ES2924655T3 - Artículo recubierto con recubrimiento de baja E que tiene un sistema de reflexión de IR con capa(s) de barrera a base de plata y zinc - Google Patents

Artículo recubierto con recubrimiento de baja E que tiene un sistema de reflexión de IR con capa(s) de barrera a base de plata y zinc Download PDF

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Abstract

Un artículo revestido incluye una capa reflectante de infrarrojos (IR) basada en plata (Ag) sobre un sustrato de vidrio que se proporciona junto a y en contacto con al menos una capa de barrera que incluye zinc (Zn) metálico o sustancialmente metálico para mejorar la durabilidad química. características del recubrimiento de baja emisividad. En ciertas realizaciones de ejemplo, la capa basada en plata puede intercalarse entre la primera y la segunda capas de barrera metálicas o sustancialmente metálicas de zinc o que lo incluyen. La(s) capa(s) reflectante(s) de IR y la(s) capa(s) de barrera a base de zinc son parte de un revestimiento de baja emisividad (low-E). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Artículo recubierto con recubrimiento de baja E que tiene un sistema de reflexión de IR con capa(s) de barrera a base de plata y zinc
Esta solicitud se refiere a un artículo recubierto que incluye una(s) capa(s) de reflexión de infrarrojos (IR) a base de plata (Ag) que se proporciona(n) adyacente(s) a y en contacto con al menos una capa de barrera a base de zinc (Zn) metálica o sustancialmente metálica con el fin de mejorar las características de durabilidad química del recubrimiento de baja E. En determinadas realizaciones de ejemplo, la capa a base de plata puede estar intercalada entre las capas de barrera metálicas o sustancialmente metálicas primera y segunda de o que incluyen zinc (Zn). La(s) capa(s) de reflexión de IR y la(s) capa(s) de barrera a base de zinc forman parte de un recubrimiento de baja emisividad (baja E), y puede(n) estar intercalada(s) entre al menos capas dieléctricas transparentes. Tal recubrimiento de baja E puede usarse en aplicaciones tales como ventanas monolíticas, unidades de ventana de vidrio aislante (IG).
Antecedentes y sumario de las realizaciones de ejemplo de la invención
En la técnica se conocen los artículos recubiertos para su uso en aplicaciones de ventana tales como unidades de ventana de vidrio aislante (IG), ventanas de vehículos, ventanas monolíticas y/o similares. En determinados casos de ejemplo, los diseñadores de artículos recubiertos a menudo buscan una combinación de alta transmisión visible, color sustancialmente neutro, baja emisividad (o emitancia), baja resistencia laminar (Rs), bajos valores de U en el contexto de unidades de ventana de IG y/o baja resistividad específica. La alta transmisión visible y el color sustancialmente neutro pueden permitir el uso de los artículos recubiertos en aplicaciones en las que se desean estas características, tales como en aplicaciones de ventanas de vehículos o arquitectónicas, mientras que las características de baja emisividad (baja E), baja resistencia laminar y baja resistividad específica permiten que tales artículos recubiertos bloqueen cantidades significativas de radiación IR para reducir, por ejemplo, el calentamiento indeseable de los interiores de vehículos o edificios.
En la técnica se conocen recubrimientos de baja E que tienen al menos una capa de reflexión de IR a base de plata. Por ejemplo, véanse las patentes estadounidenses n.os 5.344.718, 6.576.349, 8.945.714, 9.371.684, 9.028.956, 9.556.070, 8.945.714, 9.028.983. Los recubrimientos de baja E sobre vidrio se usan ampliamente en edificios comerciales y residenciales para ahorrar energía. El recubrimiento de baja E de Ag doble es un producto de baja E dominante debido a sus excelentes propiedades de baja emisividad y a su excelente control de ganancia de calor solar.
Los documentos DE 196 07 611 C1, US 6 432 545 B1, EP 0 233 003 A1 y US 2014/356634 A1 describen recubrimientos de baja E adicionales.
Sin embargo, los recubrimientos de baja E convencionales con capa(s) de reflexión de IR de plata presentan problemas asociados con la durabilidad química y/o la durabilidad medioambiental que limitan sus aplicaciones. Un motivo es que las capas de reflexión de IR de plata no son muy estables, especialmente para los recubrimientos de baja E de tipo plata doble. Una vez que la Ag se descompone o daña, se degradan las propiedades ópticas, eléctricas y térmicas (emisividad) de la plata. Por ejemplo, un recubrimiento de baja E de control solar con apilamiento de vidrio/Si3N4/NiCr/Ag/NiCr/Si3N4 proporciona un control solar eficiente, pero no puede resistir de manera razonable a entornos químicos tales como las condiciones medioambientales ácidas del HCl. Aunque existen algunos recubrimientos de baja E duraderos en el mercado, sus rendimientos son deficientes especialmente con respecto a valores de razón de luz con respecto a ganancia solar (LSG) indeseablemente bajos de alrededor de 1,0 o menos. Cuanto mayor sea el valor de LSG, más energía se ahorrará. La LSG se calcula como Tvis/SHGC, donde SHGC es según el NRFC 2001.
