DE102021110208A1 - Cover plate, process for their production and their use - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Abdeckplatte, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.The present invention relates generally to a cover plate, a method for the production thereof and the use thereof.
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Abdeckplatte, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.The present invention relates generally to a cover plate, a method for the production thereof and the use thereof.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Abdeckplatten kommen beispielsweise in Einrichtungsgegenständen zum Einsatz und trennen dort Bereiche, in welchen beispielsweise elektronische Komponenten angeordnet sind, von Benutzerbereichen. Beispielsweise können Abdeckplatten auch als sogenannte Kochplatten in Kochgeräten zum Einsatz kommen. Ein anderes Einsatzgebiet von Abdeckplatten ist beispielsweise die Verwendung einer Abdeckplatte als Kaminsichtscheibe in Öfen oder Kaminen oder sonstigen Heizgeräten.Cover plates are used, for example, in furnishings and there separate areas in which electronic components are arranged, for example, from user areas. For example, cover plates can also be used as so-called hot plates in cooking appliances. Another area of application of cover plates is, for example, the use of a cover plate as a chimney viewing panel in stoves or chimneys or other heating devices.
In der Regel können Abdeckplatten also in der betrieblichen Anwendung erheblichen thermischen Spannungen ausgesetzt sein.As a rule, cover plates can therefore be exposed to considerable thermal stresses in operational use.
Jedoch hat sich immer wieder gezeigt, dass auch die mechanischen Beanspruchungen, denen Abdeckplatten in der Anwendung ausgesetzt sind, erheblich sein können. Beispielsweise zählen dazu Abrieb- oder Kratzbelastungen, welche zu einem ganz erheblichen Verschleiß der Oberfläche einer solchen Abdeckplatte und/oder von Beschichtungen, beispielsweise sogenannten Dekorschichten, welche beispielsweise der Kennzeichnung von sogenannten Funktionsbereichen einer Kochplatte dienen, oder sonstigen auf der Oberfläche einer Abdeckplatte angeordneter Beschichtungen, führen können.However, it has been shown time and again that the mechanical stresses to which cover plates are exposed in use can also be considerable. For example, this includes abrasion or scratch loads, which lead to a very significant wear of the surface of such a cover plate and / or of coatings, for example so-called decorative layers, which are used, for example, to identify so-called functional areas of a hotplate, or other coatings arranged on the surface of a cover plate, being able to lead.
Dabei ist auch zu beachten, dass nicht allein die thermische Beständigkeit des Materials und seine Verschleißbeständigkeit, wie beispielsweise die Schichthärte, von Bedeutung sind, sondern auch die chemische Beständigkeit. Denn beispielsweise in einer Anwendung einer Abdeckplatte als Kochfläche oder als Sichtscheibe für Heißanwendungen beispielsweise in Öfen oder Kaminen, können durchaus aggressive Stoffe mit der Abdeckplatte in Kontakt kommen, insbesondere auch bei höheren Temperaturen.It should also be noted that not only the thermal resistance of the material and its wear resistance, such as the hardness of the layer, are important, but also the chemical resistance. This is because, for example, when a cover plate is used as a cooking surface or as a viewing window for hot applications, for example in ovens or chimneys, aggressive substances can come into contact with the cover plate, especially at higher temperatures.
Um die Verschleißbeständigkeit insbesondere der Oberfläche von solchen Abdeckplatten zu verbessern, werden insbesondere sogenannte Kratzschutzschichten auf die Oberfläche der Abdeckplatte aufgebracht. Allerdings hat sich gezeigt, dass hierbei noch immer Schwierigkeiten bestehen, ausreichend harte Beschichtungen zu erhalten, die auch bei hohen Temperaturen noch eine ausreichende chemische Beständigkeit aufweisen. Zusätzlich sollten die Materialien für eine Kratzschutzschicht nach Möglichkeit auch visuell unauffällig sein. Dies bedeutet, dass sie nach Möglichkeit die Farbe von durch die Abdeckplatte hindurchtretendem Licht nicht verfälschen sollen und/oder nach Möglichkeit auch nur eine geringe Absorption aufweisen sollten, damit beispielsweise Leuchtanzeigen, wie beispielsweise Displays, auch bei relativ geringer Beleuchtungsstärke noch gut wahrnehmbar sind.In order to improve the wear resistance, in particular of the surface of such cover plates, so-called scratch protection layers in particular are applied to the surface of the cover plate. However, it has been shown that there are still difficulties in obtaining coatings that are sufficiently hard and still have sufficient chemical resistance even at high temperatures. In addition, the materials for a scratch protection layer should, if possible, also be visually inconspicuous. This means that, if possible, they should not falsify the color of light passing through the cover plate and / or should, if possible, only have a low level of absorption so that, for example, light indicators such as displays can still be easily perceived even at relatively low illuminance levels.
Materialien, welche beispielsweise für Verschleißschutzschichten geeignet sind, sind beispielsweise Nitride oder Carbide von Metallen, beispielsweise Nitride oder Carbide von Aluminium oder Titan oder Halbmetallen, wie Silicium. Jedoch sind diese Materialien nicht hinreichend chemisch beständig für den Einsatz bei hohen Temperaturen.Materials which are suitable, for example, for wear protection layers are, for example, nitrides or carbides of metals, for example nitrides or carbides of aluminum or titanium, or semimetals such as silicon. However, these materials are not sufficiently chemically resistant for use at high temperatures.
Oxide, insbesondere Oxide von Metallen, sind ebenfalls Materialien, welche als Kratzschutzschicht zumindest prinzipiell in Betracht kommen. Auch handelt es sich bei ihnen um sehr stabile Materialien und einige liegen auch transparent bzw. ungefärbt vor. Allerdings sind sie hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften den Carbiden und Nitriden, welche deutlich härter ausgebildet sind, zumeist unterlegen. Nachteilig an einigen monometallischen Metalloxiden, also Metalloxiden, welche als metallischen Hauptbestandteil nur ein Metall umfassen, ist, dass sie gefärbt vorliegen, wie beispielsweise Eisenoxid oder Chromoxid. Titandioxid wiederum ist zwar farblos, hat aber einen sehr hohen Brechungsindex und reflektiert daher sichtbares Licht zu stark, was die visuelle Auffälligkeit einer solchen Beschichtung erhöht.Oxides, in particular oxides of metals, are also materials which, at least in principle, come into consideration as a scratch protection layer. They are also very stable materials and some are also transparent or uncolored. However, in terms of their mechanical properties, they are mostly inferior to carbides and nitrides, which are made significantly harder. A disadvantage of some monometallic metal oxides, that is to say metal oxides which contain only one metal as the main metallic component, is that they are colored, such as iron oxide or chromium oxide. Titanium dioxide, on the other hand, is colorless, but has a very high refractive index and therefore reflects visible light too strongly, which increases the visual conspicuousness of such a coating.
Als Materialalternativen kommen beispielsweise metallische Mischoxide, insbesondere binäre oder bimetallische Oxide in Betracht.Metallic mixed oxides, in particular binary or bimetallic oxides, come into consideration as material alternatives.
Unter einem metallischen Mischoxid wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ein Oxid verstanden, welches mehrere metallische Komponenten als Hauptbestandteile umfasst. Ein metallisches Mischoxid umfasst mit anderen Worten als negative Ionen oder Anionen Sauerstoffionen O2- sowie die Kationen von mindestens zwei Elementen, insbesondere die Kationen von mindestens zwei Metallen, wobei das zweite Metall, welches vom Mischoxid umfasst ist, nicht in Form einer Dotierung vorliegt oder als lediglich unvermeidliche Spur, sondern als wesentliche Komponente.In the context of the present disclosure, a metallic mixed oxide is understood to mean an oxide which comprises several metallic components as main constituents. A metallic mixed oxide In other words, as negative ions or anions, it includes oxygen ions O 2- and the cations of at least two elements, in particular the cations of at least two metals, the second metal, which is comprised by the mixed oxide, is not in the form of a doping or is merely unavoidable Trace, rather than an essential component.
Unter einem bimetallischen oder binären metallischen Oxid oder Mischoxid wird dabei ein Oxid verstanden, welches zwei Metalle als Hauptbestandteile umfasst. Insbesondere umfasst vom Begriff des bimetallischen oder binären metallischen Oxids bzw. Mischoxids sind Oxide bzw. Mischoxide mit Spinellstruktur der allgemeinen Formel AB2O4, wobei im Rahmen der vorliegenden Offenbarung sowohl Oxide bzw. Mischoxide, welche in Spinellstruktur, als auch solche, welche in inverser Spinellstruktur kristallieren, vom Begriff des Oxids mit Spinellstruktur umfasst sind.A bimetallic or binary metallic oxide or mixed oxide is understood to mean an oxide which comprises two metals as main components. In particular, the term bimetallic or binary metallic oxide or mixed oxide includes oxides or mixed oxides with a spinel structure of the general formula AB 2 O 4 , where within the scope of the present disclosure both oxides or mixed oxides which have a spinel structure and those which have a spinel structure Inverse spinel structure crystallize, are included in the term of the oxide with spinel structure.
In einer Spinellstruktur oder in einer sogenannten inversen Spinellstruktur liegen die Metallkationen je nach ihrer Größe in den von den Sauerstoffionen gebildeten Lücken einer dichtesten Kugelpackung vor. Die Spinellstruktur (sowie auch die sogenannte inverse Spinellstruktur) ist dabei eine Kristallstruktur, die dem Fachmann bekannt ist, und benannt nach MgAl2O4, dem Mineral Spinell.In a spinel structure or in a so-called inverse spinel structure, depending on their size, the metal cations are located in the gaps formed by the oxygen ions in a very close packing of spheres. The spinel structure (as well as the so-called inverse spinel structure) is a crystal structure that is known to the person skilled in the art and named after MgAl 2 O 4 , the mineral spinel.
Spinell, MgAl2O4, ist dabei von besonderem Interesse, weil dieses Material bis zu Temperaturen von 1000°C und mehr beständig ist, insbesondere auch ausreichend chemisch beständig. Darüber hinaus ist bekannt, dass dieses Material auch bei hohen Dicken von mehreren Zentimetern noch transparent ausgebildet sein kann und aus Spinell sehr harte Körper erhalten werden können.Spinel, MgAl 2 O 4 , is of particular interest because this material is resistant up to temperatures of 1000 ° C. and more, in particular also sufficiently chemically resistant. In addition, it is known that this material can still be made transparent even with a thickness of several centimeters and that very hard bodies can be obtained from spinel.
Materialien auf Basis von Spinellen, beispielsweise Keramiken, sind bekannt. Beispielsweise beschreibt die Veröffentlichung Gatti, A., Development of a process for producing transparent spinel bodies, Final Report, General Electric, Philadelphia Pennsylvania, 1969, ein Verfahren zur Herstellung von transparenten Körpern aus Spinell.Materials based on spinels, for example ceramics, are known. For example, the publication Gatti, A., Development of a process for producing transparent spinel bodies, Final Report, General Electric, Philadelphia Pennsylvania, 1969, describes a method for producing transparent bodies from spinel.
Weiterhin beschreibt die
Die US-amerikanische Patentschrift
Auch wurden bereits schwarze Beschichtungen umfassend Materialien mit Spinellstruktur erhalten, wie die
Bislang konnten allerdings noch keine transparenten, ungefärbten Beschichtungen auf Abdeckplatten erhalten werden, welche als Kratzschutzschicht dienen können. Die Schichten der
Es besteht daher Bedarf an Abdeckplatten, welche eine transparente, mechanisch und/oder chemisch vorzugsweise auch bei hohen Temperaturen von bis zu 1000°C beständige Beschichtung aufweisen, sowie an einem Verfahren zur Herstellung solcher Abdeckplatten.There is therefore a need for cover plates which have a transparent, mechanically and / or chemically resistant coating, preferably even at high temperatures of up to 1000 ° C., and for a method for producing such cover plates.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung von Abdeckplatten, welche die bisherigen Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden oder zumindest mildern.The object of the invention is to provide cover plates which at least partially overcome or at least mitigate the previous problems of the prior art.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte und/oder speziellere Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.The object of the invention is achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred and / or more specific embodiments can be found in the dependent claims.
