镀有双银层、TiO₂为基层的低反射率镀膜玻璃的制作方法

专利名称：镀有双银层、TiO₂为基层的低反射率镀膜玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镀有双银层、TiO2为基层的低反射率镀膜玻璃。由该新型的膜系机构，使玻璃的光学性能和热学性能达到最佳的匹配，属于无机非金属技术领域。
背景技术：
真空溅射方法用来生产光学薄膜已经有很长的历史，自20世纪70年代中期以来， 由于磁控溅射的出现，大幅度地提高了真空溅射方法的镀膜速度。90年代以来，用真空磁控溅射生产的低辐射玻璃在欧美发展很快，其作用是在玻璃表面镀制可以反射红外光线的薄膜，从而降低玻璃表面的辐射率，减少玻璃因热辐射而造成的传热损耗，以提高玻璃窗的保温隔热能力，这种低辐射玻璃配合双层中空玻璃使用，可以隔绝玻璃传导、对流、辐射三种传热途径，为一种非常有实用价值的节能环保产品。市场上现有的双银镀膜低辐射玻璃，普遍高透低反，遮阳系数较高，从而目前开发新型双银镀膜低辐射玻璃大都围绕着降低反射为出发点，而降低反射的一般做法为利用光的干涉原理，通过膜层中的介质层来做到减反的效果。在一些发明中，还出现了复合电介质层，或在电介质层后面再增加复合吸收层，等等。如王茂良等人在发明专利申请公开说明书CN200710045930[1].9中提出了在底层电介质层后增加一层厚度为12nm 14nm的 NiCr/ZnOx陶瓷的复合吸收层，此复合吸收层意在提高对可见光的吸收性。而本发明的不同在于底层介质层的前面与玻璃基片相接触的为TiO2基层膜，意在降低对可见光的反射； 王等人还提出了复合电介质层作为两层银的中间电介质层，则与本发明没有实质性区别， 王等人的复合电介质层采用的材料为锡/锌/氧化钛，本发明采用锡/锌铝，且厚度相对较薄。采用真空磁控溅射法生产普通低辐射玻璃的膜层结构一般为玻璃/底层电介质层/银层/阻挡保护层/上层电介质层。底层电介质层的材料一般为金属或非金属的氧化物或氮化物，如Sn02，ZnO, Nb2O5，Si3N4 等;阻隔保护层一般为NiCr或者NiCrOx ；上层和中间电介质层的材料一般为金属或非金属的氧化物或氮化物，如SnO2, ZnO，Nb2O5，Si3N4 等;但是，这种传统结构的低辐射玻璃，不能同时满足低遮阳系数和中低反射的条件， 主要是指公共/商用建筑和车辆的侧窗用途。在上述的低辐射产品中，如果要大幅度提高遮阳能力和节能效果，只能靠增加银层厚度来实现，这会使玻璃的反射率增加，颜色发生变化，而一般低辐射膜玻璃中的电介质在这种情况下，无法有效地调节以达到降低低反射、调节颜色的作用。因为低遮阳系数往往要求产品有较低的反射率，在降低了遮阳系数的同时会形成较高的反射率。随着目前许多国家和地区为了限制光污染纷纷出台限制玻璃的可见光反射率法规。这种结构的低辐射玻璃已经越来越达不到客户的要求。为了同时满足低遮阳系数和中低反射的要求，本企业发明了一种采用陶瓷TW2为基层的双银膜系，因Tio2有较高折射率(折射率η = 2. 35 2. 65)，根据光学干涉原理，可以更有效的降低银层反射。在以前的一些发明当中，人们也在努力的制造中低透射，低反射的玻璃，例如发明专利申请公开说明书CN200710045930[1]. 9，采取了一种在底层介质层后面增加一层复合吸收层的方式来减少反射。本发明与举例中的发明有着明显的不同之处，举例中的发明是在介质层后面增加吸收层，利用的是某些材料的高吸收性；而本发明是在介质层的前面增加陶瓷T^2基层膜，利用的是T^2薄膜的特殊光学性能来达到减少反射的目的。此双银镀膜玻璃做到中低透过率时，可以做到较低的反射率。基于此，开发出了中低遮阳的低反射双银镀膜玻璃新产品。
