ES2207090T3

ES2207090T3 - Capa revestida y metodo de revestimiento de una capa.

Info

Publication number: ES2207090T3
Application number: ES99115178T
Authority: ES
Inventors: Valentino Villari
Original assignee: H R GLASS COATINGS BV; Hr Glass Coatings Bv
Current assignee: H R GLASS COATINGS BV; Hr Glass Coatings Bv
Priority date: 1999-08-16
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2004-05-16
Anticipated expiration: 2019-08-16
Also published as: PT1077203E; DE59906685D1; DK1077203T3; EP1077203A1; EP1077203B1; ATE247607T1

Abstract

Substrato con un sistema de capas a base de varias capas, caracterizado porque el sistema de capas contiene tres capas superpuestas, estando compuesta la primera de las tres capas esencialmente de NiCrxOy (siendo x = 2-4 e y = 3-6), la segunda capa esencialmente de un material dieléctrico y la tercera capa esencialmente de SiOxNy (siendo x = 1-3 e y = 2-4).

Description

Capa revestida y método de revestimiento de una capa.

La invención se refiere a un substrato con un sistema de capas a base de capas múltiples.

La invención se refiere además a un procedimiento para recubrir un substrato.

Los substratos recubiertos tienen aplicación en amplios sectores de la tecnología. Los recubrimientos sirven para mejorar las propiedades ópticas y/o químicas o mecánicas de los substratos.

La invención se refiere en particular a substratos transparentes, que estén dotados de un sistema de capas al menos parcialmente transparente a la luz.

Los substratos transparentes pueden ser por ejemplo láminas de plástico o de cristal. El concepto de cristal se utiliza aquí en su sentido general e incluye también materiales vítreos y sustancias vítreo cristalinas.

Es sabido cómo obtener una reducida capacidad de emisión y/o unos valores deseados de transmisión y/o reflexión del substrato recubierto mediante la elección adecuada de capas múltiples. De esta manera, por ejemplo, se pueden reducir las pérdidas de calor en los locales provistos de tales substratos, o se puede reducir la entrada de calor solar a los locales, mientras que el paso de la luz, en ambos sentidos, se ve obstaculizado en pequeña medida.

Para lograr las propiedades ópticas deseadas se emplea generalmente por lo menos una capa de un material reflectante, en particular de plata. La capa de material reflectante es suficientemente delgada para permitir el paso de la mayoría de los rayos del espectro visible, mientras que se refleja la mayor parte de la radiación infrarroja.

Se conocen diversas capas para proteger la capa de material reflectante contra efectos químicos o mecánicos.

Las capas adicionales protegen la capa reflectante físicamente contra la erosión y químicamente contra la corrosión.

Un substrato conforme a la especie se conoce por la memoria descriptiva alemana DE 39 41 027 A1. En este substrato recubierto hay encima de la lámina de cristal una capa de dióxido de titanio, otra capa de óxido de estaño y otra capa de dióxido de titanio.

Los sistemas de capas conocidos presentan el inconveniente de que los valores cromáticos en el sistema L*, a*, b* son desfavorables. Además no está garantizada la resistencia a los arañazos. Por ejemplo, en el ensayo de Taber, en el que se mide la abrasión del recubrimiento superficial, aparecen en las probetas unos arañazos continuos si se exponen, en un aparato de ensayo que contiene dos discos giratorios recubiertos de papel abrasivo, a una carga de 20 g de acuerdo con la Norma DIN 53799.

La invención tiene como objetivo desarrollar un sistema de capas que tenga unos parámetros ópticos convenientes y que presente una resistencia lo más alta posible a los arañazos.

De acuerdo con la invención este objetivo se consigue conformando un substrato conforme a la especie de tal manera que el sistema de capas contenga tres capas superpuestas, donde la primera de las tres capas es esencialmente de NiCr_{x}O_{y} (siendo x = 2-4 e y = 3-6), siendo la segunda capa esencialmente de un material dieléctrico y la tercera capa esencialmente de SiO_{x}N_{y} (siendo x = 1-3 e y = 2-4).

La invención prevé además que por lo menos una capa del sistema de capas sea de NiCr_{x}O_{y} y otra capa de SiO_{x}N_{y}. El recubrimiento contiene además por lo menos una capa dieléctrica.

La capa dieléctrica está dispuesta preferentemente entre la capa consistente esencialmente de NiCr_{x}O_{y} y la capa consistente esencialmente de SiO_{x}N_{y}.

