CN221021502U - 一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机 - Google Patents
一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN221021502U CN221021502U CN202320305280.1U CN202320305280U CN221021502U CN 221021502 U CN221021502 U CN 221021502U CN 202320305280 U CN202320305280 U CN 202320305280U CN 221021502 U CN221021502 U CN 221021502U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ceramic
- slurry
- film forming
- ceramic film
- forming machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 34
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 19
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 7
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 8
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 2
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 2
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 101150058765 BACE1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
Abstract
本发明涉及一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机。公开其原理、组成结构，用以批量化地制备均匀可控的微米厚度陶瓷膜层。多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，由金属台架、伺服传送系统、浆料输送与回收系统、机械臂与陶瓷管工装、干燥排风系统和控制模块组成，所述伺服传送系统，带动机械臂线性移动并抓取陶瓷管阵列及其工装进行三维移动，由浸料桶、液位传感器、泵和储料桶组成的浆料输送和回收子系统用于保证陶瓷浆料输送和均一性，干燥排风系统用于对浸渍后的陶瓷膜层进行干燥。该多通道的自动化陶瓷薄膜成型机具有自动化程度高、对支撑管强度要求低、制备速度快、多通道处理、原材料利用率高、陶瓷膜层厚度可控和良品率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于管式陶瓷膜制备成型和机械自动化领域，具体涉及一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机。
背景技术
固体氧化物电池作为一种新型、高效的能量转换装置，可以在500～800℃温度范围内利用氢或者碳氢化合物燃料等高效发电输入电网，同时可以逆向地利用垃圾电等电解水高效制取绿氢，可成为未来氢能体系和能源互联网中的关键能量转换装置，因而备受关注。固体氧化物电池是典型的固态功能陶瓷器件，由燃料电极、电解质和空气电极等氧化物功能层组成。
管型固体氧化物电池具有耐压、抗热震性好的特点，是较为广泛采用的固体氧化物电池构型之一；为了降低电池的内阻，往往在支撑陶瓷管的表面制备电解质和电极的微米级薄层陶瓷膜。制备微米级薄层陶瓷膜是管式固体氧化物电池生产的关键工序，常用的工艺包括湿法镀膜、丝网印刷、等离子喷涂、磁控溅射和气相/电化学沉积等。
等离子喷涂和磁控溅射法制备薄层陶瓷膜具有较好的膜质量和自动化水平，然而其需要的设备复杂且昂贵，不利于扩大生产规模和降低成本。CN103085155B报道了一种异形薄壁陶瓷管注浆成型机，具备规模化生产能力，但其制备的陶瓷膜层在500微米以上，难以用于制备100微米以下的膜层。CN202210581360.X报道了采用丝网印刷法制备管式固体氧化物电池表面的陶瓷薄膜的工艺，然而丝网印刷的压应力和工件旋转，使其对支撑管的强度和圆直度有很高的要求。CN109224880A报道了一种通过压差控制浆料流动在管式陶瓷表面镀膜的湿法镀膜工艺，但该工艺需要工件密封，对支撑管强度也有较高的要求。
目前尚未有基于湿法镀膜的大批量自动化设备，且现有的湿法镀膜工艺往往无法解决镀膜的一致性、厚度均一性等问题，未考虑原材料回收、人机安全等生产问题。
发明内容
发明要解决的问题：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种多通道镀膜、能实现批量化生产的自动化陶瓷薄膜成型机。
解决问题的技术手段：
为解决上述问题，本发明提供一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，其特征在于包括：抓取陶瓷管阵列及其工装进行三维移动的机械臂；用于带动机械臂线性移动的轨道和伺服电机；多个放置相同或不同陶瓷浆料的浸料桶；由液位传感器、泵和储料桶组成的浆料输送和回收子系统；用于保证陶瓷浆料均一性的浆料循环子系统；用于对浸渍后的陶瓷膜层进行干燥的加热器和风机组成的干燥排风系统；用于支撑所有部件并固定其位置的金属台架；以及控制模块。一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，其进一步的特点是，所述的机械臂通过气动或电动夹具抓取放置多根陶瓷管的工装，其移动速率和方向可通过伺服电机进行精确控制。
