CN213623880U - 镀膜玻璃 - Google Patents

Abstract

本申请属于玻璃技术领域，尤其涉及一种镀膜玻璃，该镀膜玻璃包括玻璃基片、功能膜层和纳米TiOx金红石型膜层，功能膜层覆盖于玻璃基片的表面；纳米TiOx金红石型膜层，纳米TiOx金红石型膜层为陶瓷TiO₂靶材利用离线真空磁控阴极溅射镀膜工艺沉积覆盖于多功能膜层背向玻璃基片的表面而成；该镀膜玻璃的纳米TiOx金红石型膜层在400nm～3000nm波长范围内具有良好的透过性和较高的折射率，同时，纳米TiOx金红石型膜层的薄膜晶型属于四方晶系，具有较高的硬度、密度，使得该镀膜玻璃的表面光滑、耐高温、机械性能和抗腐蚀性能良好，另外，相较采用锐钛型结构TiO₂膜层的镀膜玻璃，该镀膜玻璃的膜层则具有更高的硬度、密度和折射率。

Description

镀膜玻璃

技术领域

本申请属于玻璃技术领域，尤其涉及一种镀膜玻璃。

背景技术

镀膜玻璃是在玻璃基片的表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求。镀膜玻璃按产品的不同特性，可分为热反射玻璃、低辐射玻璃、导电玻璃、增反射、减反射玻璃等。镀膜玻璃的生产方法很多，包括真空磁控溅射法、真空蒸发法、化学气相沉积法以及溶胶—凝胶法等，随着镀膜工艺技术的发展，各式各样的材料被应用到膜层设计中，产生了不同功能和特性的镀膜玻璃，并广泛的应用到建筑、汽车、装饰装修、信息产业技术等领域中，来满足人们对生活空间环境的要求。

在膜层材料制备及应用中，钛作为其中的一种逐渐被人们所使用，尤其是其与氮、氧等气体发生反应形成化合物；其中，金属钛与氧气反应形成锐钛型的氧化钛具有较好的稳定性和较高的折射率，被用于玻璃膜层的介质层和外层，起到调节颜色，增加或降低反射、延缓氧化等作用，锐钛型的氧化钛层无法满足现有镀膜玻璃的表面更高的硬度、密度和折射率的要求。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种镀膜玻璃，旨在解决现有技术中的镀膜玻璃的表面无法满足更高的硬度、密度和折射率要求的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种镀膜玻璃，包括玻璃基片、功能膜层和纳米TiOx金红石型膜层，所述功能膜层覆盖于所述玻璃基片的表面；所述纳米TiOx金红石型膜层为陶瓷TiO₂靶材利用离线真空磁控阴极溅射镀膜工艺沉积覆盖于所述功能膜层背向所述玻璃基片的表面而成。

可选地，所述纳米TiOx金红石型膜层的厚度为3nm～63nm。

可选地，所述纳米TiOx金红石型膜层的折射率大于2.55。

可选地，所述纳米TiOx金红石型膜层的折射率为2.55～2.7。

可选地，所述纳米TiOx金红石型膜层中的X值为1.76。

可选地，所述功能膜层为单层结构或者多层结构。

可选地，若所述功能膜层为多层结构，所述功能膜层选自SiO₂层、Si₃N₄层、AZO层、TZO层、ITO层、TCO层、Cu层、NiCrOx层、Ag层、MgF₂层或者Al₂O₃层中任意依次叠加两种或者两种以上的膜层。

可选地，所述功能膜层包括依次叠加的AZO层、Ag层、NiCrOx层和Si₃N₄层，所述AZO层覆盖于所述玻璃基片的表面，所述纳米TiOx金红石型膜层覆盖于所述Si₃N₄层背向所述NiCrOx层的表面。

可选地，所述功能膜层包括依次叠加的AZO层和SiO₂层，所述AZO层覆盖于所述玻璃基片的表面，所述纳米TiOx金红石型膜层覆盖于所述SiO₂层背向所述AZO层的表面。

