一种金属化金刚石纳米复镀薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法，其步骤包括：利用等离子体增强化学气相沉积法在金属化薄膜表面沉积金刚石纳米薄膜层。本发明专利技术还提供由该方法制备的金属化金刚石纳米复镀薄膜，它包括金属化薄膜和沉积在所述金属化薄膜表面的金刚石纳米薄膜层。本发明专利技术在现有金属化薄膜镀层上复镀一层金刚石纳米薄膜，能够保护原有金属镀层不被蚀失、提高薄膜抗电强度和提高金属化薄膜介电常数。

A metallized diamond nanocomposite film and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种金属化金刚石纳米复镀薄膜及其制备方法
本专利技术涉及金属化薄膜
，具体的说，涉及了一种金属化金刚石纳米复镀薄膜及其制备方法。
技术介绍
金属化薄膜是薄膜电容器的核心支撑性关键材料，生产工艺是在聚丙烯薄膜上沉积一层或多层金属（目前主要是锌和铝）作为电极，经过薄膜电容器工艺后制成薄膜电容器。金属化薄膜具有耐压高、抗电流冲击、耐电蚀、耐温蚀及温升低等优越自愈性能。薄膜电容器具有很多优良的特性，包括耐电压高、耐电流大、低阻抗、低电感、容量损耗小、漏电流小、温度性能好、充放电速度快、使用寿命长、安全防爆稳定性好等，通过大电流而没有什么损耗。薄膜电容器在目前被大量使用在模拟电路上，包括大功率开关电源、中频电源、高频电源、超频电源、变频器、SVG、DC-LINK、高能密、强脉冲、新能源汽车、高铁机车、电力高压柔直输电等领域。现有金属化薄膜镀层为锌和铝，长期使用在工况下会氧化、气隙电离导致膜金属层阻值变大发热和膜层间漏电流导致薄膜电容器发热而损耗加大，并且由于局部金属层蚀失导致载荷面积减少，最终薄膜电容器性能下降直至报废。另外，基于终端应用场景和极端条件的需求，薄膜电容器的体积和储能密度要求，薄膜电容器用金属化薄膜基膜厚度在向更薄方向使用，并且趋势越来越快。薄膜越薄场强越高，载荷密度越大，储能密度越大。薄膜电容器用金属化薄膜抗电强度530VDC/μm、耐温105～125℃。由于薄膜电容器自身温升问题，同样会导致薄膜电容器性能下降。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种金属化金刚石纳米复镀薄膜及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法，其步骤包括：利用等离子体增强化学气相沉积法在金属化薄膜表面沉积金刚石纳米薄膜层。基于上述，所述的金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法，其特征在于，其步骤包括：清洗对金属化薄膜进行清洗预处理；沉积将金属化薄膜放置到等离子体增强化学气相沉积法设备射频阴极极板上，并将等离子体增强化学气相沉积法设备的真空室的真空抽至大于3×10-3Pa，加热光学元件至300℃～550℃；向真空室充入氩气，保持真空在2.5Pa，同时射频源放电将氩气离子化后形成氩离子，氩离子对准基片表面轰击5min～10min；然后向真空室内通入丁烷，保持真空在5Pa～600Pa，调节射频功率大于2500W进行沉积2min～5min，然后降低射频功率至60W～1300W继续沉积5min～15min；最后以降温速率为40℃/h～60℃/h降至室温。基于上述，所述金属化薄膜包括聚丙烯薄膜和沉积在所述聚丙烯薄膜上的锌层或铝层。基于上述，所述聚丙烯薄膜的厚度为2μm～6μm。本专利技术还提供一种由所述的制备方法制得的金属化金刚石纳米复镀薄膜，它包括金属化薄膜和沉积在所述金属化薄膜表面的金刚石纳米薄膜层。基于上述，所述金属化薄膜包括聚丙烯薄膜和沉积在所述聚丙烯薄膜上的锌层或铝层，所述聚丙烯薄膜的厚度为2μm～6μm。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术在现有金属化薄膜镀层上复镀一层金刚石纳米薄膜，一是能够保护原有金属镀层不被蚀失；二是能够提高薄膜抗电强度；三是能够提高金属化薄膜介电常数。具体地，本专利技术采用PECVD化学气相沉金刚石纳米薄膜材料技术，在薄膜沉积过程中金属化薄膜作为直接阴极，在阴极附近发生等离子体放电，提高膜基界面的结合强度。同时通过优化沉积工艺技术，避免在薄膜表面发生热电子的轰击效应并保持薄膜材料的连续性，形成结构致密、高密度金刚石纳米薄膜，复镀薄膜的密度越大其介电强度越高。实验表明，本专利技术制备的金属化金刚石复镀薄膜中的聚丙烯基膜可以由原厚度6μm减薄为2μm，但场强提高3倍。