JP6670815B2 - 亜鉛合金 - Google Patents
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Description
本発明はコンデンサ用メタライズドフィルムの製造分野に関し、より具体的には、プラスチックフィルムに真空でヒートシンクすることで、亜鉛膜蒸着層を形成するための亜鉛系マイクロ合金に関する。
メタライズドフィルムコンデンサは有機プラスチックフィルムを媒体として、メタライズドフィルムを電極として巻き取ることで製造されるコンデンサであり、メタライズドフィルムコンデンサ用の有機フィルムには、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート等があり、そのうち、ポリエステル膜媒体及びポリプロピレン膜媒体は最も幅広く使用されている。
メタライズドフィルムはメタライズドフィルムコンデンサを製造するための重要な原料の一つである。従来から、フィルムの表面にヒートシンクにより蒸着された金属は金属アルミニウムが主であり、アルミニウムめっきメタライズドフィルムの付着力に優れるだけでなく、生産過程が容易である。アルミニウム層の表面が空気中の酸素と化学反応を行って緻密な酸化物を生成するため、このＡｌ２Ｏ３を主成分とする緻密なバリア層は内層のさらなる酸化を阻止することから、アルミニウムめっきメタライズドフィルムは、長い時間保存しても、酸化により電気的特性のパラメータが変化することはない。しかし、アルミニウムめっきメタライズドフィルムコンデンサは、高電圧の交流大電流下で作動する時、Ａｌ２Ｏ３の生成により、特に高電界強度のエッジ部で、コンデンサ容量が迅速に低下して、損耗が迅速に増大してしまう。この問題を解決するために、試験した結果、亜鉛を蒸着したメタライズドフィルムは最適な手段であることを見出した。亜鉛めっきメタライズドポリプロピレンフィルムを用いて製造されるコンデンサは、高電圧の大交流電流で作動する時、容量の損失や損耗の増加はほぼ無視できる。しかしながら、アルミニウムめっきメタライズドフィルムに比べて、メタライズド亜鉛膜の蒸着には、（１）亜鉛層は空気に短時間晒されると、酸化して半導体物質で緻密度が低いＺｎＯを形成し、高温度・高湿度の条件下で、めっき層の酸化速度が高まり、数日間内でめっき層全体が破壊されるため、保存、輸送や管理に不便さをもたらすという問題、（２）亜鉛蒸着過程において「飛散」の問題が存在し、すなわち、少量の金属滴は酸化滓を包んで、亜鉛蒸気により推進されてフィルムの表面へ飛散されてフィルムのメルトスルーを引き起こし、歩留まりやコンデンサの容量安定性を低下させるという問題がある。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を克服し、メタライズド亜鉛膜蒸着用の亜鉛蒸発源の原料として用い、蒸着亜鉛膜が耐酸化性を有し、保存時間が長く、蒸着過程における「飛散」の欠点の発生率が低く、歩留まりが高い等の有益な効果を有するヒートシンク亜鉛系マイクロ合金を提供することにある。
本発明が前記技術的問題を解決する手段は以下のとおりである。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウム及び／又はテルルを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．００５質量％〜０．１質量％、及び／又はテルル０．００１質量％〜０．０３質量％、及び総量が０．０１質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
好ましくは、前記カルシウムの好適な含有量は０．０１％〜０．０５％であり、カルシウムの添加量が少なすぎる場合、効果は低く、カルシウムの添加量が多すぎる場合、改善効果は顕著ではなく、従って、好適な含有量は０．０１％〜０．０６％である。
好ましくは、前記テルルの好適な含有量は０．００２％〜０．０２％である。テルルの添加量が少なすぎる場合、効果は低く、添加量が多すぎる場合、改善効果は顕著ではなく、従って、好適な含有量は０．００２％〜０．０１％である。
従来技術に比べて、本発明の有益な効果は以下のとおりである。
本発明は、蒸発源材料にテルル元素を導入して研究したところ、テルル元素が亜鉛元素とともに蒸発してベースフィルムに堆積しやすく、且つテルル元素が亜鉛層の表面に存在する傾向があることによって、ベースフィルムに堆積された亜鉛層に良好な保護効果を果たし、蒸着亜鉛膜の保存期間を延長させ、生産管理を容易にすることを見出した。研究により明らかなように、亜鉛膜に微量のテルルが存在すると、コンデンサの特性に悪影響を与えることがなく、その好適な含有量は０．００２％〜０．０１％である。
蒸発源材料に少量のカルシウム元素を導入する場合、蒸着時に、カルシウム元素が溶融物の表面に集中しやすくなり、研究したところ、亜鉛とともに蒸発されるカルシウム量が無視できるほど極めて少ない。亜鉛溶融物の表面に存在するカルシウム元素は、亜鉛溶融物の表面における酸化膜の連続性を抑制でき、すなわち亜鉛溶融物の表面における酸化膜に大量の「通気孔」が形成されて、溶融物の内部に生じた亜鉛蒸気がこれら「通気孔」を介して蒸発されることによって、完全な酸化膜の下方に集めた大量の亜鉛蒸気が酸化膜屑を推進してベースフィルムに飛散させて、大量の「飛散」欠陥を引き起こすことを回避する。
本発明は、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウム及び／又はテルルを添加したヒートシンク亜鉛系マイクロ合金に関し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．００５質量％〜０．１質量％、及び／又はテルル０．００１質量％〜０．０３質量％、及び総量が０．０１質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
好ましくは、前記カルシウムの好適な含有量は０．０１％〜０．０５％であり、カルシウムの添加量が少なすぎる場合、効果は低く、添加量が多すぎる場合、改善効果は顕著ではなく、従って、好適な含有量は０．０１％〜０．０６％である。
好ましくは、前記テルルの好適な含有量は０．００２％〜０．０２％である。テルルの添加量が少なすぎる場合、効果は低く、添加量が多すぎる場合、改善効果は顕著ではなく、従って、好適な含有量は０．００２％〜０．０１％である。
（比較例１）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．００５質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．００５質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例２）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．０１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．０１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例３）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．０５質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．０５質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例４）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例５）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はそれぞれ、テルル０．００１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はそれぞれ、テルル０．００１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例６）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はそれぞれ、テルル０．００２質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はそれぞれ、テルル０．００２質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例７）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はテルル０．０１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はテルル０．