CN101875536A

CN101875536A - 镀膜玻璃及其制造方法

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Publication number: CN101875536A
Application number: CN 200910238978
Authority: CN
Inventors: 季亚林; 申忠东; 吕宜超; 刘勇; 樊义平
Original assignee: AVIC SANXIN CO LTD
Current assignee: AVIC SANXIN CO LTD
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2029-12-31
Also published as: CN101875536B

Abstract

本发明公开一种镀膜玻璃，包括玻璃基板和多层镀膜，该多层镀膜包括从玻璃基板向外依次设置的的第一介电层、第一阻挡吸收层、第一复合介电层、第一金属\合金层、功能层、第二金属\合金层和第二复合介电层，该功能层用于对红外线区和\或太阳辐射光区进行反射，该第一阻挡吸收层用于抑制镀膜玻璃加工缺陷和调节玻璃的反射率。本发明还公开一种上述镀膜玻璃的镀膜方法。通过采用本发明镀膜玻璃制作方法，在较好的成本控制下可获得同时具有低反射率、低辐射率、高光热选择性、且加工性能较好的镀膜玻璃。

Description

镀膜玻璃及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种镀膜玻璃，特别是一种具有低可见光反射率、低辐射、高光热选择性且耐加工性能好的可钢化镀膜玻璃。本发明还涉及上述镀膜玻璃的制造方法。

背景技术

随着全球环境问题的日趋严峻及人类物质生活要求的日益增长，人们对建筑节能和居住的舒适性提出越来越高的要求，从而对镀膜玻璃的性能要求也越来越高。

为提高玻璃的节能效果和舒适性，除了低辐射率外，还需要提高玻璃的光热选择性，也就是可见光透过率与阳光因子(solar factor)的比值。阳光因子表示在太阳光谱(300nm-2500nm)范围内，玻璃的太阳能直接透过率与玻璃吸收太阳能后再以对流、辐射的方式向室内侧二次传递的热量比率之和。在同样的可见光透光率的情况下，更低的阳光因子意味着更好节能效果。一般可以通过增加功能层的厚度或层数(也是增加功能层的总体厚度)来降低玻璃的辐射率及阳光因子。然而，增加功能层的厚度会带来以下几个比较显著的问题：

1.单个功能层厚度的增加，玻璃的可见光透过率也随之降低。

2.功能层厚度增加会导致室外可见光反射率的提高，从而造成光污染。

3.玻璃外观颜色会变成市场所不能接受的红黄色。

如果采用双银或多银等多个功能层，则意味着镀膜玻璃制造成本的显著增加。

另外，为了提高玻璃透光率，一般可以通过降低金属\合金层(如上述中的镍铬合金或钛)的厚度来实现，但太薄的金属\合金层又会造成产品的耐加工性能降低，而产品的缺陷(如：抗氧化性差，耐洗刷性差等)也会随之增加。

发明内容

为了解决现有技术的上述技术问题，有必要提供一种在较好的成本控制下可获得同时具有低反射率、低辐射率、高光热选择性、且较好的耐加工性能的镀膜玻璃

为了解决现有技术的上述技术问题，还有必要提供一种上述镀膜玻璃的制造方法。

一种镀膜玻璃，包括玻璃基板和多层镀膜，该多层镀膜包括从玻璃基板向外依次设置的的第一介电层、第一阻挡吸收层、第一复合介电层、第一金属\合金层、功能层、第二金属\合金层、第二复合介电层，该功能层用于对红外线区和\或太阳辐射光区进行反射，该第一阻挡吸收层用于抑制镀膜玻璃加工缺陷和调节玻璃的反射率。

一种镀膜玻璃制造方法，包括对玻璃基板进行清洗、干燥；预真空过渡；于玻璃基板上镀第一介电层；于第一介电层上镀第一阻挡吸收层；于第一阻挡吸收层上镀第一复合介电层；于第一复合介电层上镀第一金属\合金层；于第一金属\合金层上镀功能层；于功能层上镀第二金属合金层；于第二金属\合金层上镀第二复合介电层；于第二复合介电层上镀第二阻挡吸收层；于第二阻挡吸收层上镀第三复合介电层；预真空过渡；和成品检测。

