CN1425623A - 镀彩色多层膜的玻璃及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的镀彩色多层膜的玻璃是由玻璃和渗透在玻璃表面以下2～15微米的金属膜层及沉积在玻璃表面的硅膜组成。其生产方法是采用离子渗透法镀金属膜层，利用化学汽相沉积法镀硅膜。在浮法玻璃生产线锡槽内的对高温玻璃带施加电场，使金属离子在电场作用下迁移进入玻璃带表层，在还原气氛下将金属离子还原成金属胶体，在玻璃带表面形成金属膜层，然后，使运动的玻璃带进入反应器下，利用化学汽相沉积法镀一层硅膜而形成多层膜。本发明的玻璃颜色不依赖于基体玻璃的颜色，通过变更渗透金属的种类，即可得到所需玻璃的颜色；由于是采用多层镀膜技术，外层硅膜有效地增强了金属膜层的稳定性和反射效果，同时降低金属膜层的透射比，还可提高表面抗磨损性。
Description
技术领域
本发明涉及镀膜的玻璃及其生产方法，尤其涉及镀彩色多层膜的玻璃及浮法在线镀彩色多层膜玻璃的方法。
背景技术
现有的浮法在线镀彩色膜的玻璃，一种是在玻璃的表面镀金属膜，中国专利CN1035651公开了利用金属离子在电场作用下渗透到玻璃带的上表层，使玻璃着色的方法，这种着色玻璃对可见光和太阳光辐射的反射比较低，着色层的化学稳定性较差。另一种是在玻璃表面镀硅膜，通常，采用化学汽相沉积法镀硅膜，这种镀膜玻璃，当基片无颜色时，玻璃膜面反射是银白色，透射是青铜色，玻璃面反射无色。当基片是着色玻璃时，玻璃膜面反射是银白色，透射是青铜色与基片颜色的叠加色，玻璃面反射是玻璃基片的颜色。为了生产不同反射颜色的镀膜玻璃，就必须改变基片玻璃的颜色。但如果为了生产不同颜色的镀膜玻璃而经常变更玻璃基片的颜色是比较困难的，也是不经济的，而且经常变更玻璃颜色对熔窑耐火材料腐蚀严重，影响熔窑使用寿命。
发明内容
本发明的目的是克服上述单镀金属膜或硅膜玻璃产品存在的问题，而提供一种镀彩色多层膜的玻璃及其生产方法。
发明的镀彩色多层膜的玻璃是由玻璃和渗透在玻璃表面以下2～15微米的金属膜层及沉积在玻璃表面的硅膜组成。
通常，镀的金属膜是铜、钴、镍、银、铬、铁、铅、铋、锡或者其合金体。镀的硅膜的厚度为20～50纳米。
本发明的镀彩色多层膜玻璃的生产方法是采用离子渗透法镀金属膜层，利用化学汽相沉积法镀硅膜。在浮法玻璃生产线锡槽内 对高温玻璃带施加电场，使金属离子在电场作用下迁移进入玻璃带表层，在还原气氛下将金属离子还原成金属胶体，在玻璃带表面形成金属膜层，然后，使运动的玻璃带进入反应器下，利用化学汽相沉积法镀一层硅膜而形成多层膜。
具体实施方法依次包括如下步骤：
在浮法玻璃生产线锡槽内，玻璃带拉引速度为250～500米/小时，以设在温度处于650～820℃的玻璃带上方的金属电极作为阳极，以玻璃带下方的锡液作为阴极，在电极上通入直流电流形成电场；
利用喂料装置将一种与金属电极相匹配的低熔点金属送入阳极与玻璃带之间，在电场作用下使金属电解成离子渗入到玻璃表面以下2～15微米，经锡槽内的保护气体还原，在运动的热玻璃带表面形成金属膜层，使玻璃带表面着色；
使渗透有金属膜层的玻璃进一步运动到反应器下，并将镀硅膜用的混合气体送入到反应器，利用化学汽相沉积法在玻璃表面再沉积一层硅膜。
通常，金属电极是铜、钴、镍、银、铬、铁或其合金体，所说的低熔点金属是铅、铋、锡及其它们的合金体，加在电极上的直流电流为6～260安培。锡槽内的保护气体是浓度为5～10％的氢气和浓度为90～95％的氮气。将反应器安装于温度为620～660℃的玻璃带上方。送入反应器的镀膜混合气体是由硅烷、三氯硅烷和乙烯组成，硅膜是由该混合气体在玻璃表面进行高温分解反应形成。
本发明在玻璃带硅膜厚度不变的情况下，改变玻璃带的温度，调节电极与锡液之间的电流大小，均可生产厚度不同的金属膜层，从而可生产出不同颜色，如蓝色、灰色、绿色、金黄色、棕红色和透射比变化的多层膜玻璃。
