一种金属化膜电极腐蚀观测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属化膜电极腐蚀观测装置及方法。本发明专利技术采用两层单面金属化膜模拟电容，金属化膜样品置于恒温恒湿箱内部，通过恒温恒湿箱控制温度和湿度，使用高频电压源给金属化膜样品两端施加电压，并通过示波器测量电压幅值和频率。试验过程中采用光学显微镜观测金属化膜电极腐蚀点直径或电极边缘退化距离，进而可以得到不同电压幅值、频率和电极成分下的电极腐蚀速率。本发明专利技术试验装置简单、测量方法便捷、可操作性强，观测结果准确度高。观测结果准确度高。观测结果准确度高。

【技术实现步骤摘要】
一种金属化膜电极腐蚀观测装置及方法


[0001]本专利技术属于金属化膜腐蚀测量
，更具体地，涉及一种金属化膜电极腐蚀观测装置及方法。

技术介绍

[0002]金属化膜电容广泛用于抑制线路中的电磁干扰，通常并联在交流线路中，以保障线路稳定运行。近年来，金属化膜电容在低功率电容电源中的应用逐步扩大，此时电容器与负载(如智能电表)串联以限制电流大小。对于工业应用中跨接电网两线间和户外电表的阻容降压电源的应用场景，金属化膜电容会遭遇高温或/和高湿环境，电容量会逐渐下降。对失效电容器的解剖分析表明，纳米级厚度的电极出发生了氧化。以铝电极为例，当电极氧化成绝缘性能良好的氧化铝时，电极有效面积减小、电容量下降。在电容器跨接线连接的传统应用中，电容器仅用作滤波器，实际电容可能会发生明显变化，但对负载影响很小或没有影响。然而，当电容器与负载串联时，电容稳定性对于确保负载电流稳定至关重要。
[0003]因此，随着金属化膜电容器应用愈发广泛，工作环境逐渐复杂，金属化膜电容器电极腐蚀引起的劣化问题已成为不可忽视的问题。金属化膜电极腐蚀的研究可以为电容器工作性能评估、寿命预测、可靠性分析和结构优化设计提供理论指导。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种金属化膜电极腐蚀观测装置及方法，可以观测金属化膜电极的腐蚀过程。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种金属化膜电极腐蚀观测装置，包括：金属化膜样品、恒温恒湿箱、调压器和光学显微镜；
[0006]其中，所述金属化膜样品包括高、低压电极以及部分重叠放置的上、下层金属化膜，上、下层金属化膜的相对侧沿长度延伸方向设有留边区，所述高、低压电极分别紧贴放置在上、下层金属化膜非重叠区域；
[0007]所述金属化膜样品放置在所述恒温恒湿箱中，所述高、低压电极通过导线延伸至所述恒温恒湿箱之外，与所述调压器相连；
[0008]所述恒温恒湿箱放置在所述光学显微镜的观测台上，以观测所述金属化膜样品的腐蚀过程。
[0009]进一步地，所述上、下层金属化膜重叠区域放置透明物体，以模拟金属化膜的层间压力。
[0010]进一步地，所述上、下层金属化膜处于重叠区域的一端设有留边区。
[0011]进一步地，所述高、低压电极通过铝箔与上、下层金属化膜形成电连接，与铝箔接触的上、下层金属化膜表面涂有导电银胶。
[0012]进一步地，所述装置还包括高频电压源，用于在金属化膜样品两端施加交流电压。
[0013]进一步地，所述装置还包括示波器、电子目镜、显示器和隔离变压器；
[0014]其中，所述示波器用于测量金属化膜样品两端承受的电压幅值和频率；
[0015]所述电子目镜用于在所述显示器中显示所述光学显微镜观测到的画面；
[0016]所述隔离变压器用于对所述光学显微镜、示波器、电子目镜和显示器供电。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种基于第一方面所述的金属化膜电极腐蚀观测装置实现的金属化膜电极腐蚀观测方法，包括以下步骤：
[0018]S1，根据计算金属化膜样品电容量，其中ε0为真空介电常数，ε
r
为介质薄膜的相对介电常数，S为上、下层金属化膜重叠区域的面积，d为单张金属化膜的厚度；通过高、低压电极与LCR数字电桥连接，测量金属化膜样品电容量；若金属化膜样品电容量测量值与计算值之差在允许范围内，则执行S2，否则重新制备金属化膜样品；
[0019]S2，将金属化膜样品放在恒温恒湿箱中，打开光学显微镜、电子目镜、显示器以及示波器，在镜头下找到金属化膜样品的电极边缘区域，调节光学显微镜对焦直至显示器中画面清晰；
[0020]S3，调节恒温恒湿箱中温湿度至温度设定值和湿度设定值；
[0021]S4，调节金属化膜样品两端电压和频率至电压设定值和频率设定值；
[0022]S5，打开电子目镜录像功能，待金属化膜样品两端电压稳定后再次调节光学显微镜对焦直至显示器中画面清晰；
