کاپر-ایلومینیم بس بار میں-پولیمر کوٹنگ کا عمل: عمل، مواد اور صنعت کی درخواست کا تجزیہ

کاپر-ایلومینیم بسبار ان-پولیمر کوٹنگ سے مراد تانبے کی سطح کو یکساں طور پر ڈھانپنے کا عمل ہے-ایلومینیم بسبار کو مائع جیل کے ساتھ-جیسے ایک مخصوص تکنیک کے ذریعے موصل مواد، ایک موصل حفاظتی تہہ بناتا ہے۔ بنیادی طور پر، یہ پلاسٹک کو پگھلا کر اور اسے لگا کر تانبے کی ایلومینیم بس بار کی سطح کو ایک موصل تہہ کے ساتھ کوٹنگ کرنے کا عمل بھی ہے، اور اس کا بنیادی مقصد قابل اعتماد موصلیت حاصل کرنا، کام کے پیچیدہ حالات کے مطابق ڈھالنا ہے، جبکہ لاگت اور کارکردگی کو متوازن کرنا ہے۔ پلاسٹک ڈپنگ کاپر بسبار اس عمل کی بنیاد پر بنائے گئے بنیادی اجزاء میں سے ایک ہے۔

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پولیمر کوٹنگ کے عمل میں اعلی-معیار کو تین بنیادی تقاضوں کو پورا کرنا ضروری ہے: پہلا، موصلیت کا اعتبار۔ کوٹنگ کی موٹائی کو 0.5–2mm کے اندر کنٹرول کیا جانا چاہیے، 20–28kV/mm کی موصلیت کی طاقت کے ساتھ، جو 4380V DC کو برداشت کرنے کے قابل ہو۔ یہ پی وی سی ڈپنگ انسولیٹڈ بس بار کا بنیادی کارکردگی کا اشارہ بھی ہے۔ دوسرا، ماحولیاتی موافقت۔ اس میں نمکین دھند کے سنکنرن کے خلاف بہترین مزاحمت ہونی چاہیے، 192 گھنٹے تک 35 ڈگری پر 5% NaCl محلول میں ڈبونے کے بعد سنکنرن کے بغیر؛ تیسرا، لاگت-مؤثریت۔ PI فلم کوٹنگ کے عمل کے مقابلے میں، ان{15}}پولیمر کوٹنگ میٹریل کی لاگت کو 30% تک کم کیا جا سکتا ہے، جو اسے بڑے پیمانے پر بیچ کی تیاری کے لیے موزوں بناتا ہے۔

 

تاہم، اس عمل کی پاور بیٹری فیلڈز کے اطلاق میں کچھ حدود ہیں۔ توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کے لیے، موصلیت کی ضروریات کو ہلکے وزن پر ترجیح دی جاتی ہے، اور دخول کی شرح نسبتاً زیادہ ہے۔ اس کے برعکس، ایک پاور بیٹری خلائی حساسیت اور حرارت کی کھپت کے تضادات کی وجہ سے محدود ہوتی ہے - کوٹنگ کی موٹائی میں اضافہ تھرمل مزاحمت میں 20–31% اضافے کا سبب بنے گا۔ اس لیے اس کا اطلاق نسبتاً محدود ہے۔

ان-پولیمر کوٹنگ کا عمل پیچیدہ ہے، اور عمل کے ہر مرحلے کا درست کنٹرول براہ راست پروڈکٹ کے معیار کا تعین کرتا ہے۔ مکمل عمل کو چار مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: پری-علاج، ڈِپ کوٹنگ، پلاسٹکائزیشن، اور پوسٹ-علاج۔ علاج سے پہلے کا مرحلہ کوٹنگ کے چپکنے کا تعین کرنے کی کلید ہے۔

 

