一种电容器铝箔及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种电容器铝箔及其制备方法。其方案是：先将铝箔清洗后装入传送系统，再在沉积室１、冷却室６的底真空为６～８×１０↑［－３］Ｐａ的条件下，按体积比为１∶０．５～１∶２通入氮气和乙炔至沉积室１，沉积室１的气压为０．５～５ｐａ，然后在沉积负偏压为５０～３００Ｖ的条件下开启钛靶电弧蒸发源３、１１，靶电流为６０～１００Ａ，同时启动传送系统，铝箔以５～２０ｍ／ｓ的速度进入冷却室６，最后以１０～６０℃／ｍｉｎ的冷却速度通入液氮，冷却至２０～８０℃。因此，本发明专利技术所制备的电容器铝箔的比容高、稳定性好、电容衰减小、无环境污染、使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电容器材料的生产方法，具体涉及。
技术介绍
电容器是一种分立电器元件，它不可能被集成电路替代，铝电容器产量约占电容器总产量的25％，有很大的发展潜力。铝电容器是一种有阴阳极的电容器，阴阳极都是由铝箔制造的。提高阴极箔的比容对低压电容器有很大意义。目前国内阴极箔的制造技术有两种方法一种是化学腐蚀；另一种是电化学腐蚀。电化学腐蚀用的材料为纯铝0状态，Al的质量分数在99.4％以上。电化学腐蚀法所得的比容较低，只有约350μF/cm2。化学腐蚀法生产的阴极用铝箔有两种一种是铝-锰合金，铝质量分数大于98％，另一种是铝-铜合金，铝质量分数大于99.2％。这两系合金生产的阴极箔比容可达到500μF/cm2左右，比较高，但有很多缺点，如漏电流较大，腐蚀表面残留铜较多，使用寿命短，电容衰减严重等等。另外，上述两种腐蚀法工艺复杂，产品质量不高，不实用于高分子电解质或固体电解质，而且对操作人员健康危害大，对环境污染严重.
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种比容高、稳定性好、电容衰减小、无环境污染、使用寿命长的电容器铝箔的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的制备电容器铝箔的设备是在沉积室的上下部分别装有多个钛靶电弧蒸发源、中部设置有阴极导辊和传送系统的给料装置、侧面设有进气口，脉冲偏压电源的一端与阴极导辊相连、另一端与沉积室的炉体阳极相连，沉积室通过一绝缘绝热通道与冷却室相通，沉积室、冷却室分别与各自独立的真空控制系统相通；冷却室的上下部分别设置有液氮喷嘴，冷却室的中部设置有传送系统的卷取装置。本专利技术采用的工艺方案是先将铝箔清洗后装入传送系统，再在沉积室、冷却室的底真空为5～8×10-3Pa的条件下，按体积比为1∶0.5～1∶2通入氮气和乙炔至沉积室，沉积室的气压为0.5～5.0pa，然后在沉积负偏压为50～300V的条件下开启钛靶电弧蒸发源，靶电流为60～100A，同时启动传送系统，铝箔以5～20m/s的速度进入冷却室，最后以10～60℃/min的冷却速度通入液氮，冷却至20～80℃。其中铝箔清洗是，先在40～80℃的5～10％的NaOH溶液浸泡10～30s，然后用无水乙醇或丙酮脱水、烘干。传送系统包括给料装置和卷取装置，装入传送系统是先将铝箔卷装在沉积室的给料装置，铝箔卷通过道辊连到冷却室的卷取装置；沉积负偏压为脉冲偏压电源，采用逆变控制。由于采用上述技术方案，本专利技术根据平板电容器的电容量公式c＝ε0·εr·s/d式中C表示电容量；ε0和εr分别表示真空介电常数和材料的相对介电常数；S和d分别表示介电涂层的面积和厚度。若要提高电容器的容量就需提高介电涂层的面积S和εr或降低介电涂层的厚度d。在特定的电压下可以通过增加介电涂层的面积来获得高的电容量值。然而简单地增加面积虽然可以增加电容量，但也同时会增加电容器的体积，因此不符合电器产品小型化发展的要求。本专利技术通过气相沉积技术，可以在铝箔表面形成大量的隧道或孔坑，可以在不增加、甚至减少铝箔重量的前提下极大地增加铝箔介电涂层的面积。本专利技术的制备设备采用多弧等离子沉积装置，可在铝箔表面沉积一定厚度的金属陶瓷涂层，如TiCN，然后快速冷却。所制备的表面涂层具有以下特性结构均匀，粒度小，表面几十个纳米为非晶态；涂层厚度可在几十个纳米到几个微米连续控制；涂层生长法式主要是柱状生长；涂层类型可以是TiN，TiC，TiCN，(Ti，Al)N等金属陶瓷材料，因而大大增加介电涂层的面积。本专利技术通过对沉积工艺和冷却工艺参数的控制，所制备的铝箔沉积层或为单面沉积层或双面沉积层，其沉积层的成份主要含有Ti、C、N三种元素，每种元素的质量百分含量分别是Ti为30～60％、C为10～25％、N为10～25％所沉积的TiCN涂层的介电常数在100以上，比Al2O3(Al2O3的介电常数7～10)的高得多，铝箔比容高，由纯铝箔的8μF/cm2提高到1000μF/cm2以上，且电容衰减小，使用寿命长，主要是因为TiCN涂层性质稳定，耐腐蚀，且整个生产过程在封闭环境中进行，又没有酸碱等化学试剂的使用，所以无环境污染。