Las realizaciones definidas en las reivindicaciones independientes 1, 11, 16 y 18 de esta invención resuelven estos problemas al proporcionar un recubrimiento de baja E y métodos para preparar el mismo que tiene durabilidad de plata (por ejemplo, durabilidad química) mejorada, al tiempo que mantiene altos valores de LSG. Las realizaciones de ejemplo de esta invención se refieren a un artículo recubierto que incluye una(s) capa(s) de reflexión de infrarrojos (IR) a base de plata (Ag) que se proporciona(n) adyacente(s) a y en contacto con al menos una capa de barrera a base de zinc (Zn) metálica o sustancialmente metálica con el fin de mejorar las características de durabilidad química del recubrimiento de baja E. En determinadas realizaciones de ejemplo, la capa a base de plata puede estar intercalada entre las capas de barrera metálicas o sustancialmente metálicas primera y segunda de o que incluyen zinc (Zn). La(s) capa(s) de reflexión de IR y las capa(s) de barrera a base de zinc forman parte de un recubrimiento de baja emisividad (baja E), y pueden estar intercaladas entre al menos unas capas dieléctricas transparentes. Se ha hallado sorprendentemente que proporcionar una capa de reflexión de IR a base de plata directamente entre y adyacente a las capas de barrera metálicas o sustancialmente metálicas primera y segunda de o que incluyen zinc proporciona una resistencia a la corrosión y una durabilidad química mejoradas de la(s) capa(s) de reflexión de IR a base de plata y del recubrimiento global, al tiempo que mantiene buenas propiedades ópticas y de emisividad tales como altos valores de LSG de al menos 1,10 (más preferiblemente de al menos 1,20 y algunas veces de al menos 1,30).
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en sección transversal de un artículo recubierto según una realización de ejemplo de esta invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal de un artículo recubierto según otra realización de ejemplo de esta invención.
Descripción detallada de las realizaciones de ejemplo de la invención
Haciendo referencia ahora a los dibujos en los que números de referencia similares indican partes similares a lo largo de las varias vistas.
Las realizaciones de esta invención se refieren a un artículo recubierto que incluye un sustrato 1 de vidrio que soporta un recubrimiento de baja E tal como se define en las reivindicaciones independientes 1 y 11 y a métodos para prepararlo tal como se define en las reivindicaciones independientes 16 y 18. El recubrimiento de baja E se diseña para tener durabilidad de plata (por ejemplo, durabilidad química) mejorada, al tiempo que mantiene altos valores de LSG. Las realizaciones de ejemplo de esta invención se refieren a un artículo recubierto que incluye al menos una(s) capa(s) 9 de reflexión de infrarrojos (IR) a base de plata (Ag) que se proporciona(n) adyacente(s) a y en contacto con al menos una capa 10a y/o 10b de barrera a base de zinc (Zn) metálica o sustancialmente metálica con el fin de mejorar las características de durabilidad química del recubrimiento de baja E. En determinadas realizaciones de ejemplo, la capa 9 de reflexión de IR a base de plata puede estar intercalada entre las capas 10a y 10b de barrera metálicas o sustancialmente metálicas primera y segunda de o que incluyen zinc (Zn). La(s) capa(s) 9 de reflexión de IR y la(s) capa(s) 10a, 10b de barrera a base de zinc forman parte de un recubrimiento de baja emisividad (baja E), y pueden estar intercaladas entre al menos unas capas dieléctricas transparentes tales como las capas 2, 13 y/o 15. Se ha hallado sorprendentemente que proporcionar una capa 9 de reflexión de IR a base de plata directamente entre y adyacente a las capas 10a y 10b de barrera metálicas o sustancialmente metálicas primera y segunda de o que incluyen zinc proporciona una resistencia a la corrosión y una durabilidad química mejoradas de la(s) capa(s) 9 de reflexión de IR a base de plata y del recubrimiento de baja E global, al tiempo que se mantienen buenas propiedades ópticas y de emisividad tales como altos valores de LSG de al menos 1,10 (más preferiblemente de al menos 1,20 y algunas veces de al menos 1,30). Estos valores de LSG se miden monolíticamente. Tales artículos recubiertos pueden usarse en aplicaciones tales como ventanas monolíticas, unidades de ventana de vidrio aislante (IG), y similares.
