CN106007404A - 耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃 - Google Patents

耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃 Download PDF

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Abstract

耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃,玻璃基片(1)的表面由下而上依次逐层覆盖第一氧化锌铝膜层(2)、第一银层(3)、第一镍铬膜层(4)、第一氧化锌锡膜层(5)、第二银层(6)、第二镍铬膜层(7)、第二氧化锌锡膜层(8)、第三银层(9)、第三镍铬膜层(10)、第二氧化锌铝膜层(11)、锡氧化硅膜层(12)；应用TSO制备的覆盖层，减少银基镀膜靶材中SiAl材料的使用，节约能源且降低成本，制备工艺更简便，保证玻璃性能的稳定性，具有较低的u值和较高的遮阳系数和G值，节能效果大幅度提升，减少损耗，提高使用寿命，同比普通玻璃的节能水平提高80％以上，且能够在低辐射性能不变的条件下，有效提高耐磨和耐湿性。

Description

耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃
技术领域
本发明涉及IPC分类B32B应用于耐磨、耐湿镀膜的层状产品，属于高新技术材料领域，尤其是耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃。
背景技术
银基低辐射(Low-Emissivity)镀膜玻璃是在玻璃表面上沉积多层膜材，在多层膜材中沉积一层以上的纯银基材的玻璃产品，具有高可将光透射率、极高的远红外线反射率，是建材中使用最为广泛的材料之一，通常被用来制作玻璃幕墙、门窗、车窗等。利用在大型建筑的幕墙玻璃上可大大降低空调费用，使建筑的外观具有美观的颜色，而且，大部分的汽车窗玻璃都贴有隔热膜，可减缓车内设施的老化，降低车内环境的温度，同时也降低了汽车的油耗，节省用车成本。
Low-E玻璃是采用真空磁控溅射镀膜设备在玻璃表面镀上多层金属或其它化合物薄膜的产品。在Low-E玻璃发展近30年的历程中，从最初的单银基Low-E玻璃，发展为双银基Low-E玻璃，近些年又开发出了三银Low-E玻璃产品。单银基Low-E玻璃只有1层金属银层，其结构为玻璃/介质层/保护层/银层/保护层/介质层/覆盖层；双银Low-E玻璃有2层银层，其结构为玻璃/介质层/保护层/第1银层/保护层/介质层/保护层/第2银层/保护层/介质层/覆盖层；三银Low-E玻璃有3层银层，膜层结构为：玻璃/介质层/第1银层/阻挡层/介质层/第2银层/阻挡层/介质层/第3银层/阻挡层/介质层/覆盖层。银层赋予玻璃阳光以及热学性能、反射红外光；介质层在可见光范围内反抗射银层，作为银的成核层，介质层具有化学和机械稳定性，在可见光范围内无吸收，且环境友好，低成本、无毒性；保护层在溅射过程中保护银膜、提供稳定性且在高温成膜时保持稳定；覆盖层是顶层膜的光学扩展，提供额外的稳定性。
相比于单银和双银Low-E玻璃来说，三银Low-E玻璃具有更高的可见光透射比，可保证室内足够的自然采光，有更低的太阳红外热能透射比和更低的传热系数，是目前世界建筑领域公认的最节能、最符合人性需求的建筑玻璃。三银Low-E玻璃的U值小于1.65W/(m2·K)，遮阳系数低于0.3，在建筑上可以维持较合适的玻璃内表面温度，给室内人们的活动提供更舒适的生活环境。且在透视颜色上，双银产品的透视色多为灰色和深蓝色等深色调，影响了使用者的舒适感，而三银产品的透过色为蓝绿色，增加了视觉舒适度。