发明内容为了同时满足中低遮阳系数和低反射的要求，本发明的目的是提供一种采用陶瓷 TiO2膜为基层膜的新型膜系结构玻璃及生产工艺。本发明的技术方案如下一种镀有双银层、TiO2为基层的低反射率镀膜玻璃，该玻璃的膜层结构自玻璃板向外依次为玻璃/TW2基层/底层电介质层/底银层/底层阻挡保护层层/中间复合电介质层/顶层银/顶层阻挡保护层/上层电介质层。玻璃结构各膜层的厚度为TiO2基层膜层厚度为15 25nm ；底层电介质层膜层厚度为15 20nm ；底层银膜层厚度为7 9nm ；底层阻挡保护层膜层厚度为1 3nm ；中间复合电介质层Sn 膜层厚度为四 33nm ；中间复合电介质层ZnAl 膜层厚度为41 48nm ；顶层银膜层厚度为14 17nm ；顶层阻挡保护层膜层厚度为2 3nm ；上层电介质层膜层厚度为50 70nm。本发明采用TW2陶瓷靶磁控溅射的膜系结构玻璃的生产方法，步骤如下a)基板玻璃清洗、干燥；b)预真空过渡；c)镀陶瓷TW2基层；d)镀底层电介质层；e)镀底层银；f)镀底层阻挡保护层；g)镀中间复合电介质层；h)镀顶层银；i)镀顶层阻挡保护层；j)镀上层电介质层。[0036]所述的镀陶瓷TW2基层是将陶瓷TiA靶在纯氩或氩氧气氛中进行溅射，溅射气压范围2X 10nT2br 3X l(T4mbr，溅射氩氧混合气比例为氩氧=90 10 70 30。所述的阻挡保护层的材料为镍或镍含量超过50%的镍合金，钛或含钛量高于 80%的钛合金。所述的底层电介质层和中间复合电介质层为金属氧化物，金属氧化物的镀制方法为采用金属靶材料在氧气氛围或氧氩混合气氛围中进行溅射，溅射气压范围2X 10_2mbr 3父10-41111^，溅射氧氩混合气比例为氩氧=20 80 40 60。所述的上层电介质层采用材料为氮化硅，镀制方法为采用硅靶氮氩混合气氛围中进行溅射，溅射气压范围2X10_2mbr 3X10_4mbr，溅射氮氩混合气比例为氩氮= 30 70 40 60。本发明的各层膜的还可以是陶瓷TiO2基层采用交流阴极的陶瓷TW2圆靶在氩氧氛围中溅射TiO2，氩氧= 90 10 70 30，脉冲电源频率为15kHz 25kHz ；底层电介质层ΖηΑ1圆靶在过氧状态中溅射，Si Al = 90 10，氩氧= 20 80 40 60 ；银层在纯氩气氛围中沉积；阻挡保护层；在纯氩气氛围中溅射镍铬合金NiCr ；中间复合电介质层；通过交流阴极的锡靶或锌铝靶，在氩氧氛围中溅射，氩氧= 20 80 40 60，脉冲电源频率为15kHz 25kHz ；上层电介质层采用SiAl靶，在氮氩氛围中溅射硅铝合金，氩氮=30 70 40 60。该发明的效果是1)在节能效果成为目前玻璃幕墙发展的主流的情况下，开发双银低辐射产品是各工厂单位的前沿工作。2) TiO2有折射率(折射率η = 2. 35 2. 65)高的特点，根据光学干涉原理，可以更有效的降低银层反射。3) TiO2膜有较强的耐腐蚀性能。4)氧化锌表面更适合于银层成膜，在同样银层厚度的情况下达到较低的辐射率， 而在氧化锌作为底层电介质层的情况下，首先镀制一层陶瓷TiO2则可以结合两种材料的优
点O

图1 本发明的玻璃结构示意图。图2:膜层堆积示意图；其中①TW2基层膜②底层电介质层③底银层④底层阻挡保护层[0059]⑤中间复合电介质层(Sn)⑥中间复合电介质层(ZnAl)⑦顶银层⑧顶层阻挡保护层⑨上层电介质。
具体实施方式
实施例1 采用的设备是德国AMART公司的TerraG系列建筑平板玻璃双端连续式镀膜机，交流溅射供电柜对每个溅射靶材的最大输出功率为120kw。所用玻璃基板为普通6mm钠钙硅酸盐浮法玻璃。实施例1双银镀膜玻璃靶位分布及工艺参数
