قضبان النحاس-الألومنيوم في-عملية طلاء البوليمر: تحليل العملية والمواد والتطبيقات الصناعية

النحاس-قضيب الألمنيوم في-يشير طلاء البوليمر إلى عملية تغطية سطح قضيب الألمنيوم النحاسي-بشكل موحد مع مادة هلامية سائلة-مثل المادة العازلة من خلال تقنية محددة، مما يشكل طبقة واقية عازلة. في الأساس، إنها أيضًا عملية طلاء سطح شريط النحاس-الألومنيوم بطبقة عازلة عن طريق صهر البلاستيك وتطبيقه، وهدفها الأساسي هو تحقيق عزل موثوق به، والتكيف مع ظروف العمل المعقدة، مع تحقيق التوازن بين التكلفة والأداء. يعد قضيب النحاس النحاسي المغموس بالبلاستيك أحد المكونات الأساسية المصنوعة بناءً على هذه العملية.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

يجب أن تفي-الجودة العالية في-عملية طلاء البوليمر بثلاثة متطلبات أساسية: أولاً، موثوقية العزل. يجب التحكم في سمك الطلاء ضمن 0.5-2 مم، مع قوة عزل تبلغ 20-28 كيلو فولت/مم، قادرة على تحمل اختبار تحمل 4380 فولت تيار مستمر. وهذا أيضًا هو مؤشر الأداء الأساسي لقضيب التوصيل المعزول PVC Dipping؛ ثانيا، القدرة على التكيف البيئي. يجب أن تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل بالضباب الملحي، دون التآكل بعد غمرها في محلول كلوريد الصوديوم 5% عند درجة حرارة 35 درجة لمدة 192 ساعة؛ ثالثًا،-فعالية التكلفة. بالمقارنة مع عملية طلاء طبقة PI، يمكن تقليل تكلفة-مواد طلاء البوليمر بنسبة 30%، مما يجعلها مناسبة لإنتاج الدفعات على نطاق واسع-.

 

ومع ذلك، فإن هذه العملية لها قيود معينة في تطبيق مجالات طاقة البطارية. بالنسبة لأنظمة تخزين الطاقة، فإن متطلبات العزل لها الأولوية على الوزن الخفيف، ويكون معدل الاختراق مرتفعًا نسبيًا. في المقابل، تكون بطارية الطاقة مقيدة بحساسية المساحة وتناقضات تبديد الحرارة - فإن زيادة سمك الطلاء ستؤدي إلى زيادة بنسبة 20-31% في المقاومة الحرارية. ولذلك، فإن تطبيقه محدود نسبيا.

تعد عملية طلاء البوليمر- عملية معقدة، كما أن التحكم الدقيق في كل خطوة من العملية يحدد بشكل مباشر جودة المنتج. يمكن تقسيم العملية الكاملة إلى أربع خطوات: المعالجة المسبقة-والطلاء بالغمس والتلدين والمعالجة اللاحقة-. تعد خطوة المعالجة -السابقة هي المفتاح لتحديد مدى التصاق الطلاء.

 

أولاً، تتم إزالة الزيت والأوساخ الموجودة على سطح قضيب التوصيل النحاسي-الألومنيوم باستخدام محلول قلوي بدرجة حموضة 10–12 لمدة 5–8 دقائق للتأكد من أن الزيت والأوساخ المتبقية على سطح قضيب النحاس- الألومنيوم أقل من أو تساوي 0.1 ملجم/م²؛ بعد ذلك، يتم تخشين السطح عن طريق رش 120 شبكة من جزيئات الألومينا للتحكم في خشونة السطح Ra خلال 1.6–3.2 ميكرومتر، مما يعزز التصاق طبقة الطلاء؛ أخيرًا، يتم إجراء التسخين المسبق والتنشيط، حيث تكون درجة حرارة التسخين المسبق لقضيب النحاس 180-220 درجة ودرجة حرارة قضيب الألمنيوم 150-180 درجة. يتم ضبط وقت التسخين المسبق وفقًا لسمك قضيب التوصيل النحاسي والألمنيوم، مثل 120 ثانية لقضيب النحاس بسمك 2 مم. يجب التحكم في فرق درجة الحرارة الإجمالي ضمن ±5 درجة.

