מהי בחירת שיטות ציפוי?

מהי בחירת שיטות ציפוי?

ישנן שיטות ציפוי רבות. שיטות ציפוי טבילה כוללות ציפוי טבילה, ציפוי גליל, ציפוי להבים וציפוי מוט-תיל וכו'. שיטות ציפוי בכמות מוגדרות מראש כוללות ציפוי שקף, ציפוי חריצים-, ציפוי אקסטרוזיה וציפוי וילון וכו'. כבר דנו בכמה שיטות ציפוי בפירוט לעיל. להלן אנו מציגים בקצרה את שיטות הציפוי האחרות.

ציפוי טבילה הוא שיטת ציפוי שבה הרשת טבולה ונשלפת באופן רציף מתוך מיכל הרחצה, והדיף העודף זורם בחזרה לתוך המיכל, כפי שמוצג באיור 5-89. ציפוי הטבילה הוא בדרך כלל ציפוי דו-צדדי-, כך שכיוון המשיכה של הרשת הוא בדרך כלל בניצב למשטח הנוזל כדי להבטיח שעובי הציפוי משני צידי הרשת הוא עקבי. בדרך כלל, עובי הציפוי תלוי בצמיגות, בצפיפות, במהירות הקו ובזווית המשיכה. עובי ציפוי התרחיץ על פני הרשת הופך לעבה יותר ככל שצמיגות התרחיץ ומהירות הציפוי גדלים. כמובן, ציפוי טבילה מתאים גם לפעולה לסירוגין של חלקי עבודה מורכבים, אך כאשר קצב הנידוף הממס מהיר, תהיה זרימה.

Fig 5-89 Dip Coating Method

ציפוי להב היא שיטת ציפוי שמשתמשת בלהב כדי להפחית את עובי ציפוי התרחיץ על גליל הציפוי או הרשת לעובי שצוין, כפי שמוצג באיור 5-90. ביניהם, עובי הציפוי ומשקל הציפוי של ציפוי סכין אוויר- תלויים בלחץ הסכין- באוויר ובמהירות סילון האוויר, והוא מתאים במיוחד לציפוי תמיסות על בסיס מים-נמוכה או-נמוכה-נמוכה-. בעת שימוש בתמיסות המבוססות על ממסים אורגניים, יש להקפיד להימנע מהיווצרות תערובות נפיצות מכמויות גדולות של אוויר ואדי ממס דליקים.

Fig 5-90 Blade Coating

ציפוי וילונות היא שיטת ציפוי שבה השטיפה מוחלפת מתוך חריץ ונופלת ישירות על הרשת השוטפת בצורה של וילון נוזלי. הוא שייך לשיטת ציפוי הכמות שנקבעה מראש, כפי שמוצג באיור 5-91. מכיוון שהמרחק בין שפת האקסטרוזיה לבין הרשת הוא גדול ואין בועת אוויר על הווילון, יש לו יתרונות בולטים בהעלמת פגמים כמו מיתרים ושריטות. בשל האנרגיה הקינטית הגדולה יותר של הווילון, הוא עוזר לייצב את המניסקוס, כך שניתן להגיע למהירות ציפוי גבוהה יותר. מהירות הקו יכולה להגיע ליותר מ-100 מ' לדקה והיא מאומצת יותר ויותר בפתרונות ציפוי סוללות ברמת דיוק גבוהה.

Figure 5-91 Falling curtain coating; Figure 5-92 Wire rod coating

ציפוי מוט-חוט הוא שיטת ציפוי המשתמשת במוט מדידת פצעים-לציפוי אחיד של נוזל על גבי רשת רכה, כפי שמוצג באיור 5-92. מוט התיל-מפותל עשוי על ידי סלילה הדוק של חוט נירוסטה מלוטש סביב מוט ליבה. מוט התיל-הנפוץ נקרא גם מוט ציפוי או מוט דוקטור. כאשר חוט המתפתל דק מאוד, דיוק עובי הציפוי יכול להגיע לכמה מיקרונים. מכיוון שנוזל בעל צמיגות- נמוכה זורם בקלות על חוט המתכת הנפוץ, הוא מתאים לציפוי נוזלים בעלי צמיגות נמוכה. באמצעות מוטות ציפוי מיוחדים, צמיגות הציפוי יכולה להיות גבוהה יחסית, ועובי הציפוי יכול להגיע ל-225 מיקרומטר. מהירות ציפוי המוט מוגבלת בדרך כלל ל-304 מ' לדקה.

