技術領域
本發明涉及一種金屬化薄膜制作方法，屬于電容器技術領域。
背景技術：
能源短缺和環境惡化已經成為威脅人類生存的全球化問題，發展新能源是實現人類可持續發展的必經之路，中國應該加快開發利用新能源的步伐，大力發展新能源，逐步實現從常規能源向清潔能源轉變。
用新能源逐步取代傳統能源進行發電將是今后電力工業發展的趨勢，新能源發電主要包括太陽能發電、風力發電、生物質能發電、地熱發電、潮汐發電等方面。
城市軌道交通是指具有運量大、速度快、安全、準點、保護環境、節約能源和用地等特點的交通方式，包括地鐵、輕軌、磁懸浮、快軌、有軌電車、新交通系統等。因此，在城市軌道交通技術領域中綜合利用新能源也成為未來城市軌道交通的發展需求。
新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源，新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車、氫發動機汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產品。
無論是新能源發電、新能源汽車還是城市軌道交通等領域，最終都是要電力設備來驅動、轉換或實現，在電力設備中，電容器作為儲能元件是其中的重要部件，尤其是在新能源作為非常規能源，在其綜合利用過程中，對傳統的電力設備尤其是電容器在體積、耐壓、耐溫、耐電流沖擊、可靠性、使用時間上有很高的要求，目前國際上以金屬化薄膜電容器最符合其要求，這方面最關鍵性的材料就是金屬化薄膜。
現有金屬化薄膜在自愈時容易發生多層介質連續擊穿造成大面積灼傷的現象，為避免該情況的發生，通常設計若干規則排列的極板單元，每一個極板單元通過安全熔絲連接周圍的極板單元，其具有的優點是當任一極板單元發生擊穿時，即電容器薄膜兩極之間發生短路，從而放電并產生電弧，由于安全熔絲區域的載流量較小，因此會優先于極板單元而發生熔斷，從而避免金屬化薄膜被擊穿；但是，當安全熔絲熔斷后該區域仍存在疵點，一旦該區域電流或電壓達到一定程度，該疵點附件區域將被擊穿，放出大量的熱量，易對絕緣薄膜造成機械性損傷，降低金屬化薄膜的使用壽命。
技術實現要素：
本發明針對現有技術存在的不足，提供了一種金屬化薄膜制作方法，具體技術方案如下：
一種金屬化薄膜制作方法，包括以下步驟：
步驟一、金屬絲的制作
將鋁錠、錫錠、鈉錠、鉀錠和金屬硅粉置入熔煉爐內進行熔煉成制成合金熔液，熔煉過程中需要通入氮氣保護氣，當合金熔液的溫度達到950℃±5℃時，再通過連鑄法和拉絲工藝制成金屬絲；
步驟二、真空鍍膜
通過真空鍍膜機中的送絲機構將金屬絲送入蒸發坩堝中，金屬絲在蒸發坩堝中從金屬熔液變為金屬蒸氣，金屬蒸氣在鍍膜室中對絕緣基膜進行真空蒸鍍作業制成原料膜，原料膜經過分切后即制成金屬化薄膜。
作為上述技術方案的改進，所述步驟一中鋁錠的質量:錫錠的質量:鈉錠的質量:鉀錠的質量: 金屬硅粉的質量=(80~82):(31~33):(7.3~7.6):(3.5~3.7):(0.22~0.28)。
作為上述技術方案的改進，所述步驟二中蒸發坩堝的外部還設置有安裝槽，安裝槽中設置有超聲波發生器和絕緣油；在進行真空蒸鍍作業時，超聲波發生器的頻率為30.8~31.6KHz。
作為上述技術方案的改進，所述金屬絲中Na的重量百分比為a，5.98%≤a≤6%；所述金屬絲中K的重量百分比為b，2.87%≤b≤2.92%；2＜a/b＜2.1。
作為上述技術方案的改進，所述金屬絲中Si的重量百分比為c，0.18%≤c≤0.22%，40＜(a+b)/c＜50。
作為上述技術方案的改進，所述步驟一中金屬硅粉的純度為99.9%以上，金屬硅粉的粒徑小于50μm。