膜层阴极类型靶材料溉射气压 (mbar)工艺气体成分膜层厚度 (nm)TiO2 基层交流双靶陶瓷TiO22. 8 X IO 3氩氧=70:3015交流双靶陶瓷TiO22. 8 X IO 3氣氧=80:20底层电介质层交流双靶ZnAl(90:10)2· 0Χ1(Γ3氩氧=20:8015底银层直流单靶银4. 8X10_3纯氩7底层阻挡保护层直流单靶镍铬(80:20)3. 7Χ1(Γ3纯氩1中间复合电介层交流双靶锡3. 1Χ1(Γ3IS氧=20:8029交流双靶ZnAl(90:10)3. 2Χ1(Γ3氩氧=406041交流双靶ZnAl(90:10)3. 2Χ103氩￠1=20:80顶银层直流单靶银2. 8 X IO 3纯氩16顶层阻挡保护层直流单靶镍铬(80:20)2. 8 X IO 3纯氩2上层电介质层交流双靶硅铝(90:10)3. 6 X IO 3氩氮=30:7070交流双靶硅铝(90:10)3. 6 X IO 3氩氮=30:70用上述工艺参数制出的玻璃光学性能如下玻璃可见光透过率T = 68 %可见光玻璃面反射率R = 13%可见光玻璃面色坐标a*值=-1.8色坐标b* 值=-5. 3可见光透射色坐标a*值=-2. 7色坐标b* 值=-0. 8[0075]玻璃的辐射率ε = 0. 028本发明制成中空玻璃间隔为12mm充空气窗结构，按照IS010292标准测定的数据如下可见光透过率T = 61.0%可见光玻璃面反射率(Out) = 13%可见光玻璃面反射率(In) = 13%太阳能透过率T = 30%太阳能反射率(Out) = 29%G-value = 0. 35遮阳系数SC = 0.4传热系数U=L 6ff/m2. k。实施例2 设备条件与例一相同。实施例2双银镀膜玻璃靶位分布及工艺参数
膜层阴极类型靶材料派射气压 (mbar)工艺气体成分膜层厚度 (nm)TiO2 基层交流双靶陶瓷TiO22. 8 X IO 3氩氧=80:2019交流双靶陶瓷TiO22. 8 X IO 3氧=90:10底层电介质层交流双靶ZnAl (90:10)2. 6 X IO 3M,氧=30:7017底银层直流单靶银4. 8 X IO 3纯氩8底层阻挡保护层直流单靶镍铬(80:20)3. 7 X KT3纯氩2屮间复合电介层交流双靶锡3. 2 X 10 3M,$1=35:6531交流双靶ZnAl (90:10)3. 2 X IO 3氣氧=40:6046交流双靶ZnAl (90:10)3. 2 X IO 3氩氧=邪75顶银层直流单靶银2. 8 X IO 3纯氩14顶层阻挡保护层直流单靶镍铬(80:20)2. 8 X IO 3纯氩2上层保护层交流双靶硅铝(90:10)3. 6 X IO 3氩氮=35:6550交流双靶硅铝(90:10)3. 6 X 1 (T3氩氮=38:62用上述工艺参数制出的玻璃光学性能如下玻璃可见光透过率T = 58 %可见光玻璃面反射率R = 15%可见光玻璃面色坐标a*值=-2. 5色坐标b* 值=-4. 3可见光透射色坐标a*值=-2. 2色坐标 b* 值=-0. 5[0095]玻璃的辐射率ε = 0. 031本发明制成中空玻璃间隔为12mm充空气窗结构，按照IS010292标准测定的数据如下可见光透过率T = 53. 0 %可见光玻璃面反射率(Out) = 15.6%可见光玻璃面反射率(In) = 13.8%太阳能透过率T = 25. 9%太阳能反射率(Out) = 28.3%G-value = 0. 33遮阳系数SC = 0.37传热系数U=L 6ff/m2. k。实施例3 设备条件与例1相同。实施例3双银镀膜玻璃靶位分布及工艺参数