可选地，所述玻璃基片为浮法平板玻璃。

本申请提供的镀膜玻璃中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：该镀膜玻璃，利用离线真空磁控阴极溅射镀膜工艺制作而成的纳米TiOx金红石型膜层在400nm～3000nm波长范围内具有良好的透过性和较高的折射率，同时，纳米TiOx金红石型膜层的薄膜晶型属于四方晶系，具有较高的硬度、密度，使得该镀膜玻璃的表面光滑、耐高温、机械性能和抗腐蚀性能良好，在热反射、低辐射镀膜玻璃领域中，纳米TiOx金红石型膜层能有效降低玻璃的储运及加工过程中其膜层压伤、划伤、磨损、氧化等受损情况；另外，相较采用锐钛型结构TiO₂膜层的镀膜玻璃，本申请的镀膜玻璃的膜层具有更高的硬度、密度和折射率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的镀膜玻璃的截面图。

其中，图中各附图标记：

10—镀膜玻璃 11—玻璃基片 12—功能膜层

13—纳米TiOx金红石型膜层。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

如图1所示，在本申请的一个实施例中，提供一种镀膜玻璃10，包括玻璃基片11、功能膜层12和纳米TiOx金红石型膜层13，功能膜层12覆盖于所述玻璃基片11的表面；纳米TiOx金红石型膜层13，所述纳米TiOx金红石型膜层13为陶瓷TiO₂靶材利用离线真空磁控阴极溅射镀膜工艺沉积覆盖于所述多功能膜层12背向所述玻璃基片11的表面而成。其中，需要说明的是，功能膜层12可以采用真空蒸发、溅射、离子镀、溶胶-凝胶、化学气相沉积、有机喷涂中任意一种方法制备；优选地，将清洗后的玻璃基片11用离线真空磁控阴极溅射镀膜设备再其表面沉积覆盖功能膜层12，然后，在功能膜层12上继续用离线真空磁控阴极溅射镀膜设备将陶瓷TiO₂靶材沉积覆盖得到纳米TiOx金红石型膜层13，利用真空磁控溅射方式制备，相比其他方式，本工艺成熟先进，可以通过调节制备工艺参数,如靶材中的成分配比、沉积速率、溅射功率、衬底偏压和溅射时间等，成膜速度快,获得的薄膜的密度高,针孔少而且纯度高，薄膜附着力强，致密且均匀度好。

本申请实施例的镀膜玻璃10，利用离线真空磁控阴极溅射镀膜工艺制作而成的纳米TiOx金红石型膜层13在400nm～3000nm波长范围内具有良好的透过性和较高的折射率，同时，纳米TiOx金红石型膜层13的薄膜晶型属于四方晶系，具有较高的硬度、密度，使得该镀膜玻璃10的表面光滑、耐高温、机械性能和抗腐蚀性能良好，在热反射、低辐射镀膜玻璃10领域中，纳米TiOx金红石型膜层13能有效降低玻璃的储运及加工过程中其膜层压伤、划伤、磨损、氧化等受损情况；另外，相较采用锐钛型结构TiO₂膜层的镀膜玻璃10，本申请实施例的镀膜玻璃10的膜层具有更高的硬度、密度和折射率。

本实施例中，在热反射、低辐射镀膜玻璃10领域中，纳米TiOx金红石型膜层13能更有效的提高镀膜玻璃10的耐摩擦、耐氧化、耐划伤的能力，另外优化和改善了其他的保护方式存在的弊端，例如：贴PE膜的效率低和易产生气泡的弊端、喷涂水溶性保护膜清洗后脱落的弊端、溅镀类金刚石膜加热氧化汽化的弊端、溅镀含锆类膜层成本及工艺控制难度高的弊端，相比之下磁控溅射陶瓷氧化钛制备金红石型结构的薄膜具有更优的保护效果和性价比；在增反射镀膜玻璃10领域中相比其他材料膜层，其能够获得更高的真实折射率，使得膜层设计和工艺控制更加高效，同时能够获得更好的增反射的效果，且力学强度相比于其他制备方式更好，例如溶胶-凝胶。

本实施例中，纳米TiOx金红石型膜层13是采用离线真空磁控阴极溅射镀膜工艺覆盖固定于功能膜层12的上表面。由于离线真空磁控阴极溅射沉积工艺具有溅射镀膜速度快、溅射形成的膜层致密、针孔少、纯度高、附着性好及均匀度好且适合于大批量、高效率地工业生产的优点，因此，此处采用离线真空磁控阴极溅射镀膜工艺来沉积纳米TiOx金红石型膜层13不仅可以提高与功能膜层12之间的结合强度，同时也能够提高生产效率、节约生产的时间成本。