因此，本专利技术所制备的电容器铝箔的比容高、稳定性好、电容衰减小、无环境污染、使用寿命长。附图说明图1是本专利技术所采用的一种等离子沉积装置的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术技术作进一步的说明。一种电容器铝箔的制备方法，所制备电容器铝箔的设备如图1所示在沉积室1的上、下部分别装有4～8个钛靶电弧蒸发源3、11，沉积室1的中部设置有阴极导辊13，在沉积室1的侧面设有进气口2，脉冲偏压电源4的一端与阴极导辊13相连、另一端与沉积室1的炉体阳极相连，沉积室1设置有传送系统的给料装置12，沉积室1通过一绝缘绝热通道与冷却室6相通，沉积室1、冷却室6分别与各自独立的真空控制系统8、10相通，冷却室6的上、下部分别设置有液氮喷嘴5、9，冷却室6的中部设置有传送系统的卷取装置7。本实施例的制备方案是先将铝箔清洗后装入传送系统，再通过真空控制系统8、10使沉积室1、冷却室6的底真空为6.5～7×10-3Pa，通过进气口2按体积比为1∶1.5通入氮气和乙炔至沉积室1，沉积室1的气压为0.6～0.8pa，然后通过脉冲偏压电源4调节沉积负偏压为150V，开启钛靶电弧蒸发源3、11，靶电流为70A，同时启动传送系统，铝箔以10～15m/s的速度进入冷却室6，最后以25～30℃/min的冷却速度通过液氮喷嘴5、9通入液氮，冷却至30℃。其中铝箔清洗是，先在60℃的10％的NaOH溶液浸泡15～20s，然后用无水乙醇或丙酮脱水、烘干；传送系统包括给料装置12和卷取装置7，装入传送系统是先将铝箔卷装在沉积室1的给料装置12，铝箔卷通过道辊13连到冷却室的卷取装置7。沉积负偏压为脉冲偏压电源，采用逆变控制。本具体实施方式通过对沉积工艺和冷却工艺参数的控制，所制备的铝箔沉积层为双面沉积层，其沉积层的成份主要含有Ti、C、N三种元素，每种元素的质量百分含量分别是Ti为50～60％、C为15～20％、N为15～20％所沉积的TiCN涂层的介电常数在100以上，比Al2O3(Al2O3的介电常数7～10)的高得多，铝箔比容高，由纯铝箔的8μF/cm2提高到1000μF/cm2以上，且电容衰减小，使用寿命长，主要是因为TiCN涂层性质稳定，耐腐蚀，且整个生产过程在封闭环境中进行，又没有酸碱等化学试剂的使用，所以无环境污染。因此，本实施例所制备的电容器铝箔的比容高、稳定性好、电容衰减小、无环境污染、使用寿命长。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器铝箔的制备方法，制备电容器铝箔的设备是，在沉积室１的上、下部分别装有多个钛靶电弧蒸发源３、１１，沉积室１的中部设置有阴极导辊１３，沉积室１的侧面设有进气口２，脉冲偏压电源４的一端与阴极导辊１３相连、另一端与沉积室１的炉体阳极相连，沉积室１设置有传送系统的给料装置１２，沉积室１通过一绝缘绝热通道与冷却室６相通，沉积室１、冷却室６分别与各自独立的真空控制系统８、１０相通，冷却室６的上、下部分别设置有液氮喷嘴５、９，冷却室６的中部设置有传送系统的卷取装置７，其特征在于先将铝箔清洗后装入传送系统，再在沉积室１、冷却室６的底真空为６～８×１０↑［－３］Ｐａ的条件下，按体积比为１∶０．５～１∶２通入氮气和乙炔至沉积室１，沉积室１的气压为０．５～５．０ｐａ，然后在沉积负偏压为５０～３００Ｖ的条件下开启钛靶电弧蒸发源３、１１，靶电流为６０～１００Ａ，同时启动传送系统，铝箔以５～２０ｍ／ｓ的速度进入冷却室６，最后以１０～６０℃／ｍｉｎ的冷却速度通入液氮，冷却至２０～８０℃。

【技术特征摘要】
1.一种电容器铝箔的制备方法，制备电容器铝箔的设备是，在沉积室1的上、下部分别装有多个钛靶电弧蒸发源3、11，沉积室1的中部设置有阴极导辊13，沉积室1的侧面设有进气口2，脉冲偏压电源4的一端与阴极导辊13相连、另一端与沉积室1的炉体阳极相连，沉积室1设置有传送系统的给料装置12，沉积室1通过一绝缘绝热通道与冷却室6相通，沉积室1、冷却室6分别与各自独立的真空控制系统8、10相通，冷却室6的上、下部分别设置有液氮喷嘴5、9，冷却室6的中部设置有传送系统的卷取装置7，其特征在于先将铝箔清洗后装入传送系统，再在沉积室1、冷却室6的底真空为6～8×10-3Pa的条件下，按体积比为1∶0.5～1∶2通入氮气和乙炔至沉积室1，沉积室1的气压为0.5～5.0pa，然后在沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘应君，周青春，陈大凯，吴新杰，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]