膜层阴极类型靶材料溅射气压 (mbar)Τ.艺气体成分膜层厚度 (nm)TiO2 基层交流双靶陶瓷Tia2. 8 X KT3氩氧=90:1025交流双靶陶瓷TiO22. 8X10-3氩氧=90:10底层电介质层交流双靶ZnAl(9010)2. 6 XKT3氩氧=40:6020底银层直流单靶银4. 8X10_3纯氩9底层阻挡保护层直流单靶镍铬(80:20)3. 7 X IO 3纯氩3中间复合电介层交流双靶锡3. 2 X IO 3氧=30:8033交流双靶ZnAl(9010)3. 2 X IO 3氩氧=40:6048交流双靶ZnAl(9010)3. 2 X IO 3Μ,氧=20:80顶银层直流单靶银2. 8 XlO-3纯氩17顶层阻挡保护层直流单靶镍铬(80:20)2· 8Χ1(Γ3纯氩3上层保护层交流双靶硅铝(90:10)3. 6 X IO 3氩氮=40:6065交流双靶硅铝(90:10)3. 6 X IO 3氩氮=40:60用上述工艺参数制出的玻璃光学性能如下玻璃可见光透过率T = 39%可见光玻璃面反射率R = 14. 2%可见光玻璃面色坐标a*值=-1. 5色坐标b* 值=-2. 5可见光透射色坐标a*值=0.5色坐标b* 值=-7. 8[0115]玻璃的辐射率ε =0.030本发明制成中空玻璃间隔为12mm充空气窗结构，按照IS010292标准测定的数据如下可见光透过率T = ；35.6%可见光玻璃面反射率(Out) = 14.9%可见光玻璃面反射率(In) = 22. 4%太阳能透过率T = 19%太阳能反射率(Out) = 25.8%G-value = 0. 25遮阳系数SC = 0.29传热系数U=L 6ff/m2. k。
权利要求1.一种镀有双银层、TiA为基层的低反射率镀膜玻璃，其特征在于，该玻璃的膜层结构自玻璃板向外依次为玻璃/T^2基层/底层电介质层/底银层/底层阻挡保护层/中间复合电介质层/顶层银/顶层阻挡保护层/上层电介质层。
2.按权利要求1所述的玻璃，其特征在于各膜层的厚度为 TiO2基层膜层厚度为15 25nm ；底层电介质层膜层厚度为15 20nm ； 底层银膜层厚度为7 9nm ； 底层阻挡保护层膜层厚度为1 3nm ； 中间复合电介质层Sn 膜层厚度为四 33nm ； 中间复合电介质层ZnAl 膜层厚度为41 48nm ； 顶层银膜层厚度为14 17nm ； 顶层阻挡保护层膜层厚度为2 3nm ； 上层电介质层膜层厚度为50 70nm。
专利摘要本实用新型涉及一种镀有双银层、TiO2为基层的低反射率镀膜玻璃；该玻璃的膜层结构及膜层的厚度为TiO2基层膜层厚度为15～25nm；底层电介质层膜层厚度为15～20nm；底层银膜层厚度为7～9nm；底层阻挡保护层膜层厚度为1～3nm；中间复合电介质层Sn膜层厚度为29～33nm；中间复合电介质层ZnAl膜层厚度为41～48nm；顶层银膜层厚度为14～17nm；顶层阻挡保护层膜层厚度为2～3nm；上层电介质层膜层厚度为50～70nm。发明在具有TiO2有折射率高的特点，更有效的降低银层反射。TiO2膜有较强的耐腐蚀性能。氧化锌表面更适合于银层成膜，在同样银层厚度的情况下达到较低的辐射率，在氧化锌作为底层电介质层的情况下，先镀制一层陶瓷TiO2则结合了两种材料的优点。
文档编号C03C17/36GK201999858SQ201020535249
公开日2011年10月5日 申请日期2010年9月19日 优先权日2010年9月19日
发明者岳志峰, 方志坚, 杨桂祥, 赵永进 申请人:天津耀皮工程玻璃有限公司