تعتبر خطوة الطلاء بالغمس هي الأساس لضمان توحيد الطلاء. إنها تتطلب رقابة صارمة على المعلمات ومواصفات التشغيل لسائل الطلاء. سائل الطلاء هو مذيب بلاستيك PVC، ويجب الحفاظ على لزوجته عند 25 درجة ضمن 1500-2500cP. أي انحراف يتجاوز 10% يتطلب التخلص منه. تتضمن معلمات الغمر سرعة غمر أقل من أو تساوي 10 مم / ثانية، وهي سريعة جدًا بحيث لا تسبب فقاعات، وسرعة رفع أقل من أو تساوي 5 مم / ثانية، وهي بطيئة جدًا بحيث لا تسبب ترهل الطلاء، ويتم ضبط وقت الغمر وفقًا لسمك الطلاء، مثل 15 ± 3 ثوانٍ لطلاء بسمك 1 مم. في الوقت نفسه، يجب أن يكون خزان الغمر مجهزًا بمحرك مغناطيسي بسرعة دوران تبلغ 200 دورة في الدقيقة لمنع ترسيب الحشو وضمان توحيد تركيبة سائل الطلاء، وهو أيضًا المفتاح لضمان جودة طلاء Dip Insulated Busbar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تعد خطوة التلدين هي جوهر الارتباط المتبادل بين مادة البوليمر-. إنها تعتمد منحنى درجة الحرارة -ثلاث مراحل: المرحلة الأولى ترتفع من 80 درجة إلى 120 درجة لمدة 10 دقائق، بشكل أساسي لتحقيق تبخر المذيبات؛ المرحلة الثانية ترتفع من 120 درجة إلى 200 درجة لمدة 15 دقيقة، لاستكمال ذوبان ونشر سائل الطلاء؛ المرحلة الثالثة تكون عند 200 درجة لمدة 20 دقيقة لتحقيق الربط والمعالجة الجزيئية العالية. أثناء عملية التلدين بأكملها، يجب أن يكون فرق درجة الحرارة داخل الصندوق أقل من أو يساوي 8 درجات. سوف يؤدي ارتفاع درجة الحرارة المحلية التي تتجاوز 220 درجة إلى تحلل PVC واصفرارها، مما يؤثر على أداء العزل لقضيب التوصيل المعزول.

يتم استخدام خطوة ما بعد العلاج- بشكل أساسي لإزالة عيوب الطلاء وضمان موثوقية المنتج. تؤثر معلمات التحكم الرئيسية لعملية الطلاء بالغمس بشكل مباشر على معدل تأهيل المنتج. هناك أربعة عناصر أساسية يجب التركيز عليها: يجب التحكم في لزوجة المادة اللاصقة عند 2000 ± 500 سنتي بواز، مع انحراف يتجاوز هذا النطاق مما يتسبب في جريان الطلاء - أو تغطية غير كاملة، ويجب إجراء أخذ العينات والاختبار كل ساعتين باستخدام مقياس اللزوجة الدوار؛ يجب التحكم في درجة حرارة التسخين المسبق عند 200 درجة لقضبان النحاس و170 درجة لقضبان الألومنيوم، مع انحرافات تؤدي إلى التصاق الطلاء وقوة التقشير < 4N/cm، ويجب إجراء المراقبة في الوقت الفعلي باستخدام جهاز تصوير حراري بالأشعة تحت الحمراء؛ يجب التحكم في درجة حرارة التلدين الثابتة عند 200 ± 5 درجة، مع انحرافات في درجة الحرارة تؤدي إلى عدم كفاية التشابك وفشل العزل اللاحق، ويجب إجراء الكشف باستخدام قياس سعرات المسح التفاضلي DSC؛ يجب التحكم في معدل التبريد عند أقل من أو يساوي 5 درجات / ثانية، مع معدل سريع للغاية يتسبب في تمدد الشقوق الصغيرة في الطلاء، ويجب تسجيل تشوه التبريد باستخدام كاميرا -عالية السرعة. في حالة نموذجية، واجه مشروع تخزين الطاقة ظهور تقرحات وتقشير للطلاء بعد اختبار رش الملح بسبب درجة حرارة التلدين غير المتساوية (أقل بمقدار 15 درجة عند حافة الصندوق)، وتم حل المشكلة عن طريق زيادة مروحة تدوير الهواء الحراري لتحسين توحيد درجة الحرارة.

