一种热沉膜用锌合金的制作方法

本发明涉及电容器用金属化薄膜制造领域，尤其涉及一种用于热沉塑料薄膜上形成锌金属化膜蒸镀层的锌合金。

背景技术：

金属化薄膜电容器是以有机塑料薄膜作为介质，以热沉于其表面的金属化薄膜作为电极，通过卷绕方式制成的金属化薄膜电容器。

金属化薄膜是制造电容器的关键原材料之一，目前采用镀膜机来制取金属化薄膜，即将数公斤的热沉蒸镀金属置于蒸发舟内，蒸发舟置于镀膜机内的蒸发室，蒸发室加热至600～680℃左右，为了降低蒸发温度，以减少对塑料薄膜的影响，蒸发室需要抽出空气形成高真空状态。蒸镀过程塑料薄膜从蒸发室上面近距离通过，从蒸发室逸出的金属蒸气均匀沉积于薄膜表面，形成一层厚度以纳米计量的金属膜，制得金属化薄膜。在蒸发舟内的热沉蒸镀金属蒸发完毕后，停机取出蒸发舟，清理留渣后，再放入热沉蒸镀金属，重新启动上述蒸镀过程。薄膜表面热沉蒸镀的金属，长期以来以金属铝、锌为主，热沉铝金属化薄膜的附着力比较好，而且生产过程易于处理。但热沉铝金属化薄膜电容器，存在电容器容量衰减快的问题。为了解决这一问题，人们通过试验发现蒸镀纯锌的金属化薄膜是解决这一问题的最佳方法。

采用蒸镀锌金属化薄膜制成的电容器，在交流高压大电流下工作，其容量的损失及损耗的增加几乎忽略不计。但是，与镀铝金属化薄膜相比，金属化锌膜蒸镀在蒸镀锌的过程中存在“飞溅”的问题，尤其是蒸镀初期尤为严重。即，少量金属滴包裹着氧化渣在锌蒸气推动下溅射到薄膜表面使得薄膜发生熔穿或致蒸镀层厚薄不均的现象，降低了成品率与电容器的容量稳定性。

目前也有针对金属化薄膜的材料进行的研究，比如公开号为cn101139671a的一种微合金化高强度锌合金，属金属件表面处理和金属化薄膜电容器端面喷金材料的制造技术领域，以锌为基体，同时包含镍或镍和镁，各组份的组成按重量百分比计分别为：镍0.001-0.5%，镁0.001-0.1%，其余为锌及总量不大于0.1%的杂质，各组份的重量百分比总和为100%。本发明可根据所处理金属件的不同，提供不同硬度和抗拉强度的微合金化高强度锌丸；也可根据不同型号的喷枪，提供相应抗拉强度的微合金化高强度锌丝，以解决堵枪问题。可以在金属件表面处理、喷涂防腐、金属化薄膜电容器端面喷金等领域代替传统锌丸和锌丝产品。经实际应用，具有以下性质：抗拉强度：≥120n/mm2，硬度：hv32-180，延伸率：≥30%。该技术方案是用于金属件表面处理和电容器端面喷金要求的高强度锌合金。

再比如公开号为cn107354345a一种热沉锌基微合金，以锌为基体，添加微量的钙和/或碲，所述各组分组成按重量百分比计分别为：钙0.005％～0.2％，碲0.001％～0.03％，以及总量不大于0.02％的杂质，余量为锌，各组分的重量百分比总和为100％。本发明的锌合金用于金属化薄膜真空蒸镀膜时，“飞溅”缺陷发生率低，成品率高，且蒸镀后薄膜存储时间高于传统的纯锌蒸镀薄膜。该方案主要对基膜上的锌层其保护作用，延长蒸镀锌膜的存储期限。同时通过加入钙元素解决“飞溅”问题。经实践检验，由于添加了钙和碲，该技术方案在金属化镀膜层存在碲元素，故对金属化镀膜层会造成一定的负面影响，影响金属化薄膜的质量，导致电容器在使用时其电性能不如纯锌膜稳定电容值会发生剧烈变化。

技术实现要素：

本发明的目的是解决金属化薄膜的蒸镀时产生“飞溅”的问题，提供一种热沉膜用锌合金，有效降低蒸镀过程中“飞溅”现象的产生，提供质量和成品率，同时对金属化薄膜层不造成负面影响。

本发明采用的技术方案是：一种热沉膜用锌合金，其基体为锌，包含有微量的硅和/或镁。

作为本发明的进一步改进，所述硅的含量按重量百分比计为0.001%～0.015%。

作为本发明的进一步改进，所述镁的含量按重量百分比计为0.0006%～0.006%。

作为本发明的进一步改进，所述硅的含量按重量百分比计为0.004%～0.009%。

作为本发明的进一步改进，特征是所述硅元素颗粒尺寸不超过0.04mm。

作为本发明的更进一步改进，所述镁的含量按重量百分比计为0.0012%。

本发明采用的有益效果是：本发明的热沉膜用锌合金，通过在蒸发源材料中引入镁、硅元素后，明显降低蒸镀过程飞溅现象的发生，从而大幅度提升金属化薄膜的质量和一致性，有效提高成品率。同时由于硅和镁元素在蒸发过程中，与锌形成蒸汽的量及其微小，不会对金属化镀膜层造成负面影响，从而为金属化薄膜电容器制造行业提高优质的金属化薄膜。

附图说明

图1为本发明的实验效果对比表。

图2为本发明的各实施例制得的电容器样品组耐久性和电容值变化数据分布表。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步的说明。