בחירת שיטת הציפוי היא פרויקט שיטתי עם הרבה גורמים שיש לקחת בחשבון. להלן הגורמים העיקריים שיש לקחת בחשבון בעת בחירת שיטת ציפוי:

רוב שיטות הציפוי מתאימות לציפוי שכבה אחת בכל פעם, ושכבה נוספת מצפים לאחר ייבוש השכבה הקודמת. שיטות מסוימות יכולות לצפות מספר שכבות בו-זמנית, כגון ציפוי שקופיות, שיכול לצפות לפחות 9 שכבות בו-זמנית בציפוי סרט צבעוני. ראש הציפוי של ציפוי הווילון הוא ראש ציפוי ההחלקה, וגם שכבת הציפוי זורמת למטה בקצה, כך שניתן לבצע גם ציפוי רב שכבתי. ציפוי-חריצים וציפוי אקסטרוזיה מבצעים בדרך כלל ציפוי-שכבתי יחיד, אבל הם יכולים גם לכלול שניים או שלושה חריצי שחול לציפוי רב-שכבתי הנדרש באופן נרחב על ידי יצרני סוללות ליתיום-יון.

ציפוי-מוט תיל מתאים לציפוי-שכבה דקה; ציפוי אקסטרוזיה, ציפוי גליל הפוך וציפוי וילון מתאימים לציפוי עבה, שיכול להגיע ל-400-750 מיקרומטר. באופן כללי, ככל שהציפוי דק יותר, קושי הציפוי גדול יותר. יש לציין שהעובי המוזכר כאן הוא עובי הציפוי הרטוב, וההבדל בין ציפוי יבש לציפוי רטוב הוא גדול מאוד.

צמיגות וצמיגות הן כמויות פיזיקליות המשקפות תכונות ריאולוגיות. לכל שיטת ציפוי יש טווח מסוים של צמיגות וקצב גזירה מתאימים. את צמיגות הסלרי בוחרים בצורה הטובה ביותר בהתאם לצמיגות הנמדדת בקצב הגזירה של הציפוי, מכיוון שהצמיגות משתנה עם קצב הגזירה. עבור תמיסת סוללת ליתיום המסופקת על ידי ספקים מובילים של סוללות ליתיום-יון, בקרת צמיגות מדויקת הפכה לגורם מפתח ביציבות התהליך. עם זאת, בתהליך ציפוי הכמות שנקבע מראש, קצב הגזירה שאליו נתונה הרחצה בדרך כלל גבוה מדי, כך שקשה להשיג קצב גזירה גבוה כל כך עם מכשירים נוכחיים, כך שהערכת הצמיגות היא גסה, ולבסוף תוצאות הניסוי ינצחו. למרות שויסקו אלסטיות חשובה מאוד, קשה לחזות אותה. צמיגות מסוימת עוזרת לשפר את פעולתם של ציפויים מסוימים, אך צמיגות גבוהה עלולה לגרום לפגמי גרירה מאוחרים.

ציפוי חריץ מדויק-, ציפוי השקופיות וציפוי וילון הם בעלי דיוק ציפוי גבוה יותר, בעוד שהדיוק של שיטות ציפוי אחרות תלוי בתכונות הנוזל, גיאומטריית הגלילים, מהירות הסיבוב וגורמים נוספים. לכל שיטת ציפוי טווח ציפוי רחב, התלוי במבנה ובאופן הפעולה של מכשיר הציפוי. רק על ידי אופטימיזציה עדינה מאוד של ציוד ציפוי אלקטרודות הסוללה ניתן להשיג תוצאות ציפוי טובות.

