DE102010032892B3 - Coated product and use thereof - Google Patents

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Abstract

Beschichtetes Produkt (1) umfassend wenigstens ein Substrat (2), wenigstens eine Barriereschicht (3) und wenigstens eine funktionelle Schicht (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) ein Stahlsubstrat ist, dass die Barriereschicht (3) eine Oxidschicht ist, die durch ein alleiniges oder kombiniertes HPPM-Sputterverfahren auf das Substrat aufgebracht ist, so dass die Barriereschicht (3) eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung der funktionellen Schicht (4) durch äußere Temperatureinflüsse besser vermindert, dass die funktionelle Schicht (4) eine Silber umfassende Schicht ist, wobei die funktionelle Schicht (4) auf die Barriereschicht (3) aufgebracht ist, und dass die Veränderung der chemischen Zusammensetzung der funktionellen Schicht durch eine Temperaturbehandlung des beschichteten Produkts (1) über 85 Stunden bei 600°C unter Argonatmosphäre, mittels Messung der Reflektion elektromagnetischer Strahlung bei einer Wellenlelbar ist, wobei die Reflektion nach der Temperaturbehandlung wenigsten 98% der Reflektion vor der Temperaturbehandlung beträgt.Coated product (1) comprising at least one substrate (2), at least one barrier layer (3) and at least one functional layer (4), characterized in that the substrate (2) is a steel substrate, that the barrier layer (3) is an oxide layer , which is applied to the substrate by a single or combined HPPM sputtering process, so that the barrier layer (3) better reduces a change in the chemical composition of the functional layer (4) due to external temperature influences, so that the functional layer (4) comprises a silver Layer is, wherein the functional layer (4) is applied to the barrier layer (3), and that the change in the chemical composition of the functional layer by a temperature treatment of the coated product (1) for 85 hours at 600 ° C under an argon atmosphere, by means of measurement the reflection of electromagnetic radiation at a wavelength is, the reflection according to the temperature r treatment is at least 98% of the reflection before the temperature treatment.

Description

Die Erfindung betrifft ein beschichtetes Produkt. Das beschichtete Produkt umfasst wenigstens ein Substrat, wenigstens eine Barriereschicht und wenigstens eine funktionelle Schicht.The invention relates to a coated product. The coated product comprises at least one substrate, at least one barrier layer and at least one functional layer.

Beschichtete Produkte, die wenigstens ein Substrat, eine Barriereschicht und eine funktionelle Schicht umfassen, sind seit langem bekannt. Die Barriereschicht übernimmt hierbei eine wesentliche Schutzfunktion innerhalb des Produkts, insbesondere gegenüber der funktionellen Schicht, beispielsweise als Sauerstoffdiffusionsbarriere, als Korrosionsschutz gegen Lebensmittel, Korrosionsschutz gegen aggressive Umgebungen, insbesondere bei höheren Temperaturen, Korrosionsschutz gegen aggressive Atmosphären (wie z. B. Schwefel, Selen), Barriere gegen Alkalidiffusion, Barriere gegen Diffusion von Komponenten des Substrats in eine angrenzende funktionelle Schicht. Durch Barriereschichten kann der Einsatzbereich von Produkten, die eine funktionelle Schicht aufweisen, erweitert und neue Anwendungsbereiche erschlossen werden.Coated products comprising at least a substrate, a barrier layer and a functional layer have long been known. In this case, the barrier layer assumes an essential protective function within the product, in particular with respect to the functional layer, for example as an oxygen diffusion barrier, as corrosion protection against food, corrosion protection against aggressive environments, in particular at higher temperatures, corrosion protection against aggressive atmospheres (such as, for example, sulfur, selenium) Barrier against alkali diffusion, barrier against diffusion of components of the substrate into an adjacent functional layer. Barrier layers can expand the range of application of products that have a functional layer and open up new areas of application.