Die Erfindung betrifft daher eine Abdeckplatte umfassend ein Glas- oder Glaskeramiksubstrat mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche sowie eine auf mindestens einer der Hauptflächen der Glas- oder Glaskeramiksubstrats in zumindest einem Bereich der Abdeckplatte angeordnete Beschichtung, wobei die Beschichtung wenigstens ein Mischoxid der Formel AxByO4 umfasst oder überwiegend, also zu mindestens 50 Gew.-%, oder im Wesentlichen, also zu mindestens 90 Gew.-%, oder vollständig aus wenigstens einem Mischoxid der Formel AxByO4 besteht, wobei das Stoffmengenverhältnis von A zu B zwischen mindestens 0,3 und höchstens 0,7 liegt, wobei das Mischoxid und/oder die Beschichtung zumindest teilweise kristallin vorliegt, insbesondere polykristallin, und wobei A bevorzugt umfasst Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn, oder Mischungen hiervon und wobei B bevorzugt umfasst AI, Fe, Cr, V oder Mischungen hiervon, und wobei vorzugsweise die Beschichtung einen Lichttransmissionsgrad von mehr als 70% aufweist.The invention therefore relates to a cover plate comprising a glass or glass ceramic substrate with a first main surface and a second main surface as well as a coating arranged on at least one of the main surfaces of the glass or glass ceramic substrate in at least one area of the cover plate, the coating being at least one mixed oxide of the formula A. x B y O 4 comprises or predominantly, that is to say at least 50% by weight, or essentially, that is to say at least 90% by weight, or consists entirely of at least one mixed oxide of the formula A x B y O 4 , the molar ratio from A to B is between at least 0.3 and at most 0.7, the mixed oxide and / or the coating being at least partially crystalline, in particular polycrystalline, and A preferably comprising Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn , or mixtures thereof and where B preferably comprises Al, Fe, Cr, V or mixtures thereof, and where the coating preferably has a light transmittance of meh r than 70%.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung gelten die folgenden Begriffsbestimmungen:
- Unter einer Platte wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ein Formkörper verstanden, bei dem die Abmessung in einer Raumrichtung eines kartesischen Koordinatensystems mindestens eine Größenordnung kleiner ist als in den beiden anderen, zu dieser ersten Raumrichtung senkrechten Raumrichtungen. Mit anderen Worten ist die Dicke des Formkörpers geringer als seine Länge und Breite.
- In the context of the present disclosure, a plate is understood to mean a shaped body in which the dimension in one spatial direction of a Cartesian coordinate system is at least one order of magnitude smaller than in the other two spatial directions perpendicular to this first spatial direction. In other words, the thickness of the shaped body is less than its length and width.
Unter den Hauptflächen einer Platte oder allgemeiner eines Formkörpers werden im Rahmen der vorliegenden Offenbarung die Flächen des Formkörpers bzw. der Platte verstanden, welche den überwiegenden Flächenanteil der Oberfläche des Formkörpers bzw. der Platte umfassen. Für eine Platte sind dies insbesondere die Flächen, deren Dimension durch Länge und Breite des Formkörpers bestimmt sind. Diese werden häufig auch - je nach der genauen Anordnung der Platte - als Oberseite und Unterseite bzw. als Vorderseite und Rückseite der Platte bezeichnet.In the context of the present disclosure, the main surfaces of a plate or, more generally, of a molded body are understood to mean the surfaces of the molded body or of the plate which comprise the majority of the surface area of the surface of the molded body or of the plate. For a plate, these are in particular the areas whose dimensions are determined by the length and width of the shaped body. These are often also - depending on the exact arrangement of the plate - referred to as the top and bottom or the front and back of the plate.
Eine Ausgestaltung einer Abdeckplatte wie vorstehend beschrieben weist eine Reihe von Vorteilen auf.A configuration of a cover plate as described above has a number of advantages.
Dadurch, dass die Beschichtung ein Mischoxid der Formel AxByO4 umfasst oder überwiegend, also zu mehr als 50 Mol-% (oder Atom-%, also jeweils bezogen auf den Stoffmengenanteil), oder im Wesentlichen, also zu mehr als 90 Mol-%, oder vollständig aus einem Mischoxid der Formel AxByO4 besteht, ist die Beschichtung zum einen hochtemperaturstabil ausgebildet. Unter einer hochtemperaturstabilen Ausbildung einer Beschichtung und/oder eines Materials ist dabei im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verstehen, dass es bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen bis weniger als 900°C, insbesondere bis zu 800°C, zu keiner Phasenumwandlung des Materials bzw. der Beschichtung kommt. Auch zeigt das Material bzw. die Beschichtung keine Degradationen, wie beispielsweise Zersetzungsreaktionen oder Rissbildung.The fact that the coating comprises a mixed oxide of the formula A x B y O 4 or predominantly, i.e. more than 50 mol% (or atom%, i.e. in each case based on the molar fraction), or essentially, i.e. more than 90 Mol%, or consists entirely of a mixed oxide of the formula A x B y O 4 , the coating is, on the one hand, designed to be high-temperature stable. In the context of the present disclosure, a high-temperature stable formation of a coating and / or a material is to be understood as meaning that at high temperatures, for example at temperatures up to less than 900.degree. C., in particular up to 800.degree. C., there is no phase transition of the material or the coating comes. The material or the coating also shows no degradation, such as decomposition reactions or cracking.
Diese sehr gute Beständigkeit des Materials bzw. in entsprechender Weise auch der Beschichtung wird vorteilhaft dadurch unterstützt, dass das Mischoxid und/oder die Beschichtung zumindest teilweise kristallin vorliegen. Beispielsweise kann das Mischoxid in der Spinellstruktur oder der inversen Spinellstruktur vorliegen oder auch in der Olivinstruktur, wobei das Vorliegen einer Spinellstruktur oder ggf. in einer inversen Spinellstruktur vorteilhaft sein kann. Denn die Spinellstruktur bzw. ggf. die inverse Spinellstruktur, ist eine kristallographisch gesehen sehr stabile Struktur, welche zu keinen Phasenumwandlungen neigt. Insbesondere ist daher von Vorteil, wenn die Beschichtung einen sehr hohen Kristall- bzw. Kristallitgehalt aufweist. Insbesondere liegt das Material bzw. liegt die Beschichtung bzw. liegt das Mischoxid polykristallin vor.This very good resistance of the material or, in a corresponding manner, of the coating is advantageously supported by the fact that the mixed oxide and / or the coating are at least partially crystalline. For example, the mixed oxide can be present in the spinel structure or the inverse spinel structure or also in the olivine structure, it being possible for the presence of a spinel structure or possibly an inverse spinel structure to be advantageous. This is because the spinel structure or possibly the inverse spinel structure is a crystallographically very stable structure which does not tend to undergo any phase changes. It is therefore particularly advantageous if the coating has a very high crystal or crystallite content. In particular, the material or the coating or the mixed oxide is polycrystalline.
Die vorteilhafte Ausbildung der Beschichtung kann insbesondere durch die Materialauswahl beeinflusst werden. Bevorzugt umfasst die Komponente A daher Eisen Fe und/oder Magnesium Mg und/oder Beryllium Be und/oder Zink Zn und/oder Cobalt Co und/oder Silicium Si und/oder Mangan Mn und/oder Vanadium V und/oder Mischungen hiervon. Die Metalle, welche die Komponente A bilden oder welche die Komponente A umfasst, liegen dabei vorzugsweise in Form von Kationen vor, welche vorzugsweise die Oxidationszahl II+ aufweisen, sind also beispielsweise Erdalkalimetalle. Die Komponente A kann aber auch von Silicium, einem Halbmetall gebildet werden oder Silicium umfassen, welches in oxidischen Verbindungen die Oxidationszahl IV+ aufweist. Weiterhin bevorzugt umfasst B Aluminium AI, Eisen Fe, Chrom Cr oder Vanadium V oder Mischungen hiervon, wobei die Metalle, welche die Komponente B bilden oder welche die Komponente B umfasst, dabei in Form von Kationen vorliegen. Besonders bevorzugt ist es, wenn der überwiegende Teil von A - also mindestens 50 Atom-% oder Mol-% - Magnesium ist und der überwiegende Teil von B - also mindestens 50 Atom-% oder Mol-% - Aluminium ist. Insbesondere ist es auch möglich, dass das Material bzw. das Mischoxid bzw. die Beschichtung bis auf unvermeidliche Spuren lediglich Magnesium und Aluminium als metallische Komponenten bzw. deren Kationen umfasst, also das Material bzw. das Mischoxid bzw. die Beschichtung aus Spinell MgAl2O4, insbesondere aus polykristallinem Spinell, ausgebildet ist. Gerade eine polykristalline Ausbildung des Materials und/oder der Beschichtung kann vorteilhaft sein, denn wenn sehr kleine, feine Kristallite vorliegen, sind diese optisch unauffällig, weil Korngrenzen visuell nicht störend wahrgenommen werden und daher die Durchsicht durch eine solche Beschichtung nicht wesentlich gestört ist.The advantageous design of the coating can be influenced in particular by the choice of material. Component A therefore preferably comprises iron Fe and / or magnesium Mg and / or beryllium Be and / or zinc Zn and / or cobalt Co and / or silicon Si and / or manganese Mn and / or vanadium V and / or mixtures thereof. The metals which form component A or which comprise component A are preferably present in the form of cations which preferably have the oxidation number II +, that is to say, for example, alkaline earth metals. However, component A can also be formed from silicon, a semimetal or comprise silicon, which in oxidic compounds has the oxidation number IV +. B also preferably comprises aluminum Al, iron Fe, chromium Cr or vanadium V or mixtures thereof, the metals which form component B or which comprise component B being present in the form of cations. It is particularly preferred if the major part of A - ie at least 50 atom% or mol% - is magnesium and the major part of B - ie at least 50 atom% or mol% - is aluminum. In particular, it is also possible that the material or the mixed oxide or the coating, apart from unavoidable traces, comprises only magnesium and aluminum as metallic components or their cations, i.e. the material or the mixed oxide or the coating made of spinel MgAl 2 O 4 , in particular from polycrystalline spinel. A polycrystalline design of the material and / or the coating can be advantageous, because if very small, fine crystallites are present, these are optically inconspicuous because grain boundaries are not perceived as being visually disturbing and therefore the view through such a coating is not significantly impaired.
Bevorzugt sind dabei die folgenden Kombinationen der Metalle:
- Umfasst A Magnesium und/oder Beryllium, dann ist B vorzugsweise Aluminium und/oder Eisen und/oder Chrom und/oder Vanadium.
- Umfasst B Aluminium, ist A vorzugsweise Magnesium und/oder Beryllium und/oder eine Mischung von Magnesium und/oder Beryllium und/oder Vanadium.
- Umfasst B Chrom, ist A vorzugsweise Magnesium und/oder Eisen und/oder Zink und/oder Cobalt.
- Umfasst B Vanadium, ist A vorzugsweise Mangan und/oder Magnesium.
- Umfasst B Eisen, dann ist A vorzugsweise Magnesium und/oder Silicium.
- If A comprises magnesium and / or beryllium, then B is preferably aluminum and / or iron and / or chromium and / or vanadium.
- If B comprises aluminum, A is preferably magnesium and / or beryllium and / or a mixture of magnesium and / or beryllium and / or vanadium.
- If B comprises chromium, A is preferably magnesium and / or iron and / or zinc and / or cobalt.
- If B comprises vanadium, A is preferably manganese and / or magnesium.
- If B comprises iron, then A is preferably magnesium and / or silicon.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst daher die Beschichtung wenigstens ein Mischoxid der Formel AxByO4, wobei das Stoffmengenverhältnis von A zu B zwischen mindestens 0,3 und höchstens 0,7 liegt, wobei A Magnesium und/oder Beryllium umfasst, und B Aluminium und/oder Eisen und/oder Chrom und/oder Vanadium,
und/oder wenigstens ein Mischoxid der Formel AxByO4, wobei das Stoffmengenverhältnis von A zu B zwischen mindestens 0,3 und höchstens 0,7 liegt, wobei B Aluminium umfasst und A Magnesium und/oder Beryllium und/oder eine Mischung von Magnesium und Beryllium, und/oder Vanadium,
und/oder wenigstens ein Mischoxid der Formel AxByO4, wobei das Stoffmengenverhältnis von A zu B zwischen mindestens 0,3 und höchstens 0,7 liegt, wobei B Chrom umfasst und A Magnesium und/oder Eisen und/oder Zink und/oder Cobalt,
und/oder wenigstens ein Mischoxid der Formel AxByO4, wobei das Stoffmengenverhältnis von A zu B zwischen mindestens 0,3 und höchstens 0,7 liegt, wobei B Vanadium umfasst und A Mangan und/oder Magnesium,
und/oder wenigstens ein Mischoxid der Formel AxByO4, wobei das Stoffmengenverhältnis von A zu B zwischen mindestens 0,3 und höchstens 0,7 liegt, wobei B Eisen umfasst und A Magnesium und/oder Silicium.According to one embodiment, the coating therefore comprises at least one mixed oxide of the formula A x B y O 4 , the molar ratio of A to B being between at least 0.3 and at most 0.7, A comprising magnesium and / or beryllium, and B aluminum and / or iron and / or chromium and / or vanadium,
and / or at least one mixed oxide of the formula A x B y O 4 , where the molar ratio of A to B is between at least 0.3 and at most 0.7, where B comprises aluminum and A magnesium and / or beryllium and / or a mixture of magnesium and beryllium, and / or vanadium,
and / or at least one mixed oxide of the formula A x B y O 4 , where the molar ratio of A to B is between at least 0.3 and at most 0.7, where B comprises chromium and A magnesium and / or iron and / or zinc and / or cobalt,
and / or at least one mixed oxide of the formula A x B y O 4 , where the molar ratio of A to B is between at least 0.3 and at most 0.7, where B comprises vanadium and A manganese and / or magnesium,
and / or at least one mixed oxide of the formula A x B y O 4 , the molar ratio of A to B being between at least 0.3 and at most 0.7, where B comprises iron and A comprises magnesium and / or silicon.