De acuerdo con la invención se lleva a cabo además un procedimiento conforme a la especie de tal manera que sobre el substrato se aplican varias capas, donde por lo menos tres de las capas tienen la siguiente composición:

1 capa: NiCr_{x}O_{y} (siendo x = 2-4 e y = 3-6)

2 capa: material dieléctrico

3 capa: SiO_{x}N_{y} (siendo x = 1-3 e y = 2-4).

Una realización preferida del substrato y/o del procedimiento se caracteriza porque las tres capas se encuentran directamente superpuestas.

Es conveniente realizar el substrato de tal manera y/o llevar a cabo el procedimiento de tal manera que la primera capa sea la que esté más próxima al substrato.

Una realización preferida del substrato y/o del procedimiento se caracteriza porque las tres capas se encuentran encima de una capa que es esencialmente de plata.

Para esto se prefiere que debajo de la capa de plata haya una capa inferior de un material dieléctrico.

El material dieléctrico es en particular un óxido metálico, siendo especialmente ventajoso el óxido de zinc (ZnO).

Es conveniente realizar el substrato de tal manera y/o llevar a cabo el procedimiento de tal manera que debajo de la capa inferior haya otra capa.

La capa situada debajo de la capa inferior es preferentemente también de un material dieléctrico. Como material para la capa situada debajo de la capa inferior resulta especialmente adecuado el óxido de estaño (SnO_{2}).

Una realización preferida del substrato y/o del procedimiento se caracteriza porque encima de las capas de protección hay una capa metálica.

Se puede conseguir una resistencia química especialmente buena por el hecho de que la capa metálica sea de una aleación que contenga por lo menos dos componentes de aleación del grupo Zn, Sn, Al.

La capa metálica contiene por ejemplo una aleación de Sn/Zn/Al, con una proporción preferida del 35%/50%/5%, pero también otras proporciones de aleación resultan igualmente ventajosas, como por ejemplo 30%/68%/2%.

Es conveniente realizar el substrato de tal manera y/o llevar a cabo el procedimiento de tal manera que encima de la capa metálica haya una capa de cubierta ("top coating").

Para mejorar aún más la resistencia a los arañazos es conveniente que la capa de cubierta tenga esencialmente la misma composición química que una capa de protección situada más próxima a la capa metálica.

Se ha acreditado especialmente que la capa de cubierta sea esencialmente de SiO_{x}N_{y} ó de TiO_{2} ó de Si_{3}N_{4}.

Se pueden conseguir unas propiedades ópticas especialmente ventajosas si la capa de protección que contenga SiO_{x}N_{y} tiene un espesor entre 2 nm y 20 nm, en particular entre 5 nm y 15 nm.

Otra mejora de las propiedades ópticas se puede conseguir porque la capa de cubierta tiene un espesor entre 2 nm y 15 nm, en particular entre 3 nm y 10 nm.

Una realización preferida del substrato y/o del procedimiento se caracteriza porque por lo menos una de las capas se aplica mediante pulverización catódica.

Se pueden conseguir unas tasas de segregación elevadas y unos espesores de capa uniformes porque la pulverización catódica está apoyada al menos por un campo magnético.

Es conveniente realizar el substrato de tal manera y/o llevar a cabo el procedimiento de tal manera que el campo magnético tenga una frecuencia entre 30 y 40 kHz.

Una realización preferida del substrato y/o del procedimiento se caracteriza porque el apoyo del campo magnético tiene lugar por medio de un sistema Twin-Mag.

Es conveniente realizar el substrato de tal manera y/o llevar a cabo el procedimiento de tal manera que durante la pulverización por lo menos uno de los cátodos esté girando.

La elección de una frecuencia entre 30 y 40 kHz, de un sistema Twin-Mag y/o de la rotación del cátodo son especialmente adecuados para aplicar las capas de SiO_{x}N_{y}.

Otras ventajas, particularidades y perfeccionamientos convenientes de la invención se deducen de las sub-reivindicaciones y de la siguiente representación de ejemplos de realización preferidos, sirviéndose para ello de los dibujos.

El dibujo muestra un substrato con un sistema de recubrimiento con una primera estructura de capas.

La Fig. 1 muestra en una representación extendida perpendicularmente a la superficie del substrato, un substrato 10, en particular de un material transparente tal como el cristal, que lleva dispuesto encima un sistema de capas 20.

El sistema de capas 20 presenta ocho capas.