本發明的有益效果：該金屬化薄膜的自愈能量低，發熱量小，自愈時間很短，自愈的靈敏性很高，對疵點隔離優良，對疵點附近的絕緣介質損傷小，即使該金屬化薄膜的金屬層不設計安全熔絲，當絕緣介質由于疵點導致其被擊穿時，該金屬化薄膜也能夠良好的自愈，避免發生多層絕緣介質連續擊穿造成大面積灼傷的現象，該金屬化薄膜的使用壽命高，安全性好。當該金屬化薄膜在85~100℃的高溫環境下使用時，由于該金屬化薄膜能夠快速自愈且發熱量低，高溫環境對該金屬化薄膜的影響小。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
實施例1
將80Kg的鋁錠、31Kg的錫錠、7.3Kg的鈉錠、3.5Kg的鉀錠和0.22Kg純度為99.9%且粒徑小于50μm的金屬硅粉置入熔煉爐內進行熔煉成制成合金熔液，熔煉過程中需要通入氮氣保護氣，當合金熔液的溫度達到950℃±5℃時，再通過連鑄法和拉絲工藝制成金屬絲；該金屬絲中Na的重量百分比（單個組分占總組分的質量百分比）為a，a=5.98%，金屬絲中K的重量百分比為b，b=2.87%，a/b=2.09；金屬絲中Si的重量百分比為c，c=0.18%，(a+b)/c=49；該金屬絲的熔點為415~435℃。
通過真空鍍膜機中的送絲機構將上述金屬絲送入蒸發坩堝中，金屬絲在蒸發坩堝中從金屬熔液變為金屬蒸氣；其中，蒸發坩堝的外部還設置有安裝槽，安裝槽中設置有超聲波發生器和絕緣油；在進行真空蒸鍍作業時，超聲波發生器的頻率為30.8KHz，在絕緣油的作用下，蒸發坩堝中的金屬熔液處于振動狀態；金屬蒸氣在鍍膜室中對絕緣基膜進行真空蒸鍍作業制成原料膜，原料膜經過分切后即制成金屬化薄膜。
實施例2
將81.3Kg的鋁錠、32.3Kg的錫錠、7.5Kg的鈉錠、3.6Kg的鉀錠和0.25Kg純度為99.9%且粒徑小于50μm的金屬硅粉置入熔煉爐內進行熔煉成制成合金熔液，熔煉過程中需要通入氮氣保護氣，當合金熔液的溫度達到950℃±5℃時，再通過連鑄法和拉絲工藝制成金屬絲；該金屬絲中Na的重量百分比為a，a=6%，金屬絲中K的重量百分比為b，b=2.88%，a/b=2.08；金屬絲中Si的重量百分比為c，c=0.2%，(a+b)/c=44.4；該金屬絲的熔點為413~431℃。
通過真空鍍膜機中的送絲機構將上述金屬絲送入蒸發坩堝中，金屬絲在蒸發坩堝中從金屬熔液變為金屬蒸氣；其中，蒸發坩堝的外部還設置有安裝槽，安裝槽中設置有超聲波發生器和絕緣油；在進行真空蒸鍍作業時，超聲波發生器的頻率為31KHz，在絕緣油的作用下，蒸發坩堝中的金屬熔液處于振動狀態；金屬蒸氣在鍍膜室中對絕緣基膜進行真空蒸鍍作業制成原料膜，原料膜經過分切后即制成金屬化薄膜。
實施例3
將82Kg的鋁錠、33Kg的錫錠、7.6Kg的鈉錠、3.7Kg的鉀錠和0.28Kg純度為99.9%且粒徑小于50μm的金屬硅粉置入熔煉爐內進行熔煉成制成合金熔液，熔煉過程中需要通入氮氣保護氣，當合金熔液的溫度達到950℃±5℃時，再通過連鑄法和拉絲工藝制成金屬絲；該金屬絲中Na的重量百分比為a，a=6%，金屬絲中K的重量百分比為b，b=2.92%，a/b=2.05；金屬絲中Si的重量百分比為c，c=0.22%，(a+b)/c=40.4；該金屬絲的熔點為410~430℃。
通過真空鍍膜機中的送絲機構將上述金屬絲送入蒸發坩堝中，金屬絲在蒸發坩堝中從金屬熔液變為金屬蒸氣；其中，蒸發坩堝的外部還設置有安裝槽，安裝槽中設置有超聲波發生器和絕緣油；在進行真空蒸鍍作業時，超聲波發生器的頻率為31.6KHz，在絕緣油的作用下，蒸發坩堝中的金屬熔液處于振動狀態；金屬蒸氣在鍍膜室中對絕緣基膜進行真空蒸鍍作業制成原料膜，原料膜經過分切后即制成金屬化薄膜。
在上述實施例中，在金屬絲的制作過程中，連鑄法即是合金熔液不斷地通過水冷結晶器，凝成硬殼后從結晶器下方出口連續拉出，經噴水冷卻，全部凝固后切成坯料的鑄造工藝過程。坯料再通過拉絲工藝制成金屬絲。通過連鑄法和拉絲工藝制成的金屬絲，接頭少，避免因為焊接金屬絲導致金屬絲中的Na、K和Sn含量變化。
超聲波發生器產生頻率為30.8~31.6KHz的超聲波在絕緣油的傳遞下使得蒸發坩堝中的金屬熔液處于振動狀態，蒸發坩堝中的金屬熔液不但能產生氣泡，氣泡將隨著超聲振動而逐漸生長和增大，然后又突然破滅和分裂，分裂后的氣泡又連續生長和破滅；這些氣泡急速崩潰時在氣泡內產生了高溫高壓，且因氣泡周圍的液體高速沖入氣泡而在氣泡附近的液體中產生了強烈的局部激波，從而產生了超聲的粉碎、“混合攪拌”作用，并且在超聲波的掃頻作用下，金屬熔液形成回流，使得未蒸發的金屬熔液以及臨界狀態的金屬熔液各組分混合均勻，避免熔沸點較低的Na、K和Sn提前蒸發，同時避免蒸發坩堝的底部沉積大量的Al，保證蒸鍍后形成的金屬層中的各成分含量與金屬絲的各成分含量相等。絕緣油采用合成絕緣油，絕緣油作為超聲波傳遞的介質，并且絕緣油不影響蒸發坩堝的使用，避免蒸發坩堝發生短路。超聲波發生器的輸出功率根據蒸發坩堝的面積來算，超聲波發生器的輸出功率保持在0.3~0.5W每平方厘米。超聲波發生器的輸出功率選擇偏小，則影響蒸發坩堝中金屬熔液的振動程度，造成鍍膜時間偏長，影響生成效率，超聲波發生器的輸出功率選擇偏大，蒸發坩堝中的金屬熔液振動劇烈，加速Na、K和Sn的流失，影響鍍膜質量。蒸發坩堝中的金屬熔液蒸發后在絕緣介質上沉積形成金屬層即為原料膜，金屬層的成分與金屬絲相同。
所述金屬絲中由于添加了低熔沸點的Na、K和Sn，尤其是Sn的含量相對較高，使得金屬絲的熔點相對于純鋁絲來說顯著降低；該金屬絲是混合物，故沒有確定的熔點值，但有一個熔點范圍為410~435℃，相對于純鋁的熔點為660℃來說，該金屬絲熔點低，由此可知，金屬絲熔化、氣化時所需的能量相對于純鋁絲來說顯著降低。Na和K易氧化，通入氮氣保護氣避免Na和K氧化。Na和K的總含量不能過低，否則會影響到后續的低能量自愈；Na和K的總含量較高則會使得金屬絲的機械性能變差，金屬絲變軟；Na和K按照2~2.1的比例不但能進一步促使金屬絲的熔點降低，而且還能其形成鈉鉀合金，影響金屬絲成型。通過加入微量的Si，可解決由于加了Na和K導致其機械性能降低的缺陷，使得金屬絲具有優越的耐磨性能；但是，Si不易蒸發且Si是半導體，其含量不能過高影響后續金屬化薄膜自愈；因此必須根據Na和K的總含量來確定Si的加入量。
利用該金屬絲蒸鍍制成的金屬層，當金屬層存在疵點時，該金屬層放電自愈的過程是：電流通過金屬層時，由于疵點呈現半導體性或絕緣性，離疵點越近的區域，其電流密度越大，在金屬化電極離疵點很近的區域中，電流密度急劇上升到其焦爾熱能將該區金屬化層的熔化，引起電極間在此處飛弧，電弧很快蒸發和拋散掉該處熔融金屬，形成無金屬層的絕緣隔離區，電弧熄滅，實現自愈。其中，在熔融金屬蒸發過程中，由于Na和K的熔沸點很低，其次是Sn，最后是Al，熔融金屬中的范德華力呈梯次被破壞，不但Na、K和Sn先蒸發，使得該區域形成高阻區，進一步促進Al蒸發，蒸發所需的能量進一步降低，并且，高阻區是環繞著疵點形成的，因此高阻區面積較??；該過程中蒸發時間短即自愈時間很短，自愈的靈敏性很高，對疵點隔離優良，對疵點附近的絕緣介質損傷小，并且由于金屬層是由金屬絲蒸鍍形成的，相對于純鋁金屬層來說，該金屬層自愈能量較小，能夠避免發生多層絕緣介質連續擊穿造成大面積灼傷的現象。
由于金屬層的成分中添加了微量的Si，使得金屬層具有優越的耐磨性能，在分切和后續裝配過程中不易被劃傷，保證該金屬化薄膜能夠良好的自愈。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。