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摘 要:等离子喷涂承烧板主要应用于电子元器件行业。本文对原料进行了选型,并对原有工艺进行了改进,包括配料工序增加造粒功能、成型工序提高液压机压力、烧成工序改进装钵方式和烧温曲线、喷砂工序改为自动化操作等。上述研究提高了氧化铝基板寿命和钇稳定氧化锆涂层的粘合力,从而有效提高了喷涂承烧板整体质量,满足了客户的新需求。
关键词:等离子喷涂;承烧板;氧化铝;钇稳定氧化锆;电子元器件
等离子喷涂承烧板广泛应用于MLCC等电子元器件行业。公司客户主要有风华高科、潮州三环、太阳诱电等,主要平板产品尺寸为150mm*150mm*5mm。近年来,客户对喷涂承烧板的质量提出了更高的标准,核心是降低杂质含量、提高使用寿命。这就要求在保证客户使用环境的基础上,提高基板寿命、增加涂层粘合力。本文拟从原材料选型开始,通过对原有工艺改进,使产品达到客户新要求。
一、工艺流程
生产过程分为两个阶段,分别是氧化铝基板制作和钇稳定氧化锆涂层制备,生产工艺流程见图一。
二、生产设备和检验设备
(1)主要生产设备
双碾轮式混砂机、振动筛、200T四柱液压机、磁选机、隧道炉、等离子喷涂机(APS)。
(2)主要检验设备
游标卡尺、材料荷重软化测试仪、吸水率测试仪、抗折仪、螺旋测微计。
三、原料选型
为防止杂质较多影响客户产品,需严格控制原料中杂质含量。经过研究客户要求和对比试验分析,提高了主要化学成分的要求,并增加了氧化钠和氧化钾含量要求,确定了主要原料技术标准,具体见表1。
四、基板制作
(1)配料
原有工艺为:根据氧化铝基板配方领料后,再使用混砂机进行混料处理,混料过程中逐步添加甲基纤维素、聚乙烯醇等添加剂。经40~50分钟混料、物料水分控制为2%~3%后出料、筛分、困料、除铁。混料环节对于物料的均匀性、流动性有着至关重要的作用,也會影响基板成品质量。本文研究对混砂机刮板进行了改进,使混砂机在混料时增加了造粒功能,有效提高了物料的均匀性和流动性。
(2)成型
本公司采用液压机进行干压。经试验,发现压强从145MPa提升到160MPa,生坯尺寸精度较处理前提高约20%,缩小至正负0.15mm,同时提高了生坯密度,有效降低了粉体密度不均对产品质量的影响。
(3)干燥
生坯进炉前需通过干燥处理,以提高生坯强度、利于装钵。
(4)烧成
原工艺采用立式装板处理,产品合格率约90%。本文研究在生坯中间放置1片高纯刚玉隔离薄板,使生坯中的水分和胶水更易挥发;同时重新设计了烧温曲线,使升降温更平缓,并增加排胶时间。经过上述改进,基板产品变形率和开裂率大幅降低,合格率提升至97%。
五、涂层制备
(1)喷砂
原有工艺是员工手持喷砂机对着基板操作,员工工作经验非常重要。为了提高效率、降低人为因素影响,本文研究设计了自动化喷砂流水线工艺,确定了钢砂D50粒度为0.3~0.6μm、压缩空气压力为0.4~0.6MPa条件下,喷砂后的基板粗糙度最优、与涂层粘合力最好。上述改进同时提高了喷砂工序的质量和效率。
(2)喷涂
使用等离子喷涂机(APS)将钇稳定氧化锆在高温熔融状态下喷涂在基板表面,可根据客户要求反复喷涂以保证涂层厚度。
六、检验与评价
产品已通过3家大客户批量认证,对客户产品无影响,使用寿命提高约30%,可保证循环150次、约9个月时间承烧板不断裂、涂层不脱落,产品物化指标和寿命均达到客户要求。
七、总结
本文通过研究分析,确定了原材料技术标准及更加适合的工艺流程和工艺参数,研制的等离子喷涂承烧板产品杂质含量低、工作寿命长,符合客户使用要求。
参考文献
[1]张鹏飞,李新梅.等离子喷涂WC-Co涂层的研究现状和性能改善措施[J].热加工工艺,2016(8):7-10.
[2]刘伟,陈瑞芳,花银群,等.GH586等离子喷涂CoCrAlYTaSi涂层的高温氧化性能研究[J].热加工工艺,2017(10):188-191.
[3]任伟.等离子喷涂Cr_2O_3涂层的显微硬度及耐磨性能研究[J].热加工工艺,2017(22):178-180.
[4]梁存光,李新梅.曲面响应法在等离子喷涂WC-12Co涂层工艺优化中的应用[J].材料科学与工艺,2018,26(2):90-96.
[5]尹瀛月,乌日开西·艾依提,张建杰.等离子喷涂技术在骨科植入物表面改性的应用[J].热加工工艺,2016(6):33-35.
