[发明专利]一种纳米级金属化膜大气腐蚀测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种纳米级金属化膜大气腐蚀测量装置及方法，属于薄膜电容器抗老化能力测试领域，包括：恒温恒湿箱、固定模块、电阻测量模块和控制模块；其中，固定模块包括绝缘板和贴片电极；待测纳米级金属化膜平贴在绝缘板上；贴片电极分别紧贴放置在待测纳米级金属化膜的两端上；贴片电极与待测纳米级金属化膜的接触部分涂有导电银胶；待测纳米级金属化膜的两端分别通过对应的贴片电极与导线相连；固定模块放置在恒温恒湿箱中，并通过导线延伸至恒温恒湿箱之外，与电阻测量模块相连；本发明适用于高温高湿环境下脆弱易受损的纳米级金属化膜的腐蚀程度的测量，测量过程简单，制样效率高，同时也大大提高了金属化膜氧化程度的测试精度。

技术领域

本发明属于薄膜电容器抗老化能力测试领域，更具体地，涉及一种纳米级金属化膜大气腐蚀测量装置及方法。

背景技术

薄膜电容器采用金属化膜卷绕而制成的，具有自愈的特性，使其可靠性更高。然而薄膜电容器的存储始终是一个棘手的问题。对于长期存储的薄膜电容器，大气中的氧气与水分会逐渐侵入金属化膜的层间，与金属层发生氧化反应，造成电极腐蚀，使电容器ESR上升，增加了带电运行时的损耗；此外，当金属层彻底氧化后，电极的有效面积随之下降，电容量因此下降，导致电容器的老化，对存储质量产生不利影响。为了提高薄膜电容器的存放时间与可用性，研究金属化膜的大气腐蚀机制是非常有必要的。

电容器用金属化膜是在真空环境下将高温金属蒸汽蒸镀在微米级厚度的双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜上，之后经过冷却使金属颗粒成核形成一层纳米级厚度的金属层而制成的，因此研究金属化膜的大气腐蚀涉及到纳米级厚度金属层的氧化过程。金属化膜具有特点：1)金属层厚度通常为几纳米至几十纳米，当发生氧化时生成的氧化物也在相同量级，其质量相比于微米级厚度的基膜而言很小，因此质量变化不明显；2)金属层与基膜之间的附着力不高，在高温高湿环境中附着力会进一步下降；3)金属层较为脆弱，易受到划痕之类的损伤。目前，研究金属的氧化主要采用“称重法”，即通过观测金属样品重量随时间的变化，推算出其氧化程度。考虑到金属化膜样品的特点，采用称重法无法得到准确的质量变化，难以判断样品氧化程度，精确度较低，为了解决上述问题，目前主要有两种方法来判断氧化后金属层的厚度：1)通过测量金属层的可见光透射率来反推金属层厚度，即光密度法；2)测量金属层的导电性或电阻来判断金属层厚度，即电阻法。其中，光密度法主要通过透光检测仪来实现，可用于室温干燥的环境下金属层厚度的测量，而对于在高温高湿下进行的试验，透光检测仪可能会在长期试验条件下损坏，因此并不适用与金属化膜的老化试验。电阻法可以通过方阻测试仪直接测量金属层电阻，但对于较薄的金属层，方阻测试仪的探针会对其表面造成破坏，导致电阻测量值偏高，为了解决该问题，现有技术采用碳刷或铜刷作为与金属化膜之间的电气连接，而在高温高湿的环境下，接触点会发生接触腐蚀导致测量回路断开而终止试验，且金属层可能会由于附着力下降而被损坏，测量精度较低，试验稳定性较差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种纳米级金属化膜大气腐蚀测量装置及方法，用于解决现有技术无法在高温高湿环境下精确测量纳米级金属化膜的氧化程度的技术问题。

为了实现上述目的，第一方面，提供了一种纳米级金属化膜大气腐蚀测量装置，包括：恒温恒湿箱、固定模块、电阻测量模块和控制模块；

其中，固定模块包括绝缘板和贴片电极；待测纳米级金属化膜平贴在绝缘板上；贴片电极分别紧贴放置在待测纳米级金属化膜的两端上；贴片电极与待测纳米级金属化膜的接触部分涂有导电银胶；待测纳米级金属化膜的两端分别通过对应的贴片电极与导线相连；

固定模块放置在恒温恒湿箱中，并通过导线延伸至恒温恒湿箱之外，与电阻测量模块相连；

电阻测量模块用于测量待测纳米级金属化膜的电阻；

控制模块用于控制电阻测量模块每隔预设时间间隔，测量恒温恒湿环境下待测纳米级金属化膜的电阻，得到待测纳米级金属化膜不同采样时刻下的电阻值，并转化为待测纳米级金属化膜不同采样时刻下的氧化度，得到待测纳米级金属化膜的氧化度随时间的变化曲线。