Typische Beschichtungsverfahren zum Aufbringen von Barriereschichten basieren auf Chemical-Vapor-Deposition-(CVD)-Prozessen (z. B, PECVD, PICVD) und Physical-Vapor-Deposition-(PVD)-Prozessen (z. B. Mittelfrequenz-(MF)-Magnetron-Sputtern). Wichtig für eine gute Barrierewirkung ist, dass die Barriereschicht dicht, d. h. insbesondere nicht porös, ohne Pinholes aufwächst. Wichtig ist außerdem, dass die Barriereschicht glatt wächst, um weitere Schichten auf die Barriereschicht aufbringen zu können.Typical coating processes for applying barrier layers are based on chemical vapor deposition (CVD) processes (eg, PECVD, PICVD) and physical vapor deposition (PVD) processes (eg, center frequency (MF). magnetron sputtering). Important for a good barrier effect is that the barrier layer is dense, d. H. especially non-porous, growing without pinholes. It is also important that the barrier layer grows smoothly in order to be able to apply further layers to the barrier layer.

Als Materialien für Barriereschichten sind insbesondere Oxide und Nitride und Carbide von Metallen bekannt. Die Barrierewirkung hängt dabei neben der Materialzusammensetzung unter anderem von der Dichte (Porosität, Pinholes) und der Dicke der Barriereschicht ab – in der Regel je dichter und je dicker umso besser.As materials for barrier layers in particular oxides and nitrides and carbides of metals are known. The barrier effect depends not only on the composition of the material, but also on the density (porosity, pinholes) and the thickness of the barrier layer - usually the denser and the thicker the better.

Beschichtete Glas- oder Glaskeramikprodukte und Verfahren zu deren Herstellung sind aus der Schrift DE 10 2007 033 338 A1 bekannt. Beschrieben wird, dass eine Siliziumnitridschicht auf einer mit einem keramischen Dekor versehenen Oberfläche des Substrats durch reaktives Sputtern, insbesondere durch MF-Magnetronsputtern, abgeschieden wird. Die Siliziumnitridschicht schützt dabei die Dekorschicht vor äußeren Einflüssen, so dass der dekorierte Glas- oder Glaskeramikartikel eine Farbänderung ΔE von weniger als 1,5, nach einer Temperung zwischen 600 und 700°C zeigt.Coated glass or glass ceramic products and processes for their production are known from the document DE 10 2007 033 338 A1 known. It is described that a silicon nitride layer is deposited on a surface of the substrate provided with a ceramic decoration by reactive sputtering, in particular by MF magnetron sputtering. The silicon nitride layer protects the decorative layer against external influences, so that the decorated glass or glass ceramic article shows a color change ΔE of less than 1.5, after an annealing between 600 and 700 ° C.

Ein beschichtetes Glasprodukt, umfassend ein Glassubstrat mit einer transparenten und leitfähigen Indiumzinnoxid-(ITO)-Schicht, die eine Decksicht aufweist, welche eine Redoxbarriere für die ITO-Schicht bildet, wobei die ITO-Schicht durch gepulstes, hochionisierendes Hochleistungs-Magentronsputtern (HPPMS) erhalten wird, ist aus der Schrift DE 10 2008 028 141 A1 bekannt.A coated glass product comprising a glass substrate having a transparent and conductive indium-tin-oxide (ITO) layer having a capping layer forming a redox barrier for the ITO layer, the ITO layer being pulsed, high-ionizing high-performance magentron sputtering (HPPMS) is obtained from the Scriptures DE 10 2008 028 141 A1 known.

HPPMS-Verfahren zum Aufbringen transparenter, leitfähiger Oxide werden von V. Sittinger et al. in Thin Solid Films 516, Seite 5847–5859, (2008) beschrieben.HPPMS methods for applying transparent, conductive oxides are described by V. Sittinger et al. in Thin Solid Films 516, p. 5847-5859, (2008).