Es ist dabei möglich, dass die Beschichtung lediglich eine kristalline Phase umfasst, beispielsweise nur Kristalle oder Kristallite umfassend oder aus MgAl2O4. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die Beschichtung nur ein Mischoxid umfasst oder überwiegend oder im Wesentlich oder vollständig nur aus einem Mischoxid besteht. Es ist jedoch auch möglich, dass die Beschichtung mehrere kristalline Phasen umfasst, also beispielsweise neben MgAl2O4 noch Fe2SiO4 und/oder eine andere kristalline Phase. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die Beschichtung mehrere Mischoxide umfasst oder aus mehreren Mischoxiden überwiegend oder im Wesentlichen oder sogar vollständig besteht.It is possible that the coating comprises only one crystalline phase, for example comprising only crystals or crystallites or made of MgAl 2 O 4 . This is synonymous with the fact that the coating comprises only one mixed oxide or consists predominantly or essentially or completely of only one mixed oxide. However, it is also possible that the coating comprises a plurality of crystalline phases, that is to say for example, in addition to MgAl 2 O 4 , Fe 2 SiO 4 and / or another crystalline phase. This is synonymous with the fact that the coating comprises several mixed oxides or consists predominantly or substantially or even completely of several mixed oxides.
Allgemein ist es weiterhin möglich, dass die Beschichtung zumindest teilweise amorph ausgebildet ist, also neben wenigstens einer kristallinen Phase oder ggf. auch mehreren kristallinen Phase eine amorphe Phase umfasst.In general, it is furthermore possible for the coating to be at least partially amorphous, that is to say comprises an amorphous phase in addition to at least one crystalline phase or possibly also several crystalline phases.
Unter einer Ausbildung einer Beschichtung, welche nur eine kristalline Phase umfasst (oder nur ein Mischoxid umfasst), wird verstanden, dass die Beschichtung nur Kristalle oder Kristallite einer bestimmten kristallographisch bestimmbaren Phase umfasst. Unter einer Ausbildung einer Beschichtung, welche mehrere kristalline Phasen umfasst, wird entsprechend verstanden, dass in der Beschichtung kristallographisch, beispielsweise also durch Röntgenbeugung (XRD), unterschiedliche Kristallphasen nachgewiesen werden können.A formation of a coating which comprises only one crystalline phase (or comprises only a mixed oxide) is understood to mean that the coating comprises only crystals or crystallites of a specific crystallographically determinable phase. A formation of a coating which comprises several crystalline phases is accordingly understood to mean that different crystal phases can be detected in the coating crystallographically, for example by X-ray diffraction (XRD).
Bevorzugte Kristallphasen umfassen beispielsweise MgAl2O4, BeAl2O4, MgFe2O4, MgCr2O4, MgV2O4, (Be, Mg)Al2O4, beispielsweise BeMgAl4O8, FeCr2O4, ZnCr2O4, CoCr2O4, FeV2O4, Val2O4, SiFe2O4, MnV2O4.Preferred crystal phases include, for example, MgAl 2 O 4 , BeAl 2 O 4 , MgFe 2 O 4 , MgCr 2 O 4 , MgV 2 O 4 , (Be, Mg) Al 2 O 4 , for example BeMgAl 4 O 8 , FeCr 2 O 4 , ZnCr 2 O 4 , CoCr 2 O 4 , FeV 2 O 4 , Val 2 O 4 , SiFe 2 O 4 , MnV 2 O 4 .
Weiterhin kann die vorteilhafte Ausbildung der Eigenschaften der Beschichtung auch durch die geeignete Wahl des Stoffmengenverhältnisses der Komponenten A und B zueinander unterstützt werden. Das Stoffmengenverhältnis der Komponenten A und B zueinander liegt vorteilhaft im Bereich zwischen mindestens 0,3 und höchstens 0,7. Insbesondere ist es möglich, dass das Verhältnis genau 0,5 beträgt, also ein Atom A auf zwei Atome B kommt. In diesem Falle resultiert die stöchiometrische Zusammensetzung entsprechend der Spinellstruktur oder der inversen Spinellstruktur, AB2O4. Abweichungen von diesem idealen stöchiometrischen Verhältnis, die beispielsweise auf wechselnden Valenzen der Komponenten A und/oder B beruhen können, sind aber in den oben genannten Grenzen zulässig. Insbesondere ist es allgemein auch möglich, dass das Mischoxid neben den Komponenten A und/oder B noch eine Komponente C umfassen kann, also das Mischoxid AxByO4 dotiert vorliegt. Da die Komponenten A und B die wesentlichen Eigenschaften des Mischoxids bestimmen, kann allerdings noch immer von einer Verbindung bzw. einem Mischoxid AxByO4 gesprochen werden. Das Mischoxid kann, sofern die Komponente C genannt werden soll, im Falle des Vorliegens eines dotierten Mischoxids auch geschrieben oder angegeben werden als AxByO4:C oder AxByCzO4. Hierbei wird allgemein, ohne Beschränkung auf eine der Ausführungsformen des Mischoxids, der Beschichtung und/oder der Abdeckplatte, verstanden, dass die Menge an Sauerstoff O von der in der Formel angegebenen stöchiometrischen Menge (also dem Index „4“) etwas abweichen kann, je nach den Valenzen und/oder Mengen der einzelnen Komponenten A, B, und/oder C. Dies wird jedoch als unkritisch erachtet, solange die Kristallstruktur der entsprechenden stöchiometrischen Verbindung entspricht.Furthermore, the advantageous development of the properties of the coating can also be supported by a suitable choice of the molar ratio of components A and B to one another. The molar ratio of components A and B to one another is advantageously in the range between at least 0.3 and at most 0.7. In particular, it is possible that the ratio is exactly 0.5, i.e. one atom A for two atoms B. In this case, the stoichiometric composition results in accordance with the spinel structure or the inverse spinel structure, AB 2 O 4 . Deviations from this ideal stoichiometric ratio, which can be based, for example, on changing valences of components A and / or B, are, however, permissible within the above-mentioned limits. In particular, it is generally also possible for the mixed oxide to include a component C in addition to components A and / or B, that is to say that Mixed oxide A x B y O 4 is present doped. Since the components A and B determine the essential properties of the mixed oxide, one can still speak of a compound or a mixed oxide A x B y O 4. If component C is to be named, the mixed oxide can also be written or specified as A x B y O 4 : C or A x B y C z O 4 if a doped mixed oxide is present. In this context, it is generally understood, without being restricted to one of the embodiments of the mixed oxide, the coating and / or the cover plate, that the amount of oxygen O can differ somewhat from the stoichiometric amount given in the formula (ie the index “4”), depending according to the valences and / or amounts of the individual components A, B, and / or C. However, this is not considered critical as long as the crystal structure corresponds to the corresponding stoichiometric compound.
Die Ausbildung einer oxidischen Phase mit der Formel AxByO4 ist insbesondere auch deshalb vorteilhaft, weil auf diese Weise verschleißfeste, beispielsweise kratz- und/oder abriebfeste Beschichtungen, erhalten werden können, die allerdings gegenüber bekannten Kratzschutzbeschichtungen, wie beispielsweise Nitriden, eine verringerte Schichtspannung aufweisen. Vorzugsweise beträgt der Betrag der Schichtspannung in den Beschichtungen nach Ausführungsformen höchstens 800 MPa, bevorzugt höchstens 500 MPA und besonders bevorzugt höchstens 300 MPa. Mit anderen Worten ist die Schichtspannung vorzugsweise ±800 MPa, bevorzugt höchstens ±500 MPa und besonders bevorzugt höchstens ±300 MPa. D.h. es ist sowohl möglich, dass die Beschichtung je nach genauer Ausführungsform eine Zugspannung aufweist oder aber unter Druckspannung steht. Damit ist es beispielsweise auch möglich, sehr dünne Substrate zu beschichten, beispielsweise Dünngläser, denn durch die verringerte Schichtspannung weisen auch dünne Substrate, welche mit einer Beschichtung nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschichteten sind, insbesondere einseitig beschichtet, eine nur geringe Verwölbung bzw. einen geringeren Warp auf.The formation of an oxidic phase with the formula A x B y O 4 is particularly advantageous because in this way wear-resistant, for example scratch- and / or abrasion-resistant coatings can be obtained, which, however, compared to known scratch-resistant coatings such as nitrides, have a have reduced layer tension. The amount of the layer stress in the coatings according to embodiments is preferably at most 800 MPa, preferably at most 500 MPA and particularly preferably at most 300 MPa. In other words, the layer stress is preferably ± 800 MPa, preferably at most ± 500 MPa and particularly preferably at most ± 300 MPa. In other words, it is both possible for the coating to have tensile stress or to be under compressive stress, depending on the precise embodiment. This also makes it possible, for example, to coat very thin substrates, for example thin glasses, because due to the reduced layer tension, even thin substrates that are coated with a coating according to embodiments of the present disclosure, in particular coated on one side, have only slight warpage or less Warp up.
Die geringere Schichtspannung der Beschichtungsmaterialien nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist auch im Beschichtungsprozess vorteilhaft. Denn durch die hohe intrinsische Schichtspannung bei Nitriden kommt es bei diesen Beschichtungsmaterialien häufig zu abplatzenden Schichten auf der Innenseite von Beschichtungsaggregaten, also beispielsweise im Innern der Sputterkammer.The lower layer tension of the coating materials according to embodiments of the present disclosure is also advantageous in the coating process. Because due to the high intrinsic layer tension of nitrides, these coating materials often result in flaking layers on the inside of coating units, for example in the interior of the sputtering chamber.
Gemäß einer Ausführungsform der Abdeckplatte ist diese also so ausgestaltet, dass der Betrag der Schichtspannung in den Beschichtungen nach Ausführungsformen höchstens 800 MPa, bevorzugt höchstens 500 MPA und besonders bevorzugt höchstens 300 MPa beträgt.According to one embodiment of the cover plate, it is designed in such a way that the amount of layer stress in the coatings according to embodiments is at most 800 MPa, preferably at most 500 MPa and particularly preferably at most 300 MPa.
Schichtspannung in einem oxidischen und/oder in einem nitridischen System lassen sich durch eine Vielzahl an Prozessparametern beeinflussen. Insbesondere spielen Parameter eine wichtige Rolle, welche einen Einfluss auf die Porosität, die Packungsdichte, den Kristallzustand und/oder die Schichtstruktur der Beschichtung haben. Hierbei sind unter anderem die Größen Prozessdruck und Temperatur zu nennen. Der Einfluss der Temperatur ist weiterhin sehr stark vom beschichteten Material und dessen Phasenübergängen abhängig. Eine generelle Regel lässt sich diesbezüglich nicht ableiten, dennoch ist aufgrund des Einflusses der Temperatur auf die Schichtporosität und den Kristallzustand ein starker Einfluss auch auf die Schichtspannungen zu erwarten. Weiterhin können auch bereits durch einen Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise im linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Substrat und dem Schichtmaterial, bereits durch den Abkühlprozess nach erfolgter Beschichtung Spannungen in der Beschichtung auslösen.Layer stress in an oxidic and / or in a nitridic system can be influenced by a large number of process parameters. In particular, parameters play an important role which have an influence on the porosity, the packing density, the crystal state and / or the layer structure of the coating. Among other things, the parameters process pressure and temperature should be mentioned here. The influence of temperature is also very much dependent on the coated material and its phase transitions. A general rule cannot be derived in this regard, but due to the influence of temperature on the layer porosity and the crystal state, a strong influence on the layer stresses is also to be expected. Furthermore, a difference in the coefficient of thermal expansion, for example in the coefficient of linear thermal expansion between the substrate and the layer material, can already trigger stresses in the coating as a result of the cooling process after the coating has taken place.
Der Prozessdruck ist ein weiterer wichtiger Parameter zur Einstellung der Schichtspannungen. In den meisten Fällen führt ein niedriger Druck zu einer Reduktion an Fehlstellen und zu einem kompakten Schichtwachstum, was häufig zu einer Erhöhung an Druckspannungen führt. Dies kann beispielhaft für gesputterte Si3N4-Beschichtungen gezeigt werden. Hier führen nämlich niedrige Prozessdrucke zu sehr hohen Schichtspannungen mit einem Betrag der Spannung bis zu mehr als 2 GPa, wie beispielsweise
Und dem Kristallzustand der Beschichtung werden hierbei allgemein Parameter zusammengefasst, welche sich auf die Kristallinität der Beschichtung beziehen, also beispielsweise Art, Anzahl und/oder Größe der von der Beschichtung umfassten kristallinen Phasen betreffen.And parameters relating to the crystallinity of the coating, for example the type, number and / or size of the crystalline phases comprised by the coating, are summarized here for the crystal state of the coating.
Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, dass mit einem Verfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, wie dies nachfolgend noch genauer beschrieben ist, Schichten erhalten werden können, welche eine relativ geringe Schichtspannung aufweisen, welches die vorstehend diskutierten Vorteile mit sich bringt.Surprisingly, it has been shown that with a method according to embodiments of the present disclosure, as will be described in more detail below, layers can be obtained which have a relatively low layer tension, which brings the advantages discussed above with it.
Weiterhin weisen die oxidischen Materialien, welche von der Beschichtung nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst werden, im Vergleich mit beispielsweise nitridischen Materialien oder insgesamt üblichen bekannten Kratzschutzbeschichtungen eine geringere Brechzahl von beispielsweise zwischen 1,6 und 1,8, wie 1,7, auf. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise die Wahrnehmbarkeit der Beschichtung nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gering ist, insbesondere geringer als bei herkömmlichen Kratzschutzbeschichtungen. Gerade bei Abdeckplatten, welche Glas- oder Glaskeramiksubstrate umfassend sind, die eingefärbt sind, oder bei Glas- oder Glaskeramiksubstraten, die auf der Hauptfläche, welche der Hauptfläche, auf welcher die Beschichtung angeordnet ist, gegenüberliegt, mit einer weiteren, beispielsweise maskierenden oder allgemein die Durchsicht durch das Substrat vermindernden Beschichtung ausgestattet sind, sind die Beschichtungen nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung visuell nur wenig auffällig.Furthermore, the oxidic materials which are included in the coating according to embodiments of the present disclosure have a lower refractive index of, for example, between 1.6 and 1.8, such as 1.7, compared with, for example, nitridic materials or generally known scratch protection coatings. This is advantageous because in this way the perceptibility of the coating according to embodiments of the present disclosure is low, in particular less than in the case of conventional scratch protection coatings. Especially in the case of cover plates, which include glass or glass ceramic substrates that are colored, or in the case of glass or glass ceramic substrates that are opposite the main surface on which the coating is arranged, with a further, for example masking or generally the The coatings according to embodiments of the present disclosure are only slightly noticeable visually.
Die Beschichtung weist vorzugsweise einen Lichttransmissionsgrad von mehr als 70 % auf. Vorzugsweise beträgt der Lichttransmissionsgrad der Beschichtung mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90 %. Der Lichttransmissionsgrad der Beschichtung wird dabei ermittelt durch eine Bestimmung des Lichttransmissionsgrades des unbeschichteten Substrats und durch eine Bestimmung des Lichttransmissionsgrads des Substrats in einem Bereich, in welchem nur die Beschichtung auf nur einer Hauptfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats angeordnet ist, sowie durch eine Differenzbildung dieser Lichttransmissionsgrade, wobei der für das unbeschichtete Substrat erhaltene Wert von dem des beschichteten Substrats abgezogen wird. Die auf diese Weise ermittelte Verminderung des Transmissionsgrades ist auf die Beschichtung zurückzuführen. Der für die Beschichtung resultierende Lichttransmissionsgrad ergibt sich dann als 100% weniger die ermittelte Differenz aus den Lichttransmissionsgraden des beschichten bzw. des unbeschichteten Substrats wie vorstehend ausgeführt. Der Lichttransmissionsgrad für das beschichtete bzw. unbeschichtete Substrat wird dabei vorzugsweise bestimmt in Anlehnung an oder gemäß
Für den Fall, dass der Lichttransmissionsgrad des beschichteten Substrats in dem Bereich, in welchem lediglich die Beschichtung auf nur einer Hauptfläche des Substrats angeordnet ist, beispielsweise 76% beträgt, und für den Fall des unbeschichteten Substrats 77%, ergibt sich die Differenz der Lichttransmissionsgrade des Substrats zu 1%. Entsprechend beträgt der Lichttransmissionsgrad der Beschichtung dann 100% weniger 1%, also hier 99%.For the case that the light transmittance of the coated substrate in the area in which only the coating is arranged on only one main surface of the substrate is, for example, 76%, and for the case of the uncoated substrate is 77%, the difference in the
Mit anderen Worten ergibt sich der Lichttransmissionsgrad der Beschichtung nach der folgenden Formel:
Eine solche Ausgestaltung mit einem hohen Lichttransmissionsgrad der Beschichtung von wenigstens 70% ist vorteilhaft, weil auf diese Weise die Durchsicht durch die Beschichtung nicht stark vermindert ist. Gerade für Anwendungen bei Sichtscheiben ist ein solch hoher Lichttransmissionsgrad daher bevorzugt. Aber auch für Anwendungen, in denen beispielsweise die Beschichtung auf bereits beschichteten Substraten aufgebracht ist, kann eine solche Ausgestaltung der Beschichtung als hochtransparente Beschichtung vorteilhaft sein. In diesem Fall können nämlich beispielsweise auch andere Beschichtungen, für die Beschichtung nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein „Topcoat“ ist, durch die Beschichtung nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hindurch gut wahrgenommen werden. Dies ist insbesondere für den Fall, dass weitere Beschichtungen beispielsweise in Form von Logos vorliegen, vorteilhaft.Such a configuration with a high light transmittance of the coating of at least 70% is advantageous because in this way the transparency through the coating is not greatly reduced. Such a high degree of light transmission is therefore preferred, especially for applications in the case of viewing panes. However, such a configuration of the coating as a highly transparent coating can also be advantageous for applications in which, for example, the coating is applied to substrates that have already been coated. In this case, for example, other coatings for which the coating according to embodiments of the present disclosure is a “topcoat” can also be clearly perceived through the coating according to embodiments of the present disclosure. This is particularly advantageous in the event that further coatings are present, for example in the form of logos.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung weist die Beschichtung eine Dicke zwischen 0,05 µm oder mehr und vorzugsweise 3 µm oder weniger auf. Eine solche Mindestschichtdicke ist vorteilhaft, da es die mechanische Stabilität der Beschichtung verbessert. Die mechanische Stabilität der Beschichtung ist dabei die Eigenschaft der Beschichtung, widerstandsfähig gegen Verschleißbelastungen, wie beispielsweise Kratzen oder Abrieb, zu sein. Dabei ist es überraschend, dass die vorteilhaften Eigenschaften der Beschichtung bereits bei einer Schichtdicke von 50 nm erzielbar sind. Die mechanischen Eigenschaften der Beschichtung können weiter verbessert werden, wenn die Schichtdicke der Beschichtung erhöht wird. Die Begrenzung der Schichtdicke auf vorzugsweise höchstens 3 µm ist jedoch besonders vorteilhaft. Denn teilweise können Mischoxide, welche von der Beschichtung umfasst sein können, eine Eigenfärbung aufweisen. Diese Eigenfärbung ist insbesondere dann ausgebildet, wenn das betreffende Mischoxid als Bulkmaterial vorliegt. Jedoch kann dies anders sein, wenn ein solches, als Bulkmaterial eine Eigenfärbung aufweisendes Material, als dünne Beschichtung vorliegt. In diesem Fall kann es sein, dass die Beschichtung nur in einem sehr geringen Maße gefärbt vorliegt und möglicherweise die Eigenfärbung des Mischoxids gar nicht wahrnehmbar ist. Daher sollte die Beschichtung nicht zu dick sein, denn eine dicke Beschichtung ist nicht nur visuell auffälliger als eine dünnere Beschichtung, sondern neigt auch eher dazu zu reißen. Darüber hinaus ist es nicht wirtschaftlich, zu dicke Beschichtungen herzustellen, zumal dicke Beschichtungen im µm-Bereich auch die Bruchfestigkeit, beispielsweise die Stoßfestigkeit oder Biegefestigkeit, einer Abdeckplatte herabsetzen können. Die Dicke der Beschichtung ist daher bevorzugt begrenzt. Sie liegt vorzugsweise bei höchstens 3 µm.According to one embodiment of the disclosure, the coating has a thickness between 0.05 μm or more and preferably 3 μm or less. Such a minimum layer thickness is advantageous because it improves the mechanical stability of the coating. The mechanical stability of the coating is the property of the coating to be resistant to wear and tear, such as scratching or abrasion. It is surprising that the advantageous properties of the coating can already be achieved with a layer thickness of 50 nm. The mechanical properties of the coating can be further improved if the layer thickness of the coating is increased. However, the limitation of the layer thickness to preferably at most 3 μm is particularly advantageous. This is because mixed oxides, which can be included in the coating, can sometimes have an inherent color. This inherent coloration is developed in particular when the mixed oxide in question is present as a bulk material. However, this can be different if such a material, which has an inherent color as a bulk material, is present as a thin coating. In this case, the coating may only be colored to a very small extent and the inherent coloring of the mixed oxide may not be perceptible at all. Therefore, the coating should not be too thick, because a thick coating is not only visually more noticeable than a thinner coating, it is also more prone to cracking. In addition, it is not economical to produce coatings that are too thick, especially since thick coatings in the μm range can also reduce the breaking strength, for example the impact resistance or flexural strength, of a cover plate. The thickness of the coating is therefore preferably limited. It is preferably at most 3 μm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung liegt die Beschichtung transparent ungefärbt vor. Dies ist vorteilhaft, weil die Beschichtung auf diese Weise visuell besonders unauffällig ausgebildet vorliegt. Damit ist nicht nur sichergestellt, dass die Beschichtung vorzugsweise die Lichttransmission durch das Glas- oder Glaskeramiksubstrat nur wenig verringert, sondern auch, dass es besonders bevorzugt zu keiner Verschiebung des Farborts von Licht, welches durch das Glas- oder Glaskeramiksubstrat hindurchdringt, durch die Beschichtung selbst kommt. Mit anderen Worten können beispielsweise Leuchtanzeigen, wie beispielsweise Displays, welche unterhalb oder hinter einer solchen Abdeckplatte angeordnet sind, auf diese Weise besonders farbecht wahrgenommen werden und/oder ohne dass besonders starke Leuchtleistungen erforderlich sind.According to a further embodiment of the disclosure, the coating is transparent and uncolored. This is advantageous because the coating is particularly inconspicuous visually in this way. This not only ensures that the coating preferably only slightly reduces the light transmission through the glass or glass ceramic substrate, but also that there is particularly preferably no shift in the color locus of light which penetrates through the glass or glass ceramic substrate through the coating itself comes. In other words, for example, luminous displays, such as displays, which are arranged below or behind such a cover plate, can be perceived in this way in a particularly color-fast manner and / or without particularly strong luminous powers being required.