相较于现有技术，本发明镀膜玻璃通过增加一个或两个金属或合金组成的阻挡吸收层，使得在同样可见光透过率的情况下，采用单层功能层便可以得到更低的室外可见光反射率，更好的高光热选择性并提高玻璃的可加工能力。另外，本发明镀膜玻璃的所有产品钢化后玻璃面反射率小于14％，满足大、中型城市对光污染控制的反射率低于15％的要求。而且，阻挡吸收层使得产品对典型表面缺陷，比如盘刷印、吸盘印、压辊印等有很好的抑制作用。

在本发明镀膜玻璃中，由于复合层的引入，金属功能层厚度的进一步增加可以保持同样可见光透过率的情况下获得更低的辐射率，更好的高光热选择性。在提高玻璃的光热选择性的同时玻璃外表面的反射色还保持市场能接受的灰、蓝灰或蓝绿色调，当然颜色也可以是特别需求的棕红色或黄色。

本发明镀膜玻璃在经过钢化、弯钢化、夹胶、彩釉或真空玻璃组件的加工程序后不会产生目视范围的缺陷或节能效果的降低。

综上所述，采用本发明镀膜玻璃制作方法制造出来的镀膜玻璃在较好的成本控制下可同时具有低反射率、低辐射率、高光热选择性、且较好的耐加工性能。

附图说明

图1是本发明镀膜玻璃一较佳实施方式的截面示意图。

图2是本发明镀膜玻璃钢化后在波长为300纳米至2500纳米范围内的透过率曲线图。

图3是本发明镀膜玻璃钢化后在波长为300纳米至2500纳米范围内的玻璃面反射率曲线图。

图4是本发明镀膜玻璃钢化后在波长为300纳米至2500纳米范围内的玻璃镀膜面的反射率曲线图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明实施方式作进一步说明。

请参阅图1，是本发明镀膜玻璃一较佳实施方式的截面示意图。该镀膜玻璃10包括玻璃基板100和多层镀膜(未标号)。该多层镀膜设置在该玻璃基板100上，包括由该玻璃基板100向外依次设置的第一介电层210、第一阻挡吸收层220、第一复合介电层230、第一金属\合金层240、功能层250、第二金属\合金层260、第二复合介电层270、第二阻挡吸收层280和第三复合介电层290。

该第一复合介电层230包括层231和层232，该第二复合介电层270包括层271和层272，该第三复合介电层290包括层291和层292。

该镀膜玻璃10的制造方法如下：

对玻璃基板100进行清洗、干燥；

预真空过渡；

于玻璃基板100上镀该第一介电层210；

于第一介电层210上镀第一阻挡吸收层220；

于第一阻挡吸收层220上镀第一复合介电层230；

于第一复合介电层230上镀第一金属\合金层240；

于第一金属\合金层240上镀功能层250；

于功能层250上镀第二金属\合金层260；

于第二金属\合金层260上镀第二复合介电层270；

于第二复合介电层270上镀第二阻挡吸收层280；

于第二阻挡吸收层280上镀第三复合介电层290；

预真空过渡；

成品检测。

该镀膜玻璃10的玻璃基板100是建筑级浮法玻璃，可以是普通白玻，也可以是各种着色玻璃或超白玻璃。本实施方式中所举例的具体光热学性能均基于普通白玻。

该第一介电层210由金属或合金的氧化物或氮化物组成，如掺铝的氮化硅、金红石结构的氧化钛或氧化锌锡，其厚度是6-20纳米。

该第一阻挡吸收层220由金属或合金组成，如镍、铌、镍铬合金或镍铬钒合金。第一阻挡吸收层220的厚度为0.2-3纳米，其厚度的选择可以有效地压制产品在钢化过程中产生与基片本身相关的缺陷。同时，该第一阻挡吸收层220使得整个多层镀膜可以有效地降低室外可见光的反射率。