Aus der Schrift US 2010/0092771 A1 ist ein weiteres beschichtetes Produkt bekannt, das ein Glassubstrat, eine Schicht A, die wenigstens eine mittels einem HPPMS-Verfahren aufgebrachte Schicht umfasst, eine dünne Metallschicht und eine mittels eines HPPMS-Verfahrens aufgebrachte Barriereschicht B umfasst.From the Scriptures US 2010/0092771 A1 For example, another coated product comprising a glass substrate, a layer A comprising at least one layer applied by means of an HPPMS process, a thin metal layer and a barrier layer B applied by means of an HPPMS process is known.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von diesem Stand der Technik, ein verbessertes beschichtetes Produkt, das wenigstens ein Substrat, wenigstens eine Barriereschicht und wenigstens eine funktionelle Schicht aufweist, bereitzustellen. Die Barriereschicht soll eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung der funktionellen Schicht durch äußere Einflüsse, insbesondere durch andere Bestandteile des Produkts und/oder der Umgebung des Produkts, besser vermindern, als eine im Stand der Technik bekannte Barriereschicht vergleichbarer Dicke und Zusammensetzung.The object of the invention is to provide, starting from this prior art, an improved coated product which has at least one substrate, at least one barrier layer and at least one functional layer. The barrier layer is said to better reduce a change in the chemical composition of the functional layer due to external influences, in particular by other constituents of the product and / or the environment of the product, than a barrier layer of comparable thickness and composition known in the art.

Im Folgenden sind weitere bevorzugte Ausführungsformen des beschichteten Produkts beschrieben.In the following, further preferred embodiments of the coated product are described.

Bei dem beschichteten Produkt (1) umfasst die Barriereschicht (3) vorzugsweise Oxide, insbesondere SiO2, Al2O3.For the coated product ( 1 ) comprises the barrier layer ( 3 ), preferably oxides, in particular SiO 2 , Al 2 O 3 .

Die Aufgabe wird gelöst durch ein beschichtetes Produkt (1) umfassend wenigstens ein Substrat (2), wenigstens eine Barriereschicht (3) und wenigstens eine funktionelle Schicht (4), wobei

  • – das Substrat (2) ein Stahlsubstrat ist,
  • – die Barriereschicht (3) eine Oxidschicht ist, die durch ein alleiniges oder kombiniertes HPPM-Sputterverfahrens auf das Substrat (2) aufgebracht ist, so dass die Barriereschicht (3) eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung der funktionellen Schicht (4) durch äußere Temperatureinflüsse besser vermindert, die funktionelle Schicht (4) eine Silber umfassende Schicht ist, wobei die funktionelle Schicht (4) auf die Barriereschicht (3) aufgebracht ist, und die Veränderung der chemischen Zusammensetzung der funktionellen Schicht (4) durch eine Temperaturbehandlung des beschichteten Produkts (1) über 85 Stunden bei 600°C unter Argonatmosphäre, mittels Messung der Reflektion elektromagnetischer Strahlung bei einer Wellenlänge von 11 μm der funktionellen Schicht (4) ermittelbar ist, wobei die Reflektion nach der Temperaturbehandlung wenigstens 98% der Reflektion vor der Temperaturbehandlung beträgt.
The object is achieved by a coated product ( 1 ) comprising at least one substrate ( 2 ), at least one barrier layer ( 3 ) and at least one functional layer ( 4 ), in which
  • - the substrate ( 2 ) is a steel substrate,
  • The barrier layer ( 3 ) is an oxide layer deposited on the substrate by a sole or combined HPPM sputtering process ( 2 ) is applied, so that the barrier layer ( 3 ) a change in the chemical composition of the functional layer ( 4 ) is better reduced by external temperature influences, the functional layer ( 4 ) is a silver-comprising layer, wherein the functional layer ( 4 ) on the barrier layer ( 3 ) and the change in the chemical composition of the functional layer ( 4 ) by a temperature treatment of the coated product ( 1 ) at 600 ° C for over 85 hours Argon atmosphere, by measuring the reflection of electromagnetic radiation at a wavelength of 11 μm of the functional layer ( 4 ), wherein the reflection after the temperature treatment is at least 98% of the reflection before the temperature treatment.

Vorzugsweise wird wenigstens eine weitere Barriereschicht, insbesondere eine Barriereschicht mittels eines alleinigen oder kombinierten HPPM-Sputterverfahrens und/oder wenigstens eine weitere funktionelle Schicht aufgebracht.Preferably, at least one further barrier layer, in particular a barrier layer, is applied by means of a sole or combined HPPM sputtering method and / or at least one further functional layer.

Es können aber auch andere Schichten, insbesondere Zwischenschichten oder wenigstens eine Deckschicht aufgebracht werden.However, it is also possible to apply other layers, in particular intermediate layers or at least one covering layer.

