CN105269893A - 一种低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，包括玻璃基板，玻璃基板的主表面上层叠设置有若干层溅射层，若干层溅射层自玻璃基板向外依次为第一介质层、第一保护层、至少一个低辐射层和第二保护层组成的功能单元、第二介质层和介质保护层，介质保护层的材质为以硅锆合金为靶材在氩氮混合气氛中真空磁控溅射所得的氮化硅锆。本发明还公开了一种制造镀膜玻璃的方法。通过在现有技术中位于镀膜玻璃外层的介质层表面溅射氮化硅锆材质的介质保护层，利用该介质层优良机械性能，对内侧的各溅射层形成有效保护。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制品领域，具体涉及一种低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃及生产方法。
背景技术
低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃)可以在不显著降低可见光透过率的同时,显著降低由于热辐射产生的室内外热量交换，冬季可对室内暖气及室内物体散发的热辐射，可以像热反射镜一样将绝大部分反射回室内，保证室内热量不向室外散失，从而节约取暖费用。夏季可以阻止室外地面、建筑物发出的热辐射进入室内，节约空调制冷费用。Low-E玻璃的可见光反射率一般在11%以下，与普通白玻相近，低于普通阳光控制镀膜玻璃的可见光反射率，可避免造成反射光污染。
现有技术中，离线Low-E玻璃膜系基本结构自玻璃基板向外依次包括第一介质层、低辐射层和外层介质层，第一层介质膜：一般是金属氧化物薄膜(TiOx、SnO、ZnOx等)或类似的绝缘膜，用来提高银与玻璃表面的附着力，同时兼有调节膜系光学性能和颜色的作用；外层介质膜：也是金属氧化物膜或类似的绝缘膜，它既是减反射膜也是保护膜。在可见光和近红外太阳能光谱中起减反射作用，以提高此波长范围内的太阳能透射比，同时保护银膜，提高膜系的物化性能。另外，在银膜与外层介质膜之间通常加入很薄的一层阻挡层，其作用是防止银膜受侵蚀。阻挡层一般选用Ni-Cr的低价化合物,可以有效的提高膜层的化学和机械稳定性。
但是位于外层的介质层膜层不够坚硬，实际使用中经常会造成划伤，从而影响其内侧的低辐射层。因此，有必要对现有技术中的离线Low-E玻璃膜系结构进行改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效防止划伤、玻璃表面反射率低的低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，包括玻璃基板，玻璃基板的主表面上层叠设置有若干层溅射层，若干层溅射层自玻璃基板向外依次为第一介质层、第一保护层、至少一个低辐射层和第二保护层组成的功能单元、第二介质层和介质保护层，介质保护层的材质为以硅锆合金为靶材在氩氮混合气氛中真空磁控溅射所得的氮化硅锆。
氮化硅锆的介质保护层非常坚硬，氮化硅具有优良的机械性能，氮化锆的抗腐蚀性强，且可使玻璃表面更光滑，氮化硅锆兼具两者优点，可以对第二介质层形成有效的防护，防止其划伤以致影响内侧功能层的使用效果，而且氮化硅锆具有较高的折射率，作为最外层的溅射层，使入射光发生折射的能力强，可见光透过率高。
为了兼顾介质保护层的机械性能和折射率，优选的技术方案为，硅锆合金中硅含量为20～80%。
优选的技术方案为，介质保护层的厚度为2～20nm。
优选的技术方案为，若干层溅射层还包含至少一层低反射率介质层，低反射率介质层的材质为以锌锡合金为靶材在氩氧混合气氛中真空磁控溅射所得的氧化锌锡，低反射率介质层相邻设置在低辐射层的内侧，低反射率介质层的厚度为1～20nm。增加低反射率介质层的镀膜玻璃前后对比发现，玻璃表面反射率有所降低，同时可提高可见光的透射率。
优选的技术方案为，镀膜玻璃中含有一个功能单元，低反射率介质层设置在第一保护层与相邻的功能单元中的低辐射层之间。
优选的技术方案为，镀膜玻璃中含有至少两个功能单元，低反射率介质层设置在第一保护层与相邻的功能单元中的低辐射层之间和/或相邻的功能单元中第二保护层与外侧的低辐射层之间。
现有技术中的镀膜玻璃主要包括单层低辐射层和双层低辐射层的，将低反射率介质层加入上述的两种镀膜玻璃中均能一定程度上降低玻璃表面反射率，提高可见光的透射率。
优选的技术方案为，锌锡合金中锡的含量为55～80%。
本发明的另一目的还在于提供一种适于制造上述镀膜玻璃的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对待镀膜的玻璃基板进行清洗干燥；
S2：与真空过渡；
S3：按照溅射层排列顺序，自玻璃基板向外依次真空磁控溅射形成各溅射层，其中，介质保护层以硅锆合金为靶材，在氩氮混合气氛中真空磁控溅射，氩氮混合比例为1:（1.5～3），溅射气压为30～50Pa，溅射功率为10kw。
其中，低反射率介质层的材质为以锌锡合金为靶材，在氩氧混合气氛中真空磁控溅射所得的氧化锌锡，氩氧混合比例为1:（1.5～3），氩氧混合比例为1:（1.5～3），溅射气压为30～50Pa，溅射功率为20kw*2。