En una superficie 30 del substrato 10 orientada hacia el sistema de capas 20, hay una primera capa 40 de un material dieléctrico, en particular de un óxido metálico, preferentemente de SnO_{2}. La primera capa 40 presenta un espesor de 15 nm a 30 nm.

Sobre la primera capa 40 hay una capa inferior 50 de un material dieléctrico, en particular de un óxido metálico, preferentemente de ZnO. La capa inferior 50 tiene un espesor de 2 nm a 10 nm. Si se prepara la capa inferior con pulverizadores iónicos de media frecuencia, pulverizadores iónicos Twin-Mag o pulverizadores con cátodo rotativo, se puede elegir un espesor sumamente reducido.

Sobre la capa inferior 50 hay una capa metálica 60, que se compone preferentemente y principalmente de plata. La capa metálica 60 presenta un espesor preferido de 8 nm a 16 nm.

Sobre la capa metálica 60 hay una primera capa de protección 70, preferentemente de óxidos metálicos, en particular de NiCr_{x}O_{y} siendo 2 \leq x \leq 4 y 3 \leq y \leq 6.

La capa de protección 70 tiene un espesor preferentemente de 1 nm a 6 nm.

Sobre la primera capa de protección 70 hay una capa de agente adherente 80. La capa de agente adherente 80 es preferentemente de un material dieléctrico tal como un óxido metálico o Si_{3}N_{4}. Los óxidos metálicos preferidos son ZnO_{2} ó S_{n}O_{2}, donde los valores de dimensiones indicados a continuación se refieren al caso de que la capa de agente adherente consista esencialmente de S_{n}O_{2}. La capa de agente adherente puede presentar diversos espesores, que van de 2 nm a 50 nm. En el caso representado y preferido especialmente, la capa de agente adherente 80 presenta un espesor entre 20 nm y 25 nm.

Sobre la capa de agente adherente 80 hay otra capa de protección 90. La capa de protección 90 es preferentemente de SiO_{x}N_{y}. Un espesor preferido de la capa de protección 90 representa entre 5 nm y 15 nm.

Encima de la capa de protección 90 hay una capa metálica 100, en particular de una aleación metálica, donde la aleación metálica contiene preferentemente por lo menos dos componentes de aleación del grupo Sn, Zn, Al. La capa 100 presenta preferentemente un espesor inferior a 20 nm, prefiriéndose valores entre 2 nm y 15 nm, en particular entre 5 nm y 15 nm.

Otro aumento de la resistencia a los arañazos se puede conseguir porque encima de la capa metálica 100 hay una capa de cubierta 110. En una forma de realización conveniente, la capa de cubierta 110 es de SiO_{x}N_{y}, TiO_{2} ó Si_{3}N_{4}. En el caso ventajoso expuesto, la capa de cubierta 110 es de SiO_{x}N_{y}, con un espesor preferido entre 3 nm y 10 nm, siendo convenientes valores de aproximadamente 5 nm.

Otros ejemplos para la composición de sistemas de capas especialmente ventajosos, son los siguientes, comenzando en cada caso sobre un substrato de cristal:

a): una capa de SnO_{2} con un espesor preferido de 30 nm, una capa de ZnO con un espesor conveniente de 5 nm, una capa de Ag con un espesor preferido de 13 nm, una capa de NiCr_{x}O_{y} con un espesor conveniente de 5 nm, una capa de SnO_{2} con un espesor preferido de 20 nm, una capa de SiO_{x}N_{y} con un espesor conveniente de 8 nm, una capa de Zn:Sn:Al con un espesor preferido de 10 nm y una capa de SiO_{x}N_{y} con un espesor conveniente de 8 nm.

b): una capa de SnO_{2} con un espesor preferido de 32 nm, una capa de ZnO con un espesor conveniente de 3 nm, una capa de Ag con un espesor preferido de 13 nm, una capa de NiCr_{x}O_{y} con un espesor conveniente de 5 nm, una capa de Si_{3}N_{4} con un espesor preferido de 20 nm, una capa de SiO_{x}N_{y} con un espesor conveniente de 10 nm, una capa de Zn:Sn:Al con un espesor preferido de 10 nm y una capa de TiO_{2} con un espesor conveniente de 8 nm;

c): una capa de SnO_{2} con un espesor preferido de 33 nm, una capa de ZnO con un espesor conveniente de 4 nm, una capa de Ag con un espesor preferido de 13 nm, una capa de NiCr_{x}O_{y} con un espesor conveniente de 5 nm, una capa de ZnO con un espesor preferido de 20 nm, una capa de SiO_{x}N_{y} con un espesor conveniente de 10 nm, una capa de Zn:Sn:Al con un espesor preferido de 10 nm y una capa de Si_{3}N_{4} con un espesor conveniente de 6 nm.