Insbesondere wird die Barriereschicht (3) bei einer Temperatur des Substrats (2) von kleiner 100°C, insbesondere von kleiner 80°C aufgebracht und besonders bevorzugt von 0 bis 30°C.In particular, the barrier layer ( 3 ) at a temperature of the substrate ( 2 ) of less than 100 ° C, in particular of less than 80 ° C applied and more preferably from 0 to 30 ° C.

Vorzugsweise kann das HPPM-Sputterverfahren alleine oder in Kombination mit anderen Sputterverfahreri, insbesondere HF-, DC- und MF-Sputterverfahren, durchgeführt werden. Die Kombination kann insbesondere abwechselnd oder überlagernd erfolgen.Preferably, the HPPM sputtering method may be performed alone or in combination with other sputtering methods, especially HF, DC and MF sputtering methods. In particular, the combination can take place alternately or superimposed.

Das HPPM-Sputtern (HPPMS; High Power Impulse Magnetron Sputtern (gepulstes, hochionisierendes Hochleistungsmagnetronsputtern)) oder auch HiPIM-Sputtern; High Power Pulse Magnetron Sputtern) als Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Sputterverfahren, bei dem hochenergetische Pulse erzeugt werden, die zu hohen Leistungsdichten auf dem Targetmaterial deutlich über die für übliches Sputtern typischen 10 W/cm2 führen, je nach Targetmaterial und Verfahren 100 bis 1000 W/cm2 oder mehr. Die üblichen Frequenzen beim HPPMS-Verfahren liegen im Bereich 100 Hz bis 10.000 Hz, typisch bei 500 Hz bis wenigen kHz.HPPM sputtering (HPPMS) or HiPIM sputtering; high power impulse magnetron sputtering (pulsed, high-performance, high-power magnetron sputtering); High Power Pulse Magnetron sputtering) as part of the process according to the invention is a sputtering process in which high-energy pulses are generated which lead to high power densities on the target material well above the 10 W / cm 2 typical for conventional sputtering, depending on the target material and methods 100 bis 1000 W / cm 2 or more. The usual frequencies in the HPPMS method are in the range 100 Hz to 10,000 Hz, typically at 500 Hz to a few kHz.

Die hohen Leistungsdichten führen dazu, dass die aus dem Targetmaterial herauskatapultierten Partikel eine höhere Energie als beim konventionellen Sputtern aufweisen. Es lassen sich nicht nur Neutralteilchen, sondern darüber hinaus auch elektrisch geladene Partikel (Ionen) erzeugen. Insbesondere lassen sich die Ionen durch ein Substratbias auf das Substrat gezielt beschleunigen.The high power densities result in the particles catapulted out of the target material having a higher energy than in the case of conventional sputtering. Not only neutral particles but also electrically charged particles (ions) can be generated. In particular, the ions can be specifically accelerated by a substrate bias on the substrate.

Die höhere Energie der Partikel führt zu einer höheren Mobilität auf der Substratoberfläche und begünstigt dadurch das Wachstum der Barriereschicht (3) im Hinblick auf eine höhere Dichte und geringe Porosität der Schicht, im Vergleich zu mittels anderer Verfahren aufgebrachten Schichten.The higher energy of the particles leads to a higher mobility on the substrate surface and thereby promotes the growth of the barrier layer ( 3 ) in view of a higher density and lower porosity of the layer compared to layers applied by other methods.

Durch geeignete Prozessparameter, insbesondere Pulsparameter kann die Oberflächentopografie der aufgebrachten, gesputterten Barriereschicht (3) modifiziert werden. Es können diverse Oberflächenstrukturen und Rauheiten eingestellt werden. Das Wachstum der Barriereschicht (3) lässt sich darüber hinaus durch Heizen des Substrates (2) beeinflussen.By suitable process parameters, in particular pulse parameters, the surface topography of the applied, sputtered barrier layer ( 3 ) are modified. Various surface structures and roughness can be set. The growth of the barrier layer ( 3 ) can also be achieved by heating the substrate ( 2 ) influence.

Die Schichtdicken der Barriereschichten liegen je nach Schichtmaterial und Funktion, die die Barriereschicht übernehmen soll, vorzugsweise zwischen 10 und 1000 nm.The layer thicknesses of the barrier layers are preferably between 10 and 1000 nm, depending on the layer material and function that the barrier layer is to take over.

