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鋅鋁金屬化膜氧化腐蝕及其防護

文檔作者：儲松湖文檔來源：安徽銅嶂電子股份有限		點擊數：	更新時間： 2021年10月16日
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2000年第2期
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鋅鋁金屬化膜氧化腐蝕及其防護
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安徽銅嶂電子股份有限 銅陵。 ㈣ 翌
1 前言
金屬化薄膜是制造各類金屬化薄膜電容
器的重要介質材料 根據金屬化極板所用材
料不同，有鋅(Zn)金屬化膜、鋁(A1)金屬化
膜、鋅鋁(Zn—A1)金屬化膜、銀鋅鋁(Ag—
Zn—A1)金屬化膜等。由于Zn金屬化膜極易
氧化，不便貯存和運輸，其應用范圍受到限
制。而Al金屬化膜由于其優良的抗氧化性
能，便于貯存和運輸等特點，從而得到廣泛的
應用 近幾年隨著電子整機產品對元器件要
求越來越高，A1金屬化電容器的耐壓強度
低，容量衰減大，損耗增加量大的缺點日益顯
露出來。而同期開發的AI-Zn復合金屬膜
則顯著提高了電容器的耐壓性能，大大減少
了電容器的容量衰減值和損耗增加值。目前
國內絕大多數交流和低壓電力電容器用戶選
用Zn—Al復合金屬化膜，而A1金屬化膜則
主要限于制造小規格直流薄膜電容器。國內
現有Zn—A1金屬化膜蒸發機二十多臺，加
工能力已達2500t／年以上 但Zn—A1膜與
Zn膜一樣極易發生氧化，給薄膜的加工、貯
存、運輸帶來極大的不便，同時，在電容器制
造中稍有不當，薄膜氧化后則無法投入使用，
造成很大的浪費。另外還可能給電容器制造
帶來潛在的隱患。本文將就Zn—A1金屬化
膜的氧化腐蝕機理及其防護提出一些建議，
供大家參考
2 氧化腐蝕機理
在大氣環境下，A1金屬化膜表面氧化速
。收稿日期：l999一ll—l3
度非常快 根據有關資料，Al金屬化后大約
5rain，A1金屬層表面就形成約0，003~m 的
Al o。保護膜。正是這層保護膜從而阻止Al
金屬化膜的進一步氧化，因而Al金屬化膜
基本上不受貯存、地域等環境條件的限制。但
是當A1金屬化薄膜制成電容器后，在一定
的電壓作用下，電容器內部殘存的微量水份
設電解而產生o～離子和H1‘離子，將導致薄
膜疵點處的Al發生電化學腐蝕，而產生
A1：0s。從而導致電容器的容量下降，損耗上
升。Zn膜在大氣環境下，氧化生成ZnO半導
體，在高濕度下氧化更快 Zn膜氧化一般分
為兩步：第一步生成Zn(0H)2，第二步Zn
(0H)2分解生成ZnO，即：
Zn+2H2O—Zn(0H)2+H2十 (1)
Zn(0H)2=ZnO-4-H2O (2)
Zn—Al金屬化膜中Zn含量約占90
～ 95 左右，因而Zn—Al膜仍然存在Zn的
氧化腐蝕問題
3 防護措施
為了有效防止Zn膜或Al—Zn膜氧化
腐蝕，從理論上講就必須切斷其氧化腐蝕的
化學鏈或消除氧化劑。因此，防止Zn或Zn—
A1膜氧化腐蝕應從以下幾個方面著手。
3．1 要有足夠的真空度
A1或Zn真空蒸發的溫度較高，A1蒸發
源溫度達1200℃以上，Zn蒸發源溫度一般
在．500℃左右。在高溫條件A1、Zn等金屬原
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·46· 電力電容器 2000年第2期
子均很容易與環境中的氧發生反應生成氧化
物 因此，蒸發時，必須要有足夠的真空度，一
般的真空度達0．01Pa以上，金屬氧化的程
度則很小。
3．2 出倉金屬化膜卷溫度控制
由于有機塑料薄膜耐溫性較差，真空蒸
發金屬時，必須采用冷卻鼓強制冷卻。冷卻鼓
溫度一般設定O℃ 到一4O℃ ，因而在真空倉
中金屬化膜卷的溫度也較低。當出倉時環境
溫度高于膜卷溫度，則容易在膜卷表面、側面
及內部生成凝結水，這些凝結水則加速Zn