Vorzugweise können die optischen Eigenschaften der Beschichtung im Hinblick auf die transparente ungefärbte Ausbildung durch einen Vergleich der Farborte des unbeschichteten Glas- oder Glaskeramiksubstrats und des mit der Beschichtung gemäß Ausführungsformen beschichteten Glas- oder Glaskeramiksubstrats charakterisiert werden. Als transparent ungefärbt wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung die Beschichtung also bevorzugt dann bezeichnet, wenn sich der Farbort E101 der Abdeckplatte in dem Teilbereich, in welchem nur die Beschichtung auf nur einer Hauptfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats angeordnet ist, von dem Farbort E110 der Abdeckplatte in einem Bereich, in welchem keine Beschichtung auf dem Glas- oder Glaskeramiksubstrat angeordnet ist, höchstens um einen Wert ΔE von weniger als 20, bevorzugt weniger als 15, besonders bevorzugt von weniger als 10, unterscheidet, wobei der Farbort E110 in dem Teilbereich und der Farbort E101 in dem Bereich besonders bevorzugt im L*a*b*-Farbsystem bestimmt sind und der Farbortunterschied ΔE sich nach der folgenden Formel berechnet:
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte weist die Abdeckplatte eine Dicke zwischen 2 mm und 8 mm auf, vorzugsweise zwischen 4 und 6 mm. Dies ist vorteilhaft, weil auf diese Weise die Abdeckplatte eine ausreichende mechanische Festigkeit gegenüber Bruchbelastungen aufweist, um beispielsweise als Sichtscheibe in Heißanwendungen oder als sogenannte Kochplatte verwendet werden zu können. Die mechanische Festigkeit der Abdeckplatte gegenüber Bruchbelastungen umfasst die sogenannte Stoßfestigkeit, welche beispielsweise in einem sogenannten Kugelfalltest bestimmt werden kann, als auch die Biegefestigkeit, welche beispielsweise in einer Drei-Punkt-Biegung bestimmt werden kann. Um hier eine ausreichende Festigkeit der Abdeckplatte zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Abdeckplatte eine Mindestdicke von 2 mm, vorzugsweise von mindestens 4 mm, aufweist. Jedoch sollte die Dicke der Abdeckplatte auch nicht zu hoch sein, da sonst zum einen zu hohe Materialkosten vorliegen und zum anderen auch das Gewicht der Abdeckplatte zu hoch ist. Vorzugsweise weist daher die Abdeckplatte ein Dicke von höchstens 8 mm auf, vorzugsweise von höchstens 6 mm. Es ist gemäß einer Ausführungsform möglich, dass die Abdeckplatte ein Substrat umfasst, welches eine Dicke von mindestens 2 mm aufweist, vorzugsweise von mindestens 4 mm, und eine Dicke von höchstens 8 mm, vorzugsweise von höchstens 6 mm. According to a further embodiment of the cover plate, the cover plate has a thickness between 2 mm and 8 mm, preferably between 4 and 6 mm. This is advantageous because in this way the cover plate has sufficient mechanical strength against breaking loads in order to be able to be used, for example, as a viewing window in hot applications or as a so-called hotplate. The mechanical strength of the cover plate against breaking loads includes the so-called impact resistance, which can be determined, for example, in a so-called ball drop test, as well as the flexural strength, which can be determined, for example, in a three-point bend. In order to achieve sufficient strength of the cover plate here, it is advantageous if the cover plate has a minimum thickness of 2 mm, preferably of at least 4 mm. However, the thickness of the cover plate should not be too great either, since otherwise the material costs are too high on the one hand and the weight of the cover plate on the other hand is too high. The cover plate therefore preferably has a thickness of at most 8 mm, preferably of at most 6 mm. According to one embodiment, it is possible that the cover plate comprises a substrate which has a thickness of at least 2 mm, preferably of at least 4 mm, and a thickness of at most 8 mm, preferably of at most 6 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es aber auch möglich, dass die Abdeckplatte eine Dicke von weniger als 2 mm aufweist, beispielsweise von 1 mm, oder noch weniger, beispielweise mindestens 30 µm, beispielsweise 50 µm, oder 100 µm.Insbesondere ist es daher gemäß einer Ausführungsform möglich, dass die Abdeckplatte ein Substrat umfasst, welches als sogenanntes Dünnglas ausgestaltet ist. Insbesondere ist es auch möglich, dass das Substrat eine Dicke von weniger als 2 mm aufweist, beispielsweise von 1 mm, oder weniger, beispielsweise von wenigstens 30 µm, beispielsweise 50 µm, oder 100 µm.Eine solche Ausgestaltung ist mit einer Beschichtung nach Ausführungsformen überraschenderweise möglich, denn die Schichtspannung in der Beschichtung nach Ausführungsformen ist für eine sogenannte Hartstoff- oder Kratzschutz- oder Verschleißschutzschicht sehr gering ausgeprägt. Dies zeigt sich insbesondere an der nur geringen Verwölbung einer Abdeckplatte, die mit einer solche Beschichtung versehen ist.According to a further embodiment, however, it is also possible that the cover plate has a thickness of less than 2 mm, for example 1 mm, or even less, for example at least 30 μm, for example 50 μm, or 100 μm Embodiment possible that the cover plate comprises a substrate which is designed as so-called thin glass. In particular, it is also possible that the substrate has a thickness of less than 2 mm, for example 1 mm, or less, for example at least 30 μm, for example 50 μm, or 100 μm. Such a configuration is surprisingly possible with a coating according to embodiments possible, because the layer tension in the coating according to embodiments is very low for a so-called hard material or scratch protection or wear protection layer. This is particularly evident from the only slight curvature of a cover plate that is provided with such a coating.
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte weist die Abdeckplatte in dem Teilbereich des Bereichs der Abdeckplatte bzw. des Glas- oder Glaskeramiksubstrats, in welchem nur die Beschichtung auf nur einer Hauptfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats angeordnet ist, einen Haze von weniger als 5%, bevorzugt von weniger als 2% und besonders bevorzugt von weniger als 1% auf, gemessen gemäß ASTM-D 1003.According to yet another embodiment of the cover plate, the cover plate has a haze of less than 5% in the partial area of the area of the cover plate or of the glass or glass ceramic substrate in which only the coating is arranged on only one main surface of the glass or glass ceramic substrate, preferably less than 2% and particularly preferably less than 1%, measured in accordance with ASTM-D 1003.
Mit anderen Worten weist die Abdeckplatte in dem Teilbereich der Abdeckplatte oder des Glas- oder Glaskeramiksubstrats, in welchem nur die Beschichtung auf nur einer Hauptfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats angeordnet ist, nur eine sehr geringe Trübung auf bzw. ist die Abdeckplatte sehr klar ausgeprägt. Dies wird insbesondere auch dadurch erzielt, dass auch die Beschichtung selbst nur eine sehr geringe Trübung aufweist bzw. ohne wesentliche Trübung ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung ist vorteilhaft, weil auf diese Weise eine besonders gute Durchsicht durch die Abdeckplatte hindurch gewährleistet ist, sodass beispielsweise hinter oder unter der Abdeckplatte angeordnete Leuchtelemente gut wahrgenommen werden können, wie beispielsweise Displays. Auch für Sichtscheiben für Heißanwendungen, beispielsweise für Ofen- oder Kaminsichtscheiben ist eine solche Ausgestaltung vorteilhaft.In other words, the cover plate has only very little cloudiness or the cover plate is very clear in the sub-area of the cover plate or the glass or glass ceramic substrate in which only the coating is arranged on only one main surface of the glass or glass ceramic substrate. This is achieved, in particular, in that the coating itself has only a very low level of opacity or is formed without any significant opacity. Such a configuration is advantageous because in this way a particularly good view through the cover plate is ensured, so that, for example, light elements arranged behind or under the cover plate can be easily perceived, such as displays. Such a configuration is also advantageous for viewing panes for hot applications, for example for stove or fireplace viewing panes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte weist die Beschichtung eine Härte von 6 bis 11 GPa auf, bestimmt in einem Messverfahren gemäß oder in Anlehnung an
Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft für Anwendungen der Abdeckplatte, bei denen es zu einer reibenden Belastung kommen kann, wie sie beispielsweise bei einer Kochplatte durch das Verschieben von Töpfen erfolgt. Dabei ist beachtlich, dass beispielsweise auch abrasive Partikel zwischen der Oberfläche der Kochplatte und dem Kochgeschirr angeordnet sein können, welche dann zusätzlich eine Abrasionswirkung entfalten. Daher ist eine Ausgestaltung der Abdeckplatte, bei welchem die Beschichtung auch eine Abriebfestigkeit wie vorstehend ausgeführt aufweist, besonders vorteilhaft. Denn dadurch kommt es zu weniger Oberflächenverschleiß.Such a configuration is particularly advantageous for applications of the cover plate in which a frictional load can occur, as occurs, for example, in the case of a hotplate when pans are moved. It is noteworthy that, for example, abrasive particles can also be arranged between the surface of the hotplate and the cookware, which then additionally develop an abrasive effect. A configuration of the cover plate in which the coating also has abrasion resistance as stated above is therefore particularly advantageous. Because this leads to less surface wear.
Gemäß einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung der Abdeckplatte bedeckt die Beschichtung eine Hauptfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats im Wesentlichen vollflächig. Unter einer im Wesentlichen vollflächigen Bedeckung wird hierbei im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verstanden, dass die Beschichtung die betreffende Fläche zu mindestens 90% bedeckt, vorzugsweise zu mindestens 95%. Eine solche Ausgestaltung ist gerade dann vorteilhaft, wenn die Beschichtung über eine hohe Härte und/oder eine hohe Abriebfestigkeit verfügt, denn auf diese Weise ist die mit der Beschichtung im Wesentlichen vollflächig bedeckte Hauptfläche auf fast der ganzen Fläche besonders verschleißfest, beispielsweise abriebfest und/oder kratzfest, ausgestaltet. Unter einer im Wesentlichen vollflächigen Beschichtung wird dabei auch eine Ausgestaltung verstanden, bei welcher die Beschichtung nach Ausführungsformen nicht direkt auf einer Hauptfläche des Substrats angeordnet ist, sondern beispielsweise eine Schicht zwischen dem Substrat und der Beschichtung vorhanden ist. Der Belegungsgrad ergibt sich allgemein als das Verhältnis der mit der Beschichtung belegenden Bereiche der Hauptfläche zur Gesamtfläche der Hauptfläche.According to a particularly advantageous embodiment of the cover plate, the coating covers a main area of the glass or glass ceramic substrate essentially over the entire area. In the context of the present disclosure, essentially full-surface coverage is understood to mean that the coating covers the relevant surface to at least 90%, preferably at least 95%. Such a configuration is particularly advantageous when the coating has a high hardness and / or high abrasion resistance, because in this way the main surface, which is essentially fully covered with the coating, is particularly wear-resistant over almost the entire surface, for example abrasion-resistant and / or scratch-resistant, designed. A substantially full-area coating is also understood to mean an embodiment in which the coating, according to embodiments, is not arranged directly on a main surface of the substrate, but rather, for example, a layer is present between the substrate and the coating. The degree of occupancy results generally from the ratio of the areas of the main area covered with the coating to the total area of the main area.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte weist die Abdeckplatte eine weitere Beschichtung auf. Diese weitere Beschichtung kann beispielsweise als glasflussbasierte Beschichtung ausgestaltet sein, welche beispielsweise durch den Druck einer sogenannten Emaille-Farbe mit anschließendem Einbrennen erhalten wird. Glasflussbasierte Beschichtungen von Abdeckplatten sind bekannt. Beispielsweise werden solche Beschichtungen als Kochzonenmarkierung und/oder zur Kennzeichnungen von Funktionsbereichen eingesetzt. Dies ist besonders wichtig, denn beispielsweise bei Abdeckplatten, welche als Kochplatte insbesondere bei sogenannten Induktionsheizgeräten verwendet werden sollen, ist eine Markierung der Funktionsbereiche wichtig. Denn nur die korrekte Platzierung des Kochgeschirrs sorgt hier dafür, dass ein Kochvorgang tatsächlich stattfinden kann.According to a further embodiment of the cover plate, the cover plate has a further coating. This further coating can be designed, for example, as a glass flow-based coating, which is obtained, for example, by printing a so-called enamel color with subsequent baking. Glass flow-based coatings for cover plates are known. For example, such coatings are used as cooking zone markings and / or to mark functional areas. This is particularly important because, for example, in the case of cover plates which are to be used as hotplates, in particular in so-called induction heaters, it is important to mark the functional areas. Because only the correct placement of the cookware ensures that a cooking process can actually take place.
Die weitere Beschichtung ist hierbei gemäß der Ausführungsform der Abdeckplatte auf derselben Hauptfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats angeordnet wie die Beschichtung und bedeckt diese Hauptfläche zumindest oder lediglich teilweise. Die weitere Beschichtung ist zwischen dem Glas- oder Glaskeramiksubstrat und der Beschichtung angeordnet. Insbesondere grenzt die weitere Beschichtung bevorzugt an die Beschichtung an.According to the embodiment of the cover plate, the further coating is arranged on the same main surface of the glass or glass ceramic substrate as the coating and covers this main surface at least or only partially. The further coating is arranged between the glass or glass ceramic substrate and the coating. In particular, the further coating preferably adjoins the coating.