Vorteilhaft kann auch eine Kombination aus HPPM-Sputterverfahren mit herkömmlichen Mittelfrequenz-(MF)-, Gleichstrom-(DC)- oder Hochfrequenz-(HF)-Sputterverfahren sein. Die bei HPPMS reduzierte Aufbringrate, im Vergleich zu anderen Sputterverfahren, kann dadurch kompensiert werden, wobei positive Aspekte (insbesondere Erzielung einer höheren Dichte der Barriereschicht) der höherenergetischen HPPMS-Partikel nicht verloren gehen. Durch die Überlagerung von HPPMS mit einem konventionellen Sputterverfahren kann die Energie des HPPM-Sputterpulses besser eingekoppelt werden, da hier das Plasma in der langen Puls-aus-Zeit durch die Überlagerung nicht komplett verlöscht. Die Überlagerung mit MF-Sputterverfahren reduziert darüber hinaus elektrische Überschläge (Arcing) bei reaktiven HPPM-Sputterprozessen. Dadurch wird die Anzahl der Defekte der aufgebrachten Schicht (Pinholes, lokale Aufschmelzungen, Droplets) reduziert.Also advantageous may be a combination of HPPM sputtering techniques with conventional medium frequency (MF), DC (DC) or radio frequency (RF) sputtering techniques. Compared to other sputtering methods, the HPPMS-reduced deposition rate can be compensated for, whereby positive aspects (in particular achieving a higher density of the barrier layer) of the higher-energy HPPMS particles are not lost. By superimposing HPPMS with a conventional sputtering method, the energy of the HPPM sputtering pulse can be coupled in better, since the plasma does not completely quench during the long pulse-off time due to the superimposition. The MF sputtering overlay also reduces electrical arcing in HPPM reactive sputtering processes. This reduces the number of defects of the applied layer (pinholes, local melts, droplets).

Ausführungsbeispieleembodiments

Es wurden 100 nm dicke Barriereschichten (3) aus den Barrierematerialien SiO2, Al2O3 mittels verschiedener HPPM-Sputterparameter (Variation der Pulslängen von 20 bis 150 μs, Variation der Pulspausen zwischen 200 und 2000 μs, Variation der Anzahl Pulse in einem Pulspaket von 1 bis 9, Variation der Pausen zwischen den Pulsen in einem Pulspaket von 5 bis 40 μs, HPPM-Sputtern im unipolaren und bipolaren Modus, Variation der HPPM-Sputterleistung von 1 kW bis 9 kW) mit und ohne Überlagerung mit konventionellen Sputterverfahren (DC- und MF-Sputterverfahren bei unterschiedlichen Leistungen, MF-Sputtern bei unterschiedlichen Pulslängen und Pulspausen, MF-Sputtern im unipolaren und bipolaren Modus) abgeschieden.100 nm thick barrier layers ( 3 ) from the barrier materials SiO 2 , Al 2 O 3 by means of various HPPM sputtering parameters (variation of the pulse lengths from 20 to 150 μs, variation of the pulse pauses between 200 and 2000 μs, variation of the number of pulses in a pulse packet from 1 to 9, variation of the pauses between pulses in a pulse packet of 5 to 40 μs, HPPM sputtering in unipolar and bipolar modes, variation of HPPM sputtering power from 1 kW to 9 kW) with and without superposition with conventional sputtering techniques (DC and MF sputtering processes at different powers , MF sputtering at different pulse lengths and pulse pauses, MF sputtering in unipolar and bipolar modes).

Die Wirkung der Barriereschicht hinsichtlich Sauerstoffdiffusion und Diffusion von Stahlkomponenten in eine angrenzende funktionelle Schicht (Metallschicht) wurde untersucht.The effect of the barrier layer on oxygen diffusion and diffusion of steel components into an adjacent functional layer (metal layer) was investigated.