האינטרנט יכול להיות בלתי-חדיר או חדיר. עבור רשת חדירה, ניתן לאטום את הנקבוביות לפני הציפוי. זה גם הכרחי לשקול את החספוס ואת מתח פני השטח על האינטרנט. מתח הפנים של התרחיץ חייב להיות נמוך מזה של הרשת.

מהירות הציפוי קשורה ליעילות הייצור. כשאפשר, ככל שמהירות הציפוי מהירה יותר, כך טוב יותר. לכל שיטות הציפוי יש מגבלות על מהירות ציפוי, אך שיטות מסוימות טובות יותר בציפוי- במהירות גבוהה. ציפוי וילון דורש קצב זרימה מינימלי כדי להבטיח שהווילון לא ייקרע, ולכן לא ניתן לבצע ציפוי במהירות גבוהה- כאשר השכבה דקה. בציפוי שקף, כאשר שכבת הציפוי דקה מאוד, שכבת הציפוי תהיה לא יציבה. מהירות גבוהה יותר ושכבת ציפוי עבה יותר עוזרות למנוע חוסר יציבות של ציפוי. באופן דומה, ניתן לצפות ברשת חלקה ולא-חדירה במהירות גבוהה יותר. מהירות הציפוי קשורה גם לאורך קטע הייבוש. ככל שקטע הייבוש ארוך יותר, כך נוח יותר להגביר את קצב הייבוש.

שיטות הציפוי והטווחים הרלוונטיים שלהן מוצגים בטבלה 5-6.

קָטֵגוֹרִיָה	שיטת ציפוי	קצב גזירה /s⁻¹	צמיגות /Pa·s	עובי רטוב /מיקרומטר	דיוק ציפוי /%	מהירות מרבית /(מ/דקה)	השפעת חספוס הרשת
פִּלוּס	פִּלוּס	0.01-0.10	-	-	-	-	-
	סכין אוויר	-	0.005-0.5	2-40	5	500	גָבוֹהַ
	ציפוי מוט תיל-	-	0.02-1	5-50	10	250	גָבוֹהַ
שכבה בודדת	ציפוי להב	1000-10000	0.5-40	1-30	-	1500	גָבוֹהַ
		20-40000
	ציפוי גליל הפוך	100-10000	0.1-50	5-400	5	300	קָלוּשׁ
		1000-100000
	ציפוי חריצים-	3000-100000	0.005-20	15-250	2	400	קָלוּשׁ
	ציפוי אקסטרוזיה	-	50-5000	15-750	5	700	-
רב שכבתי	ציפוי שקופיות	1000-10000	0.005-0.5	15-250	2	300	קָלוּשׁ
		3000-12000
	ציפוי וילון	1000-10000	0.005-0.5	2-500	2	300	קָלוּשׁ

שיטות הציפוי לגליונות אלקטרודות ליתיום-יונים הן בעיקר ציפוי גליל וציפוי אקסטרוזיה. ציפוי בגלגול הפוך דורש קצב גזירה גבוה יותר, מתאים לרחצה עם צמיגות מעט גבוהה יותר, משיג סרט ציפוי עבה יותר ואיכות ציפוי טובה, והוא כיום שיטת הציפוי הנפוצה ביותר עבור סוללות ליתיום-יון. ציפוי אקסטרוזיה מייצג טכנולוגיית ציפוי מתקדמת יחסית בתעשייה. לחץ מסוים מופעל על התרחיץ במהלך הציפוי, אשר יכול לשמש לציפוי של תרחיץ בעל צמיגות גבוהה יותר. לגיליון האלקטרודה המתקבל דיוק גבוה יותר ומהירות ציפוי מהירה. עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית סוללות הליתיום והביקוש הגובר מיצרני סוללות ליתיום-לצפיפות אנרגיה גבוהה יותר ועקביות, ציפוי אקסטרוזיה, הנתמך על ידי-ה-ציוד ציפוי אלקטרודות לסוללות-האומנותיות ופתרונות ציפוי סוללות דיוק-גבוהים, ישמש יותר בקווי הייצור{12}} בדור הבא.