La figura 1 es una vista en sección transversal de un artículo recubierto según una realización de ejemplo de esta invención. El artículo recubierto incluye un sustrato 1 de vidrio (por ejemplo, sustrato de vidrio transparente, verde, bronce o verde azulado de desde aproximadamente 1,0 hasta 10,0 mm de grosor, más preferiblemente de desde aproximadamente 1,0 mm hasta 6,0 mm de grosor) y un recubrimiento 25 de baja E de múltiples capas (o sistema de capas) proporcionado sobre el sustrato 1 o bien directa o bien indirectamente. Tal como se muestra en la figura 1, el recubrimiento 25 de baja E es de o incluye una capa 2 dieléctrica transparente de o que incluye nitruro de silicio (por ejemplo, Si3N4 , o alguna otra estequiometría adecuada), una capa 7 dieléctrica transparente que incluye óxido de zinc (por ejemplo, ZnOx , donde “x” puede ser aproximadamente 1; o ZnAlOx ), una capa 9 de reflexión de IR (infrarrojos) metálica o sustancialmente metálica de o que incluye plata, capas 10a y 10b de barrera a base de zinc proporcionadas directamente sobre y en contacto con la capa 9 de reflexión de IR a base de plata sobre ambos lados de la misma, una capa 11 de barrera de o que incluye un óxido y/o nitruro de Ni y/o Cr (por ejemplo, NiCrOx ), y una recubrimiento superior de o que incluye una capa 13 dieléctrica transparente que incluye óxido de estaño y una capa 15 dieléctrica transparente que incluye nitruro de silicio. Las capas 2 y/o 15 que incluyen nitruro de silicio pueden incluir además Al, oxígeno, o similar, y la capa 13 de óxido de estaño puede incluir además del mismo modo otros materiales tales como nitrógeno, zinc, o similar. También pueden proporcionarse otras capas y/u otros materiales en el recubrimiento en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención, y también es posible que determinadas capas puedan retirarse o dividirse en determinados casos de ejemplo. Por ejemplo, puede proporcionarse una capa de recubrimiento superior de óxido de circonio (no mostrada) por encima de la capa 15 en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención. Como otro ejemplo, puede omitirse la capa 10a o la capa 10b en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención. Además, puede doparse una o más de las capas comentadas anteriormente con otros materiales en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal de un artículo recubierto según otra realización de ejemplo de esta invención. La figura 2 es la misma que la figura 1, excepto que en la realización de la figura 2, las capas 7 y 11 son de NiCr y/o NiCrOx y se omite la capa 13 de la figura 1. En ambas de las realizaciones de la figura 1 y la figura 2, el recubrimiento 25 de baja E incluye al menos una(s) capa(s) 9 de reflexión de IR a base de plata proporcionada(s) adyacente(s) a y en contacto con al menos una capa 10a y/o 10b de barrera a base de zinc metálica o sustancialmente metálica con el fin de mejorar la durabilidad química del recubrimiento de baja E.
Los recubrimientos de baja E a base de plata convencionales presentan problemas de durabilidad química tal como se explicó anteriormente, tal como en los disolventes HCl y CASS. Un mecanismo para la corrosión es la corrosión galvánica: la corrosión bimetálica se produce cuando dos metales, con diferentes potenciales, están en contacto eléctrico mientras se encuentran en un líquido corrosivo electroconductor. El efecto de dos metales juntos aumenta la velocidad de corrosión del ánodo y reduce o incluso suprime la corrosión del cátodo. Por tanto, los materiales de ánodo se corroerán mucho más rápido, y se suprime la corrosión del cátodo. En realizaciones de ejemplo de esta invención, la capa 9 de reflexión de IR de plata está en la posición de cátodo, de modo que la plata 9 de cátodo estará protegida por los materiales 10a, 10b de ánodo. El zinc 10a, 10b metálico o sustancialmente metálico se proporciona como vecino directo de la plata 9 para proteger a la plata frente a la corrosión química en apilamientos de baja E según realizaciones de ejemplo de esta invención.
Obsérvese que “sustancialmente” metálica significa metálica con no más del 10% de contenido en oxígeno, más preferiblemente no más del 5% de contenido en oxígeno, % atómico. Las capas 10a y 10b a base de Zn sustancialmente metálica pueden contener desde el 0 hasta el 10% de oxígeno y/o nitrógeno, más preferiblemente desde el 0 hasta el 5% de oxígeno y/o nitrógeno (% atómico), en realizaciones de ejemplo de esta invención.
En casos monolíticos, el artículo recubierto incluye sólo un sustrato tal como el sustrato 1 de vidrio (véanse las figuras 1-2). Sin embargo, los artículos recubiertos monolíticos en el presente documento pueden usarse en dispositivos tales como unidades de ventana de IG, por ejemplo, que incluyen múltiples sustratos de vidrio. Se ilustran y describen unidades de ventana de IG de ejemplo, por ejemplo, en las patentes estadounidenses n.os 5.770.321, 5.800.933, 6.524.714, 6.541.084 y US 2003/0150711, cuyas divulgaciones se incorporan todas ellas al presente documento mediante referencia. Una unidad de ventana de IG de ejemplo puede incluir, por ejemplo, el sustrato 1 de vidrio recubierto mostrado en las figuras 1-2 acoplado a otro sustrato de vidrio a través de espaciador(es), sellante(s) o similar(es), definiéndose un hueco entre los mismos. Este hueco entre los sustratos en realizaciones de unidades de IG puede llenarse, en determinados casos, con un gas tal como argón (Ar). Una unidad de IG de ejemplo puede comprender un par de sustratos de vidrio sustancialmente transparentes espaciados entre sí, cada uno de aproximadamente 3-4 mm de grosor, uno de los cuales está recubierto con un recubrimiento en el presente documento en determinados casos de ejemplo, en el que el hueco entre los sustratos puede ser de desde aproximadamente 5 hasta 30 mm, más preferiblemente de desde aproximadamente 10 hasta 20 mm y lo más preferiblemente de desde aproximadamente 12 hasta 16 mm. En determinados casos de ejemplo, el recubrimiento puede proporcionarse sobre el lado del sustrato 1 de vidrio interno o externo que mira hacia el hueco.