Bei der Stahldiffusionsbarriereschicht (Barriereschicht zur Minimierung der Diffusion von Bestandteilen des Stahlsubstrats in eine funktionelle Schicht des beschichteten Produkts) hat sich gezeigt, dass die über konventionelle Sputterverfahren abgeschiedene Barriereschichten eine schlechtere Barrierewirkung haben als diejenigen Barriereschichten, bei denen das HPPM-Sputterverfahren überlagert (kombiniert) wurde. Nachgewiesen wurde dies an beschichteten Produkten des Aufbaus: Stahlsubstrat/Diffusionsbarriereschicht (Schichtdicke 100 nm)/funktionelle Silberschicht (Schichtdicke 50 nm)/Al2O3-Deckschicht (Schichtdicke 100 nm), die unter Schutzgasatmosphäre 85 Stunden bei 600°C getempert wurden. Die Reflexion von elektromagnetischer Strahlung bei 11 μm Wellenlänge wurde vor und nach dem Tempern des beschichteten Produkts vermessen. Ohne Barriereschicht wurde die Reflexion von 0,982 um ca. 11% auf 0,868 reduziert. Durch die Standard-MF-Barriereschicht liegt die Reduktion bei 3%, auf 0,951. Die Kombination von unipolarem bzw. bipolarem HPPM- und MF-Sputtern führt zu einer Reduktion der Reflexion an der funktionellen Silberschicht von 2,1% bzw. 1,3% (siehe 1).In the steel diffusion barrier layer (barrier layer for minimizing the diffusion of constituents of the steel substrate into a functional layer) Layer of the coated product), it has been found that the barrier layers deposited by conventional sputtering processes have a poorer barrier effect than those barrier layers in which the HPPM sputtering process has been superimposed (combined). This was demonstrated on coated products of the structure: steel substrate / diffusion barrier layer (layer thickness 100 nm) / functional silver layer (layer thickness 50 nm) / Al 2 O 3 cover layer (layer thickness 100 nm), which were annealed under a protective gas atmosphere at 600 ° C. for 85 hours. The reflection of electromagnetic radiation at 11 μm wavelength was measured before and after annealing the coated product. Without a barrier layer, the reflection was reduced from 0.982 by about 11% to 0.868. Due to the standard MF barrier layer, the reduction is 3% to 0.951. The combination of unipolar and bipolar HPPM and MF sputtering leads to a reduction in the reflection of the functional silver layer of 2.1% and 1.3%, respectively (see 1 ).

Besonders positive Ergebnisse lassen sich verfahrenstechnisch durch die Wahl eines geeigneten Pulsmusters erzeugen. Um ein stabiles Plasma mit wenig elektrischen Überschlägen (Arcing) zu erhalten kann eine lange Puls-an-Zeit (typisch mehrere 10 μs bis hin zu 200 μs) in ein Pulspaket aus mehreren kurzen Pulsen (typisch 30 μs oder kürzer, bevorzugt 20 μs oder kürzer, bevorzugt 10 μs oder kürzer) zerlegt werden, wodurch es zu deutlich weniger Überschlägen kommt. Das Pulspaket kann dabei nur aus unipolaren oder nur aus bipolaren oder aus unipolaren und bipolaren Pulsmustern gestaltet werden.Particularly positive results can be generated procedurally by choosing a suitable pulse pattern. In order to obtain a stable plasma with little electrical arcing, a long pulse-on-time (typically several 10 μs up to 200 μs) into a pulse packet of several short pulses (typically 30 microseconds or shorter, preferably 20 microseconds or shorter, preferably 10 μs or shorter), resulting in significantly fewer flashovers. The pulse packet can be designed only from unipolar or only bipolar or unipolar and bipolar pulse patterns.