现有技术中，三银低辐射镀膜玻璃常作为一种国家大力推广的绿色建材被当作建筑物幕墙玻璃和门窗玻璃使用，可起到冬暖夏凉的效果，节省能源消耗。但在长期应用中发现，现有的三银低辐射镀膜玻璃最外层采用的都是硬度较高的氮化硅膜层，在加工过程中因耐磨性差易出现划伤而导致产生较高的次品率，此外，现有三银低辐射镀膜玻璃因耐湿性不高导致玻璃的银膜层易在高温高湿环境中发生氧化或与其他物质反应，影响其使用寿命。所以，具有好的隔热性能同时具有高的可见光透过率的隔热膜产品更加符合发展趋势，虽然，对一般金属来说，高的可见光透过率与高的隔热性能是相互矛盾的，但是，贵金属Ag膜不同程度上，通过合适的方法和工艺，贵金属与TiO2或ITO等介质膜的多层复合膜却有助于实现该要求，但金属Ag膜存在易氧化和硫化等耐候性问题。
另一方面，在低辐射中空玻璃生产的流程中，需要先在玻璃基板上完成镀覆银基低辐射膜后，再合成中空玻璃，而由于工厂生产线中，通常在完成镀膜后，需等待较长时间才能将镀膜玻璃做成中空玻璃。在十天甚至更长时间的等待中，特别是在天气较为潮湿的情况下，空气中的水汽通过扩散进入银层而使银层中的银原子发生迁移聚集，由于银的耐候性较差，而造成在银层之上沉积的介质层的应力过大，易发生脱膜形成白点，甚至造成镀膜玻璃报废。
中国专利申请201410079111.6公开一种银基低辐射镀膜玻璃，包括玻璃基片及形成于玻璃基片上的膜层，所述膜层包括第一介质层、形成于第一层介质层上的第一银合金层、形成于第一银合金层上的第一阻挡层、形成于第一阻挡层之上的顶层介质层、以及形成于顶层介质层之上的保护层，所述第一银合金层为银与金、钯、铜和钌中至少一种的合金。
现有技术中，尚无适宜的改进技术方案公开。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃，针对现有技术的缺陷和不足，公开了一种新型镀膜玻璃膜层结构以及其制造方法，能够在低辐射性能不变的条件下，有效提高耐磨和耐湿性，减少损耗，并且提高使用寿命。
本发明的目的将通过以下技术措施来实现：包括玻璃基片、玻璃基片、第一氧化锌铝膜层、第一银层、第一镍铬膜层、第一氧化锌锡膜层、第二银层、第二镍铬膜层、第二氧化锌锡膜层、第三银层、第三镍铬膜层、第二氧化锌铝膜层和锡氧化硅膜层；玻璃基片的表面由下而上依次逐层覆盖第一氧化锌铝膜层、第一银层、第一镍铬膜层、第一氧化锌锡膜层、第二银层、第二镍铬膜层、第二氧化锌锡膜层、第三银层、第三镍铬膜层、第二氧化锌铝膜层和锡氧化硅膜层；具体生产方法包含以下步骤：
①玻璃基片清洗干燥，并置于真空溅射区；
②一号镀膜室充入氮气和氩气，双旋转阴极、中频反应磁控溅射沉积第一氧化锌铝膜层作为基层介质层，靶材为氧化锌铝AZO靶，沉积厚度为30～80nm；
③二号镀膜室充入氩气，靶材为银靶，采用旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一氧化锌铝膜层上沉积第一银层，厚度为8～15nm；
④三号镀膜室充入氩气，靶材为镍铬靶，采用平面阴极或旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一银层上沉积第一镍铬膜层作为保护层膜，厚度为2.0～3.5nm；
⑤四号镀膜室充入氮气和氩气，靶材为氧化锌锡TZO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射，在第一镍铬膜层上沉积第一氧化锌锡膜层作为介质层，厚度为30～50nm；
⑥回到二号镀膜室，在第一氧化锌锡膜层上沉积第二银层，厚度为8～15nm；
⑦回到三号镀膜室，在第二银层上沉积第二镍铬膜层作为保护层，厚度为3～5nm；
⑧回到四号镀膜室，在第二镍铬膜层上沉积第二氧化锌锡膜层作为介质膜层，厚度为30～50nm；
⑨再回到二号镀膜室，在第二氧化锌锡膜层上沉积第三银层，厚度为8～15nm；
⑩再回到三号镀膜室，在第三银层上沉积第三镍铬膜层保护层，厚度为2.0～3.5nm；
回到一号镀膜室，在第三镍铬膜层上沉积第二氧化锌铝膜层作为顶层介质层，厚度为30～80nm；
