• காட்மியம் இங்காட்களை வெற்றிட உலையில் வைக்கவும் (அழுத்தம் ≤10⁻² Pa), ஹைட்ரஜனை ஒரு ஒடுக்கியாக அறிமுகப்படுத்தி, காட்மியம் ஆக்சைடுகளை வாயு காட்மியமாகக் குறைக்க 800-1000°C க்கு வெப்பப்படுத்தவும். கண்டன்சர் வெப்பநிலை: 200-250°C; இறுதி தூய்மை ≥99.9995%

1. ‌அசுத்தங்களை அகற்றும் திறன்‌

• மீதமுள்ள ஈயம், தாமிரம் மற்றும் பிற உலோக அசுத்தங்கள் ≤0.1 பிபிஎம்;
• ஆக்ஸிஜன் உள்ளடக்கம் ≤5 பிபிஎம்‌

வி. சோக்ரால்ஸ்கி ஒற்றை படிக வளர்ச்சி

1. ‌உருகுதல் கட்டுப்பாடு மற்றும் விதை படிக தயாரிப்பு‌

• உயர்-தூய்மை காட்மியம் இங்காட்களை உயர்-தூய்மை குவார்ட்ஸ் சிலுவைகளில் ஏற்றி, 340-360°C வெப்பநிலையில் ஆர்கானின் கீழ் உருக்கவும். உள் அழுத்தத்தை நீக்க, 800°C வெப்பநிலையில் முன்கூட்டியே அனீல் செய்யப்பட்ட <100>-சார்ந்த ஒற்றை-படிக காட்மியம் விதைகளைப் (விட்டம் 5-8 மிமீ) பயன்படுத்தவும்.

1. ‌படிக இழுப்பு அளவுருக்கள்‌

• இழுக்கும் வேகம்: 1.0-1.5 மிமீ/நிமிடம் (ஆரம்ப நிலை), 0.3-0.5 மிமீ/நிமிடம் (நிலையான-நிலை வளர்ச்சி);
• க்ரூசிபிள் சுழற்சி: 5-10 rpm (எதிர்-சுழற்சி);
• வெப்பநிலை சாய்வு: 2-5°C/மிமீ; திட-திரவ இடைமுக வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கம் ≤±0.5°C‌

1. ‌குறைபாடு அடக்கும் நுட்பங்கள்‌

• ‌காந்தப்புல உதவி: உருகும் கொந்தளிப்பை அடக்கவும், மாசு அடுக்குகளைக் குறைக்கவும் 0.2-0.5 T அச்சு காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்தவும்;
• ‌கட்டுப்படுத்தப்பட்ட குளிர்ச்சி: 10-20°C/h என்ற வளர்ச்சிக்குப் பிந்தைய குளிர்விப்பு விகிதம் வெப்ப அழுத்தத்தால் ஏற்படும் இடப்பெயர்ச்சி குறைபாடுகளைக் குறைக்கிறது.

VI. பிந்தைய செயலாக்கம் மற்றும் தரக் கட்டுப்பாடு

1. ‌படிக எந்திரம்‌

• ‌வெட்டுதல்: 20-30 மீ/வி கம்பி வேகத்தில் 0.5-1.0 மிமீ செதில்களாக வெட்ட வைர கம்பி ரம்பங்களைப் பயன்படுத்தவும்;
• ‌பாலிஷ் செய்தல்: நைட்ரிக் அமிலம்-எத்தனால் கலவையுடன் (1:5 தொகுதி விகிதம்) வேதியியல் இயந்திர மெருகூட்டல் (CMP), மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை Ra ≤0.5 nm ஐ அடைகிறது.

1. ‌தர நிர்ணயங்கள்‌

• ‌தூய்மை: GDMS (ஒளி வெளியேற்ற நிறை நிறமாலை) Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm ஐ உறுதிப்படுத்துகிறது;
• ‌மின்தடை: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (தூய்மை ≥99.9999%);
• ‌படிகவியல் நோக்குநிலை: விலகல் <0.5°; இடப்பெயர்வு அடர்த்தி ≤10³/செ.மீ²

VII. செயல்முறை உகப்பாக்க வழிமுறைகள்

1. ‌இலக்கு வைக்கப்பட்ட அசுத்த நீக்கம்‌

• Cu, Fe போன்றவற்றின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட உறிஞ்சுதலுக்கு அயனி-பரிமாற்ற பிசின்களைப் பயன்படுத்தவும், பல-நிலை மண்டல சுத்திகரிப்புடன் இணைந்து 6N-தர தூய்மையை (99.9999%) அடையவும்.

1. ‌ஆட்டோமேஷன் மேம்படுத்தல்கள்‌

• AI வழிமுறைகள் இழுக்கும் வேகம், வெப்பநிலை சாய்வு போன்றவற்றை மாறும் வகையில் சரிசெய்து, மகசூலை 85% இலிருந்து 93% ஆக அதிகரிக்கின்றன;
• க்ரூசிபிள் அளவை 36 அங்குலமாக அதிகரிக்கவும், 2800 கிலோ ஒற்றை-தொகுதி மூலப்பொருட்களை செயல்படுத்தவும், ஆற்றல் நுகர்வு 80 kWh/kg ஆகக் குறைக்கவும்.

1. ‌நிலைத்தன்மை மற்றும் வள மீட்பு‌

• அயனி பரிமாற்றம் மூலம் அமிலக் கழுவல் கழிவுகளை மீண்டும் உருவாக்குதல் (Cd மீட்பு ≥99.5%);
• வெளியேற்ற வாயுக்களை செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் உறிஞ்சுதல் + கார ஸ்க்ரப்பிங் (Cd நீராவி மீட்பு ≥98%) மூலம் சிகிச்சையளிக்கவும்.

சுருக்கம்

காட்மியம் படிக வளர்ச்சி மற்றும் சுத்திகரிப்பு செயல்முறை ஹைட்ரோமெட்டலர்ஜி, உயர்-வெப்பநிலை இயற்பியல் சுத்திகரிப்பு மற்றும் துல்லியமான படிக வளர்ச்சி தொழில்நுட்பங்களை ஒருங்கிணைக்கிறது. அமிலக் கசிவு, மண்டல சுத்திகரிப்பு, மின்னாற்பகுப்பு, வெற்றிட வடிகட்டுதல் மற்றும் சோக்ரால்ஸ்கி வளர்ச்சி மூலம் - ஆட்டோமேஷன் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு நடைமுறைகளுடன் இணைந்து - இது 6N-தர அதி-உயர்-தூய்மை காட்மியம் ஒற்றை படிகங்களின் நிலையான உற்பத்தியை செயல்படுத்துகிறது. இவை அணுக்கரு கண்டுபிடிப்பாளர்கள், ஒளிமின்னழுத்த பொருட்கள் மற்றும் மேம்பட்ட குறைக்கடத்தி சாதனங்களுக்கான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்கின்றன. எதிர்கால முன்னேற்றங்கள் பெரிய அளவிலான படிக வளர்ச்சி, இலக்கு அசுத்த பிரிப்பு மற்றும் குறைந்த கார்பன் உற்பத்தியில் கவனம் செலுத்தும்.