Eine solche Ausgestaltung der Abdeckplatte kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die weitere Beschichtung selbst nicht besonders mechanisch und/oder chemisch beständig ist. Beispielsweise ist es bekannt, dass Stoffe, die in Kontakt mit einer Abdeckplatte treten, die Oberfläche der Abdeckplatte bzw. des Glas- oder Glaskeramiksubstrats angreifen können. Wie vorstehend beschrieben, kann dies zu einer mechanischen Abrasion wie einem Verkratzen und/oder einem Abrieb der Oberfläche führen, aber es ist auch möglich, dass manche Stoffe in eine chemische Reaktion mit der Oberfläche treten und diese auf diese Weise degradieren. Insbesondere ist aber auch bekannt, dass gerade auf die Oberfläche der Abdeckplatte und/oder des Glas- oder Glaskeramiksubstrats aufgebrachte Beschichtungen, wie beispielsweise glasflussbasierte Beschichtungen, gegenüber mechanischen und/oder chemischen Angriffen besonders anfällig sein können. Dies kann beispielsweise daran liegen, dass solche glasflussbasierten Beschichtungen nur eine unzureichende Haftung zum Glas- oder Glaskeramiksubstrats aufbauen können, oder daran, dass beispielsweise die Oberfläche einer solchen glasflussbasierten, pigmentierten Beschichtung sehr rau ist und daher sowohl für einen mechanischen Angriff als auch für einen chemischen Angriff eine größere Angriffsfläche bietet. Gerade bei Kochplatten ist es beispielsweise auch möglich, dass Lebensmittel auf der Oberfläche der Abdeckplatte, welche im betrieblichen Gebrauch dem Benutzer zugewandt ist, also der Oberseite, einbrennen und dabei auch mit dem glasflussbasierten, pigmentierten Dekor eine innige Verbindung eingehen. Bei der Reinigung, welche vorzugsweise mittels eines sogenannten Schabers geschieht, ist es durchaus möglich, dass es zu einem Abtrag von Teilen des Dekors zusammen mit der Verschmutzung kommt. Dies ist nicht nur visuell störend, sondern kann auch dazu führen, dass große Teile wichtiger Markierungen von Funktionsbereichen abgetragen werden.Such a configuration of the cover plate can be advantageous in particular when the further coating itself is not particularly mechanically and / or chemically resistant. For example, it is known that substances that come into contact with a cover plate can attack the surface of the cover plate or the glass or glass ceramic substrate. As described above, this can lead to mechanical abrasion such as scratching and / or abrasion of the surface, but it is also possible that some substances enter into a chemical reaction with the surface and thus degrade it. In particular, however, it is also known that coatings applied to the surface of the cover plate and / or the glass or glass ceramic substrate, such as, for example, glass flow-based coatings, can be particularly susceptible to mechanical and / or chemical attacks. This can be due, for example, to the fact that such glass-flow-based coatings can only build up insufficient adhesion to the glass or glass-ceramic substrate, or because, for example, the surface of such a glass-flow-based, pigmented coating is very rough and therefore for both mechanical and chemical attack Attack offers a larger attack surface. In the case of hotplates in particular, it is also possible, for example, for food to burn onto the surface of the cover plate that faces the user during operational use, i.e. the top, and thereby also form an intimate connection with the glass-flow-based, pigmented decoration. When cleaning, which is preferably done by means of a so-called scraper, it is entirely possible that parts of the decoration will be removed together with the soiling. This is not only visually disruptive, but can also lead to large parts of important markings being removed from functional areas.
Daher ist es gemäß einer Ausführungsform der Abdeckplatte besonders bevorzugt, wenn die weitere Beschichtung auf derselben Hauptfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats angeordnet ist wie die Beschichtung und diese Hauptfläche zumindest oder lediglich teilweise bedeckt, wobei die weitere Beschichtung zwischen dem Glas- oder Glaskeramiksubstrat und der Beschichtung angeordnet ist. Dabei kann die weitere Beschichtung direkt an der Hauptfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats angeordnet sein, also in direktem Kontakt mit dem Glas- oder Glaskeramiksubstrat stehen. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn es zur Ausbildung einer innigen Verbindung zwischen dem Material des Glas- oder Glaskeramiksubstrats und dem der weiteren Beschichtung, also beispielsweise einer glasflussbasierten Beschichtung, kommen soll, beispielsweise zur Ausbildung einer Schmelz-Reaktionszone. Jedoch kann es auch möglich sein, dass zwischen der weiteren Beschichtung und der Oberfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats noch eine Beschichtung angeordnet ist, welche beispielsweise als Haftvermittler oder als Trennschicht wirkt, beispielsweise um die Bildung sogenannter Höfe um eine glasflussbasierte Beschichtung herum zu vermindern.Therefore, according to one embodiment of the cover plate, it is particularly preferred if the further coating is arranged on the same main surface of the glass or glass ceramic substrate as the coating and at least or only partially covers this main surface, the further coating being between the glass or glass ceramic substrate and the coating is arranged. The further coating can be arranged directly on the main surface of the glass or glass ceramic substrate, that is to say it can be in direct contact with the glass or glass ceramic substrate. This can be advantageous, for example, if an intimate connection is to be formed between the material of the glass or glass ceramic substrate and that of the further coating, for example a glass-flow-based coating, for example to form a melting reaction zone. However, it can also be possible for a coating to be arranged between the further coating and the surface of the glass or glass ceramic substrate, which acts, for example, as an adhesion promoter or as a separating layer, for example to reduce the formation of so-called halos around a glass-flow-based coating.
Vorteilhaft ist die Beschichtung auf die weitere Beschichtung aufgebracht. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtung gut auf der weiteren Beschichtung haftet, sodass es zu keinem Versagen der Haftung an der Grenzfläche zwischen der Beschichtung und der weiteren Beschichtung kommt. Denn wenn die Beschichtung auf die weitere Beschichtung aufgebracht ist, fungiert die Beschichtung als eine Art Topcoat und Schutzbeschichtung für die weitere Schicht und kann auf diese Weise auch gleichzeitig die mechanische und/oder chemische Beständigkeit der weiteren Beschichtung verbessern.The coating is advantageously applied to the further coating. For this purpose, it is advantageous if the coating adheres well to the further coating so that there is no failure of the adhesion at the interface between the coating and the further coating. Because when the coating is applied to the further coating, the coating functions as a type of topcoat and protective coating for the further layer and can in this way also improve the mechanical and / or chemical resistance of the further coating at the same time.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte ist das Glas- oder Glaskeramiksubstrat transparent ungefärbt oder transparent gefärbt ausgebildet. Dabei kann das Glas- oder Glaskeramiksubstrat sowohl beidseitig glatt ausgebildet sein als auch auf einer Seite, vorzugsweise auf der Seite, welche in der betrieblichen Nutzung dem Benutzer abgewandt ist, genoppt. Die Ausbildung des Glas- oder Glaskeramiksubstrats als transparent ungefärbt ist dann bevorzugt, wenn eine gute Durchsicht durch das Glas- oder Glaskeramiksubstrat und in entsprechender Weise auch durch die Abdeckplatte hindurch notwendig ist, beispielsweise für eine Sichtscheibe, insbesondere bei einer Sichtscheibe für Heißanwendungen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, ein transparentes ungefärbtes Glas- oder Glaskeramiksubstrat auszuwählen und auf einer Seite, vorzugsweise auf der Seite, welche in der betrieblichen Nutzung vom Benutzer oder Bediener abgewandt ist, zumindest teilweise eine die Durchsicht vermindernde Beschichtung vorzusehen. Eine solche Ausgestaltung ist beispielsweise für Anwendungen der Abdeckplatte als Kochplatte möglich, insbesondere, wenn in das Kochgerät auch Displays und/oder sonstige Anzeigeelemente integriert sind, die unterhalb der Abdeckplatte bzw. Kochplatte angeordnet sind. In diesem Fall ist nämlich eine besonders gute Durchsicht auf diese Anzeigeelemente möglich, insbesondere ist die Absorption von Licht des Anzeigeelements durch ein transparent gefärbt ausgebildetes Substrat hier nicht gegeben.According to a further embodiment of the cover plate, the glass or glass ceramic substrate is designed to be transparent, uncoloured or transparently colored. The glass or glass ceramic substrate can be smooth on both sides as well as dimpled on one side, preferably on the side that faces away from the user during operational use. The formation of the glass or Glass ceramic substrate as transparent and uncolored is preferred when a good view through the glass or glass ceramic substrate and in a corresponding manner also through the cover plate is necessary, for example for a viewing window, in particular a viewing window for hot applications. However, it can also be advantageous to select a transparent, uncolored glass or glass ceramic substrate and to at least partially provide a coating that reduces transparency on one side, preferably on the side that faces away from the user or operator during operational use. Such a configuration is possible, for example, for applications of the cover plate as a hotplate, in particular if displays and / or other display elements are also integrated into the cooking appliance and are arranged below the cover plate or hotplate. In this case, a particularly good view of these display elements is possible, in particular the absorption of light by the display element by a transparently colored substrate is not given here.
Jedoch kann es auch gerade vorteilhaft sein, gerade auch, aber nicht nur, für die Anwendung als Kochfläche das Glas- oder Glaskeramiksubstrat transparent gefärbt auszubilden. Auf diese Weise sind nämlich hinter oder unterhalb der Abdeckplatte angeordnete Bauteile und/oder Strukturen nicht mehr gut sichtbar. So kann es auch möglich sein, durch eine gezielt eingefärbte Absorption im Glas- oder Glaskeramiksubstrat die Transmission von sichtbarem Licht so einzustellen, dass bestimmte Elemente oder Strukturen durch die Abdeckplatte hindurch wahrzunehmen sind, andere jedoch nicht.However, it can also be advantageous to design the glass or glass ceramic substrate to be transparently colored for use as a cooking surface. In this way, components and / or structures arranged behind or below the cover plate are no longer clearly visible. It may also be possible to adjust the transmission of visible light by means of a specifically colored absorption in the glass or glass ceramic substrate in such a way that certain elements or structures can be perceived through the cover plate, but not others.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird dabei unter einer transparenten gefärbten Ausbildung eines Glas- oder Glaskeramiksubstrats verstanden, dass das Glas- oder Glaskeramiksubstrat insbesondere durch färbende Metallionen gefärbt ist. Dies wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch als Volumenfärbung verstanden. Als transparent wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ein Material und/oder ein Erzeugnis, wie beispielsweise ein Glas- oder Glaskeramiksubstrat, dann bezeichnet, wenn es nicht streuend ausgebildet ist. Im Gegensatz zu einer transparenten Ausbildung steht damit insbesondere eine opake und eine transluzente Ausbildung, wobei die Opazität bzw. die Transluzenz durch Streupartikel im Material bzw. im Erzeugnis hervorgerufen wird. Insbesondere ist es daher im Rahmen der vorliegenden Offenbarung möglich, dass ein Material und/oder ein Erzeugnis zwar absorbiert, aber dennoch als transparent bezeichnet wird, denn im Durchlicht ist die Transmission sichtbaren Lichts in diesem Falle zwar vermindert, jedoch kommt es bei einer solchen Ausbildung nicht zum Streuen des sichtbaren Lichts.In the context of the present disclosure, a transparent colored formation of a glass or glass ceramic substrate is understood to mean that the glass or glass ceramic substrate is colored in particular by coloring metal ions. In the context of the present disclosure, this is also understood as volume coloring. In the context of the present disclosure, a material and / or a product, such as, for example, a glass or glass ceramic substrate, is referred to as transparent if it is not designed to be scattering. In contrast to a transparent design, there is in particular an opaque and a translucent design, the opacity or translucency being caused by scattering particles in the material or in the product. In particular, it is therefore possible within the scope of the present disclosure for a material and / or a product to be absorbed, but still referred to as transparent, because the transmission of visible light in transmitted light is indeed reduced in this case, but it occurs with such a design not to scatter visible light.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte ist die Beschichtung auf der Hauptfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats angeordnet, welche im betrieblichen Einsatz der Abdeckplatte dem Benutzer zugewandt ist und also als Oberseite oder Vorderseite ausgebildet ist. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Beschichtung als harte und/oder abriebfeste Beschichtung ausgebildet ist, also besonders kratzfest und/oder abriebfest ist. Denn gerade auf der dem Benutzer im betrieblichen Einsatz zugewandten Seite wird in der Regel auch die größte Beanspruchung der Oberfläche der Abdeckplatte erfolgen, so beispielsweise bei der Oberseite einer Kochplatte.According to a further embodiment of the cover plate, the coating is arranged on the main surface of the glass or glass ceramic substrate which, when the cover plate is in use, faces the user and is therefore designed as a top or front side. This is particularly useful when the coating is designed as a hard and / or abrasion-resistant coating, that is to say is particularly scratch-resistant and / or abrasion-resistant. This is because it is precisely on the side facing the user during operational use that the greatest stress on the surface of the cover plate will usually take place, for example on the top of a hotplate.