Das bislang beste Ergebnis hinsichtlich minimierter Diffusion von Bestandteilen des Stahlsubstrats in die funktionelle Silberschicht aufgrund dazwischen liegenden Barriereschicht konnte mit der Kombination von HPPMS-Pulspaketen mit bipolarer MF-Überlagerung erzielt werden: Die Reflexion an der Silberschicht wurde von 0,982 auf 0,974, d. h. nur um weniger als 1% reduziert (siehe 1). Für eine stabile Prozessführung des Reaktivgasprozesses wird das HPPM-Sputterverfahren über einen geeigneten Standard-Regelmechanismus (Impedanzregelung, PEM-Regelung (Plasma Emission Monitoring, d. h. Regelung auf die Intensität einer Emissionslinie im Plasmaspektrum), Partialdruckregelung) betrieben, und zwar entweder direkt oder über die gegebenenfalls betriebene Überlagerung des DC-, MF- oder HF-Sputterverfahrens. Dadurch lässt sich ein beliebiger Arbeitspunkt und eine Stöchiometrie der aufzubringenden Barriereschicht reproduzierbar einstellen. Im vorliegenden Fall sollten stöchiometrische Barriereschichten deponiert werden. Es können aber auch nichtstöchiometrische Barriereschichten abgeschieden werden.The best result so far with regard to minimized diffusion of constituents of the steel substrate into the functional silver layer due to the intermediate barrier layer could be achieved with the combination of HPPMS pulse packages with bipolar MF superposition: the reflection at the silver layer was reduced from 0.982 to 0.974, ie only by less reduced by 1% (see 1 ). For stable process control of the reactive gas process, the HPPM sputtering process is operated via a suitable standard control mechanism (impedance control, plasma emission monitoring (PEM), partial pressure control), either directly or via the optionally operated superimposition of the DC, MF or HF sputtering method. As a result, an arbitrary operating point and a stoichiometry of the barrier layer to be applied can be set reproducibly. In the present case stoichiometric barrier layers should be deposited. However, non-stoichiometric barrier layers can also be deposited.

Die Erfindung kann prinzipiell überall dort angewendet werden, wo eine Barriereschicht mittels konventionellen Sputterverfahren abgeschieden wird. Eine Erweiterung der vorhandenen Sputteranlage mit HPPM-Sputterpulser, gegebenenfalls darauf abgestimmten MF-Pulser, Kabel und Steuerung ist hierzu notwendig. Vorteilhaft kann zusätzlich das Verwenden eines Substrat-Bias in Verbindung mit HPPMS sein, da dann die aus dem Targetmaterial erzeugten Ionen gezielt auf das Substrat hin beschleunigt werden können.In principle, the invention can be used wherever a barrier layer is deposited by means of conventional sputtering methods. An extension of the existing sputtering system with HPPM sputtering pulser, optionally matched MF pulser, cable and control is necessary for this purpose. In addition, it may be advantageous to use a substrate bias in conjunction with HPPMS, since then the ions generated from the target material can be accelerated in a targeted manner toward the substrate.

Bei solarthermischen Receivern werden Barriereschichten eingesetzt, um eine Diffusion von Bestandteilen des Stahlsubstrates in die angrenzende, IR-reflektierende (funktionelle) Schicht zu verhindern. Insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen des Receivers (> 400°C) in Direktverdampfungskraftwerken oder Salzschmelzekraftwerken muss eine Barriereschicht vorliegen, die die Diffusion verhindert und dadurch die IR-Reflexion der funktionellen Schicht nicht wesentlich vermindert.In solar thermal receivers, barrier layers are used to prevent diffusion of constituents of the steel substrate into the adjacent, IR-reflecting (functional) layer. In particular, at high operating temperatures of the receiver (> 400 ° C) in Direktverdampfungskraftwerken or molten salt power plants, a barrier layer must be present, which prevents diffusion and thus does not significantly reduce the IR reflection of the functional layer.

Eine Sauerstoffbarriereschicht auf SiO2-Basis könnte darüber hinaus bei Vakuumbruch des Receivers als Oxidationsschutz der darunter liegenden Schichten (Cermet, IR-Reflektor) dienen und die Absorbereigenschaft der Beschichtung an Luft aufrechterhalten.An oxygen barrier layer on the basis of SiO 2 could also serve as a protection against oxidation of the underlying layers (cermet, IR reflector) in case of vacuum breakage of the receiver and maintain the absorber property of the coating in air.

Vorzugsweise ist das beschichtete Produkt Teil eines solarthermischen Receivers.Preferably, the coated product is part of a solar thermal receiver.

Die Figuren zeigen:The figures show:

1: Verbesserung der Diffusionsbarriere gegenüber Diffusion von Stahlsubstratkomponenten bei verschiedenen Verfahrenskombinationen und Pulsmustern. 1 Improvement of Diffusion Barrier to Diffusion of Steel Substrate Components in Different Process Combinations and Pulse Patterns.