d): una capa de SnO_{2} con un espesor preferido de 33 nm, una capa de ZnO con un espesor conveniente 4 nm, una capa de Ag con un espesor preferido de 13 nm, una capa de NiCr_{x}O_{y} con un espesor conveniente de 5 nm, una capa de SnO_{2} con un espesor preferido de 20 nm, una capa de SiO_{x}N_{y} con un espesor conveniente de 8 nm, una capa de Zn:Sn:Al con un espesor preferido de 10 nm y una capa de TiO_{2} con un espesor conveniente de 5 nm.

e): una capa de SnO_{2} con un espesor preferido de 33 nm, una capa de ZnO con un espesor conveniente de 4 nm, una capa de Ag con un espesor preferido de 13 nm, una capa de NiCr_{x}O_{y} con un espesor conveniente de 5 nm, una capa de SnO_{2} con un espesor preferido de 20 nm, una capa de SiO_{x}N_{y} con un espesor conveniente de 8 nm, una capa de Zn:Sn:Al con un espesor preferido de 10 nm y una capa TiO_{2} con un espesor preferido de 8 nm.

\newpage

Lista de referencias

10: Substrato

20: Sistema de capas

30: Superficie

40: Primera capa

50: Capa inferior

60: Capa metálica

70: Capa de protección

80: Capa de agente adherente

90: Capa de protección

100: Capa metálica

110: Capa de cubierta

Claims

1. Substrato con un sistema de capas a base de varias capas, caracterizado porque el sistema de capas contiene tres capas superpuestas, estando compuesta la primera de las tres capas esencialmente de NiCr_{x}O_{y} (siendo x = 2-4 e y = 3-6), la segunda capa esencialmente de un material dieléctrico y la tercera capa esencialmente de SiO_{x}N_{y} (siendo x = 1-3 e y = 2-4).

2. Substrato según la reivindicación 1, caracterizado porque las tres capas están inmediatamente superpuestas.

3. Substrato según una o varias de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la primera capa es la que está más próxima al substrato.

4. Substrato según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las tres capas se encuentran por encima de una capa compuesta esencialmente de plata.

5. Substrato según la reivindicación 4, caracterizado porque debajo de la capa de plata hay una capa inferior de un material dieléctrico.

6. Substrato según la reivindicación 5, caracterizado porque debajo de la capa inferior hay otra capa más.

7. Substrato según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque encima de las capas de protección hay una capa metálica.

8. Substrato según la reivindicación 7, caracterizado porque la capa metálica es de una aleación que contiene por lo menos dos componentes de aleación del grupo Zn, Sn, Al.

9. Substrato según una o varias de las reivindicaciones 1 ó 7, caracterizado porque encima de la capa metálica hay una placa de cubierta.

10. Substrato según la reivindicación 9, caracterizado porque la capa de cubierta presenta esencialmente la misma composición química que la capa de protección que está más próxima a la capa metálica.

11. Substrato según una o varias de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque la capa de cubierta es esencialmente de SiO_{x}N_{y} ó de TiO_{2} ó de Si_{3}N_{4}.

12. Substrato según una o varias de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la capa de protección que contiene SiO_{x}N_{y} presenta un espesor entre 2 nm y 20 nm, en particular entre 5 nm y 15 nm.

13. Substrato según una o varias de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque la capa de cubierta presenta un espesor entre 2 nm y 15 nm, en particular entre 3 nm y 10 nm.

14. Procedimiento para recubrir un substrato, caracterizado porque sobre el substrato se aplican varias capas, de las que por lo menos tres capas presentan la siguiente composición:

1 capa: NiCr_{x}O_{y} (siendo x = 2-4 e y = 3-6)

2 capa: material dieléctrico

3 capa: SiO_{x}N_{y} (siendo x = 1-3 e y = 2-4)

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque por lo menos una de las placas se aplica mediante pulverización catódica.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la pulverización catódica está apoyada por lo menos por un campo magnético.

17. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque el campo magnético tiene una frecuencia entre 30 y 40 kHz.

18. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 16 ó 17, caracterizado porque el apoyo mediante el campo magnético tiene lugar por medio de un sistema Twin-Mag.

\newpage

19. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque durante la pulverización por lo menos uno de los cátodos está girando.