Die Oberseite bzw. Vorderseite der Abdeckplatte weist dabei in der Regel eine spezielle Ausgestaltung auf. In der Regel ist die Oberseite bzw. Vorderseite einer Abdeckplatte zum einen glatt ausgebildet, wohingegen die Unterseite oder Rückseite der Abdeckplatte beispielsweise auch genoppt ausgebildet sein kann. Für den Fall der Ausbildung einer Abdeckplatte als Kochfläche ist die Oberseite der Abdeckplatte in der Regel auch mit weiteren Beschichtungen belegt, welche beispielsweise Funktionsbereiche wie Kochzonen markieren. Schließlich ist die Oberseite einer Abdeckplatte auch diejenige, ausgehend von der die Festigkeit der Abdeckplatte bestimmt wird. D.h. die mechanische Festigkeit der Abdeckplatte gegenüber Bruchbelastungen wird so bestimmt, dass die Oberseite diejenige Seite ist, auf welche die entsprechenden Belastungen einwirken, also auf die beispielsweise im Kugelfalltest eine Stahlkugel fällt.The top or front of the cover plate usually has a special design. As a rule, the upper side or front side of a cover plate is smooth on the one hand, whereas the underside or rear side of the cover plate can, for example, also be nubbed. In the event that a cover plate is designed as a cooking surface, the top of the cover plate is generally also covered with further coatings which, for example, mark functional areas such as cooking zones. Finally, the top of a cover plate is also the one from which the strength of the cover plate is determined. This means that the mechanical strength of the cover plate against breaking loads is determined in such a way that the top side is the side on which the corresponding loads act, i.e. on which a steel ball falls, for example in the ball drop test.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Abdeckplatte gemäß vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Es handelt sich dabei um ein physikalisches Beschichtungsverfahren (oder PVD, physical vapour deposition). Das Verfahren umfasst die Schritte
- - Bereitstellen eines Glas- oder Glaskeramiksubstrats
- - Einbringen des Glas- oder Glaskeramiksubstrats in eine Beschichtungskammer
- - Bereitstellen eines keramischen oder metallischen Targets umfassend die Komponenten A und B, wobei A vorzugsweise umfasst Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn, oder Mischungen hiervon und wobei B vorzugsweise umfasst AI, Fe, Cr, V oder Mischungen hiervon,
- - Bereitstellen eines Gases als Reaktivgas, wobei das Gas vorzugsweise Sauerstoff ist
- - Einstellen eines Drucks in der Beschichtungskammer, wobei der Druck zwischen
mindestens 1*10-3 mbar und höchstens 5*10-2 mbar beträgt - - Einstellen einer Temperatur von mehr als 40°C in der Beschichtungskammer, wobei die Herstellungstemperatur vorzugsweise höchstens 350°C beträgt,
- - Beschichten durch Aufdampfen oder Sputtern, wobei das Sputtern als DC-Sputtern oder als gepulstes Sputtern erfolgen kann, beispielsweise als Mittelfrequenz- oder Hochfrequenz-Sputtern,
- - Optional Nachbehandlung der Beschichtung durch einen weiteren Prozessschritt in der Form von thermischer Behandlung in einem Ofen, vorzugsweise einem Keramisierungsofen, durch Lasereintrag, durch Blitzlampenbehandlung, durch UV-Nachbehandlung, durch zusätzlichen Plasmaeintrag wie z.B. mittels Sauerstoffplasma im Vakuum oder mittels Plasmaline an Atmosphäre oder über Beflammung
und/ oder
optional Zugabe eines weiteren Stoffes in der Ausführung als Si oder Ti, wobei der Anteil des zusätzlichen Stoffes kleiner 10 %, bevorzugt kleiner 5 %, besonders bevorzugt kleiner 2 % beträgt
sodass wenigstens eine Hauptfläche wenigstens teilweise mit einer Beschichtung umfassend ein oder überwiegend oder im Wesentlichen oder vollständig bestehend aus einem Mischoxid der Formel AxByO4 beschichtet wird,
wobei das Stoffmengenverhältnis von A zu B zwischen
mindestens 0,3 und höchstens 0,7 liegt, wobei das Mischoxid und/oder die Beschichtung zumindest teilweise kristallin vorliegt, insbesondere polykristallin. wobei A bevorzugt umfasst Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn, oder Mischungen hiervon und wobei B bevorzugt umfasst AI, Fe, Cr, V oder Mischungen hiervon, und wobei vorzugsweise die Beschichtung einen Lichttransmissionsgrad von mehr als 70% aufweist.
- - Providing a glass or glass ceramic substrate
- - Introducing the glass or glass ceramic substrate into a coating chamber
- Provision of a ceramic or metallic target comprising the components A and B, where A preferably comprises Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn, or mixtures thereof and where B preferably comprises Al, Fe, Cr, V or mixtures thereof ,
- - Provision of a gas as a reactive gas, the gas preferably being oxygen
- - Setting a pressure in the coating chamber, the pressure being between at least 1 * 10 -3 mbar and at most 5 * 10 -2 mbar
- - Setting a temperature of more than 40 ° C in the coating chamber, the production temperature preferably being at most 350 ° C,
- Coating by vapor deposition or sputtering, whereby the sputtering can take place as DC sputtering or as pulsed sputtering, for example as medium-frequency or high-frequency sputtering,
- - Optional post-treatment of the coating by means of a further process step in the form of thermal treatment in an oven, preferably a ceramization oven, by laser input, by flash lamp treatment, by UV post-treatment, by additional plasma input such as by means of oxygen plasma in a vacuum or by means of plasma line in the atmosphere or above Flame exposure and / or optional addition of a further substance in the form of Si or Ti, the proportion of the additional substance being less than 10%, preferably less than 5%, particularly preferably less than 2%, so that at least one main surface is at least partially covered with a coating or one predominantly or essentially or completely consisting of a mixed oxide of the formula A x B y O 4 , the molar ratio of A to B being between at least 0.3 and at most 0.7, the mixed oxide and / or the coating at least partially is present in crystalline form, especially polycrystalline stallin. where A preferably comprises Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn, or mixtures thereof and where B preferably comprises Al, Fe, Cr, V or mixtures thereof, and the coating preferably has a light transmittance of more than 70% .
Es ist möglich, dass die Beschichtung inline erfolgt, aber es ist auch möglich, dass die Beschichtung in Form eines Batchverfahrens und damit nicht innerhalb einer Produktionslinie erfolgt.It is possible for the coating to take place inline, but it is also possible for the coating to take place in the form of a batch process and thus not within a production line.
Wie vorstehend bereits zur Schichtspannung ausgeführt, ist gerade mit dem Verfahren nach Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenbarung, insbesondere durch ein Beschichten mit einem Sputterverfahren nach Ausführungsformen, überraschenderweise eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Beschichtung möglich. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mit dem vorstehenden Verfahren, insbesondere mit einem Sputterverfahren, beispielsweise mit einem gepulsten Sputterm, insbesondere einem vorzugsweise gepulsten Mittelfrequenz- oder Hochfrequenz-Sputtern, Beschichtungen erhalten werden können, die zumindest teilweise kristallin, insbesondere polykristallin, ausgebildet sind (bzw. die ein Mischoxid umfassen, welches zumindest teilweise kristallin, insbesondere polykristallin, ausgebildet ist), und die dennoch eine geringe Schichtspannung aufweisen. Dieser Effekt kann durch eine zusätzliche Nachbehandlung der Beschichtung entweder direkt im Vakuum oder an Atmosphäre verstärkt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Unterstützung dieses Effektes ist eine zusätzlich Zugabe zumindest eines weiteren Stoffes, welcher als eine Art Keimbildner fungiert.As already explained above with regard to the layer tension, a very advantageous configuration of the coating is surprisingly possible with the method according to embodiments according to the present disclosure, in particular by coating with a sputtering method according to embodiments. Surprisingly, it has been shown that with the above method, in particular with a sputtering method, for example with a pulsed sputtering, in particular a preferably pulsed medium-frequency or high-frequency sputtering, coatings can be obtained which are at least partially crystalline, in particular polycrystalline, (or which comprise a mixed oxide which is at least partially crystalline, in particular polycrystalline), and which nevertheless have a low layer tension. This effect can be enhanced by additional post-treatment of the coating either directly in a vacuum or in an atmosphere. Another possibility to support this effect is to add at least one additional substance which acts as a kind of nucleating agent.
Beschichtete Proben können durch eine Nachbehandlung direkt in der Beschichtungskammer oder im Anschluss nach dem Beschichtungsprozess einer zusätzlichen Behandlung unterzogen werden. Dies kann auf unterschiedliche Arten passieren:
- - Thermische Nachbehandlung bei Temperaturen von wenigstens etwa 400°C, besser von wenigstens etwa 500°C, noch vorteilhafter bei wenigstens etwa 600°C oder sogar bei wenigstens etwa 900°C, maximal aber bei der maximalen Einsatztemperatur der Abdeckplatte von höchstens 1100°C, für vorzugsweise wenigstens 2 Stunden, besser wenigstens etwa 4 Stunden oder sogar mehr, bestenfalls von wenigstens etwa 6 Stunden, jedoch nicht
mehr als 100 Stunden, insbesondere bei atmosphärischem Druck. Auf diese Weise kann die Beschichtung „annealed“ werden, was auch als „ausgeheilt“ oder allgemein als thermisch nachbehandelt oder thermisch behandelt bezeichnet oder verstanden werden kann. Beispielsweise kann diese Nachbehandlung in einem thermischen Vorspannprozess der Abdeckplatte (insbesondere für den Fall, dass die Abdeckplatte ein Glassubstrat umfasst) oder einem Keramisierungsprozess der Abdeckplatte (insbesondere für den Fall, dass die Abdeckplatte ein Glaskeramiksubstrat umfasst) erfolgen. Vorteilhaft an der thermischen Nachbehandlung ist es insbesondere, dass diese thermische Nachbehandlung auch in Schritten erfolgen kann, die in der Prozessierung der Abdeckplatte nach erfolgter Beschichtung vorgesehen sind, beispielsweise einem thermischen Vorspannen oder in einem Keramisierungsprozess. D.h. es bedarf in diesem Fall keiner gesonderten Temperung der Abdeckplatte, sondern die thermische Nachbehandlung kann auch während sonstiger Prozessschritte stattfinden. Daher ist es vorteilhaft möglich, die thermische Behandlung in einem Keramisierungsofen, also während der Umwandlung eines Grünglases in eine Glaskeramik, oder in einem Vorspannofen, also während des thermischen Vorspannens eines Glassubstrats, durchzuführen. - - Behandlung mit einem Plasma (beispielsweise einem Argon, Sauerstoff, Ammoniak oder Wasserstoff- Plasma) bei einem Druck von höchstens etwa 10 mbar, bevorzugt höchstens etwa 5 mbar, ganz besonders bevorzugt höchstens etwa 1 mbar, jedoch vorzugsweise mindestens 0,001 mbar, für eine Dauer von mindestens 5 Minuten, bevorzugt mindestens 15 Minuten, besonders bevorzugt mindestens etwa 60 Minuten, jedoch vorzugsweise nicht
mehr als 10 Stunden, vorzugsweise nicht mehr als 5 Stunden, - - Behandlung mit einer Xenon-Blitzlampe bei unterschiedlichen Energien oder Energiedichten von wenigstens 8 J/cm2, bevorzugt wenigstens 20 J/cm2 und besonders bevorzugt wenigstens 40 J/cm2 für wenigstens eine, besser für mindestens fünf, besonders bevorzugt von zehn Entladungen oder mehr
- - Behandlung mit einer UV-Lampe, beispielsweise einer UV-Lampe, welche ein Linienspektrum aufweist, wobei bevorzugt die charakteristischen Linien dieses Linienspektrums bei 185 nm und/oder 254 nm liegen, für wenigstens 2 Stunden, bevorzugt wenigstens 4 Stunden, besonders bevorzugt wenigstens etwa 6 Stunden, jedoch nicht
mehr als 100 Stunden, bei atmosphärischem Druck behandelt werden, - - Behandlung mit einem Laser.
- Thermal aftertreatment at temperatures of at least about 400 ° C, better of at least about 500 ° C, even more advantageous at least about 600 ° C or even at least about 900 ° C, but at most at the maximum operating temperature of the cover plate of no more than 1100 ° C , for preferably at least 2 hours, more preferably at least about 4 hours or even more, at best for at least about 6 hours, but not more than 100 hours, especially at atmospheric pressure. In this way, the coating can be “annealed”, which can also be referred to or understood as “cured” or generally as thermally post-treated or thermally treated. For example, this post-treatment can take place in a thermal toughening process of the cover plate (in particular for the case that the cover plate comprises a glass substrate) or a ceramization process of the cover plate (in particular for the case that the cover plate comprises a glass ceramic substrate). A particular advantage of the thermal aftertreatment is that this thermal aftertreatment can also take place in steps that are provided in the processing of the cover plate after the coating has taken place, for example thermal toughening or in a ceramization process. In other words, in this case there is no need for a separate tempering of the cover plate, but the thermal aftertreatment can also take place during other process steps. It is therefore advantageously possible to carry out the thermal treatment in a ceramization furnace, that is to say during the conversion of a green glass in a glass ceramic or in a tempering furnace, i.e. during the thermal tempering of a glass substrate.
- Treatment with a plasma (for example an argon, oxygen, ammonia or hydrogen plasma) at a pressure of at most about 10 mbar, preferably at most about 5 mbar, very particularly preferably at most about 1 mbar, but preferably at least 0.001 mbar, for a period of at least 5 minutes, preferably at least 15 minutes, particularly preferably at least about 60 minutes, but preferably not more than 10 hours, preferably not more than 5 hours,
- Treatment with a xenon flash lamp at different energies or energy densities of at least 8 J / cm 2 , preferably at least 20 J / cm 2 and particularly preferably at least 40 J / cm 2 for at least one, better for at least five, particularly preferably out of ten discharges or more
- Treatment with a UV lamp, for example a UV lamp, which has a line spectrum, the characteristic lines of this line spectrum preferably being at 185 nm and / or 254 nm, for at least 2 hours, preferably at least 4 hours, particularly preferably at least about Treated for 6 hours, but not more than 100 hours, at atmospheric pressure,
- - Treatment with a laser.