五号镀膜室充入氧气和氩气，靶材为锡氧化硅TSO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射在第二氧化锌铝膜层上沉积锡氧化硅膜层作为覆盖层膜，厚度为2.5～5.0nm；
所有膜层全部镀完之后，向镀膜室中充入工艺气体，取出成品即可。
尤其是，将玻璃基片清洗干燥，并置于真空溅射区；在一号镀膜室充入氮气和氩气，双旋转阴极、中频反应磁控溅射沉积第一氧化锌铝膜层基层介质层，靶材为氧化锌铝AZO靶，沉积厚度为50nm；在二号镀膜室充入氩气，靶材为银靶，采用旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一氧化锌铝膜层上沉积第一银层，厚度为15nm；在三号镀膜室充入氩气，靶材为镍铬靶，采用平面阴极或旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一银层上沉积第一镍铬膜层保护层，厚度为5.0nm；在四号镀膜室充入氮气和氩气，靶材为氧化锌锡TZO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射，在第一镍铬膜层上沉积第一氧化锌锡膜层介质层，厚度为30nm；回到二号镀膜室，在第一氧化锌锡膜层上沉积第二银层，厚度为10nm；回到三号镀膜室，在第二银层上沉积第二镍铬膜层保护层，厚度为3.5nm；回到四号镀膜室，在镍铬膜层上沉积TZO介质膜层即第二氧化锌锡膜层，厚度为40nm；再回到二号镀膜室，在第二氧化锌锡膜层上沉积第三银层，厚度为8nm；再回到三号镀膜室，在第三银层上沉积第三镍铬膜层保护层，厚度为2.0nm；回到一号镀膜室，在第三镍铬膜层上沉积顶层第二氧化锌铝膜层介质层，厚度为80nm；在五号镀膜室充入氧气和氩气，靶材为锡氧化硅TSO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射在第二氧化锌铝膜层上沉积锡氧化硅膜层覆盖层膜，厚度为5.0nm；待所有膜层全部镀完之后，向镀膜室中充入工艺气体即可。
尤其是，耐湿性测试是将镀膜玻璃放置在50℃、95％湿度的环境条件下一周，观察膜表面是否氧化以及氧化程度。
本发明的优点和效果：应用TSO制备的覆盖层，减少银基镀膜靶材中SiAl材料的使用，节约能源且降低成本，制备工艺更简便，保证玻璃性能的稳定性，具有较低的u值和较高的遮阳系数和G值，节能效果大幅度提升，减少损耗，提高使用寿命，比单银和双银镀膜玻璃性能更优异，同比普通玻璃的节能水平提高80％以上，且能够在低辐射性能不变的条件下，有效提高耐磨和耐湿性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图标记包括：玻璃基片1、第一氧化锌铝膜层2、第一银层3、第一镍铬膜层4、第一氧化锌锡膜层5、第二银层6、第二镍铬膜层7、第二氧化锌锡膜层8、第三银层9、第三镍铬膜层10、第二氧化锌铝膜层11、锡氧化硅膜层12；
具体实施方式
本发明原理在于，采用在一玻璃基片1表面由下而上依次镀上玻璃基片1、第一氧化锌铝膜层2、第一银层3、第一镍铬膜层4、氧化锌锡膜层5、第二银层6、第二镍铬膜层7、氧化锌锡膜层8、第三银层9、第三镍铬膜层10、第二氧化锌铝膜层11和锡氧化硅膜层12，即在玻璃基片1的表面形成十一层覆膜结构，从而构成所述的一种新型高耐磨耐湿性三银低辐射镀膜玻璃。
本发明包括：玻璃基片1、第一氧化锌铝膜层2、第一银层3、第一镍铬膜层4、氧化锌锡膜层5、第二银层6、第二镍铬膜层7、氧化锌锡膜层8、第三银层9、第三镍铬膜层10、第二氧化锌铝膜层11和锡氧化硅膜层12。