Haciendo referencia a las figuras 1-2, se proporciona una capa 2 dieléctrica transparente que incluye nitruro de silicio con propósitos de antirreflexión, y se ha hallado que permite que se reduzcan los cambios de color. La capa 2 de nitruro de silicio puede ser de o incluir Si3N4. Alternativamente, la capa 2 de nitruro de silicio puede ser del tipo rica en Si (no completamente estequiométrica). Además, una o ambas de las capas 2 y/o 15 de nitruro de silicio puede incluir además un dopante tal como aluminio o acero inoxidable y/o pequeñas cantidades de oxígeno. Estas capas pueden depositarse a través de pulverización catódica en determinadas realizaciones de ejemplo, o a través de cualquier otra técnica adecuada. Es posible que puedan usarse otros materiales tales como óxido de titanio, estannato de zinc u óxido de estaño para la(s) capa(s) 2 y/o 15 dieléctrica(s) transparente(s).
La capa 7 semilla dieléctrica transparente es de o incluye óxido de zinc (por ejemplo, ZnO) en la realización de la figura 1. El óxido de zinc de la(s) capa(s) 7 también puede contener otros materiales, tales como Al (por ejemplo, para formar ZnAlOx ) en determinadas realizaciones de ejemplo. Por ejemplo, en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención, la capa 7 de óxido de zinc puede doparse con desde aproximadamente el 1 hasta el 10% de Al (o B), más preferiblemente desde aproximadamente el 1 hasta el 5% de Al (o B) y lo más preferiblemente desde aproximadamente el 2 hasta el 4% de Al (o B). El uso de óxido de zinc 7 debajo de la plata en la capa 9 permite que se logre una excelente calidad de la plata. En determinadas realizaciones de ejemplo (por ejemplo, que van a comentarse a continuación), la capa 7 que incluye óxido de zinc puede formarse a través de la pulverización catódica de un objetivo de pulverización catódica de magnetrón rotatorio de metal o ZnO cerámico. Se ha hallado que el uso del objetivo cerámico en determinadas realizaciones de ejemplo (por ejemplo, de ZnO, que puede estar dopado o no con Al, F o similar) permite que se proporciona una alta calidad de la plata, dando como resultado de ese modo un recubrimiento de menor emisividad. Aunque la Zn:O en el objetivo cerámico puede ser estequiométrica en determinadas realizaciones de ejemplo, en su lugar puede usarse al menos un objetivo cerámico estequiométrico que comprende ZnOx (por ejemplo, donde 0,25 < x < 0,99, más preferiblemente 0,50 < x < 0,97 e incluso más preferiblemente 0,70 < x < 0,96) en la deposición por pulverización catódica de una capa 7 que incluye óxido de zinc que puede ser estequiométrica en determinados casos. Es posible que puedan usarse otros materiales tales como estannato de zinc, NiCr, NiCrNx , NiCrMoNx o NiCrOx para la capa 7 en realizaciones alternativas de esta invención. Aunque la capa 7 semilla es de o incluye óxido de zinc en la realización de la figura 1, esta capa puede ser de o incluir otros materiales tales como estannato de zinc, NiCr o NiCrOx , mostrando la figura 2 una realización de ejemplo en la que la capa 7 es de o incluye NiCr y/o NiCrOx .