０１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例８）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はテルル０．０２質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はテルル０．０２質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例９）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はテルル０．０２５質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はテルル０．０２５質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例１０）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はテルル０．０３質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のテルルを添加し、前記各成分はテルル０．０３質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（実施例１）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムとテルルを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．０５質量％、テルル０．０１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムとテルルを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．０５質量％、テルル０．０１質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（実施例２）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムとテルルを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．０５質量％、テルル０．０１５質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウムとテルルを添加し、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．０５質量％、テルル０．０１５質量％、及び総量が０．０２質量％以下の不純物、残量の亜鉛であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（実施例３）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．０５質量％、テルル０．０２質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。そのうち、不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
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（実施例４）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．０５質量％、テルル０．０３質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．０５質量％、テルル０．０３質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（実施例５）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．１質量％、テルル０．０１質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
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（実施例６）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．１質量％、テルル０．０２質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
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（実施例７）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．１質量％、テルル０．０３質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
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（実施例８）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．１５質量％、テルル０．００１質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．１５質量％、テルル０．００１質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（実施例９）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．２質量％、テルル０．０１質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．２質量％、テルル０．０１質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（実施例１０）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．２質量％、テルル０．０２質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．２質量％、テルル０．０２質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（実施例１１）
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．２質量％、テルル０．０３質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
ヒートシンク亜鉛系マイクロ合金であって、原料として、カルシウム０．２質量％、テルル０．０３質量％、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛で調製された。不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％である。各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
（比較例１１）
亜鉛合金の各成分は、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛であり、不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
亜鉛合金の各成分は、不純物≦０．０２質量％（総量）、残量の亜鉛であり、不純物のうち、鉛≦０．００５質量％、鉄≦０．０１質量％、錫≦０．００５質量％であり、各成分の質量パーセンテージの合計は１００質量％である。
上記実施例と比較例の使用効果のリストは以下のとおりである。
表１、各成分の実施例と比較例の使用効果の比較表
以上の保存期間はそれぞれ、低温乾燥の冬と高温多湿の夏に行われ、金属層が酸化した時点を試験終点とする。
以上は本発明の好適な実施例にすぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、そのため、本発明が図る精神を脱逸せずに、当業者が本発明に記載の構成、特徴や原理について行う均等変化又は修飾はいずれも、本発明の出願特許の保護範囲に属する。
Claims (3)
- 亜鉛をマトリックスとして、微量のカルシウム及びテルルを添加した亜鉛蒸着層を形成するための亜鉛合金であって、前記各成分はそれぞれ、カルシウム０．００５質量％〜０．１質量％、テルル０．００１質量％〜０．０３質量％、総量が０．０２質量％以下の不純物及び残部が亜鉛からなることを特徴とする亜鉛蒸着層を形成するための亜鉛合金。
- 前記カルシウムは０．０１％〜０．０５％であることを特徴とする請求項１に記載の亜鉛蒸着層を形成するための亜鉛合金。
- 前記テルルは０．００２％〜０．０２％であることを特徴とする請求項１に記載の亜鉛蒸着層を形成するための亜鉛合金。
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