ИСТИНА

Анализ причин возникающих дефектов и повышенного брака Та-конденсаторов, получаемых на АО «Элеконд».

Основная цель работы – анализ причин возникающих дефектов и повышенного брака Та-конденсаторов, получаемых на АО «Элеконд». Для решения поставленной задачи проведены сравнительные исследования годных танталовых конденсаторов производства АО «Элеконд» и конденсаторов, имеющих дефектные характеристики (короткое замыкание, большой ток утечки). Проведены исследования Та-анодов японского и китайского производства. Все проанализированные конденсаторы производства АО «Элеконд» изготовлены с использованием камфары в качестве пластификатора. Материал, используемый в качестве пластификатора при производстве импортных анодов, не известен. Детальный электронно-микроскопический анализ поверхности анодов производства АО «Элеконд» после снятия покрытия показал, что дефект в виде большого тока утечки обусловлен обширным растрескиванием поверхности аморфного оксида тантала; дефект в случае короткого замыкания проявляется в Та-конденсаторах в виде «лопнувшего» оксидного изолирующего слоя Та2О5. В годных конденсаторах поверхность анода сформирована агломератами без каких-либо дефектов. То есть, основной брак в изделиях связан с дефектами оксидного слоя. Формирование оксидного слоя (формовка) в технологическом цикле проходит после стадий компактирования и спекания. Для получения качественного оксидного слоя Та2О5 после спекания анод должен иметь развитую объемнопористую структуру без существенных дефектов (равномерно сформированную, без крупных агломератов и др.). При этом определяющим фактором является используемый пластификатор. Одной из наиболее вероятных первопричин образования дефектов на предприятии АО «Элеконд» может являться использование в качестве пластификатора камфары. Проведенные исследования показали, что Та-аноды при использовании камфары неоднородны по прессовке, поверхность имеет замятые участки со следами скольжения тантала по стенке пресс-формы. При этом возможно загрязнение тантала химическими элементами, входящими в состав материала пресс-формы. Камфара не выполняет в достаточной степени функции пластификатора, так как не препятствует сминанию частиц исходного порошка в процессе его деформирования (прессования), что приводит к формированию крупных агломератов. Кроме того, камфара имеет существенный недостаток – нестабильность по времени и температуре. Значительное ее испарение из приготовленных смесей Та-порошок-камфара происходит даже в условиях хранения в плотно закрытой емкости. Для проверки гипотезы о наиболее вероятной первопричине образования рассматриваемых в работе дефектов и с целью определения возможности применения вместо камфары другого пластификатора для использования на производстве Та-конденсаторов, проведены сравнительные исследования с применением других связок, а именно - салициловой кислоты, карбоната аммония и дисэд. Все исследования выполнены с использованием Та-порошка конденсаторного типа Та80к. В результате поисковых исследований определены методики применения различных связок в условиях разного варианта их смешивания с Та-порошками – в сухом виде, влажном и комбинированном вариантах. На основе особенностей пластификаторов определены их растворители, определены температурно-временные условия их растворения, режимы (температура и время), позволяющие оптимальное удаление остаточного их количества и др. С учетом этого и учетом разной плотности связок-пластификаторов получены серия модельных образцов-анодов, на которых проведены комплексные исследования. Проведенные исследования показали, что наилучшим вариантов для использования в качестве пластификатора является дисэд: 1. При любом способе введения дисэд Та-аноды сохраняют объемно-пористую структуру исходного порошка. 2. Наблюдается наименьшая усадка в процессе спекания порошков тантала. При влажном варианте введения дисэд усадка составила всего 2,85%, что указывает на незначительную степень деформации агломератов Та-порошка. 3. Дисэд, по сравнению с камфарой, характеризуется более высокими температурами плавления и деструкции. При комнатной температуре, в отличие от камфары, дисэд не испаряется. Температура деструкции и испарения - выше 250 оС. 4. Смеси Та-порошок-дисэд характеризуются наибольшей временной стабильностью. Через месяц после хранения смеси в плотно закрытых стеклянных емкостях, в отличие от смеси с камфарой и карбоната аммония, полученные на его основе Та-аноды имеют неизменную морфологию частиц и сохраняющиеся электрофизические свойства. 5. При испытаниях на сжатие образцов-анодов после их спекания и формовки наблюдаются наиболее высокие механические свойства (предел прочности и предел текучести). 6. На анодах, полученных с дисэд, наблюдаются наиболее высокие значения удельной емкости и удельного заряда, наиболее низкие значения тока утечки. Применение пластификатора дисэд позволяет получать в технологическом цикле компактирование-спекание-формовка наиболее качественные Та-аноды, что подтверждает наиболее высокий уровень их механических и электрофизических характеристик. Важно отметить, что комплекс свойств дисэд позволяет использовать его в замкнутом технологическом цикле получения анодов при минимальной его потере, что должно приводить к существенной экономии по затратам на пластификатор. К таким свойствам относятся:   1. Растворение в горячем изопропаноле и выпадение в осадок при комнатной температуре. 2. Возможность отделения дисэд посредством фильтрования или выпаривания растворителя (изопрапанола). 3. В процессе кристаллизации имеет мелкодисперсную («пушистую») структуру. Та-аноды, полученные с применением в качестве пластификатора аммония углекислого, показали наихудшие результаты. К недостаткам его использования относятся - наибольшая сложность при прессовании и более высокая нагрузка при выпрессовке; высокая деформация агломератов исходного порошка тантала в процессе прессования, наибольшая усадка при спекании (до 12%), обладает самой низкой временной стабильностью смеси Та-порошок-пластификатор, самые худшие результаты по электро-физи-ческим свойствам анодов после формовки. Салициловая кислота из-за склонности к формированию крупных кристаллов не рекомендуется в качестве пластификатора. Но в малых количествах в дополнении к использованию основного пластификатора (дисэд) салициловая кислота может быть использована в качестве пассиватора. Рекомендации: 1. С целью снижения уровня брака Та-конденсаторов, получаемых на АО «Элеконд», рекомендуется получить опытно-промышленную партию Та-анодов с использованием в качестве пластификатора дисэд с влажным вариантом его введения с последующим статистическим анализом получения годных конденсаторов. Технологические режимы при получении анодов выбирать исходя из данных настоящей работы, изложенные в отчетах по выполнению 1-го, 4-го и 5-го этапов. 2. С целью снижения заминания порошка тантала о стенку пресс-формы рекомендуется использовать пресс-формы, конструктивно имеющие механизмы ее размыкания. 3. После спекания порошков тантала в условиях охлаждения при достижении температуры 150-250оС в камеру производить напуск азота (или воздуха). Это позволит существенно снизить вероятность формирования кристаллического оксида тантала на границах зерен тантала. Как результат – снижение уровня брака продукции, обусловленного разрушением поверхностного аморфного слоя Та2О5. Значение температуры напуска газа необходимо определять экспериментально исходя из условий промышленного производства. 4. Кроме того, в качестве рекомендации отметим необходимость проведения дополнительных поисковых работ по возможному использованию поверхностно-активного вещества, вводимого в состав порошка анодов с дисэд, позволяющего дополнительно улучшить электрофизические характеристики анодов. Как один из вариантов – салициловая кислота в качестве пассиватора порошков тантала.