[0023]S6，每隔第一预设时间重新调节光学显微镜对焦，同时调节电源电压，使金属化膜样品两端电压偏差在偏差范围内，直至金属化膜样品的电极边缘退化距离在第二预设时间内无明显变化，停止试验，保存录像，并通过录像视频获得退化距离随时间变化的曲线。
[0024]进一步地，所述S4包括：调节金属化膜样品两端电压至电压设定值的5％～10％，再调节金属化膜样品两端频率至频率设定值，之后再调节金属化膜样品两端电压至电压设定值。
[0025]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0026](1)本专利技术采用两层单面金属化膜模拟电容，金属化膜样品置于恒温恒湿箱内部，通过恒温恒湿箱控制温度和湿度，使用高频电压源给金属化膜样品两端施加电压，并通过示波器测量电压幅值和频率。试验过程中采用光学显微镜观测金属化膜电极边缘退化距离，进而可以得到不同电压幅值、频率和电极成分下的电极腐蚀速率。本专利技术试验装置简单、测量方法便捷、可操作性强，观测结果准确度高。
[0027](2)本专利技术在上、下层金属化膜处于重叠区域的一端设有留边区，保证高、低压电极间的绝缘。
[0028](3)本专利技术高、低压电极通过铝箔与上、下层金属化膜形成电连接，与铝箔接触的上、下层金属化膜表面涂有导电银胶，以保证铝箔和上、下层金属化膜电连接的稳定性，同时防止金属层表面局部放电所导致的电极损失。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例提供的金属化膜电极腐蚀观测装置的示意图。
[0030]图2是本专利技术实施例提供的金属化膜样品示意图。
[0031]图3是本专利技术实施例提供的金属化膜电极腐蚀观测方法的流程图。
[0032]图4是本专利技术实施例提供的金属化膜电极边缘退化距离随时间变化曲线示意图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0034]在本专利技术中，本专利技术及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0035]实施例1
[0036]参阅图1，本专利技术提供了一种金属化膜电极腐蚀观测装置，包括：金属化膜样品、恒温恒湿箱、高频电压源、调压器、光学显微镜、示波器、电子目镜、显示器和隔离变压器。
[0037]其中，如图2所示，金属化膜样品包括高、低压电极以及部分重叠放置的上、下层金属化膜，上、下层金属化膜的相对侧沿长度延伸方向设有留边区，上、下层金属化膜处于重叠区域的一端也设有留边区，保证高、低压电极间的绝缘。高、低压电极分别紧贴放置在上、下层金属化膜非重叠区域，高、低压电极通过铝箔与上、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属化膜电极腐蚀观测装置，其特征在于，包括：金属化膜样品、恒温恒湿箱、调压器和光学显微镜；其中，所述金属化膜样品包括高、低压电极以及部分重叠放置的上、下层金属化膜，上、下层金属化膜的相对侧沿长度延伸方向设有留边区，所述高、低压电极分别紧贴放置在上、下层金属化膜非重叠区域；所述金属化膜样品放置在所述恒温恒湿箱中，所述高、低压电极通过导线延伸至所述恒温恒湿箱之外，与所述调压器相连；所述恒温恒湿箱放置在所述光学显微镜的观测台上，以观测所述金属化膜样品的腐蚀过程。2.根据权利要求1所述的金属化膜电极腐蚀观测装置，其特征在于，所述上、下层金属化膜重叠区域放置透明物体，以模拟金属化膜的层间压力。3.根据权利要求1所述的金属化膜电极腐蚀观测装置，其特征在于，所述上、下层金属化膜处于重叠区域的一端设有留边区。4.根据权利要求1所述的金属化膜电极腐蚀观测装置，其特征在于，所述高、低压电极通过铝箔与上、下层金属化膜形成电连接，与铝箔接触的上、下层金属化膜表面涂有导电银胶。5.根据权利要求1所述的金属化膜电极腐蚀观测装置，其特征在于，所述装置还包括高频电压源，用于在金属化膜样品两端施加交流电压。6.根据权利要求1所述的金属化膜电极腐蚀观测装置，其特征在于，所述装置还包括示波器、电子目镜、显示器和隔离变压器；其中，所述示波器用于测量金属化膜样品两端承受的电压幅值和频率；所述电子目镜用于在所述显示器中显示所述光学显微镜观测到的画面；所述隔离变压器用于对所述光学显微镜、示波器、电子目镜和显示器供...

【专利技术属性】
技术研发人员：李化，李征，邱天，林福昌，李柳霞，王燕，张钦，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：