实施例1：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的镁，按重量百分比计分别为镁0.0006%，总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例2：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的镁，按重量百分比计分别为镁0.0012%，以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例3：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的镁，按重量百分比计分别为镁0.006%，以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例4：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的硅，按重量百分比计分别为硅0.001%，添加的硅颗粒尺寸为0.04mm；以及总量不大于0.07%的杂质，余量为锌。

实施例5：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的硅，按重量百分比计为硅0.004%，添加的硅颗粒尺寸为0.04mm；以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例6：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的硅，按重量百分比计为硅0.009%，添加的硅颗粒尺寸为0.04mm；以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例7：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的硅，按重量百分比计为硅0.01%，添加的硅颗粒尺寸为0.04mm；以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例8：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的镁和硅，所述各组分按重量百分比计为镁0.0006%，硅0.004%，添加的硅颗粒尺寸为0.04mm；以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例9：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的镁和硅，所述各组分按重量百分比计为镁0.0012%，硅0.009%，添加的硅颗粒尺寸为0.04mm；以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例10：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的镁和硅，所述各组分按重量百分比计为镁0.006%，硅0.01%，添加的硅颗粒尺寸为0.04mm；以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例11：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的镁和硅，所述各组分按重量百分比计为镁0.006%，硅0.01%，添加的硅颗粒尺寸为0.08mm；以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

实施例12：一种热沉膜用锌合金，以锌为基体，添加微量的镁和硅，所述各组分按重量百分比计为镁0.006%，硅0.01%，添加的硅颗粒尺寸为0.01mm；以及总量不大于0.007%的杂质，余量为锌。

对比例1：纯锌，杂质总量≤0.007%。

下表为实施例1至实施例12，以及对比例的使用效果对比表。

上表中各例的发生飞溅次数，是通过蒸发室监视窗视频记录飞溅现象，统计时间为连续20小时，然后通过统计获得。

上表中电容器样品组合格率，是通过测试电容器耐久性试验后的电容容量变化率获得。即采用本发明实施例和对比例的金属化薄膜，在相同制造工艺条件下制成的一款c57/450v/0.1μf电容器作为样品，其预期寿命为a级（30000小时），同一实施例或对比例制得的相同电容器组成一个样品组。样品按gbt3667.1-2016《交流电动机电容器第1部分总则性能、试验和额定值安全要求安装和运行导则》中的第5.13.2条款“耐久性试验程序”要求。预先检测样品电容器的试前实际电容值，然后对样品加607.5v电压进行测试。为了显示本发明的优势，加电压的持续时间为3500小时，超过标准规定的3000小时。耐久性试验完毕后，再检测电容器的试后电容值，测试前实际电容值减去试后电容值所得的绝对值，该绝对值再除以测试前实际电容值，即为耐久性试验电容容量的变化率，测得变化率超过3%为不合格品样品。本耐久性试验一个样品组的数量为42个电容器，每个样品组的合格率为42减该样品组中容量变化率超过3%的样品个数，所得的数值再除以42，即为该样品组的合格率。

为进一步说明本发明的突出效果，下表给出了各样品组电容值测试前后变化率数据的分布情况，从下表中可以得出，本发明的优化合金组分，其耐久试验前后的电容值变化率明显降低，说明了电容器的性能稳定性得到提高。

对试验进行分析，在蒸镀初期，起始蒸镀的0.5小时内，是飞溅发生的高发期。在蒸发源原料中添加镁元素，可以在蒸镀过程吸收蒸发室抽真空后残余的水分和氧气，减少氧化膜的形成，明显降低蒸镀初始阶段的飞溅现象发生。试验表明，添加的镁含量过少，其效果不明显，添加量过多，改善的效果增加不明显，同时带来电容器其他电性能的劣化问题，其优化含量为0.0012%。在蒸发源原料中添加硅元素，可以在熔融的金属液表面形成一层不连续的氧化膜，研究表明硅与锌液表面润湿性差，且不熔解与锌液，因此在硅颗粒附近不易形成连续的氧化膜层，有效避免锌溶液被氧化物包裹进而形成飞溅的现象。添加的硅含量过少，其效果不明显，添加量过多，改善的效果增加不明显，其优化含量为0.004%～0.009%。同时，研究表明，在蒸发源原料中添加硅元素，其颗粒尺寸不超过0.04mm，不仅可以破坏熔融金属液表面氧化膜的连续性，还可以局部减少氧化膜的厚度，进一步降低锌溶液被氧化物包裹，进而形成飞溅的现象。

镁是一种非常容易氧化的元素，如果金属膜内含有镁，会极大的影响电容器的性能稳定性。硅是一种半导体元素，导电性能不佳，金属膜内含有硅，会对电容器的电性能产生负面影响。但是，镁和硅元素的沸点均高于锌，因此在蒸发过程，与锌相比蒸发量极其微小。检测表明在金属化薄膜的金属镀层中，无法检测到这两种元素，故在蒸发源材料中引入镁、硅元素，不会对金属化镀膜层的金属性能造成负面影响。

本发明的热沉膜用锌合金，通过在蒸发源材料中引入镁、硅元素后，明显降低蒸镀过程飞溅现象的发生，从而大幅度提升金属化薄膜的质量和一致性，有效提高成品率。同时由于硅和镁元素在蒸发过程中，与锌形成蒸汽的量及其微小，不会对金属化镀膜层造成负面影响，从而为金属化薄膜电容器制造行业提高优质的金属化薄膜。

本领域技术人员应当知晓，本发明的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本发明精神的前提下，对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。