例如，在温度为700～800℃、玻璃拉引速度为400米/小时，镀膜玻璃板宽为3300毫米，在位于锡槽内部玻璃带上方的阳极金属选用铜，通过电极的直流电流为26～30安培，其通过喂料装置送入阳极与玻璃带之间的低熔点金属为铅或铋，其离子渗透着色过程中形成的胶体分别是铜铅合金和铜铋合金，其玻璃颜色分别为灰绿色和棕红色。
本发明的一个重要特点是通过多层镀膜能有效地改善玻璃的光学性能。
表1是以铜电极为阳极，铅为低熔点金属，铜铅金属膜层的单膜玻璃与铜铅金属膜层加镀硅膜构成的双膜玻璃的可见光光谱特性对比表。
表1
| 可见光波长(nm) | 名称 | 电流(A) | 透射比(％) | 玻面反射比(％) | 膜面反射比(％) |
| 380|780 | 铜铅单膜层玻璃铜铅-硅双膜玻璃铜铅单膜层玻璃铜铅-硅双膜玻璃 | 22224444 | 80.5964.8667.3057.44 | 7.911.957.0611.30 | 10.4815.908.0916.98 |
表2是以铜电极为阳极，铋为低熔点金属，铜铋金属膜层的单膜玻璃与铜铋金属膜层加镀硅膜构成的双膜玻璃的可见光谱特性对比表。
表2
| 可见光波长(nm) | 名称 | 电流(A) | 透射比(％) | 玻面反射比(％) | 膜面反射比(％) |
| 380|780 | 铜铋单膜层玻璃铜铋-硅双膜玻璃铜铋单膜层玻璃铜铋-硅双膜玻璃 | 33334444 | 87.0135.2259.1325.27 | 10.639.979.228.98 | 13.6416.3312.7017.78 |
从上述表1、表2的对比数据分析可知，含硅膜的多层膜显著地改变了单层金属膜层的可见光透射比，降低幅度分别为10-15％和32-52％，对玻璃玻面和膜面的反射比也均有不同程度的改善。
本发明的另一个重要特点是通过改变电极电流的大小，可方便地改变玻璃颜色的深浅度。
表3是铜铅着色多层膜的光学性能表。
表3
| 可见光波长(nm) | 电流(A) | 透射比(％) | 玻面反射比(％) | 膜面反射比(％) |
| 380|780 | 16.52227.5334460.566 | 67.9064.8660.3360.0757.4452.3353.36 | 12.6011.9512.6011.4011.3012.1311.20 | 16.8015.9018.4417.2016.9819.2217.45 |
表4是铜铋着色多层膜的光学性能表。
表4
| 可见光波长(nm) | 电流(A) | 透射比(％) | 玻面反射比(％) | 膜面反射比(％) |
| 380|780 | 16.52227.5334449.560.566 | 49.8643.1335.2231.0725.2723.0419.1915.10 | 8.558.369.979.608.989.6111.4312.53 | 12.689.8016.3310.8917.7813.5814.7218.63 |
由表3、表4的第3列数据分析可见，当通过玻璃带的电流由16.5安增大到66安培时，玻璃带的可见光透射比分别由67.9％降至53.36％和由49.86％降至15.10％，玻璃带的玻面和膜面反射比也有较大变化，说明随着电场电流的增大，渗透到玻璃带表面的金属离子逐渐增多，玻璃带表面的膜层逐渐增厚，玻璃的颜色逐渐加深。
本发明在玻璃带的上表面进行离子渗透着色，再经化学气相沉积法在镀有金属膜层的玻璃带上沉积硅膜的方法，有效地改善了单层金属膜层的光学特性和化学稳定性。同时金属离子着色为化学气相沉积法镀膜玻璃产品增加了新品种，两种镀膜工艺技术在锡槽内的有效组合，为生产多种颜色品种镀膜玻璃提供了一种有效方法。它还具有以下优点：
1)可方便经济的生产出具有良好稳定光学性能的多品种颜色镀膜玻璃；