La capa 9 de reflexión de infrarrojos (IR) transparente es preferiblemente conductora y metálica o sustancialmente metálica, y preferiblemente comprende o consiste esencialmente en plata (Ag). La capa 9 de reflexión de IR ayuda a permitir que el recubrimiento tenga baja E y/o buenas características de control solar tales como baja emitancia, baja resistencia laminar, etc. En determinadas realizaciones de ejemplo, la capa 9 de reflexión de IR de plata (Ag) está ubicada entre y directamente en contacto con las capas 10a y 10b a base de zinc (Zn) metálica o sustancialmente metálica, tal como se muestra en las figuras 1-2. Las capas 10a y 10b de barrera pueden depositarse completamente de zinc en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención, o pueden ser opcionalmente de zinc dopado con desde el 1 hasta el 20% de Al, más preferiblemente dopado con desde el 1 hasta el 10% de Al. Por tanto, las capas 10a y 10b pueden ser de Zn en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención, o pueden ser de ZnAl, ZnAg o ZnAlAg en otras realizaciones de ejemplo de esta invención. Las capas 10a y/o 10b de barrera a base de zinc, tal como se depositan tal como a través de deposición por pulverización catódica, son preferiblemente metálicas o sustancialmente metálicas con no más del 10% de contenido en oxígeno, más preferiblemente no más del 5% de contenido en oxígeno, % atómico. Si una capa 11 de óxido tal como NiCrOx se deposita por pulverización catódica por encima de la capa 10b de barrera, entonces es posible que la capa 10b de barrera se oxide en cierta medida durante la deposición de la capa 11 por encima de la misma. Sin embargo, si la capa 11 no es una capa de óxido, y en su lugar es una capa de nitruro, entonces su deposición no debe provocar ninguna oxidación significativa de la capa 10b de barrera. Tal como se explica en el presente documento, se ha hallado sorprendentemente que proporcionar una capa 9 de reflexión de IR a base de plata directamente entre y adyacente a las capas 10a y 10b de barrera metálicas o sustancialmente metálicas primera y segunda de o que incluyen zinc proporciona una resistencia a la corrosión y una durabilidad química mejoradas de la(s) capa(s) 9 de reflexión de IR a base de plata y del recubrimiento de baja E global, al tiempo que se mantienen buenas propiedades ópticas y de emisividad tales como altos valores de LSG. Una o ambas de las capas de barrera puede formarse de ZnAg, tal como zinc dopado con desde el 1 hasta el 15% de Ag, en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención. Además, puede omitirse la capa 10a en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención.
Todavía haciendo referencia a las figuras 1-2, la capa 11 de barrera secundaria puede ser de o incluir un óxido de Ni y/o Cr, o puede ser metálica y de o incluir Ni y/o Cr, y puede ser nitruro, por ejemplo. En determinadas realizaciones de ejemplo, las capas 7 y/u 11 de barrera pueden ser de o incluir, cada una, NiCr, NiCrNx , NiCrMo, NiCrMoOx , NiCrMoNx , NiTiNbOx , óxido de níquel (Ni), óxido de cromo (Cr), TiOx o un óxido de aleación de níquel tal como óxido de níquel y cromo (NiCrOx), u otro material adecuado. Las capas 7 y 11 pueden contener aproximadamente el 0-20% de nitrógeno, más preferiblemente desde aproximadamente el 1 hasta el 10% de nitrógeno, en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención. La capa 11 (por ejemplo, de o que incluye un óxido de Ni y/o Cr) puede clasificarse o no en función de la oxidación en diferentes realizaciones de esta invención. La clasificación en función de la oxidación significa que el grado de oxidación en la capa cambia a través del grosor de la capa de modo que, por ejemplo, una capa de contacto puede clasificarse como que está menos oxidada en la interfase de contacto con la capa a base de Zn inmediatamente adyacente que en una porción de la capa de contacto más lejana o más/lo más distante de la capa de reflexión de IR.
El recubrimiento superior es de o incluye las capas 13 y/o 15 dieléctricas transparentes en determinadas realizaciones de ejemplo. Véanse las figuras 1-2. La capa 13 dieléctrica puede ser de o incluir un óxido metálico tal como óxido de estaño en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención. La capa 13 que incluye óxido metálico, tal como óxido de estaño o estannato de zinc, se proporciona con propósitos de antirreflexión, y también mejora la emisividad del artículo recubierto y la estabilidad y la eficiencia del procedimiento de fabricación. La capa 13 que incluye óxido de estaño puede doparse con otros materiales tales como nitrógeno y/o zinc en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención. La capa 13 a base de óxido de estaño proporciona una buena durabilidad y mejora la transmisión de luz. La capa 15 dieléctrica puede ser de o incluir nitruro de silicio (por ejemplo, Si3 N4 u otra estequiometría adecuada) o cualquier otro material adecuado en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención, tal como oxinitruro de silicio. La capa 15 de nitruro de silicio puede incluir además otro material, tal como aluminio como dopante o pequeñas cantidades de oxígeno en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención. Opcionalmente, pueden proporcionarse otras capas, tales como un recubrimiento superior de óxido de circonio, encima de la capa 15 en el recubrimiento superior en determinados casos de ejemplo. La capa 15 se proporciona con propósitos de durabilidad y para proteger a las capas subyacentes. En determinadas realizaciones de ejemplo, la capa 15 a base de nitruro de silicio puede tener un índice de refracción (n) de desde aproximadamente 1,9 hasta 2,2, más preferiblemente de desde aproximadamente 1,95 hasta 2,05. En determinadas realizaciones de ejemplo, puede proporcionarse Zr en la capa 15 (o capa 2 o capa 5) de nitruro de silicio. Por tanto, una o más de las capas 2 y/o 15 puede ser de o incluir SiZrNx y/u óxido de circonio en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención.