该第一复合介电层230的层231和层232，可以分别是如下组合中之一(由玻璃基板100向外)：氧化钛\氧化锌、氧化钛\氧化锌锡、氮化硅\氧化锌、氮化硅\氧化锌锡、氧化锌锡\氧化锌、该第一复合介电层的总厚度为8-30纳米，其中氧化物的厚度大于4纳米。

在本发明镀膜玻璃的变更实施方式中，该第一复合介电层230还可以是三层膜结构，其可包括(由玻璃基板100向外)：氧化钛\氮化硅\氧化锌、氧化钛\氮化硅\氧化锌锡、氮化硅\氧化钛\氧化锌中一种。

该第一金属\合金层240由金属或合金构成，如镍、钛、镍铬合金或钒钛合金，其厚度为0.2-4纳米。

该功能层250由贵金属或其合金构成，如金、银或金银合金。该功能层的厚度为8-15纳米。

该第二金属\合金层260由金属或合金构成，如镍、钛、镍铬合金或钒钛合金。此层的厚度为0.2-3纳米。

该第二复合介电层270的层271和层272可以分别是如下组合中之一(由玻璃基板100向外)：氧化锌\氮化硅、氧化钛\氧化锌锡、氧化锌锡\氧化钛、氧化锌锡\氮化硅、氧化锡\氮化硅、氧化锌\氧化锌锡。此复合介电层的总厚度为8-40纳米。

在本发明镀膜玻璃的变更实施方式中，该第二复合介电层270还可以是三层膜结构，(由玻璃基板100向外)其可包括：氧化钛\氧化锌锡\氮化硅。

该第二阻挡吸收层280由金属或合金组成，如镍、铌、镍铬合金或镍铬钒合金。此层的厚度为0.2至2纳米。该第二阻挡吸收层280的厚度的选择可以有效地抑制产品在加工过程中所承受的可能的划伤或擦伤。

在本发明镀膜玻璃的变更实施方式中，该第二阻挡吸收层280也可以省略，并不会影响本发明镀膜玻璃的光学性能。

该第三复合介电层290的层291和层292可以是如下组合中之一(由玻璃基板100向外)：氧化锌锡\氧化钛、氮化硅\氧化锌锡、氮化硅\氧化钛、氧化锌锡\氮化硅，其复合介电层的总厚度为15-50纳米。

在本发明的镀膜玻璃的另一变更实施方式中，该第三复合介电层290也可以是一层镀膜结构(由玻璃基板100向外)，其可由氧化钛、氧化锌锡、氮化硅中一种构成。

在本发明镀膜玻璃制作方法的第一较佳实施方式中，具体包括：

(一)镀第一介电层：

采用氮化硅Si3N4，在氮气与氩气量之比为1.2～1.5，真空溅射气压2.0E-3mbar～3.0E-3mbar的条件下沉积，功率为：15KW～35KW，膜层厚度为6nm～20nm。

(二)镀第一阻挡吸收层：

采用镍铬合金靶，工艺气体为氩气，真空溅射气压2.0E-3mbar～3.0E-3mbar的工艺条件下，功率范围是1.5KW～15KW，膜层厚度为0.2～3nm。

(三)镀第一复合介电层：

首先沉积氮化硅Si3N4，在氮气与氩气量之比为：1.2～1.5，真空溅射气压2.0E-3mbar～3.0E-3mbar的条件下沉积，功率为：15KW～35KW，膜层厚度为5nm～20nm；然后沉积氧化锌层，氧气与氩气之比为1.2-1.5，真空溅射气压2.0E-3mbar～3.0E-3mbar，沉积膜层厚度：6～16nm。