2: Vergleich unterschiedlicher Sauerstoff-Diffusionsbarriereschichten. Eine HPPMS-SiO2-Barriereschicht schützt die funktionelle Silberschicht am Besten vor Degradation nach 100 Stunden Auslagerung des beschichteten Produkts bei 500°C an Luft. 2 : Comparison of Different Oxygen Diffusion Barrier Layers. An HPPMS-SiO 2 barrier layer protects the silver functional layer best from degradation after 100 hours of aging the coated product at 500 ° C in air.

3: Ein möglicher Aufbau eines beschichteten Produkts (1), umfassend ein Substrat (2), eine Barriereschicht (3) und eine funktionelle Schicht (4), wobei die Barriereschicht (3) mittels eines alleinigen oder kombinierten HPPM-Sputterverfahrens aufgebracht ist, so dass die Barriereschicht (3) eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung der funktionellen Schicht (4) durch äußere Einflüsse besser vermindert, als eine Barriereschicht, die mittels anderer, als HPPM-Sputterverfahren aufgebracht ist und die die gleiche chemische Zusammensetzung und Schichtdicke wie die Barriereschicht (3) aufweist. Zusätzlich umfasst das Produkt (1) eine Deckschicht (5). 3 : A possible construction of a coated product ( 1 ) comprising a substrate ( 2 ), a barrier layer ( 3 ) and a functional layer ( 4 ), wherein the barrier layer ( 3 ) is applied by means of a sole or combined HPPM sputtering process, so that the barrier layer ( 3 ) a change in the chemical composition of the functional layer ( 4 ) is better degraded by external influences than a barrier layer which is applied by means other than HPPM sputtering processes and which has the same chemical composition and layer thickness as the barrier layer (US Pat. 3 ) having. In addition, the product includes 1 ) a cover layer ( 5 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Beschichtetes ProduktCoated product
22
Substratsubstratum
33
Barriereschichtbarrier layer
44
funktionelle Schichtfunctional layer
55
Deckschichttopcoat

Claims (2)

Beschichtetes Produkt (1) umfassend wenigstens ein Substrat (2), wenigstens eine Barriereschicht (3) und wenigstens eine funktionelle Schicht (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) ein Stahlsubstrat ist, dass die Barriereschicht (3) eine Oxidschicht ist, die durch ein alleiniges oder kombiniertes HPPM-Sputterverfahren auf das Substrat aufgebracht ist, so dass die Barriereschicht (3) eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung der funktionellen Schicht (4) durch äußere Temperatureinflüsse besser vermindert, dass die funktionelle Schicht (4) eine Silber umfassende Schicht ist, wobei die funktionelle Schicht (4) auf die Barriereschicht (3) aufgebracht ist, und dass die Veränderung der chemischen Zusammensetzung der funktionellen Schicht durch eine Temperaturbehandlung des beschichteten Produkts (1) über 85 Stunden bei 600°C unter Argonatmosphäre, mittels Messung der Reflektion elektromagnetischer Strahlung bei einer Wellenlänge von 11 μm der funktionellen Schicht ermittelbar ist, wobei die Reflektion nach der Temperaturbehandlung wenigsten 98% der Reflektion vor der Temperaturbehandlung beträgt.Coated product ( 1 ) comprising at least one substrate ( 2 ), at least one barrier layer ( 3 ) and at least one functional layer ( 4 ), characterized in that the substrate ( 2 ) a steel substrate is that the barrier layer ( 3 ) is an oxide layer which is applied to the substrate by a sole or combined HPPM sputtering process, so that the barrier layer ( 3 ) a change in the chemical composition of the functional layer ( 4 ) is better reduced by external temperature influences, that the functional layer ( 4 ) is a silver-comprising layer, wherein the functional layer ( 4 ) on the barrier layer ( 3 ) and that the change in the chemical composition of the functional layer is achieved by a temperature treatment of the coated product ( 1 ) at 600 ° C under argon atmosphere over 85 hours, by measuring the reflection of electromagnetic radiation at a wavelength of 11 microns of the functional layer can be determined, wherein the reflection after the temperature treatment is at least 98% of the reflection before the temperature treatment. Verwendung des beschichteten Produkts (1) nach Anspruch 1 als Teil eines solarthermischen Receivers.Use of the coated product ( 1 ) according to claim 1 as part of a solar thermal receiver.
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