一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，其进一步的特点是，所述的浸料桶采用不锈钢或有机玻璃，其尺寸大小可根据所制备陶瓷管的尺寸进行调整，其底部带有进料口，通过泵将陶瓷浆料输入其中，陶瓷浸渍镀膜后补充浆料，用液位传感器控制浆料的高度。
一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，其进一步的特点是，机械臂抓取装有若干根陶瓷管的工装，移动并浸入到浸料桶中，静置5～30秒后，再将工装提出，下降和上升的速率控制在0.5～3厘米/秒。
一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，其进一步的特点是，镀膜完成后的管式陶瓷工件，采用2步以上的不同温度的干燥，预干燥采用的温度为20～30℃，时间30秒～5分钟；干燥采用的温度为50～80℃，时间30秒～2分钟。
一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，其进一步的特点是，根据具体镀膜工艺需求，膜层厚度较厚时，可重复以上浸镀、干燥步骤；还可以浸镀不同陶瓷浆料后干燥，形成不同材料的陶瓷膜层的覆盖叠加。
发明效果：
本发明能多通道、批量化地自动制备均匀可控的微米厚度陶瓷膜层，用于管式固体氧化物电池领域单层或多层功能膜层的成型，具有自动化程度高、对支撑管强度要求低、制备速度快、多通道处理、原材料利用率高、陶瓷膜层厚度均一可控和良品率高等优点。
附图说明
图1是本发明的多通道自动化陶瓷薄膜成型系统的结构示意图；
符号说明：
1、设备机台；2、伺服电机及传送轨道；3、机械臂；4、气动/电动夹具；5、需镀膜的陶瓷管；6、浸料桶；7、浆料循环系统；8、浆料输送及回收系统；9、-加热器；10、储料/回收桶；11、控制系统及触摸屏；12、排风系统。
图2是图1所示的一种典型3通道的自动化陶瓷薄膜成型机的三维结构示意图；
图3是图2所示的3通道自动化陶瓷薄膜成型机的陶瓷管阵列及其工装的结构示意图；
图4是图2所示的3通道自动化陶瓷薄膜成型机的工艺步骤示意图。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
在此公开一种典型3通道的自动化陶瓷薄膜成型机的结构及其工艺步骤。图2是根据本发明一实施形态的3通道的自动化陶瓷薄膜成型机的三维结构示意图。
如图2所示，不锈钢机台的金属台面最左端是三个并列的陶瓷工件准备位置，一次装入3组准备镀膜的陶瓷工件及其工装。在准备位置的右侧是三个并列的不锈钢浸料桶，其中可以充填相同或者不同的陶瓷浆料，浸料桶的侧面带有浆料循环泵保证陶瓷浆料的流动。浸料桶的右侧是2组三个并列的干燥桶，通过位于台面下方的加热器控制干燥的温度和时间。台面的上方架设轨道、伺服电机和操作工件的机械臂和气动/电动夹具。机台右侧的机柜中设有用于存放陶瓷浆料的储料桶，用于存放回收液的回收桶和控制模块与面板等。陶瓷薄膜成型机开始工作后，控制模块按预先设置的参数控制电机和机械臂的三维移动，通过气动/电动夹具抓取陶瓷工件，循环泵将陶瓷浆料从储料桶中通过进料口加注到不锈钢浸料桶中，陶瓷工件浸没在浆料中后提出，进入加热器内部，通过热空气分布使得镀膜层充分烘干。工作过程中，控制模块监测机台内部的环境条件，挥发性溶剂的浓度达到设定值后开启引风机、将挥发的溶剂气体排出，保证电子设备稳定和操作人员的健康。
相对于现有的陶瓷薄膜成型技术与设备，本发明的优点主要表现在以下几个方面。
1)批处理量大、自动化程度高，通过浸料桶和陶瓷件工装的尺寸设计，可以达到单次数十根陶瓷管的同时镀膜，整个过程通过控制程序实现自动化，几乎不需要人员操作。
2)多通道浸渍、制备效率高：通过多通道设计可以实现同一膜层的多次浸镀或者多个不同膜层的浸镀，从进样到出样，单次镀膜工序可在数分钟内完成，制备效率极高。
3)对支撑管的形状和强度适应性强：在整个镀膜过程中，仅有陶瓷浆料的轻微流动，因此，对需镀膜的支撑管几乎无形状和强度要求，适应性好。
4)镀膜质量好，原材料利用率高：通过浆料循环和多部干燥等措施，保证镀膜的均一性和良率，并且回收原材料，降低成本。
下面提供实施例对本发明做进一步说明。
实施例
按照图2所示的结构设计和集成3通道的自动化陶瓷薄膜成型机。采用图3所示的的陶瓷管阵列及其工装，需要镀膜的陶瓷管工件(其组成为NiO-BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3)按4*4的正方形组成阵列，通过工装上的开孔结构固定在工装上；工装上设有环状把手，机械臂通过气动把手的开合来抓取陶瓷管工装。
操作人员将3组陶瓷管工件及其工装防止在准备区的3个位点上，自动化陶瓷薄膜成型机开始工作，其运作流程如图4所示。机械臂抓取第一个陶瓷管工装后，系统控制浸料桶加注陶瓷浆料，到达设定液面高度后自动停止，同时启动循环系统保持浆料的流动。机械臂移动工装并浸入到第一个浸料桶(其中的陶瓷浆料为组成NiO-BaCe0.7Zr0.1Y0.1 Yb0.1O3)中，静置10秒后，再将工装提出，下降和上升的速率控制在3厘米/秒；浸料桶自动补充陶瓷浆料，机械臂将提出后的工装移动到第一个预干桶中，采用的温度为25℃，时间60秒；然后将工装提出并移动到第一个干燥桶中，采用的温度为60℃，时间60秒；通过机械臂将该工装移动到第二个浸料桶(其中的陶瓷浆料为组成BaCe0.7Zr0.1Y0.1 Yb0.1O3)中镀膜并干燥，工艺参数与第一次浸镀相同；通过机械臂将该工装移动到第三个浸料桶(其中的陶瓷浆料为组成La0.6Sr0.4O3-BaCe0.7Zr0.1Y0.1 Yb0.1O3)中镀膜并干燥，工艺参数与前两次浸镀相同，自此完成该组陶瓷管工件的镀膜。
机械臂系统控制将准备区的另外2组陶瓷管工件按照上述工艺步骤进行镀膜，需要时再次补充若干组陶瓷管工装进行镀膜生产。完成后，控制模块启动浆料回收，浸料桶中的陶瓷浆料被回抽到储料桶中；清洗溶剂泵启动，溶剂进入浸料桶清洗、循环后，被回抽到回收桶中。完成生产，自动化陶瓷薄膜成型机关机。