تحدد الاختلافات التشغيلية بين بطاريات الطاقة وأنظمة تخزين الطاقة استراتيجيات التطبيق المختلفة لعملية الطلاء بالغمس. في سيناريو بطارية الطاقة، هناك حاجة إلى حل وسط. أحد الخيارات هو الطلاء بالتغميس المحلي، حيث يتم فقط طلاء طرف توصيل شريط النحاس عالي الجهد -لوحدة BDU (صندوق توزيع البطارية)، مما يقلل من سمك الطبقة العازلة إلى 0.8 مم، وهو ما يمكن أن يقلل من تأثير تبديد الحرارة الإجمالي بنسبة 40%؛ الخيار الآخر هو عملية مركبة، حيث يستخدم الجسم الرئيسي طبقة PI بسمك 0.15 مم للتغليف، وتستخدم الأجزاء المنحنية طلاءًا مغمسًا للتعزيز، وموازنة أداء العزل ومتطلبات المرونة، وهو مناسب لسيناريوهات استخدام شريط الناقل النحاسي المرن المعزول لحزمة بطارية الطاقة.

 

بالنسبة لأنظمة تخزين الطاقة، يمكن تحقيق التكيف الشامل، بسمك جانب واحد-يبلغ 1.5-2 مم، وهو مناسب للبيئات المعقدة مثل الغبار والرطوبة؛ من منظور التكلفة، فإن تكلفة القضبان النحاسية المطلية بالغمس- أقل من تكلفة حل طبقة PI الملحومة بالليزر بنسبة 35%، مما يلبي متطلبات قيود المساحة وتوجيه التكلفة لأنظمة تخزين الطاقة.

يتطلب اختيار المواد للطلاء المغمس للقضبان النحاسية لحزمة بطارية الطاقة دراسة شاملة للعزل ومقاومة درجات الحرارة وتبديد الحرارة وتكلفة العملية والقدرة على التكيف البيئي. حاليا، تشمل المواد الرئيسية ثلاثة أنواع. PVC (كلوريد البوليفينيل) هو المادة الأكثر استخدامًا، مع أداء عزل ممتاز، جهد تحمل 3500 فولت تيار متردد/تيار مستمر، قوة عزل 20-28 كيلو فولت/مم، يلبي معيار مثبطات اللهب UL94-V0، أداء جيد لرش الملح، نطاق درجة حرارة العمل من -40 درجة إلى 125 درجة، أقل تكلفة للمواد، عملية ناضجة، مناسبة لإنتاج الدفعات، وهي المادة الأساسية للحافلة المطلية بـ PVC القضبان، ولكن حدودها واضحة، مع التوصيل الحراري الذي يبلغ 0.2 واط/(م·ك) فقط، فإن سماكة الطلاء ستزيد بشكل كبير من المقاومة الحرارية، ولها صلابة ضعيفة في درجات الحرارة المنخفضة، وعرضة للتشقق.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

يعتبر راتنج الإيبوكسي مناسبًا للسيناريوهات التي تتطلب طبقة عازلة خفيفة الوزن ورقيقة-، مع سمك طلاء يمكن التحكم فيه عند 0.3-0.8 مم، وجهد تحمل يصل إلى 4500 فولت تيار مستمر (تيار التسرب < 1 مللي أمبير)، ومقاومة عزل > 800 ميجا أوم، والتصاق قوي للغاية، ومستوى التصاق لاختبار الخدش يبلغ 0 (بدون تقشير)، مما يقلل الوزن بنسبة 40% مقارنة بطبقة PVC، ومناسب لسيناريوهات مساحة البطارية الحساسة، لكن التكلفة أعلى بنسبة 30% من PVC، ويجب التحكم بدقة في درجة حرارة المعالجة (±5 درجة)، وإلا فإن الشقوق الصغيرة تكون عرضة لحدوثها. يعتبر PPA القائم على النايلون- (Poly(2-Phenoxyacetamide)) مناسبًا للبيئات ذات الاهتزازات العالية ودرجات الحرارة المرتفعة.