También puede(n) proporcionarse otra(s) capa(s) debajo o encima del recubrimiento ilustrado. Por tanto, aunque el sistema de capas o recubrimiento está “por encima de” o “soportado por” el sustrato 1 (directa o indirectamente), puede(n) proporcionarse otra(s) capa(s) entre los mismos. Por tanto, por ejemplo, el recubrimiento de la figura 1 puede considerarse “por encima de” y “soportado por” el sustrato 1 incluso si se proporciona(n) otra(s) capa(s) entre la capa 3 y el sustrato 1. Además, pueden retirarse determinadas capas del recubrimiento ilustrado en determinadas realizaciones, mientras que pueden añadirse otras entre las diversas capas o puede(n) dividirse la(s) diversa(s) capa(s) con otra(s) capa(s) añadida(s) entre las secciones dividas en otras realizaciones de esta invención sin apartarse del espíritu general de determinadas realizaciones de esta invención.
Aunque pueden usarse diversos grosores en diferentes realizaciones de esta invención, grosores y materiales de ejemplo para las respectivas capas sobre el sustrato 1 de vidrio en la realización de la figura 1 son los siguientes, desde el sustrato de vidrio hacia el exterior (por ejemplo, el contenido en Al en la capa de óxido de zinc y las capas de nitruro de silicio puede ser de desde aproximadamente el 1 hasta el 10%, más preferiblemente de desde aproximadamente el 1 hasta el 3% en determinados casos de ejemplo):
Tabla 1 (materiales/grosores de ejemplo; realización de la figura 1)
Capa Intervalo preferido (A) Más preferido (A) Ejemplo (A)
Six Ny (capa 2) 20-300 A 60-160 A 135 A
ZnAlOx (capa 7) 10-200 A 40-120 A 90 A
Zn (capa 10a) 10-100 A 15-40 A 17-33 A
Ag (capa 9) 40-150 A 60-140 A 125 A
Zn (capa 10b) 10-100 A 15-40 A 17-33 A
NiCrOx (capa 11) 10-70 A 20-50 A 30 A
SnO2 (capa 13) 50-300 A 160-180 A 170 A
SixNy (capa 15) 100-800 A 300-600 A 500 A
Aunque pueden usarse diversos grosores en diferentes realizaciones de esta invención, grosores y materiales de ejemplo para las respectivas capas sobre el sustrato 1 de vidrio en la realización de la figura 2 son los siguientes, desde el sustrato de vidrio hacia el exterior (por ejemplo, el contenido en Al en la capa de óxido de zinc y las capas de nitruro de silicio puede ser de desde aproximadamente el 1 hasta el 10%, más preferiblemente de desde aproximadamente el 1 hasta el 3% en determinados casos de ejemplo):
Tabla 2 (materiales/grosores de ejemplo; realización de la figura 2)
Capa Intervalo preferido (A) Más preferido (A) Ejemplo (A)
SixNy (capa 2) 20-300 A 60-160 A 272 A
NiCr (capa 7) 5-100 A 5-40 A 10 A
Zn (capa 10a) 10-100 A 15-40 A 17-33 A
Ag (capa 9) 40-150 A 60-140 A 125 A
Zn (capa 10b) 10-100 A 15-40 A 17-33 A
NiCr (capa 11) 5-100 A 5-40 A 10 A
SixNy (capa 15) 100-800 A 300-600 A 510 A
Se ha hallado sorprendente e inesperadamente que proporcionar cada una de las capas 10a y 10b de barrera primera y segunda a un grosor físico de desde 15 hasta 40 A de grosor, más preferiblemente de desde 17 hasta 33 A de grosor, da como resultado ventajosamente una estabilidad térmica mejorada tras un tratamiento térmico opcional tal como templado térmico. Se ha hallado que grosores de las capas 10a, 10b superiores a 40 angstroms dieron como resultado una menor estabilidad térmica, lo que indica demasiado cambio de color y/o daño al recubrimiento mediante el tratamiento térmico, y que grosores inferiores a 15 angstroms pueden dar como resultado una durabilidad química insuficiente. Por tanto, se ha hallado que estos intervalos de grosores son particularmente ventajosos.
También se ha hallado sorprendentemente que la presencia de las capas 7 y 11 es particularmente importante para la durabilidad. Los ejemplos 1-3 a continuación demuestran que la presencia de las capas 7 y 11 de NiCr, en combinación con las capas de Zn, mejoró inesperadamente la durabilidad química del recubrimiento de baja E de manera sorprendente. Cuando no estaban presentes las capas de NiCr (véase el ejemplo 3 a continuación, que no es según las reivindicaciones independientes 1, 11, 16 o 18), se produjo deslaminación tras las pruebas químicas.
En determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención, los artículos recubiertos en el presente documento (por ejemplo, véanse las figuras 1-2) pueden tener las siguientes características de baja E (baja emisividad), solares y/u ópticas expuestas en la tabla 3 cuando se miden monolíticamente, antes y/o después de cualquier tratamiento térmico opcional tal como templado térmico.
Tabla 3: características de baja E/solares (monolítico; realizaciones de las figuras 1-2)
Característica General Más preferido Lo más preferido
Rs (ohms/cuad.): <= 11,0 <= 10 <= 9
En: <= 0,2 <= 0,15 <= 0,11
Tvis (%): >= 40 >= 50 >= 60
LSG: >= 1,10 >= 1,20 >= 1,30
Aunque la combinación de la capa 9 de reflexión de IR y las capas 10a, 10b de barrera a base de Zn se usa en los recubrimientos de las figuras 1 y 2 en determinadas realizaciones de ejemplo de esta invención comentadas en el presente documento, es posible usar una o más de la combinación de la capa 9 de reflexión de IR y las capas 10a, 10b de barrera a base de Zn en otros recubrimientos de baja E. Por ejemplo y sin limitación, cada una de la(s) capa(s) de reflexión de IR a base de plata en los recubrimientos de baja E en cualquiera de las patentes estadounidenses n.os 5.344.718, 6.576.349, 8.945.714, 9.371.684, 9.028.956, 9.556.070, 8.945.714 y/o 9.028.983 (que se incorporan todas ellas al presente documento mediante referencia) puede reemplazarse por la combinación de la capa 9 de reflexión de IR y las capas 10a, 10b de barrera a base de Zn comentadas en el presente documento en realizaciones de ejemplo de esta invención. Dicho de otro modo, por ejemplo, la(s) capa(s) de reflexión de IR a base de plata en cualquiera de las patentes estadounidenses n.os 5.344.718, 6.576.349, 8.945.714, 9.371.684, 9.028.956, 9.556.070, 8.945.714 y/o 9.028.983 puede reemplazarse por una capa 9 de reflexión de IR a base de plata y capas 10a, 10b de barrera a base de Zn tal como se comenta en el presente documento.
Se prepararon y sometieron a prueba tres artículos recubiertos de ejemplo, ejemplos 1-2 y ejemplo 3 (no según las reivindicaciones independientes 1, 11, 16 ó 18) y un ejemplo comparativo (CE), que tenían cada uno el mismo recubrimiento de baja E, excepto que en el CE no estaban presentes las capas 10a y 10b de Zn. Por tanto, en los tres ejemplos según un ejemplo de esta invención, la capa 9 de reflexión de IR de plata estaba ubicada entre y en contacto con las capas 10a y 10b de Zn, mientras que en el CE no estaban presentes las capas 10a y 10b. El ejemplo comparativo (CE) tenía un recubrimiento de baja E de vidrio/Si3N4/NiCr/Ag/NiCr/Si3N4. Mientras tanto, los ejemplos primero y segundo según realizaciones de esta invención tenían el siguiente apilamiento: vidrio/Si3N4/NiCr/Zn/Ag/Zn/NiCr/Si3N4. El ejemplo 1 tenía un apilamiento de capas de vidrio/Si3N4 (272 Á)/NiCr (10 Á)/Zn (20 Á)/Ag (125 Á)/Zn (20 Á)/NiCr (10 Á)/Si3N4 (510 Á). Y el ejemplo 3 (no según las reivindicaciones independientes 1, 11, 16 ó 18) tenía un apilamiento de capas de vidrio/Si3N4 (272 Á)/Zn (30 Á)/Ag (125 Á)/Zn (20 Á)/Si3N4 (510 Á). Por tanto, en el ejemplo 3, se omitieron las capas 7 y 11 de NiCr. Los datos de los ejemplos 1 y 2 según realizaciones de esta invención se exponen a continuación. Obsérvese que, en la tabla a continuación, “normal” representa emisividad/emitancia normal (En).
Datos para el ejemplo 1:
Figure imgf000007_0001
Datos para el ejemplo 2:
Figure imgf000008_0001
Se realizaron pruebas químicas sobre los ejemplos 1-2 y el ejemplo comparativo (CE) con el fin de someter a prueba sus respectivas características de durabilidad química. Se sumergieron las tres muestras en disolventes de HCl (80%) y CASS a 65°C durante una hora. Los resultados fueron sorprendentes.
Sin embargo, en las pruebas químicas se halló sorprendentemente que dopar la capa de reflexión de IR de plata con Si y Al mejoró la durabilidad química. Aunque pudo observarse un ligero mordentado en los bordes más externos de los ejemplos 1-2 después de estas inmersiones en disolventes, las inmersiones en disolventes provocaron muchos más defectos en la muestra del CE. Dicho de otro modo, los ejemplos 1-2 estaban prácticamente libres de defectos, mientras que el CE tenía un número significativo de defectos después de las inmersiones en disolventes. Por tanto, se ha hallado sorprendentemente que proporcionar la capa 9 de reflexión de IR a base de plata entre y directamente en contacto con las capas 10a y 10b de Zn mejora significativamente la durabilidad química de un recubrimiento de baja E.