سب سے پہلے، کاپر-ایلومینیم بسبار کی سطح پر موجود تیل اور گندگی کو 10–12 کے pH کے ساتھ 5–8 منٹ کے لیے الکلائن محلول کا استعمال کرتے ہوئے ہٹایا جاتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ تانبے-ایلومینیم بس بار کی سطح پر باقی تیل اور گندگی 0.1mg/m² سے کم یا اس کے برابر ہے۔ پھر، 1.6–3.2μm کے اندر سطح کی کھردری Ra کو کنٹرول کرنے کے لیے 120-میش ایلومینا کے ذرات کو چھڑک کر سطح کو کچل دیا جاتا ہے، جس سے کوٹنگ کی پرت کے چپکنے میں اضافہ ہوتا ہے۔ آخر میں، پری ہیٹنگ اور ایکٹیویشن کی جاتی ہے، جس میں تانبے کی بس بار کا پری ہیٹنگ درجہ حرارت 180-220 ڈگری اور ایلومینیم بس بار کا درجہ حرارت 150-180 ڈگری ہوتا ہے۔ پہلے سے گرم ہونے کا وقت کاپر-ایلومینیم بس بار کی موٹائی کے مطابق ایڈجسٹ کیا جاتا ہے، جیسے کہ 2 ملی میٹر موٹی کاپر بس بار کے لیے 120 سیکنڈ۔ درجہ حرارت کے مجموعی فرق کو ±5 ڈگری کے اندر کنٹرول کیا جانا چاہیے۔

کوٹنگ کی یکسانیت کو یقینی بنانے کے لیے ڈِپ کوٹنگ مرحلہ بنیادی ہے۔ اس کو کوٹنگ مائع کے پیرامیٹرز اور آپریشن کی وضاحتوں پر سخت کنٹرول کی ضرورت ہے۔ کوٹنگ مائع PVC پلاسٹک سالوینٹ ہے، اور 25 ڈگری پر اس کی واسکاسیٹی 1500–2500cP کے اندر برقرار رکھی جانی چاہیے۔ 10% سے زیادہ کسی بھی انحراف کو ضائع کرنے کی ضرورت ہے۔ وسرجن پیرامیٹرز میں 10mm/s سے کم یا اس کے مساوی کی وسرجن کی رفتار شامل ہے، جو بلبلوں کا باعث بننے میں بہت تیز ہے، لفٹنگ کی رفتار 5mm/s سے کم یا اس کے مساوی ہے، جو کوٹنگ کے سِگنگ کا سبب بننے کے لیے بہت سست ہے، اور وسرجن کا وقت کوٹنگ کی موٹائی کے مطابق سیٹ کیا جاتا ہے، جیسے 15±3 سیکنڈز موٹی کوٹنگ کے لیے۔ اسی وقت، وسرجن ٹینک کو 200rpm کی گردشی رفتار کے ساتھ مقناطیسی اسٹرر سے لیس کیا جانا چاہیے تاکہ فلر سیڈیمینٹیشن کو روکا جا سکے اور کوٹنگ کے مائع مرکب کی یکسانیت کو یقینی بنایا جا سکے، جو کہ ڈپ انسولیٹڈ بسبار کوٹنگ کے معیار کو یقینی بنانے کی کلید بھی ہے۔

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پلاسٹکائزیشن مرحلہ پولیمر میٹریل کراس- لنکنگ کا بنیادی حصہ ہے۔ یہ تین-مرحلہ درجہ حرارت کی وکر کو اپناتا ہے: پہلا مرحلہ 10 منٹ کے لیے 80 ڈگری سے 120 ڈگری تک بڑھ جاتا ہے، بنیادی طور پر سالوینٹ بخارات حاصل کرنے کے لیے؛ دوسرا مرحلہ 120 ڈگری سے 200 ڈگری تک 15 منٹ تک بڑھتا ہے، کوٹنگ مائع کے پگھلنے اور پھیلنے کو مکمل کرتا ہے۔ تیسرا مرحلہ 20 منٹ کے لیے 200 ڈگری پر ہے تاکہ اعلی مالیکیولر کراس- کو جوڑنا اور علاج کیا جا سکے۔ پلاسٹکائزیشن کے پورے عمل کے دوران، باکس کے اندر درجہ حرارت کا فرق 8 ڈگری سے کم یا اس کے برابر ہونا چاہیے۔ 220 ڈگری سے زیادہ مقامی حد سے زیادہ گرمی PVC کے گلنے اور پیلے ہونے کا سبب بنے گی، جس سے موصلیت والی بس بار کی موصلیت کی کارکردگی متاثر ہوگی۔