Durch die Zugabe eines sogenannten Keimbildners, welcher für die Form AxByO4 zumindest aus Silizium oder Titan oder einem Gemisch beider Materialien besteht, kann das Kristallwachstum angeregt und/oder gefördert werden. Es kann daher alternativ oder zusätzlich zu einem Schritt einer Nachbehandlung auch die Zugabe eines Keimbildners bzw. eines Zusatzstoffs erfolgen. Die Menge an Zusatzstoff wird hierbei so gering gehalten, dass dieser keine negativen Auswirkungen auf die physikochemischen Eigenschaften der Beschichtung hervor ruft, jedoch dazu führt, dass die Kristallisationstemperatur herabgesetzt wird. Aus diesem Grunde beträgt die Menge an Keimbildner gemäß einer Ausführungsform weniger als 10 %, bevorzugt weniger als 5 %, besonders bevorzugt weniger als 2 % an der Verbindung AxByO4. Hierbei sind die vorstehenden Prozentangaben auf den Stoffmengenanteil bzw. auf die Stoffmenge bezogen (sogenannte Atom-% oder Mol-%). Mit anderen Worten ist in der Verbindung AxByCzO4 z deutlich kleiner als die Zahlen x und y. C umfasst hierbei vorzugsweise die Elemente Titan oder Silizium oder eine Mischung dieser beiden Elemente oder besteht aus dem Element Titan oder aus dem Element Silizium oder aus einer Mischung dieser Elemente.By adding a so-called nucleating agent, which for the form A x B y O 4 consists of at least silicon or titanium or a mixture of both materials, crystal growth can be stimulated and / or promoted. As an alternative or in addition to a post-treatment step, a nucleating agent or an additive can therefore also be added. The amount of additive is kept so low that it does not have any negative effects on the physicochemical properties of the coating, but leads to a reduction in the crystallization temperature. For this reason, according to one embodiment, the amount of nucleating agent is less than 10%, preferably less than 5%, particularly preferably less than 2%, of the compound A x B y O 4 . The above percentages are based on the amount of substance or amount of substance (so-called atom% or mol%). In other words, the connection A x B y C z O 4 z is significantly smaller than the numbers x and y. C here preferably comprises the elements titanium or silicon or a mixture of these two elements or consists of the element titanium or the element silicon or a mixture of these elements.
Ein zusätzlicher Keimbildner kann zu den Komponenten A und B in ein Legierungstarget zugemischt werden, so dass in diesem Target alle drei Elemente A, B und C vorhanden sind, wobei die Komponente C einen deutlich geringeren Anteil im Vergleich zu A oder B besitzt. Hierbei kann, wie vorstehend ausgeführt, die Komponente C aus Titan oder Silizium oder einer Mischung dieser Elemente gebildet sein. Dieses aus drei Komponenten bestehende oder diese drei Komponenten umfassende Legierungstarget lässt sich aufgrund der geringen Menge an der Komponente C nahezu identisch zu einem zweikomponentigen Target prozessieren.An additional nucleating agent can be added to components A and B in an alloy target, so that all three elements A, B and C are present in this target, with component C having a significantly lower proportion compared to A or B. As stated above, component C can be formed from titanium or silicon or a mixture of these elements. This alloy target consisting of three components or comprising these three components can be processed almost identically to a two-component target due to the small amount of component C.
Eine weitere Möglichkeit ist es, die dritte Komponente C über ein sogenanntes Co-Sputtern dem Plasma zuzugeben, wobei ein Targetmaterial aus den Komponenten A und B und ein zweites Targetmaterial aus der Komponente C besteht oder bestehen kann. Hierbei ist der Anteil der zur Verfügung gestellten Atome oder Ionen an Komponente C deutlich geringer als die Anzahl der Atome oder Ionen, die über das Legierungstarget der Komponenten A und B bereitgestellt wird. Gemäß einer Ausführungsform betrifft daher die vorliegende Offenbarung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Abdeckplatte, vorzugsweise einer Abdeckplatte nach einer der in der Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen eines Glas- oder Glaskeramiksubstrats
- - Einbringen des Glas- oder Glaskeramiksubstrats in eine Beschichtungskammer
- - Bereitstellen eines keramischen oder metallischen Targets umfassend die Komponenten A und B, wobei A vorzugsweise umfasst Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn, oder Mischungen hiervon und wobei B vorzugsweise umfasst AI, Fe, Cr, V oder Mischungen hiervon,
- - Bereitstellen eines Gases als Reaktivgas, wobei das Gas vorzugsweise Sauerstoff ist
- - Einstellen eines Drucks in der Beschichtungskammer, wobei der Druck zwischen
mindestens 1*10-3 mbar und höchstens 5*10-2 mbar beträgt, - - Einstellen einer Temperatur von mehr als 40°C in der Beschichtungskammer, wobei die Herstellungstemperatur vorzugsweise höchstens 350°C beträgt,
- - Beschichten durch Aufdampfen oder Sputtern, wobei das Sputtern als DC-Sputtern oder als gepulstes Sputtern erfolgen kann, beispielsweise als Mittelfrequenz- oder Hochfrequenz-Sputtern,
sodass wenigstens eine Hauptfläche wenigstens teilweise mit einer Beschichtung umfassend ein oder überwiegend oder im Wesentlichen oder vollständig bestehend aus einem Mischoxid der Formel AxByO4 beschichtet wird,
wobei das Stoffmengenverhältnis von A zu B zwischen
wobei das Mischoxid und/oder die Beschichtung zumindest teilweise kristallin vorliegt, insbesondere polykristallin.
wobei A bevorzugt umfasst Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn, oder Mischungen hiervon und
wobei B bevorzugt umfasst AI, Fe, Cr, V oder Mischungen hiervon, und wobei vorzugsweise die Beschichtung einen Lichttransmissionsgrad von mehr als 70% aufweist,
weiterhin aufweisend wenigstens eines der folgenden Merkmale:
- - eine Nachbehandlung der Beschichtung (2) durch einen weiteren Prozessschritt in der Form von thermischer Behandlung in einem Ofen, vorzugsweise einem Keramisierungsofen oder in einem Vorspannofen, durch Lasereintrag, durch Blitzlampenbehandlung, durch UV-Nachbehandlung, durch zusätzlichen Plasmaeintrag wie z.B. mittels Sauerstoffplasma im Vakuum und/oder mittels Plasmaline an Atmosphäre und/oder über Beflammung,
- - eine Zugabe einer weiteren Komponente umfassend oder bestehend aus Titan oder Silizium oder eine Mischung dieser beiden Elemente, wobei der Anteil der weiteren Komponente weniger
als 10 %, bevorzugt weniger als 5 % und besonders bevorzugt wenigerals 2 %, bezogen auf den Stoffmengenanteil, beträgt, sodass eine Beschichtung umfassend eine Verbindung AxByCzO4 mit z deutlich kleiner als x und y erhalten ist oder wird.
- - Providing a glass or glass ceramic substrate
- - Introducing the glass or glass ceramic substrate into a coating chamber
- Provision of a ceramic or metallic target comprising the components A and B, where A preferably comprises Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn, or mixtures thereof and where B preferably comprises Al, Fe, Cr, V or mixtures thereof ,
- - Provision of a gas as a reactive gas, the gas preferably being oxygen
- - Setting a pressure in the coating chamber, the pressure being between at least 1 * 10 -3 mbar and at most 5 * 10 -2 mbar,
- - Setting a temperature of more than 40 ° C in the coating chamber, the production temperature preferably being at most 350 ° C,
- Coating by vapor deposition or sputtering, whereby the sputtering can take place as DC sputtering or as pulsed sputtering, for example as medium-frequency or high-frequency sputtering,
so that at least one main surface is at least partially coated with a coating comprising one or predominantly or essentially or completely consisting of a mixed oxide of the formula A x B y O 4 ,
where the molar ratio of A to B is between at least 0.3 and at most 0.7,
wherein the mixed oxide and / or the coating is at least partially crystalline, in particular polycrystalline.
where A preferably comprises Fe, Mg, Be, Zn, Co, Si, Mn, or mixtures thereof and
where B preferably comprises Al, Fe, Cr, V or mixtures thereof, and where the coating preferably has a light transmittance of more than 70%,
furthermore having at least one of the following features:
- - A post-treatment of the coating (2) by a further process step in the form of thermal treatment in an oven, preferably a ceramization oven or in a tempering oven, by laser input, by flash lamp treatment, by UV post-treatment, by additional plasma input such as by means of oxygen plasma in a vacuum and / or by means of plasmaline in the atmosphere and / or via flame,
- an addition of a further component comprising or consisting of titanium or silicon or a mixture of these two elements, the proportion of the further component being less than 10%, preferably less than 5% and particularly preferably less than 2%, based on the molar proportion so that a coating comprising a compound A x B y C z O 4 with z significantly smaller than x and y is or will be obtained.
Es ist also gemäß dieser Ausführungsform möglich, dass die Beschichtung einen Keimbildner umfasst. Da der Stoffmengenanteil der Komponente C in der Beschichtung klein ist, wird somit ein dotiertes Mischoxid der Formel AxByO4 erhalten, wobei aufgrund eines geringen Anteils eines Dotierstoffs die wesentlichen Eigenschaften des Mischoxids weiterhin von den Hauptkomponenten A und B bestimmt werden, wie beispielsweise die Kristallstruktur. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird dabei unter einem Mischoxid der allgemeinen Formel AxByO4 auch ein dotiertes Mischoxid einer allgemeinen Formel AxByCzO4 verstanden, sofern die Komponente C höchstens mit 10 %, bezogen auf den Stoffmengenanteil, und ggf. auch weniger, vorhanden ist. Der Stoffmengenanteil kann auch durch das Verhältnis der Indizes x, y und z zueinander angegeben werden, wobei der Stoffmengenanteil (SMA) sich berechnet nach der folgenden Formel:
Dabei ist es weiterhin auch überraschend, dass die Beschichtung bzw. das von der Beschichtung umfasste Mischoxid zumindest teilweise kristallin vorliegt, insbesondere, wenn es sich um Mischoxid handelt, welches in der Spinellstruktur oder der inversen Spinellstruktur oder auch in der Olivinstruktur vorliegt. Denn es ist bekannt, dass die Bildung solcher kristalliner Strukturen in der Regel hohe Temperaturen erfordert, beispielsweise bei der Herstellung von Pulver (siehe beispielhaft
Überraschenderweise kann bei dem Verfahren nach der vorliegenden Anmeldung bereits bei niedrigen Temperaturen von höchstens 350°C in der Sputterkammer, welche sonst üblicherweise höchstens für das Trocknen von Precursormaterialien verwendet werden (siehe Orlinski et al, aaO), bereits zumindest eine Teilkristallinität erzielt werden.Surprisingly, with the method according to the present application, at least partial crystallinity can be achieved even at low temperatures of at most 350 ° C. in the sputtering chamber, which are otherwise usually used at most for drying precursor materials (see Orlinski et al, loc. Cit.).
Die vorliegende Offenbarung betrifft daher insbesondere auch eine Abdeckplatte, insbesondere eine Abdeckplatte nach vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, hergestellt oder herstellbar in einem Verfahren nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, sowie deren Verwendung.The present disclosure therefore also relates in particular to a cover plate, in particular a cover plate according to the embodiments described above, produced or producible in a method according to embodiments of the present disclosure, as well as the use thereof.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren weiter erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder einander entsprechende Merkmale. Es zeigen
-
1 bis 3 verschiedene Ausführungsformen von Abdeckplatten.
-
1 until3 different embodiments of cover plates.
Die Beschichtung
Der Bereich
Vorzugsweise ist die Abdeckplatte
Allgemein, ohne Beschränkung auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel einer Abdeckplatte
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Abdeckplatte auch einen Bereich
Die Beschichtung
Es ist vorteilhaft, wenn die Beschichtung
Die Abdeckplatte
Eine weitere schematische und nicht maßstabsgetreue Darstellung eines Schnittbildes durch eine Abdeckplatte
Gemäß einer Ausführungsform der Abdeckplatte
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Abdeckplatte
Weiterhin ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte
Beispielsweise kann die Beschichtung
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- AbdeckplatteCover plate
- 1010
- Glas- oder GlaskeramiksubstratGlass or glass ceramic substrate
- 11, 1211, 12
- Hauptflächen des Glas- oder GlaskeramiksubstratsMajor surfaces of the glass or glass ceramic substrate
- 100100
- Bereich der AbdeckplatteArea of the cover plate
- 101101
-
Teilbereich des Bereichs 100Part of
area 100 - 110110
- Bereich der Abdeckplatte ohne BeschichtungArea of the cover plate without coating
- 22
- BeschichtungCoating
- 33
- weitere Beschichtungfurther coating
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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