在本申请的另一个实施例中，提供的该镀膜玻璃10的所述纳米TiOx金红石型膜层13的厚度为3nm～63nm。将纳米TiOx金红石型膜层13的厚度设置为3nm～63nm，可以满足各种使用情况下的耐氧化强度或增反射强度等性能的要求，若厚度设置的过小，纳米TiOx金红石型膜层13易于损坏，若厚度设置的过大，会影响整个镀膜玻璃10的光学性能；具体地，纳米TiOx金红石型膜层13的厚度可以为3nm、8nm、13nm、18nm、23nm、28nm、33nm、28nm、43nm、48nm、53nm、58nm或者63nm。

在本申请的另一个实施例中，提供的该镀膜玻璃10的所述纳米TiOx金红石型膜层13的折射率大于2.55。具体地，在镀膜玻璃10的增反射方面，由于纳米TiOx金红石型膜层13具有2.55以上的高折射率，可通过合理的膜层结构和厚度控制，能够获得较其他材料更好的增反射效果，同时可以降低膜层结构厚度，使得增反射镀膜玻璃10工艺控制更加高效。

在本申请的另一个实施例中，提供的该镀膜玻璃10的所述纳米TiOx金红石型膜层13的折射率为2.55～2.7。该折射率范围设置在均2.55～2.7，可以满足大部分的镀膜玻璃10的生产需要，其在具体生产时，该折射率需要根据设备工艺的具体情况如溅射效率或分压等进行调整，以保证镀膜玻璃10的参数满足各项使用要求为准。具体地，纳米TiOx金红石型膜层13的折射率可以为2.55、2.6、2.65或者2.7。

在本申请的另一个实施例中，提供的该镀膜玻璃10的所述纳米TiOx金红石型膜层13中的X值为1.76，其中，需要说明的是，TiOx中的X值代表的是纳米TiOx金红石型膜层13中Ti的失氧程度，X优选为1.76，这种失氧状态下的纳米TiOx金红石型膜层13的，成膜效率更高、成膜状态及质量更好，且可以稳定可靠地粘附在功能膜层12上，使得该镀膜玻璃10的膜层结构稳定可靠；另外，这种失氧状态下的纳米TiOx金红石型膜层13的，折射率高、导电性好，大大提高该镀膜玻璃10的光热学性能。

在本申请的另一个实施例中，提供的该镀膜玻璃10的所述功能膜层12为单层结构或者多层结构。具体地，功能膜层12呈单层结构，其膜层结构简单，制作成本低廉；功能膜层12呈多层结构，其中，多层是指两层以及两层以上的膜层结构，这样膜层结构复杂，该镀膜玻璃10的综合性能好，大大提高了镀膜玻璃10的适用范围。

在本申请的另一个实施例中，提供的该镀膜玻璃10的若所述功能膜层12为多层结构，所述功能膜层12选自SiO₂层、Si₃N₄层、AZO层、TZO层、ITO层、TCO层、Cu层、NiCrOx层、Ag层、MgF₂层或者Al₂O₃层中任意依次叠加两种或者两种以上的膜层。通过SiO₂层、Si₃N₄层、AZO层、TZO层、ITO层、TCO层、Cu层、NiCrOx层、Ag层、MgF层或者Al₂O₃层中两种或者两种以上的膜层自由组合叠层设置，可以满足大部分镀膜玻璃10的需求，其在具体使用时，可以根据所需性能要求，进行选择。

在本申请的另一个实施例中，提供的该镀膜玻璃10的所述玻璃基片11为浮法平板玻璃。

具体地，玻璃基片11采用浮法平板玻璃。由于浮法玻璃是玻璃浮在锡液的表面上制作出来的，浮法玻璃的平度较好，没有水波纹、且不容易走形；其次，由于浮法玻璃多以矿石石英砂为原材料，原材料好，故生产出来的浮法玻璃相对纯净、透明度较高，同时也不会存在玻璃疔以及气泡之类的其他缺陷；此外，浮法玻璃还具有质重、结构紧密、且手感平滑，同样的厚度每平方米比平板玻璃比重大、好切割、且不易破损。因此，本实施例的金红石型结构镀膜玻璃10优选采用浮法玻璃作为玻璃基片11，能提高玻璃成品的性能。