پوسٹ-علاج کا مرحلہ بنیادی طور پر کوٹنگ کے نقائص کو ختم کرنے اور مصنوعات کی بھروسے کو یقینی بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ڈپ کوٹنگ کے عمل کے کلیدی کنٹرول پیرامیٹرز براہ راست مصنوعات کی اہلیت کی شرح کو متاثر کرتے ہیں۔ چار بنیادی چیزوں پر توجہ مرکوز کرنے کی ضرورت ہے: چپکنے والی کی چپکنے والی کو 2000 ± 500 cP پر کنٹرول کیا جانا چاہئے، اس حد سے زیادہ انحراف کے ساتھ کوٹنگ رن-آف یا نامکمل کوریج کا سبب بنتی ہے، اور نمونے لینے اور جانچ ہر 2 گھنٹے بعد گھومنے والے ویز کا استعمال کرتے ہوئے کی جانی چاہئے۔ پہلے سے ہیٹنگ کا درجہ حرارت تانبے کی سلاخوں کے لیے 200 ڈگری اور ایلومینیم کی سلاخوں کے لیے 170 ڈگری پر کنٹرول کیا جانا چاہیے، انحرافات کے ساتھ کوٹنگ کی چپکنے والی اور چھیلنے کی قوت <4N/cm، اور حقیقی وقت کی نگرانی ایک انفراریڈ تھرمل امیجر کے ذریعے کی جانی چاہیے۔ پلاسٹکائزیشن کے مستقل درجہ حرارت کو 200 ± 5 ڈگری پر کنٹرول کیا جانا چاہئے، درجہ حرارت کے انحراف کے نتیجے میں ناکافی کراس لنکنگ اور اس کے نتیجے میں موصلیت کی ناکامی ہوتی ہے، اور ڈی ایس سی ڈیفرینشل سکیننگ کیلوری میٹری کا استعمال کرتے ہوئے پتہ لگایا جانا چاہئے؛ کولنگ ریٹ کو 5 ڈگری / سیکنڈ سے کم یا اس کے برابر پر کنٹرول کیا جانا چاہئے، بہت تیز رفتار کے ساتھ کوٹنگ میں مائکرو کریکس پھیلنے کا سبب بنتا ہے، اور کولنگ ڈیفارمیشن کو ہائی-اسپیڈ کیمرے کا استعمال کرکے ریکارڈ کیا جانا چاہئے۔ ایک عام صورت میں، انرجی سٹوریج پراجیکٹ میں ناہموار پلاسٹکائزیشن درجہ حرارت (باکس کے کنارے پر 15 ڈگری کم) کی وجہ سے نمک کے اسپرے کی جانچ کے بعد کوٹنگ کے چھالے اور چھیلنے کا تجربہ ہوا، اور درجہ حرارت کی یکسانیت کو بہتر بنانے کے لیے تھرمل ایئر سرکولیشن پنکھے کو بڑھا کر مسئلہ حل کر دیا گیا۔

پاور بیٹریز اور انرجی سٹوریج سسٹم کے درمیان آپریشنل فرق ڈپ کوٹنگ کے عمل کے لیے مختلف ایپلی کیشن کی حکمت عملیوں کا تعین کرتے ہیں۔ پاور بیٹری کے منظر نامے میں، ایک سمجھوتہ حل کی ضرورت ہے۔ ایک آپشن لوکل ڈِپ کوٹنگ ہے، جہاں BDU (بیٹری ڈسٹری بیوشن باکس) کے صرف ہائی-وولٹیج کاپر بار کنکشن اینڈ کوٹ کیا جاتا ہے، جس سے موصلیت کی تہہ کی موٹائی 0.8 ملی میٹر تک کم ہوتی ہے، جس سے گرمی کی کھپت کے مجموعی اثر کو 40% کم کیا جا سکتا ہے۔ دوسرا آپشن ایک جامع عمل ہے، جہاں مرکزی باڈی انکیپسولیشن کے لیے 0.15 ملی میٹر موٹی PI فلم کا استعمال کرتی ہے، اور موڑنے والے حصے مضبوطی، موصلیت کی کارکردگی اور لچک کی ضروریات کو متوازن کرنے کے لیے ڈِپ کوٹنگ کا استعمال کرتے ہیں، جو پاور بیٹری پیک کے لیے موصل لچکدار کاپر بس بار کے استعمال کے منظرناموں کے لیے موزوں ہے۔

 

توانائی کے ذخیرہ کرنے والے نظاموں کے لیے، ایک عالمگیر موافقت حاصل کی جا سکتی ہے، جس میں 1.5–2 ملی میٹر کی یک طرفہ موٹائی، دھول اور نمی جیسے پیچیدہ ماحول کے لیے موزوں ہے۔ لاگت کے نقطہ نظر سے، ڈپ-کوٹیڈ تانبے کی سلاخوں کی قیمت لیزر سے کم ہوتی ہے-ویلڈڈ PI فلم سلوشن 35٪، جو کہ خلائی رکاوٹوں کی ضروریات کو پورا کرتی ہے اور توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی لاگت کی سمت بندی کرتی ہے۔