(四)镀第一金属\合金层：

(五)镀对红外线区和/或太阳辐射光区具有反射性能的功能层：

采用银(Ag)层作为对红外线区和/或太阳辐射光区具有反射性能的功能层，工艺气体为氩气；真空溅射气压2.0E-3mbar～3.0E-3mbar的工艺条件下，功率范围是：4KW～6KW，沉积膜层厚度为：厚度至少需要8nm，特别地是8～15nm。

(六)镀第二金属\合金层：

(七)镀第二复合介电层：

首先沉积氧化锌层，氧气与氩气之比为1.2-1.5，真空溅射气压2.0E-3mbar～3.0E-3mbar，沉积膜层厚度：6～16nm；

然后沉积氮化硅Si3N4，在氮气与氩气量之比为：1.2～1.5，真空溅射气压2.0E-3mbar～3.0E-3mbar的条件下沉积，功率为：15KW～35KW，膜层厚度为5nm～34nm。

根据上述制造方法得到镀膜玻璃10从玻璃基板100至第二复合介电层270的具体参数规格依次为：6毫米建筑级浮法白玻\20纳米氮化硅\1.3纳米镍铬合金\11.3纳米氮化硅\13纳米氧化锌\1.5纳米镍铬合金\9.5纳米银\1.3纳米镍铬合金\8纳米氧化锌\32纳米氮化硅。

该镀膜玻璃10在整个后续加工过程中(包括切割，除膜、磨边、清洗、钢化、合片)，不会产生任何可以被肉眼观察到的与膜系有关的缺陷。镀膜玻璃10在钢化后膜面的垂直辐射率为0.08，与另一片普通6毫米白玻合成6-12-6的中空玻璃后(镀膜面在第二面，中间充入干燥空气)，其性能如下(按NFRC100-2004标准)：

可见光透过率：55.5％

室外可见光反射率：13.1％

室内可见光反射率：12％

室外反射颜色：a*-1.4

b*-3.1

阳光因子：0.382

U值：1.75

请同时参阅图2-4，分别是上述制造方法得到的镀膜玻璃10钢化后的透过率、玻璃面反射率和玻璃镀膜面反射率的曲线示意图。

由此实例结合图2-4可见，本单银镀膜玻璃采用磁控溅射的方法，主要控制磁控溅射电源的功率、溅射真空压力、及工艺气体量等参数的。在银层(即功能层250)前后采用金属\合金层来对银层进行保护，并借助氮化硅Si3N4在热处理中稳定抗热冲击性能，有效的控制和阻隔玻璃基片中的钠离子的迁移。特别是底层第一阻挡吸收层220的使用，极大的拟制了玻璃基板100原片经清洗后留下的盘刷印及其它的表面缺陷，有效避免银粒子的凝聚及银层被氧化等一系列影响镀膜玻璃低辐射性能和外观的质量问题。从实验所得的数据可见，此产品不仅满足了低反射率、高光热选择性要求，并且其合中空(6mmLow-e+12A+6mm)后的透过率在30％到78％范围内有很大的自由调节空间，且外观颜色的选择范围也比较广，没有干扰色的存在，整体上达到了一个理想的综合指标。

另外，在本发明镀膜玻璃制造方法的第二较佳实施方式中，除了上述步骤(一)至步骤(七)外，还包括：

(八)镀第二阻挡吸收层：

采用镍铬合金靶，工艺气体为氩气；真空溅射气压2.0E-3mbar～3.0E-3mbar的工艺条件下，功率范围是1.5KW～15KW，膜层厚度为0.2～2nm。

(九)镀第三复合介电层：

首先沉积氮化硅Si3N4，因该层厚度较大，采用2-4个阴极位同时溅射，工艺条件相同，在氮气与氩气量之比为1.2～1.5，真空溅射气压2.0E-3mbar～3.0E-3mbar的条件下沉积，功率为：15KW～60KW，膜层厚度为13nm～49nm；