如此，通过上述膜层结构及工艺的设置，实现镀膜玻璃10的功能性、耐加工性、增反射性。功能膜层12实现玻璃的功能性，而纳米TiOx金红石型膜层13在400nm～3000nm波长范围内具有良好的透过性和较高的折射率，同时纳米TiOx金红石型膜层13的薄膜晶型属于四方晶系，具有较高的硬度、密度，表面光滑、耐高温、机械性能和抗腐蚀性能良好，能有效降低功能膜层12在储运及加工过程中其膜层压伤、划伤、磨损、氧化等受损情况，较以往镀膜玻璃10采用的包括锐钛型结构TiO₂在内的其他保护材料和制备方式具有更好的效果和性价比。同时由于纳米TiOx金红石型膜层13具有2.55以上高折射率，可通过合理的膜层结构和厚度控制，获得较其他材料更好的增反射效果并降低膜层结构厚度，使得增反射镀膜玻璃10工艺控制更加高效。上述功能相辅相成使得该镀膜玻璃10表现出优异的功能性，同时生产成本较低，具有广阔的发展潜力和市场空间。

在本申请的另一个实施例中，提供的该镀膜玻璃10制备方法，其包括如下内容：对玻璃基片11进行清洗机清洗吹干，清洗的水温范围25℃～45℃，水的电阻范围9MΩ～19MΩ，水的压力范围0.05MPa～0.25MPa；将清洗后的玻璃基片11用离线真空磁控阴极溅射镀膜设备沉积覆盖纳米TiOx金红石型膜层13，厚度为3nm～63nm，设备真空压力为范围，0.5*10^-4Pa～9.5*10^-3Pa，溅射气体为氩气、氧气的混合气体，比例为20:1溅射工作气压范围；0.5*10^-1Pa～9.5*10^-1Pa；对沉积覆盖好纳米TiOx金红石型膜层13的镀膜玻璃10进行离线性能检测，得出镀膜玻璃10的耐研磨、耐划伤、耐氧化结果等。

在本申请的另一个实施例中，提供的该镀膜玻璃10制备方法，其包括如下内容：对玻璃基片11进行清洗机清洗吹干，清洗的水温范围25℃～45℃，水的电阻范围9MΩ～19MΩ，水的压力范围0.05MPa～0.25MPa；将清洗后的玻璃基片11用离线真空磁控阴极溅射镀膜设备沉积覆盖功能膜层12，其中功能膜层12由两种或两种以上的多材料膜层组成，具体包括SiO₂、Si₃N₄、AZO、TZO、ITO、TCO、Cu、NiCrOx、Ag、MgF₂、Al₂O₃中的多种材料。在功能膜层12上继续用离线真空磁控阴极溅射镀膜设备沉积覆盖纳米TiOx金红石型膜层13，纳米TiOx金红石型膜层13的厚度为3nm～63nm，设备真空压力为范围0.5*10^-4Pa～9.5*10^-3Pa，溅射气体为氩气、氧气的混合气体，比例为20:1溅射工作气压范围0.5*10^-1Pa～9.5*10^-1Pa；对沉积覆盖好纳米TiOx金红石型膜层13的镀膜玻璃10进行离线性能检测，得出镀膜玻璃10的耐研磨、耐划伤、耐氧化结果或可见光反射率数据等。

以下选用两种本实施例中的镀膜玻璃10与现有的镀膜玻璃10进行试验对比：

实验1

准备两片6mm浮法平板玻璃清洗风干后，其中第一片在空气面上溅射沉积功能膜层12，第二片在空气面上溅射沉积功能膜层12之后再溅射沉积纳米TiOx金红石型膜层13，其中功能膜层12结构为AZO层、Ag层、NiCrOx层和Si₃N₄，纳米TiOx金红石型膜层13，纳米TiOx金红石型膜层13的厚度为5nm，设备真空压力为范围，1.5*10^-4Pa，溅射气体为氩气、氧气的混合气体，比例为20:1，溅射工作气压范围3.5*10^-1Pa，其两片玻璃的离线检验对比结果如下：