本发明的优点和有益效果在于：
本发明通过在现有技术中位于镀膜玻璃外层的介质层表面溅射氮化硅锆材质的介质保护层，利用该介质层优良机械性能，对内侧的各溅射层形成有效保护；氮化硅锆表面光滑，有助于提高镀膜玻璃的手感和视觉效果；此外，介质保护层还具有较高的折射率，可提高电介质层对可见光的透过性，从而保证镀膜玻璃的透明。
附图说明
图1是本发明低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃实施例1的结构示意图；
图2是本发明低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃实施例2的结构示意图；
图3本发明低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃实施例3结构示意图；
图4本发明低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃实施例4结构示意图；
图5本发明低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃实施例5结构示意图。
图中：1、玻璃基板；2、第一介质层；3、第一保护层；4、低辐射层；5、第二保护层；6、第二介质层；7、介质保护层；8、低反射率介质层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，实施例1低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，包括玻璃基板1，玻璃基板1的主表面上层叠设置有若干层溅射层，若干层溅射层自玻璃基板1向外依次为第一介质层2、第一保护层3、一个低辐射层4和第二保护层5组成的功能单元、第二介质层6和介质保护层7，介质保护层7的材质为以硅锆合金为靶材在氩氮混合气氛中真空磁控溅射所得的氮化硅锆。
硅锆合金中硅含量为10%；介质保护层7的厚度为1nm。
实施例1的低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃横截面的结构自玻璃基板1向外依次为玻璃基板1、第一介质层2、第一保护层3、低辐射层4、第二保护层5、第二介质层6、介质保护层7。
溅射采用设备为：自组装22阴极镀膜线。本地真空度5*10～6mbar，工作压力为5*10～3mbar。
各层的材质及溅射工艺步骤如下：
S1：对待镀膜的玻璃基板1进行清洗干燥；
S2：与真空过渡；
S3：溅射形成各膜层，具体为：
第一介质层2选用常规介质氮化硅，膜层厚度为25nm左右。介质层氮化硅制备方法为：靶材采用SiAl靶，一般采用的SiAl靶中硅铝比例为90/10，溅射气氛为氩氮混合气氛，溅射功率为30kw*3，氩气和氮气的通入流量比例为500SCCM：900SCCM；
第一保护层3选用高吸收金属保护层，膜层厚度为5nm左右，具体材质选用镍铬合金，即以镍铬比例为50/50的镍铬合金为靶材，溅射气氛为氩气氛，溅射功率5kw，溅射氩气通入流量为1400SCCM；
低辐射层4选用材质为银，即以纯度99.99%的Ag为靶材，溅射气氛为氩气氛，溅射功率为3.5kw，溅射氩气通入流量为1000SCCM，膜层厚度约为8～20nm；
第二保护层5与第一保护层3的材质相同，膜层厚度为4nm左右，靶材和溅射气氛与第一保护层3相同，溅射功率为4kw；
第二介质层6与第一介质层2的材质相同，膜层厚度为33nm左右，靶材与溅射气氛与第一介质层2相同，溅射功率为40kw*3；
介质保护层7的溅射氩氮混合比例为2:3，混合气体通入总流量为1400SCCM，功率为10kw，溅射气压为30Pa。
溅射功率表述中的“*N”，表示溅射操作中同时使用N个靶材。
实施例2
如图2所示，实施例2在实施例1的基础上，在第一保护层3和低辐射层4之间设置低反射率介质层8。
介质保护层7硅锆合金中硅含量为20%；介质保护层7的厚度为2nm；介质保护层7的溅射氩氮混合比例为1:3，混合气体通入总流量为1400SCCM，功率为10kw，溅射气压为50Pa。
低反射率介质层8所采用的锌锡合金靶材中锡的含量为53%，与常规锌锡靶比例相比，提高锡的含量，膜层厚度为1nm；溅射氩氧混合比例为1:3，混合气体通入总流量为1400SCCM，功率为20kw*2，溅射气压为30Pa。
实施例3
如图3所示，实施例3在实施例2的基础上，含有两个功能单元，即镀膜玻璃横截面的结构自玻璃基板1向外依次为：玻璃基板1、第一介质层2、第一保护层3、低反射率介质层8、低辐射层4、第二保护层5、低辐射层4、第二保护层5、第二介质层6、介质保护层7。
介质保护层7硅锆合金中硅含量为80%；介质保护层7的厚度为20nm。介质保护层7的溅射氩氮混合比例为5:9，混合气体通入总流量为1400SCCM，功率为10kw，溅射气压为45Pa。
低反射率介质层8所采用的锌锡合金靶材中锡的含量为55%，低反射率介质层8膜层厚度为20nm；溅射氩氧混合比例为1:3，混合气体通入总流量为1400SCCM，功率为20kw*2，溅射气压为50Pa。
实施例4