然后沉积：氧化钛，工艺气体通氩气，真空溅射气压为：2.0E-3mbar～3.0E-3mbar，功率范围：5KW-10KW，沉积膜层厚度为1～2nm。

其中，上述第二阻挡吸收层和第三复合介电层用于进一步提高镀膜玻璃耐加工性能和抗氧化能力，使其在切割、磨边，钢化工艺处理时不会产生划伤等缺陷，并且玻璃经过热弯、夹胶、中空后其颜色、透过率、反射率和低辐射性能不会发生大的变化，仍然保持良好的外观效果和光热性能。

另外，在本发明镀膜玻璃制造方法的第三较佳实施方式中，采用和第二较佳实施方式类似的9步骤镀膜方法，可选用如下所述参数规格对玻璃进行镀膜，其从玻璃基板至第三复合介电层的具体参数规格可以依次为：6毫米建筑级浮法白玻\6纳米氧化钛\0.7纳米镍铬合金\9纳米氮化硅\6纳米氧化锌\0.8纳米镍铬合金\10纳米银\1纳米镍铬合金\6纳米氧化锌\6纳米氮化硅\0.7纳米镍铬合金\22纳米氮化硅和4纳米氧化锌锡。

该镀膜玻璃在整个后续加工过程中(包括切割，除膜、磨边、清洗、钢化、合片)，同样不会产生任何可以被肉眼观察到的与膜系有关的缺陷。该镀膜玻璃在钢化后膜面的垂直辐射率为0.06，与另一片普通6毫米白玻合成6-12-6的中空玻璃后(镀膜面在第三面，中间充入干燥空气)，其性能如下(按NFRC100-2004标准)：

可见光透过率：75％

室外可见光反射率：13％

室内可见光反射率：13％

室外反射颜色：a*-0.5

b*-10

阳光因子：0.62

U值：1.2

上述镀膜玻璃经过钢化并合成中空(6mm Low-e+12A+6mm)后的透过率可达到75％，单片6mm Low-e钢化后透过可达到86％。中空后室外面反射率可低至13％，比“大、中型城市对光污染控制的反射率低于15％”的标准还低2％。室外面颜色：a*、b*值是受市场欢迎的颜色，并且在灰色到浅蓝色范围内有较大的自由调节空间。特别是中空(6mm Low-e+12A+6mm)后较低的U值，使我们可以获得更好的隔热性能，从而达到有益的节能效果。

综上所述，本发明镀膜玻璃及其制造方法在传统的低辐射镀膜玻璃膜系的基础上，通过增加一个或两个金属或合金组成的的阻挡吸收层(如图1中所示第一阻挡吸收层220、第二阻挡吸收层280)，在同样可见光透过率的情况下，可以得到更低的室外可见光反射率和阳光因子，并提高了玻璃的可加工能力(包括钢化和弯钢化加工)。另外，本发明镀膜玻璃的所有产品钢化后玻璃面反射率小于14％，满足大、中型城市对光污染控制的反射率低于15％的要求。经测量，本发明镀膜玻璃钢化后的表面垂直辐射率可低至0.06，在典型的中空配置(4mm low-E+16氩气+4mm背片)的情况下，U值可低于1.2W/m2·℃。在本发明镀膜玻璃中，由于复合介电层的引入，金属功能层的厚度可以进一步的增加以在同样可见光透过率的情况下，获得更低的辐射率，更好的高光热选择性并提高玻璃的可加工性能。在提高玻璃的光热选择性的同时玻璃外表面的反射色还保持市场能接受的灰、蓝灰或蓝绿色调，当然颜色也可以是特别需求的棕红色或黄色。

另外，阻挡吸收层使得产品对典型表面缺陷，比如盘刷印、吸盘印、压辊印等有很好的抑制作用。本发明镀膜玻璃在经过钢化、弯钢化、夹胶、彩釉或真空玻璃组件的加工程序后不会产生可目视范围的缺陷或节能效果的降低。