实验2

准备两片6mm浮法平板玻璃风干后，其中第一片在空气面上溅射沉积功能膜层12，功能膜层12结构为AZO层、SiO₂层和Si₃N₄层，其中，Si₃N₄层的厚度55nm，折射率为1.9；第二片将上述的功能膜层12中的Si₃N₄层替换为纳米TiOx金红石型膜层13，其厚度为48nm，折射率为2.6，其它膜层的厚度不变，设备真空压力为范围1.5*10^-4Pa溅射气体为氩气、氧气的混合气体，比例为20:1，溅射工作气压范围3.5*10^-1Pa，其两片玻璃的离线检验对比结果如下：

项目	玻面可见光反射率(％)	膜面可见光反射率(％)
			第一片	41	42
第二片	51	53

本申请实施例的镀膜玻璃10相对于现有技术的优点在于：通过实验1可以发现功能镀膜玻璃10在最外层沉积纳米TiOx金红石型膜层13后，其耐划伤、耐研磨、耐氧化效果均优于Si₃N₄层，具有明显改善玻璃膜层性能的作用；实验2可以发现同样结构的增反射玻璃，最外层替换为高折射率的纳米TiOx金红石型膜层13后，其厚度降低，同时其反射效果却明显增强；纳米TiOx金红石型膜层13利用真空磁控溅射方式制备，相比其他方式，本工艺成熟先进，可以通过调节制备工艺参数,如靶材中的成分配比、沉积速率、溅射功率、衬底偏压和溅射时间等，成膜速度快,获得的薄膜的密度高,针孔少而且纯度高，薄膜附着力强，致密且均匀度好；其材料制备的纳米TiOx金红石型膜层13的晶型属于四方晶系，具有较高的硬度、密度，表面光滑、耐高温、机械性能和抗腐蚀性能良好，在热反射、低辐射镀膜玻璃10领域中，纳米TiOx金红石型膜层13能有效降低玻璃的储运及加工过程中其膜层压伤、划伤、磨损、氧化等受损情况，较以往镀膜玻璃10采用的其他保护材料如SiN，有着更好的效果；在玻璃增反射方面，由于纳米TiOx金红石型膜层13具有2.55以上的更高折射率，可通过合理的膜层结构和厚度控制，能够获得较其他材料更好的增反射效果，同时可以降低膜层结构厚度，使得增反射镀膜玻璃10工艺控制更加高效。

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

Claims (10)

1.一种镀膜玻璃，其特征在于，包括：

玻璃基片；

功能膜层，覆盖于所述玻璃基片的表面；

纳米TiOx金红石型膜层，所述纳米TiOx金红石型膜层为陶瓷TiO₂靶材利用离线真空磁控阴极溅射镀膜工艺沉积覆盖于所述功能膜层背向所述玻璃基片的表面而成。

2.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：所述纳米TiOx金红石型膜层的厚度为3nm～63nm。

3.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：所述纳米TiOx金红石型膜层的折射率大于2.55。

4.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：所述纳米TiOx金红石型膜层的折射率为2.55～2.7。

5.根据权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于：所述纳米TiOx金红石型膜层中的X值为1.76。

6.根据权利要求1～5任一项所述的镀膜玻璃，其特征在于：所述功能膜层为单层结构或者多层结构。

7.根据权利要求6所述的镀膜玻璃，其特征在于：若所述功能膜层为多层结构，所述功能膜层选自SiO₂层、Si₃N₄层、AZO层、TZO层、ITO层、TCO层、Cu层、NiCrOx层、Ag层、MgF₂层或者Al₂O₃层中任意依次叠加两种或者两种以上的膜层。

8.根据权利要求7所述的镀膜玻璃，其特征在于：所述功能膜层包括依次叠加的AZO层、Ag层、NiCrOx层和Si₃N₄层，所述AZO层覆盖于所述玻璃基片的表面，所述纳米TiOx金红石型膜层覆盖于所述Si₃N₄层背向所述NiCrOx层的表面。

9.根据权利要求7所述的镀膜玻璃，其特征在于：所述功能膜层包括依次叠加的AZO层和SiO₂层，所述AZO层覆盖于所述玻璃基片的表面，所述纳米TiOx金红石型膜层覆盖于所述SiO₂层背向所述AZO层的表面。

10.根据权利要求1～5任一项所述的镀膜玻璃，其特征在于：所述玻璃基片为浮法平板玻璃。

Images