如图4所示，实施例4在实施例3的基础上，改变低反射率介质层8的位置，即镀膜玻璃横截面的结构自玻璃基板1向外依次为：玻璃基板1、第一介质层2、第一保护层3、低辐射层4、第二保护层5、低反射率介质层8、低辐射层4、第二保护层5、第二介质层6、介质保护层7。
介质保护层7硅锆合金中硅含量为50%；介质保护层7的厚度为11nm。介质保护层7的溅射工艺条件与实施例3中相同。
低反射率介质层8所采用的锌锡合金靶材中锡的含量为80%，低反射率介质层8膜层厚度为12nm；溅射氩氧混合比例为5:9，混合气体通入总流量为1400SCCM，功率为20kw*2，溅射气压为45Pa，。
实施例5
如图5所示，实施例5在实施例4的基础上，增加一层低反射率介质层8，即镀膜玻璃横截面的结构自玻璃基板1向外依次为：玻璃基板1、第一介质层2、第一保护层3、低反射率介质层8、低辐射层4、第二保护层5、低反射率介质层8、低辐射层4、第二保护层5、第二介质层6、介质保护层7。
介质保护层7的材质、厚度、溅射工艺条件与实施例4中相同。
低反射率介质层8所采用的锌锡合金靶材中锡的含量为60%，低反射率介质层8的厚度和溅射工艺条件与实施例4中相同。
对比例
对比例中不含介质保护层7，镀膜玻璃横截面结构及材质组成与实施例1相同。
实施例1-5与对比例相比，镀膜玻璃的外表面耐刮擦性能明显提高，单纯的氮化锆薄膜呈淡黄色，而氮化硅锆薄膜颜色较浅。
实施例2-5与实施例1相比，可见光的透射率提高约5%。
需要指出的是，还可以在镀膜玻璃表面设置三银结构，即其中含有三个功能单元。介质保护层和低反射率介质层的厚度可依据镀膜玻璃的实际使用环境适当调整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，包括玻璃基板，玻璃基板的主表面上层叠设置有若干层溅射层，若干层溅射层自玻璃基板向外依次为第一介质层、第一保护层、至少一个低辐射层和第二保护层组成的功能单元、第二介质层和介质保护层，介质保护层的材质为以硅锆合金为靶材在氩氮混合气氛中真空磁控溅射所得的氮化硅锆。
2.根据权利要求1所述的低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，硅锆合金中硅含量为20～80%。
3.根据权利要求1所述的低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，介质保护层的厚度为2～20nm。
4.根据权利要求1所述的低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，若干层溅射层还包含至少一层低反射率介质层，低反射率介质层的材质为以锌锡合金为靶材在氩氧混合气氛中真空磁控溅射所得的氧化锌锡，低反射率介质层相邻设置在低辐射层的内侧，低反射率介质层的厚度为1～20nm。
5.根据权利要求4所述的低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，镀膜玻璃中含有一个功能单元，低反射率介质层设置在第一保护层与相邻的功能单元中的低辐射层之间。
6.根据权利要求4所述的低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，镀膜玻璃中含有至少两个功能单元，低反射率介质层设置在第一保护层与相邻的功能单元中的低辐射层之间和/或相邻的功能单元中第二保护层与外侧的低辐射层之间。
7.根据权利要求4所述的低反射耐高温可钢化耐磨的镀膜玻璃，其特征在于，锌锡合金中锡的含量为55～80%。
8.一种镀膜玻璃的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对待镀膜的玻璃基板进行清洗干燥；
S2：与真空过渡；
S3：按照溅射层排列顺序，自玻璃基板向外依次真空磁控溅射形成各溅射层，其中，介质保护层以硅锆合金为靶材，在氩氮混合气氛中真空磁控溅射，氩氮混合比例为1:（1.5～3），溅射气压为30～50Pa，溅射功率为10kw。
9.根据权利要求8所述的镀膜玻璃的生产方法，其特征在于，低反射率介质层的材质为以锌锡合金为靶材，在氩氧混合气氛中真空磁控溅射所得的氧化锌锡，氩氧混合比例为1:（1.5～3），溅射气压为30～50Pa，溅射功率为20kw*2。
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Denomination of invention: A low reflection, high-temperature resistant, tempered and wear-resistant coated glass and its production method Effective date of registration: 20231114 Granted publication date: 20170613 Pledgee: Jiangyin branch of Agricultural Bank of China Ltd. Pledgor: Jiangyin Muxiang Precision Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980065203 |