因此，本发明镀膜玻璃在较好的成本控制下可获得同时具有低反射率、低辐射率、高光热选择性且较好的耐加工性能的镀膜玻璃，很好的解决了镀膜玻璃现有领域的技术难题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种镀膜玻璃，其特征在于：包括玻璃基板和多层镀膜，该多层镀膜包括从玻璃基板向外依次设置的第一介电层、第一阻挡吸收层、第一复合介电层、第一金属\合金层、功能层、第二金属\合金层和第二复合介电层，该功能层可用于对红外线区和\或太阳辐射光区进行反射，该第一阻挡吸收层可用于抑制镀膜玻璃的加工缺陷和调节玻璃的反射率。

2.如权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：该第一介电层由金属或合金的氧化物或氮化物组成，包括掺铝的氮化硅、金红石结构的氧化钛或氧化锌锡，其厚度为6-20纳米。

3.如权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：该第一阻挡吸收层由金属或合金组成，包括镍、铌、镍铬合金或镍铬钒合金，其厚度为0.2-3纳米。

4.如权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：该第一复合介电层包括至少两层，由玻璃基板向外，其可分别采用如下材料组合中的一种：氧化钛\氧化锌、氧化钛\氧化锌锡、氮化硅\氧化锌、氮化硅\氧化锌锡、氧化锌锡\氧化锌、氧化钛\氮化硅\氧化锌、氧化钛\氮化硅\氧化锌锡、氮化硅\氧化钛\氧化锌，该第一复合介电层的总厚度为8-30纳米，其中氧化物膜层的厚度大于4纳米。

5.如权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：该第一金属\合金层由金属或合金构成，包括镍、钛、镍铬合金或钒钛合金，其厚度为0.2-4纳米。

6.如权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：该功能层由贵金属或其合金构成，包括金、银或金银合金中的一种或几种，其厚度为8-15纳米。

7.如权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：该第二金属\合金层由金属或合金构成，其包括镍、钛、镍铬合金或钒钛合金中一种或几种，该第二金属\合金层的厚度为0.2-3纳米。

8.如权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：该第二复合介电层包括至少两层，由玻璃基板向外，其可分别采用如下材料组合中的一种：氧化锌\氮化硅、氧化钛\氧化锌锡、氧化锌锡\氧化钛、氧化锌锡\氮化硅、氧化锡\氮化硅、氧化锌\氧化锌锡、氧化钛\氧化锌锡\氮化硅，该第二复合介电层的总厚度为8-40纳米。

9.如权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：还包括设置在第二复合介电层上的第二阻挡吸收层，该第二阻挡吸收层由金属或合金组成，其包括镍、铌、镍铬合金或镍铬钒合金中一种或几种，其厚度为0.2至2纳米。

10.如权利要求9所述的镀膜玻璃，其特征在于：还包括设置在第二阻挡吸收层上的第三复合介电层，其由玻璃基板向外包括至少一层膜结构，该第三复合介电层可分别采用如下材料组合中的一种：氧化钛、氧化锌锡、氮化硅、氧化锌锡\氧化钛、氮化硅\氧化锌锡、氮化硅\氧化钛、氧化锌锡\氮化硅，其中第三复合介电层总厚度为15-50纳米。

11.一种镀膜玻璃制造方法，包括：

对玻璃基板进行清洗、干燥；

预真空过渡；

于玻璃基板上镀第一介电层；

于第一介电层上镀第一阻挡吸收层；

于第一阻挡吸收层上镀第一复合介电层；

于第一复合介电层上镀第一金属\合金层；

于第一金属\合金层上镀功能层；

于功能层上镀第二金属\合金层；

于第二金属\合金层上镀第二复合介电层；

于第二复合介电层上镀第二阻挡吸收层；

于第二阻挡吸收层上镀第三复合介电层；

预真空过渡；

成品检测。

12.如权利要求11所述的镀膜玻璃制造方法，其特征在于：该玻璃基板可以是建筑级浮法玻璃，可以是普通白玻，也可以是各种着色玻璃或超白玻璃。