پاور بیٹری پیک تانبے کی سلاخوں کی ڈپ کوٹنگ کے لیے مواد کے انتخاب کے لیے موصلیت، درجہ حرارت کی مزاحمت، گرمی کی کھپت، عمل کی لاگت اور ماحولیاتی موافقت پر جامع غور و فکر کی ضرورت ہوتی ہے۔ فی الحال، اہم مواد تین اقسام میں شامل ہیں. PVC (پولی وینیل کلورائد) سب سے زیادہ استعمال ہونے والا مواد ہے، جس میں بہترین موصلیت کی کارکردگی، 3500V AC/DC کی مزاحمتی وولٹیج، 20–28 kV/mm کی موصلیت کی طاقت، UL94-V0 شعلہ ریٹارڈنٹ معیار، اچھی نمک سپرے کی کارکردگی، 4 ڈگری سے 5 ڈگری درجہ حرارت کی کم قیمت، بہترین نمک سپرے کی کارکردگی پختہ عمل، بیچ کی تیاری کے لیے موزوں ہے، اور یہ PVC کوٹڈ بس بارز کا بنیادی مواد ہے، لیکن اس کی حدود واضح ہیں، صرف 0.2 W/(m·K) کی تھرمل چالکتا کے ساتھ، کوٹنگ کو گاڑھا کرنے سے تھرمل مزاحمت میں نمایاں اضافہ ہوگا، اور کم درجہ حرارت کی سختی ہے، جو کریکنگ کا خطرہ ہے۔

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Epoxy رال ان منظرناموں کے لیے موزوں ہے جس میں ہلکی، پتلی-پرت کی اونچی موصلیت کی ضرورت ہوتی ہے، جس کی کوٹنگ موٹائی 0.3–0.8mm پر کنٹرول کی جا سکتی ہے، 4500V DC تک کا وولٹیج برداشت کر سکتا ہے (لیکیج کرنٹ <1mA)، ایک موصلیت کی مزاحمت، ایک انتہائی سختی، 0.0.0.8 میٹر تک کی موصلیت کی مزاحمت 0 کی چپکنے والی سطح (چھلنے والی نہیں)، PVC کوٹنگ کے مقابلے میں وزن میں 40 فیصد کمی، بیٹری کی جگہ کے حساس منظرناموں کے لیے موزوں ہے، لیکن قیمت PVC سے 30٪ زیادہ ہے، اور کیورنگ درجہ حرارت کو درست طریقے سے کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے (±5 ڈگری)، بصورت دیگر، مائیکرو کریکس ہونے کا خدشہ ہے۔ نایلان-پر مبنی PPA (Poly(2-Phenoxyacetamide)) اعلی-وائبریشن اور اعلی درجہ حرارت والے ماحول کے لیے موزوں ہے۔

 

اس کا مسلسل آپریٹنگ درجہ حرارت 150 ڈگری سے اوپر پہنچ سکتا ہے، اور یہ 180 ڈگری تک قلیل مدتی گرمی کو برداشت کر سکتا ہے۔ یہ گرمی کی مزاحمت اور کیمیائی مزاحمت کے لحاظ سے پیویسی اور ایپوکسی رال سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے۔ اس میں 70MPa سے زیادہ کی ٹینسائل طاقت کے ساتھ اعلی مکینیکل طاقت ہے، اور یہ کمپن تھکاوٹ کے خلاف مزاحم ہے۔ یہ گاڑیوں میں بار بار کمپن کے ماحول کے لیے موزوں ہے۔ تاہم، خام مال کی قیمت پیویسی سے دوگنا ہونے کی وجہ سے زیادہ ہے۔ پروسیسنگ درجہ حرارت 300 ڈگری ± 10 ڈگری کے اندر اندر کنٹرول کیا جانا چاہئے. یہ عمل تانبے کی بس بار کے آکسیکرن کا باعث بن سکتا ہے۔