[6]Mishra S K,Jagdeesh N,Pathak L C.Fabrication of Nanosized Lanthanum Zirconate Powder and Deposition of Thermal Barrier Coating by Plasma Spray Process[J].Journal of Materials Engineering & Performance,2016,25(7):2570-2575.
(作者单位:广东羚光新材料股份有限公司)
关键词:等离子喷涂;承烧板;氧化铝;钇稳定氧化锆;电子元器件
等离子喷涂承烧板广泛应用于MLCC等电子元器件行业。公司客户主要有风华高科、潮州三环、太阳诱电等,主要平板产品尺寸为150mm*150mm*5mm。近年来,客户对喷涂承烧板的质量提出了更高的标准,核心是降低杂质含量、提高使用寿命。这就要求在保证客户使用环境的基础上,提高基板寿命、增加涂层粘合力。本文拟从原材料选型开始,通过对原有工艺改进,使产品达到客户新要求。
一、工艺流程
生产过程分为两个阶段,分别是氧化铝基板制作和钇稳定氧化锆涂层制备,生产工艺流程见图一。
二、生产设备和检验设备
(1)主要生产设备
双碾轮式混砂机、振动筛、200T四柱液压机、磁选机、隧道炉、等离子喷涂机(APS)。
(2)主要检验设备
游标卡尺、材料荷重软化测试仪、吸水率测试仪、抗折仪、螺旋测微计。
三、原料选型
为防止杂质较多影响客户产品,需严格控制原料中杂质含量。经过研究客户要求和对比试验分析,提高了主要化学成分的要求,并增加了氧化钠和氧化钾含量要求,确定了主要原料技术标准,具体见表1。
四、基板制作
(1)配料
原有工艺为:根据氧化铝基板配方领料后,再使用混砂机进行混料处理,混料过程中逐步添加甲基纤维素、聚乙烯醇等添加剂。经40~50分钟混料、物料水分控制为2%~3%后出料、筛分、困料、除铁。混料环节对于物料的均匀性、流动性有着至关重要的作用,也會影响基板成品质量。本文研究对混砂机刮板进行了改进,使混砂机在混料时增加了造粒功能,有效提高了物料的均匀性和流动性。
(2)成型
本公司采用液压机进行干压。经试验,发现压强从145MPa提升到160MPa,生坯尺寸精度较处理前提高约20%,缩小至正负0.15mm,同时提高了生坯密度,有效降低了粉体密度不均对产品质量的影响。
(3)干燥
生坯进炉前需通过干燥处理,以提高生坯强度、利于装钵。
(4)烧成
原工艺采用立式装板处理,产品合格率约90%。本文研究在生坯中间放置1片高纯刚玉隔离薄板,使生坯中的水分和胶水更易挥发;同时重新设计了烧温曲线,使升降温更平缓,并增加排胶时间。经过上述改进,基板产品变形率和开裂率大幅降低,合格率提升至97%。
五、涂层制备
(1)喷砂
原有工艺是员工手持喷砂机对着基板操作,员工工作经验非常重要。为了提高效率、降低人为因素影响,本文研究设计了自动化喷砂流水线工艺,确定了钢砂D50粒度为0.3~0.6μm、压缩空气压力为0.4~0.6MPa条件下,喷砂后的基板粗糙度最优、与涂层粘合力最好。上述改进同时提高了喷砂工序的质量和效率。
(2)喷涂
使用等离子喷涂机(APS)将钇稳定氧化锆在高温熔融状态下喷涂在基板表面,可根据客户要求反复喷涂以保证涂层厚度。
六、检验与评价
产品已通过3家大客户批量认证,对客户产品无影响,使用寿命提高约30%,可保证循环150次、约9个月时间承烧板不断裂、涂层不脱落,产品物化指标和寿命均达到客户要求。
七、总结
本文通过研究分析,确定了原材料技术标准及更加适合的工艺流程和工艺参数,研制的等离子喷涂承烧板产品杂质含量低、工作寿命长,符合客户使用要求。
参考文献
[1]张鹏飞,李新梅.等离子喷涂WC-Co涂层的研究现状和性能改善措施[J].热加工工艺,2016(8):7-10.
[2]刘伟,陈瑞芳,花银群,等.GH586等离子喷涂CoCrAlYTaSi涂层的高温氧化性能研究[J].热加工工艺,2017(10):188-191.
[3]任伟.等离子喷涂Cr_2O_3涂层的显微硬度及耐磨性能研究[J].热加工工艺,2017(22):178-180.
[4]梁存光,李新梅.曲面响应法在等离子喷涂WC-12Co涂层工艺优化中的应用[J].材料科学与工艺,2018,26(2):90-96.
[5]尹瀛月,乌日开西·艾依提,张建杰.等离子喷涂技术在骨科植入物表面改性的应用[J].热加工工艺,2016(6):33-35.
[6]Mishra S K,Jagdeesh N,Pathak L C.Fabrication of Nanosized Lanthanum Zirconate Powder and Deposition of Thermal Barrier Coating by Plasma Spray Process[J].Journal of Materials Engineering & Performance,2016,25(7):2570-2575.
(作者单位:广东羚光新材料股份有限公司)