膜或Zn—Al膜的快速氧化 防止產生凝結
水的主要措施是：一方面，人為降低環境的溫
度，使膜卷與環境的溫度差變小，另一方面則
要采取適當的措施，在薄膜蒸發金屬后，收卷
前升高薄膜基體的溫度。一般采用紅外線加
熱方式，讓金屬化膜卷的溫度盡可能與環境
溫度一致，從而減少了凝結水的生成
3．3 金屬層結構優化設計
為了解決Zn—Al金屬化膜的氧化問
題，金屬化膜生產廠開發了Ag—Zn—Al金
屬化膜。Zn—Al金屬化膜的鍍層結構如圖1
(a)，Ag—Zn—Al金屬化膜的鍍層結構如圖
1(b)。Zn—Al膜由于Zn與基膜附著力差，
必須用Al打底。Ag—zn—Al金屬化膜再改
用Ag打底，再蒸發Zn，最后覆蓋一層Al。
Ag、Zn、A1的質量比例大約為0．28／31／Z．6
～ 2．7，其抗氧化性能大大改善。同時Ag—
zn—Al膜的電容器性能也優于Zn—Al膜
圖l 鍍層結構圖
由于Zn的氧化主要是由于環境中存在
大量水汽，因此，若能阻止水汽向蒸發鍍層滲
透也同樣能夠起到抗氧化的作用。九十年代
后期國外開發了在Zn金屬化膜表面蒸鍍一
層很薄的防水性良好的氧化硅系(SiOx)材
料，結構如圖2。圖3和表1是表面蒸發SiOx
的Zn金屬化膜的耐濕性比較。用金屬化膜
方阻變化率評價其耐濕性。對Zn或Zn—Al
膜來說即評價抗氧化腐蝕性。
Siox
zn(或Zn_A1)
目2 表面蒸發SiOx金屬化膜姑構
表l 金屬化聚脂膜方阻比較
標識 材料類別 方阻值(0)
× Zn膜 3．5
△ Al膜 3．5
● 盤屬化膜(某公司) 3．5
● Zn(SiOx)膜 3．5
口 金屬化膜(某公司) 8．5
0 Zn(SiOx) 8．5
， 一
| ／ ，
／ f ．
f
圖3 金屬化聚醋膜的耐濕性比較圖
因此，無論是Ag—Zn—Al膜還是表面
蒸發一層SiOx保護層均能提高Zn膜的抗
氧化能力 Ag—Zn—Al膜目前國內已具備
大批量生產能力，但蒸發SiOx保護膜的金
屬化鍍膜技術國內目前尚不具備，但其開發
應用前景則異常廣闊。
3．4 改進包裝
包裝對Zn、Zn—Al金屬化膜尤為重要，
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2000年 第2期 鋅鋁金屬化膜氧化腐蝕及其防護 ·47·
目前國內的Zn(用量少)、Zn—A1的包裝大
多數采用真空包裝，但是往往由于真空包裝
的氣密性很差或真空包裝袋封口不牢，很多
真空包裝的Zn—A1金屬化膜仍然氧化嚴
重。許多Zn—Al金屬化膜生產廠有效擔保
期只有三個月。因此，真空包裝袋應選用氣密
性好的鍍A1塑料袋并加強封口的牢度，同
時要求達到一定的真空度。另外，減少包裝袋
中的微量的水分對Zn—A1的氧化也至關重
要 因此，Zn— 膜包裝袋必須放人干燥劑，
而且要選擇優質的干燥劑。干燥劑在使用之
前，應禁止暴露在空氣中或要進行脫水處理。
有的廠家由于使用了干燥劑，zn—A1膜的保
質期達到一年以上
綜上所述，提高Zn—A1膜的抗氧化性
(上接第38頁)
的關鍵是阻隔水源。因此，不僅要在Zn—A1
金屬化膜生產過程中盡可能減少水對Zn—
A1的侵蝕，而且在Zn—A1膜使用過程中更
要注意環境的水汽對Zn—A1膜的危害 一
般打開包裝的Zn—A1膜必須在一周之內卷
繞成電容器并噴金完畢，只有這樣才能保證
生產出優質的Zn—A1金屬化膜電容器。
參 考文 獻
1 曲喜新．有機薄膜電容器的金屬化
電極．電子元件與材料，1993，(1)
2 周綺芬．Ag—Zn—A1金屬化膜的發
展概況．電力電容器，1996，(4)
3 三菱仲銅株式會社．機能性薄膜制
品說明書
4 史泰拿薄膜說明書
表2 二甲苯甲烷的物理電氣性能
指 標
項 目
二甲苯甲烷 芐基甲苯
外觀 無色透明液體 散黃色透明液體
密度 (20℃)g／cm 0．9802 0’999
牯度 (40℃)厘{‘ 3．6 2．63
凝固點 ℃ <一50$>

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