مختلف منظرناموں کی بنیاد پر، مٹیریل ایپلیکیشن پلان کو قطعی طور پر ملانے کی ضرورت ہے: پاور بیٹریوں کے اعلی-توانائی کی کثافت کے ڈیزائن کے لیے، epoxy رال کی سفارش کی جاتی ہے، جس کی کوٹنگ موٹائی 0.8mm سے کم یا اس کے برابر ہوتی ہے، جس میں صرف BDU کنکشن کے سرے کا احاطہ ہوتا ہے، اور مرکزی باڈی کو 0.15 ملی میٹر موٹی فلم کے ساتھ لیپت کیا جاتا ہے۔ ہائی-وائبریشن والے ماحول کے لیے، پی پی اے (نائیلون-بیسڈ) کی سفارش کی جاتی ہے۔ تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت کو بڑھانے کے لیے موڑنے والے حصے پر جزوی ڈِپ کوٹنگ کی سفارش کی جاتی ہے۔ لاگت-حساس ڈیزائنوں کے لیے، ترمیم شدہ PVC کی سفارش کی جاتی ہے، جس میں تھرمل چالکتا کو 0.45 W/(m·K) میں 5% نینو-Al₂O₃ شامل کرکے بہتر کیا جاتا ہے، اور کوٹنگ کی موٹائی کو 1.0mm تک کم کیا جاتا ہے۔ توانائی کے ذخیرہ کرنے والے نظاموں کی موسمی مزاحمت کی اعلی ضروریات کے لیے، پیچیدہ ماحول کے مطابق ڈھالنے کے لیے پی وی سی کو موٹی کوٹنگ (1.5–2.0 ملی میٹر) کے ساتھ تجویز کیا جاتا ہے۔ طویل مدتی لاگت کی اصلاح بھی PVC کی سفارش کرتی ہے، اس کی لاگت کا فائدہ اہم ہے۔

دونوں منظرناموں کے درمیان کلیدی پیرامیٹرز کی ترجیح میں نمایاں فرق ہیں: بیٹری پاور سپلائی کے منظر نامے میں، گرمی کی کھپت (λ> 0.4 W/(m·K)) ہلکے وزن (کوٹنگ <0.8mm) اور لاگت سے زیادہ اہم ہے۔ توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کے منظر نامے میں، موصلیت (وولٹیج> 4500V کے باوجود) سنکنرن مزاحمت اور لاگت سے زیادہ اہم ہے۔ پروسیس کنٹرول کے لحاظ سے، پری ہیٹنگ کے درجہ حرارت کو احتیاط سے کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے، کاپر بس بار 200 ڈگری ± 5 ڈگری پر اور ایلومینیم بس بارز 170 ڈگری ± 5 ڈگری پر، کوٹنگ کی ناکافی چپکنے سے بچنے کے لیے۔ epoxy رال کے لیے، مائیکرو-کریکوں سے بچنے اور موصلیت کی وشوسنییتا کو یقینی بنانے کے لیے تین-اسٹیج کیورنگ وکر (80 ڈگری → 120 ڈگری → 200 ڈگری) کی سفارش کی جاتی ہے۔بیٹری بس بار.

مجموعی طور پر، پاور بیٹری پیک میں ڈِپ کوٹنگ کے عمل کا اطلاق موصلیت کے اعتبار، گرمی کی کھپت میں سمجھوتہ، اور ہلکے وزن کی ضروریات کے درمیان توازن حاصل کرنے پر مرکوز ہے۔ کلید عمل کے مراحل کی تطہیر، منظرناموں کی تخصیص، اور مادی جدت میں مضمر ہے۔ عمل کے مراحل کی تطہیر کے لیے پہلے سے ہیٹنگ ایکٹیویشن، وسکوسیٹی کنٹرول، اور گریڈینٹ پلاسٹکائزیشن جیسے پہلوؤں میں ±5% درستگی کے انتظام کی ضرورت ہوتی ہے۔ منظر نامے کی تخصیص کے لیے پاور بیٹریوں کی مقامی ڈپ کوٹنگ اور توانائی ذخیرہ کرنے کے پورے نظام میں موٹی کوٹنگ کے لیے مختلف حکمت عملیوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ مادی اختراع کے لیے روایتی مواد کی کارکردگی کی حدود کو توڑنے کے لیے نینو-فلرز اور کم-درجہ حرارت کے جیل فارمولیشنز کی ترقی کی ضرورت ہوتی ہے۔

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مستقبل میں، جیسا کہ ہائی وولٹیج پلیٹ فارمز (800V+) والی ٹھوس-ریاست بیٹریاں زیادہ وسیع ہوتی جائیں گی، ڈِپ کوٹنگ کا عمل انتہائی-پتلی کوٹنگز (<0.5mm) and functional composites (insulation/conduction/electromagnetic shielding integration), further adapting to the technological upgrade requirements of the new energy automotive industry.