以上的具体实施方式对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应当理解的是，以上仅为本发明的一种具体实施方式而已，并不限于本发明的保护范围，在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。凡在本发明的精神和原则之内的，所做出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，其特征在于，
包括：
抓取陶瓷管阵列及其工装进行三维移动的机械臂；
用于带动机械臂线性移动的轨道和伺服电机；
多个放置相同或不同陶瓷浆料的浸料桶；
由液位传感器、泵和储料桶组成的浆料输送和回收子系统；
用于保证陶瓷浆料均一性的浆料循环子系统；
用于对浸渍后的陶瓷膜层进行干燥的加热器和风机组成的干燥排风系统；
用于支撑所有部件并固定其位置的金属台架；
以及控制模块。
2.根据权利要求1所述一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，其特征在于，所述的机械臂通过气动或电动夹具抓取放置多根陶瓷管的工装，其移动速率和方向可通过伺服电机进行精确控制。
3.根据权利要求1所述一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机，其特征在于，所述的浸料桶采用不锈钢或有机玻璃，其尺寸大小可根据所制备陶瓷管的尺寸进行调整，其底部带有进料口，通过泵将陶瓷浆料输入其中，陶瓷浸渍镀膜后补充浆料，用液位传感器控制浆料的高度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320305280.1U CN221021502U (zh) | 2023-02-24 | 2023-02-24 | 一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320305280.1U CN221021502U (zh) | 2023-02-24 | 2023-02-24 | 一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN221021502U true CN221021502U (zh) | 2024-05-28 |
Family
ID=91132460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202320305280.1U Active CN221021502U (zh) | 2023-02-24 | 2023-02-24 | 一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN221021502U (zh) |
-
2023
- 2023-02-24 CN CN202320305280.1U patent/CN221021502U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109216713B (zh) | 一种燃料电池柔性石墨双极板量产生产系统及其生产方法 | |
| CN108866512B (zh) | 自动化石墨舟卡点更换机 | |
| CN102101085B (zh) | 一种制备燃料电池膜电极的自动喷涂装置 | |
| CN203998096U (zh) | 用于管式pecvd的石墨舟自动装卸片装置 | |
| CN109161872B (zh) | 自动化石墨舟卡点更换机模具 | |
| CN210379266U (zh) | 一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备 | |
| CN217753180U (zh) | 一种用于太阳能电池片印刷的烘干设备 | |
| CN221021502U (zh) | 一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机 | |
| US8863684B2 (en) | Apparatus and method for smoothly coating substrates | |
| CN107621125A (zh) | 一种立库式锂电池自动干燥控制系统 | |
| CN201940335U (zh) | 全自动涂覆机 | |
| CN110548635A (zh) | 全自动喷涂镀膜生产线 | |
| CN107436078A (zh) | 一种新型立库式锂电池自动干燥系统 | |
| CN110299539A (zh) | 一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备和方法 | |
| CN105797895A (zh) | Spe膜电极组件自动喷涂装置及方法 | |
| CN116100654A (zh) | 一种多通道的自动化陶瓷薄膜成型机及其工艺 | |
| CN102586813A (zh) | 一种微细电铸机床 | |
| CN116504686B (zh) | 一种基于液态均匀温控的半导体加热盘 | |
| CN209045681U (zh) | 一种燃料电池柔性石墨双极板量产生产系统 | |
| CN205518363U (zh) | Spe膜电极组件自动喷涂装置 | |
| CN108914090B (zh) | 半自动化石墨舟卡点更换机 | |
| CN102412403B (zh) | 碳纸材料连续化疏水设备 | |
| CN215030371U (zh) | 一种燃料电池催化层的喷涂装置 | |
| CN115921999A (zh) | 一种pche换热器板片的电解加工装置及加工方法 | |
| CN208712420U (zh) | 一种等离子体清洗装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |