技术领域
本发明涉及一种金属化薄膜制作方法，属于电容器技术领域。
背景技术：
能源短缺和环境恶化已经成为威胁人类生存的全球化问题，发展新能源是实现人类可持续发展的必经之路，中国应该加快开发利用新能源的步伐，大力发展新能源，逐步实现从常规能源向清洁能源转变。
用新能源逐步取代传统能源进行发电将是今后电力工业发展的趋势，新能源发电主要包括太阳能发电、风力发电、生物质能发电、地热发电、潮汐发电等方面。
城市轨道交通是指具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点的交通方式，包括地铁、轻轨、磁悬浮、快轨、有轨电车、新交通系统等。因此，在城市轨道交通技术领域中综合利用新能源也成为未来城市轨道交通的发展需求。
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。
无论是新能源发电、新能源汽车还是城市轨道交通等领域，最终都是要电力设备来驱动、转换或实现，在电力设备中，电容器作为储能元件是其中的重要部件，尤其是在新能源作为非常规能源，在其综合利用过程中，对传统的电力设备尤其是电容器在体积、耐压、耐温、耐电流冲击、可靠性、使用时间上有很高的要求，目前国际上以金属化薄膜电容器最符合其要求，这方面最关键性的材料就是金属化薄膜。
现有金属化薄膜在自愈时容易发生多层介质连续击穿造成大面积灼伤的现象，为避免该情况的发生，通常设计若干规则排列的极板单元，每一个极板单元通过安全熔丝连接周围的极板单元，其具有的优点是当任一极板单元发生击穿时，即电容器薄膜两极之间发生短路，从而放电并产生电弧，由于安全熔丝区域的载流量较小，因此会优先于极板单元而发生熔断，从而避免金属化薄膜被击穿；但是，当安全熔丝熔断后该区域仍存在疵点，一旦该区域电流或电压达到一定程度，该疵点附件区域将被击穿，放出大量的热量，易对绝缘薄膜造成机械性损伤，降低金属化薄膜的使用寿命。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种金属化薄膜制作方法，具体技术方案如下：
一种金属化薄膜制作方法，包括以下步骤：
步骤一、金属丝的制作
将铝锭、锡锭、钠锭、钾锭和金属硅粉置入熔炼炉内进行熔炼成制成合金熔液，熔炼过程中需要通入氮气保护气，当合金熔液的温度达到950℃±5℃时，再通过连铸法和拉丝工艺制成金属丝；
步骤二、真空镀膜
通过真空镀膜机中的送丝机构将金属丝送入蒸发坩埚中，金属丝在蒸发坩埚中从金属熔液变为金属蒸气，金属蒸气在镀膜室中对绝缘基膜进行真空蒸镀作业制成原料膜，原料膜经过分切后即制成金属化薄膜。
作为上述技术方案的改进，所述步骤一中铝锭的质量:锡锭的质量:钠锭的质量:钾锭的质量: 金属硅粉的质量=(80~82):(31~33):(7.3~7.6):(3.5~3.7):(0.22~0.28)。
作为上述技术方案的改进，所述步骤二中蒸发坩埚的外部还设置有安装槽，安装槽中设置有超声波发生器和绝缘油；在进行真空蒸镀作业时，超声波发生器的频率为30.8~31.6KHz。
作为上述技术方案的改进，所述金属丝中Na的重量百分比为a，5.98%≤a≤6%；所述金属丝中K的重量百分比为b，2.87%≤b≤2.92%；2＜a/b＜2.1。
作为上述技术方案的改进，所述金属丝中Si的重量百分比为c，0.18%≤c≤0.22%，40＜(a+b)/c＜50。
作为上述技术方案的改进，所述步骤一中金属硅粉的纯度为99.9%以上，金属硅粉的粒径小于50μm。
本发明的有益效果：该金属化薄膜的自愈能量低，发热量小，自愈时间很短，自愈的灵敏性很高，对疵点隔离优良，对疵点附近的绝缘介质损伤小，即使该金属化薄膜的金属层不设计安全熔丝，当绝缘介质由于疵点导致其被击穿时，该金属化薄膜也能够良好的自愈，避免发生多层绝缘介质连续击穿造成大面积灼伤的现象，该金属化薄膜的使用寿命高，安全性好。当该金属化薄膜在85~100℃的高温环境下使用时，由于该金属化薄膜能够快速自愈且发热量低，高温环境对该金属化薄膜的影响小。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将80Kg的铝锭、31Kg的锡锭、7.3Kg的钠锭、3.5Kg的钾锭和0.22Kg纯度为99.9%且粒径小于50μm的金属硅粉置入熔炼炉内进行熔炼成制成合金熔液，熔炼过程中需要通入氮气保护气，当合金熔液的温度达到950℃±5℃时，再通过连铸法和拉丝工艺制成金属丝；该金属丝中Na的重量百分比（单个组分占总组分的质量百分比）为a，a=5.98%，金属丝中K的重量百分比为b，b=2.87%，a/b=2.09；金属丝中Si的重量百分比为c，c=0.18%，(a+b)/c=49；该金属丝的熔点为415~435℃。
通过真空镀膜机中的送丝机构将上述金属丝送入蒸发坩埚中，金属丝在蒸发坩埚中从金属熔液变为金属蒸气；其中，蒸发坩埚的外部还设置有安装槽，安装槽中设置有超声波发生器和绝缘油；在进行真空蒸镀作业时，超声波发生器的频率为30.8KHz，在绝缘油的作用下，蒸发坩埚中的金属熔液处于振动状态；金属蒸气在镀膜室中对绝缘基膜进行真空蒸镀作业制成原料膜，原料膜经过分切后即制成金属化薄膜。
实施例2
将81.3Kg的铝锭、32.3Kg的锡锭、7.5Kg的钠锭、3.6Kg的钾锭和0.25Kg纯度为99.9%且粒径小于50μm的金属硅粉置入熔炼炉内进行熔炼成制成合金熔液，熔炼过程中需要通入氮气保护气，当合金熔液的温度达到950℃±5℃时，再通过连铸法和拉丝工艺制成金属丝；该金属丝中Na的重量百分比为a，a=6%，金属丝中K的重量百分比为b，b=2.88%，a/b=2.08；金属丝中Si的重量百分比为c，c=0.2%，(a+b)/c=44.4；该金属丝的熔点为413~431℃。
通过真空镀膜机中的送丝机构将上述金属丝送入蒸发坩埚中，金属丝在蒸发坩埚中从金属熔液变为金属蒸气；其中，蒸发坩埚的外部还设置有安装槽，安装槽中设置有超声波发生器和绝缘油；在进行真空蒸镀作业时，超声波发生器的频率为31KHz，在绝缘油的作用下，蒸发坩埚中的金属熔液处于振动状态；金属蒸气在镀膜室中对绝缘基膜进行真空蒸镀作业制成原料膜，原料膜经过分切后即制成金属化薄膜。
实施例3
将82Kg的铝锭、33Kg的锡锭、7.6Kg的钠锭、3.7Kg的钾锭和0.28Kg纯度为99.9%且粒径小于50μm的金属硅粉置入熔炼炉内进行熔炼成制成合金熔液，熔炼过程中需要通入氮气保护气，当合金熔液的温度达到950℃±5℃时，再通过连铸法和拉丝工艺制成金属丝；该金属丝中Na的重量百分比为a，a=6%，金属丝中K的重量百分比为b，b=2.92%，a/b=2.05；金属丝中Si的重量百分比为c，c=0.22%，(a+b)/c=40.4；该金属丝的熔点为410~430℃。
通过真空镀膜机中的送丝机构将上述金属丝送入蒸发坩埚中，金属丝在蒸发坩埚中从金属熔液变为金属蒸气；其中，蒸发坩埚的外部还设置有安装槽，安装槽中设置有超声波发生器和绝缘油；在进行真空蒸镀作业时，超声波发生器的频率为31.6KHz，在绝缘油的作用下，蒸发坩埚中的金属熔液处于振动状态；金属蒸气在镀膜室中对绝缘基膜进行真空蒸镀作业制成原料膜，原料膜经过分切后即制成金属化薄膜。
在上述实施例中，在金属丝的制作过程中，连铸法即是合金熔液不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。坯料再通过拉丝工艺制成金属丝。通过连铸法和拉丝工艺制成的金属丝，接头少，避免因为焊接金属丝导致金属丝中的Na、K和Sn含量变化。
超声波发生器产生频率为30.8~31.6KHz的超声波在绝缘油的传递下使得蒸发坩埚中的金属熔液处于振动状态，蒸发坩埚中的金属熔液不但能产生气泡，气泡将随着超声振动而逐渐生长和增大，然后又突然破灭和分裂，分裂后的气泡又连续生长和破灭；这些气泡急速崩溃时在气泡内产生了高温高压，且因气泡周围的液体高速冲入气泡而在气泡附近的液体中产生了强烈的局部激波，从而产生了超声的粉碎、“混合搅拌”作用，并且在超声波的扫频作用下，金属熔液形成回流，使得未蒸发的金属熔液以及临界状态的金属熔液各组分混合均匀，避免熔沸点较低的Na、K和Sn提前蒸发，同时避免蒸发坩埚的底部沉积大量的Al，保证蒸镀后形成的金属层中的各成分含量与金属丝的各成分含量相等。绝缘油采用合成绝缘油，绝缘油作为超声波传递的介质，并且绝缘油不影响蒸发坩埚的使用，避免蒸发坩埚发生短路。超声波发生器的输出功率根据蒸发坩埚的面积来算，超声波发生器的输出功率保持在0.3~0.5W每平方厘米。超声波发生器的输出功率选择偏小，则影响蒸发坩埚中金属熔液的振动程度，造成镀膜时间偏长，影响生成效率，超声波发生器的输出功率选择偏大，蒸发坩埚中的金属熔液振动剧烈，加速Na、K和Sn的流失，影响镀膜质量。蒸发坩埚中的金属熔液蒸发后在绝缘介质上沉积形成金属层即为原料膜，金属层的成分与金属丝相同。
所述金属丝中由于添加了低熔沸点的Na、K和Sn，尤其是Sn的含量相对较高，使得金属丝的熔点相对于纯铝丝来说显著降低；该金属丝是混合物，故没有确定的熔点值，但有一个熔点范围为410~435℃，相对于纯铝的熔点为660℃来说，该金属丝熔点低，由此可知，金属丝熔化、气化时所需的能量相对于纯铝丝来说显著降低。Na和K易氧化，通入氮气保护气避免Na和K氧化。Na和K的总含量不能过低，否则会影响到后续的低能量自愈；Na和K的总含量较高则会使得金属丝的机械性能变差，金属丝变软；Na和K按照2~2.1的比例不但能进一步促使金属丝的熔点降低，而且还能其形成钠钾合金，影响金属丝成型。通过加入微量的Si，可解决由于加了Na和K导致其机械性能降低的缺陷，使得金属丝具有优越的耐磨性能；但是，Si不易蒸发且Si是半导体，其含量不能过高影响后续金属化薄膜自愈；因此必须根据Na和K的总含量来确定Si的加入量。
利用该金属丝蒸镀制成的金属层，当金属层存在疵点时，该金属层放电自愈的过程是：电流通过金属层时，由于疵点呈现半导体性或绝缘性，离疵点越近的区域，其电流密度越大，在金属化电极离疵点很近的区域中，电流密度急剧上升到其焦尔热能将该区金属化层的熔化，引起电极间在此处飞弧，电弧很快蒸发和抛散掉该处熔融金属，形成无金属层的绝缘隔离区，电弧熄灭，实现自愈。其中，在熔融金属蒸发过程中，由于Na和K的熔沸点很低，其次是Sn，最后是Al，熔融金属中的范德华力呈梯次被破坏，不但Na、K和Sn先蒸发，使得该区域形成高阻区，进一步促进Al蒸发，蒸发所需的能量进一步降低，并且，高阻区是环绕着疵点形成的，因此高阻区面积较小；该过程中蒸发时间短即自愈时间很短，自愈的灵敏性很高，对疵点隔离优良，对疵点附近的绝缘介质损伤小，并且由于金属层是由金属丝蒸镀形成的，相对于纯铝金属层来说，该金属层自愈能量较小，能够避免发生多层绝缘介质连续击穿造成大面积灼伤的现象。
由于金属层的成分中添加了微量的Si，使得金属层具有优越的耐磨性能，在分切和后续装配过程中不易被划伤，保证该金属化薄膜能够良好的自愈。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。