本发明中，如附图1所示，玻璃基片1的表面由下而上依次逐层覆盖第一氧化锌铝膜层2、第一银层3、第一镍铬膜层4、第一氧化锌锡膜层5、第二银层6、第二镍铬膜层7、第二氧化锌锡膜层8、第三银层9、第三镍铬膜层10、第二氧化锌铝膜层11和锡氧化硅膜层12。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：将玻璃基片1清洗干燥，并置于真空溅射区；在一号镀膜室充入氮气和氩气，双旋转阴极、中频反应磁控溅射沉积第一氧化锌铝膜层2基层介质层，靶材为氧化锌铝AZO靶，沉积厚度为50nm；在二号镀膜室充入氩气，靶材为银靶，采用旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一氧化锌铝膜层2上沉积第一银层3，厚度为15nm；在三号镀膜室充入氩气，靶材为镍铬靶，采用平面阴极或旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一银层3上沉积第一镍铬膜层4保护层，厚度为5.0nm；在四号镀膜室充入氮气和氩气，靶材为氧化锌锡TZO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射，在第一镍铬膜层4上沉积第一氧化锌锡膜层5介质层，厚度为30nm；回到二号镀膜室，在氧化锌锡膜层5上沉积第二银层6，厚度为10nm；回到三号镀膜室，在第二银层6上沉积第二镍铬膜层7保护层，厚度为3.5nm；回到四号镀膜室，在第二镍铬膜层7上沉积TZO介质膜层即第二氧化锌锡膜层8，厚度为40nm；再回到二号镀膜室，在第二氧化锌锡膜层8上沉积第三银层9，厚度为8nm；再回到三号镀膜室，在第三银层9上沉积第三镍铬膜层10保护层，厚度为2.0nm；回到一号镀膜室，在第三镍铬膜层10上沉积第二氧化锌铝膜层11顶层介质层，厚度为80nm；在五号镀膜室充入氧气和氩气，靶材为锡氧化硅TSO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射在第二氧化锌铝膜层11上沉积锡氧化硅膜层12覆盖层膜，厚度为5.0nm；待所有膜层全部镀完之后，向镀膜室中充入工艺气体即可。
前述中，当十二层膜层都沉积完毕即生成本发明的耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃，耐湿性测试是将镀膜玻璃放置在50℃、95％湿度的环境条件下一周，观察膜表面是否氧化以及氧化程度。
本发明中，第一层和第十层采用氧化锌铝AZO膜，第四层和第七层氧化锌锡TZO膜为介质层，调节玻璃的颜色和可见光透光率；第三、六、九层膜采用镍铬NiCr膜为保护层，提高其与银膜的附着力，以有效保障银膜层在高温下不被氧化或与其它物质发生反应，进而使所述玻璃在钢化后，还能够具备膜层不变色和辐射率不变化的特性；第二、五、八层采用三层银膜是为了使所述玻璃具备非常低的辐射率；第十一层采用锡氧化硅TSO膜是以显著提高玻璃基片表面膜层的整体耐磨耐湿性能。
本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (3)

1.耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃,包括玻璃基片(1)、第一氧化锌铝膜层(2)、第一银层(3)、第一镍铬膜层(4)、第一氧化锌锡膜层(5)、第二银层(6)、第二镍铬膜层(7)、第二氧化锌锡膜层(8)、第三银层(9)、第三镍铬膜层(10)、第二氧化锌铝膜层(11)、锡氧化硅膜层(12)；其特征在于，玻璃基片(1)的表面由下而上依次逐层覆盖第一氧化锌铝膜层(2)、第一银层(3)、第一镍铬膜层(4)、第一氧化锌锡膜层(5)、第二银层(6)、第二镍铬膜层(7)、第二氧化锌锡膜层(8)、第三银层(9)、第三镍铬膜层(10)、第二氧化锌铝膜层(11)、锡氧化硅膜层(12)；具体生产方法包含以下步骤：
①玻璃基片(1)清洗干燥，并置于真空溅射区；
②一号镀膜室充入氮气和氩气，双旋转阴极、中频反应磁控溅射沉积第一氧化锌铝膜层(2)作为基层介质层，靶材为氧化锌铝AZO靶，沉积厚度为30～80nm；
