一种轨道交通机车用金属化薄膜及其加工工艺的制作方法

本发明涉及一种轨道交通机车用金属化薄膜及其加工工艺，属于电容器技术领域。

背景技术：

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。在中国国家标准《城市公共交通常用名词术语》中，将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通的总称。”

在轨道交通机车中，通常需要使用交流高压电来给轨道交通机车输送电力，再加上轨道交通机车上常需要使用大容量、大电流的储能元器件；作为隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等的电容器是必不可少的重要元器件。薄膜电容器由于具有很多优良的特性，因此是一种性能优秀的电容器。现常用的金属化薄膜是在绝缘基膜上蒸镀一层镀铝层，镀铝金属化薄膜具有较好的附着性能，且生产过程易于处理。但是镀铝金属化薄膜在空气中容易被氧化而形成以三氧化二铝为主要成份致密氧化层，该氧化层虽然能够阻止金属化薄膜进一步被氧化，但是在交流高压大电流下工作时，该氧化层会导致电容器的容量迅速下降。因此，目前在轨道交通机车中不会使用金属化薄膜电容器作为储能元器件。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种轨道交通机车用金属化薄膜及其加工工艺，具体技术方案如下：

一种轨道交通机车用金属化薄膜，包括绝缘基膜、金属镀层、空白留边，所述金属镀层包括设置在绝缘基膜工作面的镀铝层，镀铝层是由多个矩形镀铝单元组成，所述镀铝单元在绝缘基膜工作面上阵列分布，相邻镀铝单元之间设置有间隙；所述金属镀层还包括覆盖在镀铝层表面的镀锡层。

一种轨道交通机车用金属化薄膜的加工工艺，包括如下步骤：

步骤一、绝缘基膜预处理

向第一印刷辊表面喷涂屏蔽油，通过第一印刷辊将屏蔽油印刷在待加工的绝缘基膜的工作面形成第一油层；其中，第一油层上设置有呈阵列分布的矩形空白加工区，所述第一印刷辊的表面设置有与预设的空白加工区相对应的凸版图案一；

步骤二、初次蒸镀

经步骤一处理的绝缘基膜被送入第一真空镀膜机中，在第一真空镀膜机中将金属铝采用真空蒸镀方式在绝缘基膜的工作面形成镀铝层；其中，在第一真空镀膜机中：第一冷却辊的工作温度为-3～0℃，铝坩锅加热温度在1590～1600℃，第一真空镀膜机内的真空度为0.04~0.05pa；

步骤三、绝缘基膜二次处理

将绝缘基膜上的第一油层除去，然后再通过第二印刷辊将屏蔽油印刷在绝缘基膜的两侧形成第二油层；其中，第二油层与镀铝层之间设置有间隔，所述第二印刷辊的表面设置有与预设的空白留边和镀铝层相对应的凸版图案二；

步骤四、二次蒸镀

经步骤三处理的绝缘基膜被送入第二真空镀膜机中，在第二真空镀膜机中将金属锡采用真空蒸镀方式在绝缘基膜上形成覆盖在镀铝层表面的镀锡层；其中，在第二真空镀膜机中：第二冷却辊的工作温度为-1～1℃，锡坩锅加热温度在1495~1510℃，第二真空镀膜机内的真空度为0.04~0.05pa；

步骤五、后处理

将绝缘基膜上的第二油层除去，再收卷即得成品。

作为上述技术方案的改进，所述绝缘基膜为聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚苯硫醚薄膜、聚碳酸酯薄膜中的一种。

作为上述技术方案的改进，所述屏蔽油是硅油、氟油、石蜡油、全氟聚醚油中的一种。

本发明的有益效果：

1）、镀锡层能够有效阻挡镀铝层被氧化，在交流高压大电流下工作时，不会导致电容器的容量迅速下降。

2）、如果绝缘基膜上存在绝缘疵点，该金属化薄膜在绝缘疵点附近不易发生击穿，且会自行修复，不会对后续电容器的容量造成影响；即使发生自愈，也不会造成多层绝缘基膜连续击穿，从而避免大面积灼伤现象的发生。因此，本发明所述金属化薄膜卷绕制成电容器可大量应用于轨道交通机车中作为储能元器件。

3）、第一油层、第二油层的加工要求低，加工难度低，加工成本显著降低。

附图说明

图1为本发明所述第一油层结构示意图；

图2为本发明所述镀铝层结构示意图；

图3为本发明所述第二油层和镀铝层结构示意图；

图4为本发明所述镀锡层结构示意图；

图5为图4中a-a视图。

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，以下结合附图及实施例，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。

所述轨道交通机车用金属化薄膜加工工艺，包括如下步骤：

步骤一、绝缘基膜预处理

向第一印刷辊表面喷涂屏蔽油，通过第一印刷辊将屏蔽油印刷在待加工的绝缘基膜1的工作面形成第一油层2，如图1所示；其中，第一油层2上设置有呈阵列分布的矩形空白加工区21，所述第一印刷辊的表面设置有与预设的空白加工区21相对应的凸版图案一。所述绝缘基膜1为聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚苯硫醚薄膜、聚碳酸酯薄膜中的一种。所述屏蔽油是硅油、氟油、石蜡油、全氟聚醚油中的一种。