 

يمكن أن تصل درجة حرارة التشغيل المستمرة إلى أكثر من 150 درجة، كما يمكنها تحمل الحرارة على المدى القصير حتى 180 درجة. إنه يتفوق على PVC وراتنجات الايبوكسي من حيث مقاومة الحرارة والمقاومة الكيميائية. إنها تتمتع بقوة ميكانيكية عالية، مع قوة شد تزيد عن 70 ميجا باسكال، ومقاومة لتعب الاهتزاز. إنها مناسبة لبيئات الاهتزاز المتكررة في المركبات. ومع ذلك، فإن تكلفة المواد الخام أعلى، حيث تبلغ ضعف تكلفة PVC. يجب التحكم في درجة حرارة المعالجة في حدود 300 درجة ± 10 درجة. قد تؤدي هذه العملية إلى أكسدة شريط الناقل النحاسي.

استنادًا إلى سيناريوهات مختلفة، يجب أن تتم مطابقة خطة تطبيق المواد بدقة: بالنسبة لتصميم بطاريات الطاقة ذات الكثافة العالية -من المستحسن استخدام راتنجات الإيبوكسي، بسماكة طلاء أقل من أو تساوي 0.8 مم، تغطي فقط طرف توصيل BDU، والجسم الرئيسي مطلي بطبقة PI بسمك 0.15 مم؛ بالنسبة إلى البيئات ذات الاهتزازات العالية-، يوصى باستخدام PPA (القائم على النايلون-). يوصى باستخدام طلاء الغمس الجزئي في الجزء المنحني لتعزيز مقاومة التعب. بالنسبة للتصميمات الحساسة للتكلفة-، يوصى باستخدام مادة PVC المعدلة، مع تحسين التوصيل الحراري إلى 0.45 واط/(م·ك) عن طريق إضافة 5% نانو-Al₂O₃، ويتم تقليل سمك الطلاء إلى 1.0 مم. بالنسبة لمتطلبات مقاومة الطقس العالية-لأنظمة تخزين الطاقة، يوصى باستخدام مادة PVC مع طبقة سميكة (1.5-2.0 ملم) للتكيف مع البيئات المعقدة؛ ويوصي تحسين التكلفة على المدى الطويل-أيضًا باستخدام مادة PVC، مع كون ميزة التكلفة الخاصة بها كبيرة.

توجد اختلافات كبيرة في أولوية المعلمات الرئيسية بين السيناريوهين: في سيناريو إمداد طاقة البطارية، يعد تبديد الحرارة (× > 0.4 واط/(م·ك)) أكثر أهمية من الوزن الخفيف (الطلاء < 0.8 مم) والتكلفة؛ في سيناريو نظام تخزين الطاقة، يعد العزل (تحمل الجهد الكهربي > 4500 فولت) أكثر أهمية من مقاومة التآكل والتكلفة. فيما يتعلق بالتحكم في العملية، يجب التحكم في درجة حرارة التسخين المسبق بعناية، باستخدام قضبان ناقلة نحاسية عند 200 درجة ± 5 درجة وقضبان ناقلة من الألومنيوم عند 170 درجة ± 5 درجة، لمنع التصاق الطلاء غير الكافي. بالنسبة لراتنجات الإيبوكسي، يوصى باستخدام منحنى المعالجة ثلاثي-المراحل (80 درجة → 120 درجة → 200 درجة ) لتجنب الشقوق الصغيرة- وضمان موثوقية العزلشريط حافلة البطارية.

بشكل عام، يركز تطبيق عملية الطلاء بالغمس في حزم بطاريات الطاقة على تحقيق التوازن بين موثوقية العزل، والتسوية في تبديد الحرارة، ومتطلبات الوزن الخفيف. ويكمن المفتاح في تحسين خطوات العملية، وتخصيص السيناريوهات، والابتكار المادي. يتطلب تحسين خطوات العملية إدارة دقيقة بنسبة ±5% في جوانب مثل تنشيط التسخين المسبق، والتحكم في اللزوجة، والتلدين المتدرج؛ يتطلب تخصيص السيناريو استراتيجيات مختلفة للطلاء المحلي لبطاريات الطاقة والطلاء السميك في جميع أنحاء نظام تخزين الطاقة؛ يتطلب ابتكار المواد تطوير مواد حشو نانوية- وتركيبات هلامية ذات درجة حرارة منخفضة- لاختراق قيود أداء المواد التقليدية.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

في المستقبل، مع انتشار البطاريات الصلبة- ذات الأنظمة الأساسية ذات الجهد العالي (800 فولت+)، ستتطور عملية الطلاء بالغمس إلى طبقات رقيقة جدًا- (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.