③二号镀膜室充入氩气，靶材为银靶，采用旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一氧化锌铝膜层(2)上沉积第一银层(3)，厚度为8～15nm；
④三号镀膜室充入氩气，靶材为镍铬靶，采用平面阴极或旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一银层(3)上沉积第一镍铬膜层(4)作为保护层膜，厚度为2.0～3.5nm；
⑤四号镀膜室充入氮气和氩气，靶材为氧化锌锡TZO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射，在第一镍铬膜层(4)上沉积第一氧化锌锡膜层(5)作为介质层，厚度为30～50nm；
⑥回到二号镀膜室，在第一氧化锌锡膜层(5)上沉积第二银层(6)，厚度为8～15nm；
⑦回到三号镀膜室，在第二银层(6)上沉积第二镍铬膜层(7)作为保护层，厚度为3～5nm；
⑧回到四号镀膜室，在第二镍铬膜层(7)上沉积第二氧化锌锡膜层(8)作为介质膜层，厚度为30～50nm；
⑨再回到二号镀膜室，在第二氧化锌锡膜层(8)上沉积第三银层(9)，厚度为8～15nm；
⑩再回到三号镀膜室，在第三银层(9)上沉积第三镍铬膜层(10)保护层，厚度为2.0～3.5nm；
回到一号镀膜室，在第三镍铬膜层(10)上沉积第二氧化锌铝膜层(11)作为顶层介质层，厚度为30～80nm；
五号镀膜室充入氧气和氩气，靶材为锡氧化硅TSO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射在第二氧化锌铝膜层(11)上沉积锡氧化硅膜层(12)作为覆盖层膜，厚度为2.5～5.0nm；
所有膜层全部镀完之后，向镀膜室中充入工艺气体，取出成品即可。
2.如权利要求1所述的耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃，其特征在于，将玻璃基片(1)清洗干燥，并置于真空溅射区；在一号镀膜室充入氮气和氩气，双旋转阴极、中频反应磁控溅射沉积第一氧化锌铝膜层(2)基层介质层，靶材为氧化锌铝AZO靶，沉积厚度为50nm；在二号镀膜室充入氩气，靶材为银靶，采用旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一氧化锌铝膜层(2)上沉积第一银层(3)，厚度为15nm；在三号镀膜室充入氩气，靶材为镍铬靶，采用平面阴极或旋转阴极、直流或直流加脉冲磁控溅射，在第一银层(3)上沉积第一镍铬膜层(4)保护层，厚度为5.0nm；在四号镀膜室充入氮气和氩气，靶材为氧化锌锡TZO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射，在第一镍铬膜层(4)上沉积第一氧化锌锡膜层(5)介质层，厚度为30nm；回到二号镀膜室，在第一氧化锌锡膜层(5)上沉积第二银层(6)，厚度为10nm；回到三号镀膜室，在第二银层(6)上沉积第二镍铬膜层(7)保护层，厚度为3.5nm；回到四号镀膜室，在第二镍铬膜层(7)上沉积TZO介质膜层即第二氧化锌锡膜层(8)，厚度为40nm；再回到二号镀膜室，在第二氧化锌锡膜层(8)上沉积第三银层(9)，厚度为8nm；再回到三号镀膜室，在第三银层(9)上沉积第三镍铬膜层(10)保护层，厚度为2.0nm；回到一号镀膜室，在第三镍铬膜层(10)上沉积第二氧化锌铝膜层(11)顶层介质层，厚度为80nm；在五号镀膜室充入氧气和氩气，靶材为锡氧化硅TSO靶，采用双旋转阴极、中频反应磁控溅射在第二氧化锌铝膜层(11)上沉积锡氧化硅膜层(12)覆盖层膜，厚度为5.0nm；待所有膜层全部镀完之后，向镀膜室中充入工艺气体即可。
3.如权利要求1所述的耐磨耐湿三银低辐射镀膜玻璃，其特征在于，耐湿性测试是将镀膜玻璃放置在50℃、95％湿度的环境条件下一周，观察膜表面是否氧化以及氧化程度。
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