步骤二、初次蒸镀

经步骤一处理的绝缘基膜1被送入第一真空镀膜机中，在第一真空镀膜机中将金属铝采用真空蒸镀方式在绝缘基膜1的工作面形成镀铝层3，如图2所示；其中，在第一真空镀膜机中：第一冷却辊的工作温度为-3～0℃，铝坩锅加热温度在1590~1600℃，第一真空镀膜机内的真空度为0.04~0.05pa。

镀铝层3是由多个矩形镀铝单元31组成，铝蒸气填充完空白加工区21后冷却形成镀铝单元31，所述镀铝单元31在绝缘基膜1工作面上阵列分布，相邻镀铝单元31之间的间距为4~6毫米。由于镀铝单元31结构简单，相邻镀铝单元31之间的间距较大，加工精度为毫米级，其加工难度比t型金属化安全膜、菱形金属化安全膜的加工难度低。

步骤三、绝缘基膜二次处理

将绝缘基膜1上的第一油层2除去，然后再通过第二印刷辊将屏蔽油印刷在绝缘基膜1的两侧形成第二油层4，如图3所示；其中，第二油层4与镀铝层3之间设置有间隔，这是为了避免“毛细作用”影响第二油层4的完整性；如果第二油层4与镀铝层3接触，相邻的镀铝单元31之间的间隙会吸引一部分的屏蔽油蔓延过来，使得第二油层4的完整性被破坏，导致后续真空镀膜时易产生大量的空洞、绝缘疵点；所述第二印刷辊的表面设置有与预设的空白留边11和镀铝层3相对应的凸版图案二。所述屏蔽油是硅油、氟油、石蜡油、全氟聚醚油中的一种。

步骤四、二次蒸镀

经步骤三处理的绝缘基膜1被送入第二真空镀膜机中，在第二真空镀膜机中将金属锡采用真空蒸镀方式在绝缘基膜1上形成覆盖在镀铝层3表面的镀锡层5，如图4、5所示；其中，在第二真空镀膜机中：第二冷却辊的工作温度为-1～1℃，锡坩锅加热温度在1495～1510℃，第二真空镀膜机内的真空度为0.04~0.05pa。

步骤五、后处理

将绝缘基膜1上的第二油层4除去，再收卷即得成品。

在上述实施例中，镀铝层3的存在保留了传统镀铝金属化薄膜优良附着性能及生产过程易于处理的优点。镶嵌在镀铝单元31之间的锡条将所有的镀铝单元31连接成一个导电层，该锡条的存在不但提高了镀锡层5与镀铝层3之间的接触面积，使得镀锡层5与镀铝层3之间的结合力显著提高；镀锡层5是由金属锡制成，金属锡即使被氧化成氧化锡薄膜，氧化锡薄膜的化学稳定性好，具有导电性能，镀锡层5和氧化锡薄膜作为保护膜能够有效阻挡镀铝层3被氧化，而且在交流高压大电流下工作时，该氧化锡薄膜不会导致电容器的容量迅速下降。

同时，锡的熔沸点均比铝的熔沸点低，再加上镀铝层3的存在，因此在镀锡层5上很难形成绝缘疵点；当本发明所述轨道交通机车用金属化薄膜由于存在绝缘疵点时，若该绝缘疵点位于相邻的镀铝单元31之间时，在该绝缘疵点两极间发生短路现象，同时并产生较大的短路电流，而锡条的宽度为4~6毫米，相对于镀铝单元31来说，锡条的电阻较大，再加上锡的熔点只有231.9℃，比铝、锌、银等金属低的多，该绝缘疵点处的锡条及附近的镀锡层5熔化成锡液，锡液能够迅速填充到该绝缘疵点促使该绝缘疵点自行修复，相对于传统绝缘疵点在自愈过程中产生较大的短路电流将该绝缘疵点周边区域内的金属层给蒸发掉形成断路使得电容器容量下降来说，本发明所述锡条处的绝缘疵点即使发生意外也会自行修复，不会造成后续电容器容量的下降，只是会影响该处的体积电阻。当该绝缘疵点位于某一块镀铝单元31上时：如果该该绝缘疵点的面积小或绝缘程度较低，覆盖在该镀铝单元31上的镀锡层5会先一步熔化成锡液，锡液能够迅速填充到该绝缘疵点促使该绝缘疵点自行修复，不会造成后续电容器容量的下降；如果该绝缘疵点的面积较大或绝缘程度较高，绝缘疵点附近的锡层会迅速被熔化、蒸发，同时镀铝单元31的尖端处易聚集大量的电荷，使得与镀铝单元31的尖端接触的锡条上的电流也随之增大，再加上镀铝单元31的电阻小于锡条且铝的熔沸点小于锡，因此该镀铝单元31附件的四个锡条会快速熔化、蒸发使得该镀铝单元31与其他的镀铝单元31断开形成断路，避免发生多层绝缘基膜1连续击穿，从而避免大面积灼伤现象的发生。

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。