在原金属化薄膜所用聚丙烯材料介电常数为2.2、抗电强度DC530V/μm、温升25℃的基础上实现介电常为10、抗电强度DC1600V/μm、温升降为5℃。附图说明图1为本专利技术提供的金属化金刚石纳米复镀薄膜具体结构示意图。图中：1、聚丙烯薄膜；2、金属层；3、金刚石纳米薄膜层。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本实施例提供一种金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法，其步骤包括：利用等离子体增强化学气相沉积法在金属化薄膜表面沉积金刚石纳米薄膜层。其中，所述的金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法具体步骤包括：清洗对金属化薄膜进行清洗预处理；沉积将金属化薄膜放置到等离子体增强化学气相沉积法设备射频阴极极板上，并将等离子体增强化学气相沉积法设备的真空室的真空抽至大于3×10-3Pa，加热光学元件至550℃；向真空室充入氩气，保持真空在2.5Pa，同时射频源放电将氩气离子化后形成氩离子，氩离子对准基片表面轰击10min；然后向真空室内通入丁烷，保持真空在5Pa，调节射频功率大于2500W进行沉积5min，然后降低射频功率至1300W继续沉积15min；最后以降温速率为40℃/h降至室温。其中，所述金属化薄膜包括聚丙烯薄膜和沉积在所述聚丙烯薄膜上的锌层。所述聚丙烯薄膜的厚度为2μm。本专利技术还提供一种由所述的制备方法制得的金属化金刚石纳米复镀薄膜，如图1所示，它包括金属化薄膜和沉积在所述金属化薄膜表面的金刚石纳米薄膜层3。所述金属化薄膜包括聚丙烯薄膜1和沉积在所述聚丙烯薄膜1上的金属层2.本实施例中所述金属层2为锌层。实施例2本实施例提供一种金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法，其步骤与实施例1中的步骤大致相同，不同之处在于，本实施例中沉积步骤包括：将金属化薄膜放置到等离子体增强化学气相沉积法设备射频阴极极板上，并将等离子体增强化学气相沉积法设备的真空室的真空抽至大于3×10-3Pa，加热光学元件至300℃；向真空室充入氩气，保持真空在2.5Pa，同时射频源放电将氩气离子化后形成氩离子，氩离子对准基片表面轰击5min；然后向真空室内通入丁烷，保持真空在600Pa，调节射频功率大于2500W进行沉积2min，然后降低射频功率至60W继续沉积15min；最后以降温速率为60℃/h降至室温。本实施例还提供一种由所述的制备方法制得的金属化金刚石纳米复镀薄膜，它包括金属化薄膜和沉积在所述金属化薄膜表面的金刚石纳米薄膜层。所述金属化薄膜包括聚丙烯薄膜和沉积在所述聚丙烯薄膜上的铝层。实施例3本实施例提供一种金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法，其步骤与实施例1中的步骤大致相同，不同之处在于，本实施例中沉积步骤包括：将金属化薄膜放置到等离子体增强化学气相沉积法设备射频阴极极板上，并将等离子体增强化学气相沉积法设备的真空室的真空抽至大于3×10-3Pa，加热光学元件至450℃；向真空室充入氩气，保持真空在2.5Pa，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法，其步骤包括：利用等离子体增强化学气相沉积法在金属化薄膜表面沉积金刚石纳米薄膜层。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法，其步骤包括：利用等离子体增强化学气相沉积法在金属化薄膜表面沉积金刚石纳米薄膜层。


2.根据权利要求1所述的一种金属化金刚石纳米复镀薄膜的制备方法，其特征在于，其步骤包括：
清洗对金属化薄膜进行清洗预处理；
沉积将金属化薄膜放置到等离子体增强化学气相沉积法设备射频阴极极板上，并将等离子体增强化学气相沉积法设备的真空室的真空抽至大于3×10-3Pa，加热光学元件至300℃～550℃；向真空室充入氩气，保持真空在2.5Pa，同时射频源放电将氩气离子化后形成氩离子，氩离子对准基片表面轰击5min～10min；然后向真空室内通入丁烷，保持真空在5Pa～600Pa，调节射频功率大于2500W进行沉积2min～5min，然后降低射频功率至60W～1300W继续沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军友，陈鸿杰，杨晓磊，
申请(专利权)人：郑州华晶新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41