2)玻璃颜色不依赖于基体玻璃的颜色，通过变更渗透金属的种类，即可得到所需玻璃的颜色；
3)在渗透金属、玻璃带温度、拉引速度、保护气体浓度和组成及硅膜厚度不变时，通过调节流经电极电流的大小，可改变金属膜层厚度而使玻璃颜色有深浅不同的变化；
4)在玻璃带温度、拉引速度、保护气体浓度和组成及硅膜厚度不变时，通过改变电极或低熔点金属种类，可改变金属膜层属性而使玻璃颜色多样化。
5)由于是采用多层镀膜技术，外层硅膜有效地增强了金属膜层的稳定性和反射效果，同时降低金属膜层的透射比，还可提高表面抗磨损性。
附图说明
附图是本发明的镀彩色多层膜玻璃的结构示意图。
具体实施方式
参照附图，本发明的镀彩色多层膜的玻璃是由玻璃1和渗透在玻璃表面以下2～15微米的金属膜层2及沉积在玻璃表面的硅膜3组成。
本发明生产方法的实施例如下：
实施例1：
在浮法玻璃生产线锡槽内其玻璃带温度为780℃处设置铜金属电极作阳极，以锡液作阴极，保持锡槽内氢气浓度5％，氮气浓度95％。控制电极与玻璃带的间距为6毫米，玻璃带拉引速度为400米/小时，通过电极的直流电流为28.6安，经喂料装置将低熔点金属铅送入阳极与玻璃带之间，使金属电解成离子渗入到玻璃带表面8微米，经锡槽内氢气还原，在运动的热玻璃带表面形成铜铅金属膜层。在锡槽内玻璃带温度为650℃处上方设置反应器，将以硅烷为主要成份的镀膜混合气体送入反应器与已完成金属离子渗透的玻璃带之间，利用化学气相沉积法在金属膜层的上面形成厚度为40纳米的硅膜，得到呈灰绿色的多层镀膜玻璃。
实施例2：
在实施例1中，用低熔点金属铋替换低熔点金属铅，保持其他参数及工艺不变，即可得到呈棕红色的多层镀膜玻璃。
实施例3：
在实施例1中，用金属钴、镍、银、铬、铁金属电极替换金属铜电极作阳极，保持其它参数及工艺不变，即可分别得到浅蓝色、浅绿色和金黄色的多层镀膜玻璃。
Claims (9)
1.镀彩色多层膜的玻璃，其特征在于它是由玻璃[1]和渗透在玻璃表面以下2～15微米的金属膜层[2]及沉积在玻璃[1]表面的硅膜[3]组成。
2.按权利要求1所述的镀彩色多层膜的玻璃，其特征是所说的金属膜层[2]是铜、钴、镍、银、铬、铁、铅、铋、锡或者其合金体。
3.按权利要求1所述的镀彩色多层膜的玻璃，其特征是所说的硅膜的厚度为20～50纳米。
4.生产权利要求1所述的镀彩色多层膜的玻璃的方法，其特征是依次包括以下步骤：
在浮法玻璃生产线锡槽内，玻璃带拉引速度为250～500米/小时，以设在温度处于650～820℃的玻璃带上方的金属电极作为阳极，以玻璃带下方的锡液作为阴极，在电极上通入直流电流形成电场；
利用喂料装置将一种与金属电极相匹配的低熔点金属或其合金体送入阳极与玻璃带之间，在电场作用下使金属电解成离子渗入到玻璃表面以下2～15微米，经锡槽内的保护气体还原，在运动的热玻璃带表面形成金属膜层，使玻璃带表面着色。
镀有金属膜层的玻璃带进一步运动到反应器下，将镀硅膜的混合气体送入到反应器，利用化学汽相沉积法在含有金属膜层的玻璃表面再沉积一层硅膜。
5.按权利要求4所述的生产镀彩色多层膜的玻璃的方法，其特征是所说的金属电极是铜、钴、镍、银、铬、铁或其合金体金属，所说的低熔点金属是铅、铋、锡及其它们的合金体。
6.按权利要求4所述的生产镀彩色多层膜的玻璃的方法，其特征是加在电极上的直流电流为6～260安培。
7.按权利要求4所述的生产镀彩色多层膜的玻璃的方法，其特征是锡槽内的保护气体是浓度为5～10％的氢气和浓度为90～95％的氮气。
8.按权利要求4所述的生产镀彩色多层膜的玻璃的方法，其特征是反应器处于温度为620～660℃的玻璃带上方。
9.按权利要求4所述的生产镀彩色多层膜的玻璃的方法，其特征是所说的镀膜混合气体是由硅烷、三氯硅烷和乙烯组成。
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