También se ha hallado sorprendente e inesperadamente que proporcionar cada una de las capas 10a y 10b de barrera primera y segunda en un grosor físico de desde 15 hasta 40 A de grosor, más preferiblemente de desde 15 hasta 40 A de grosor, da como resultado ventajosamente una estabilidad térmica mejorada tras un tratamiento térmico opcional tal como templado térmico. Se sometieron a tratamiento térmico los ejemplos 1-2 durante aproximadamente 12 minutos a aproximadamente 650°C, y se halló que grosores de las capas 10a, 10b superiores a 40 angstroms dieron como resultado una menor estabilidad térmica, lo que indica demasiado cambio de color y/o daño al recubrimiento mediante el tratamiento térmico, y que grosores inferiores a 15 angstroms pueden dar como resultado una durabilidad química insuficiente. Por tanto, se ha hallado que estos intervalos de grosores son ventajosos.
También se ha hallado sorprendentemente que la presencia de las capas 7 y 11 es particularmente importante para la durabilidad. Tal como se explicó anteriormente, los ejemplos 1-2 tenían capas 7 y 11 de barrera de NiCr que estaban ligeramente nitruradas que incluían aproximadamente el 5% de nitrógeno, mientras que en el ejemplo 3 se omitieron las capas 7 y 11 de NiCr. El ejemplo 3 se deslaminó cuando se sometió a las pruebas de remojo/inmersión en HCl y CASS descritas anteriormente, mientras que los ejemplos 1-2 demostraron una excelente durabilidad cuando se sometieron a estas mismas pruebas. Por tanto, la presencia de las capas 7 y 11 de barrera de NiCr o NiCrNx, en combinación con las capas de Zn, mejoró inesperadamente la durabilidad química del recubrimiento de baja E de manera sorprendente.

Claims (18)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Artículo recubierto que incluye un recubrimiento soportado por un sustrato de vidrio, comprendiendo el recubrimiento:
    una primera capa dieléctrica sobre el sustrato de vidrio;
    una primera capa de barrera que comprende zinc que es metálica o sustancialmente metálica sobre el sustrato de vidrio por encima de al menos la primera capa dieléctrica;
    una capa de reflexión de infrarrojos (IR) que comprende plata sobre el sustrato de vidrio ubicada por encima de y directamente en contacto con la primera capa de barrera que comprende zinc;
    una segunda capa de barrera que comprende zinc que es metálica o sustancialmente metálica sobre el sustrato de vidrio por encima de y directamente en contacto con la capa de reflexión de IR que comprende plata, de modo que la capa de reflexión de IR que comprende plata está ubicada entre y directamente en contacto con las capas de barrera primera y segunda que comprenden zinc;
    otra capa de barrera que comprende Ni y/o Cr ubicada por encima de y directamente en contacto con la segunda capa de barrera que comprende zinc;
    una segunda capa dieléctrica sobre el sustrato de vidrio ubicada por encima de al menos las capas de barrera primera y segunda y la capa de reflexión de IR y la otra capa de barrera; y
    en el que el recubrimiento tiene una resistencia laminar (Rs) de no más de 11 ohms/cuadrado y una emisividad normal (En) de no más de 0,2.
  2. 2. Artículo recubierto según la reivindicación 1, en el que la capa de reflexión de IR es metálica o sustancialmente metálica, en el que preferiblemente la capa de reflexión de IR consiste esencialmente en plata.
  3. 3. Artículo recubierto según cualquier reivindicación anterior, en el que el artículo recubierto tiene una transmisión visible de al menos el 40%, en el que el artículo recubierto tiene preferiblemente una transmisión visible de al menos el 50%.
  4. 4. Artículo recubierto según cualquier reivindicación anterior, en el que el artículo recubierto tiene una razón de luz con respecto a ganancia solar (LSG) de al menos 1,10, preferiblemente de al menos 1,20, más preferiblemente de al menos 1,30.
  5. 5. Artículo recubierto según cualquier reivindicación anterior, en el que la primera capa dieléctrica y/o la segunda capa dieléctrica comprende nitruro de silicio.
  6. 6. Artículo recubierto según cualquier reivindicación anterior, en el que la primera capa de barrera que comprende zinc y/o la segunda capa de barrera que comprende zinc comprende además aluminio.
  7. 7. Artículo recubierto según cualquier reivindicación anterior, en el que el recubrimiento tiene una resistencia laminar (Rs) de no más de 9 ohms/cuadrado y/o una emisividad normal (En) de no más de 0,11.
  8. 8. Artículo recubierto según cualquier reivindicación anterior, en el que el recubrimiento comprende además una segunda capa de reflexión de infrarrojos (IR) que comprende plata que está ubicada entre las capas de barrera metálicas o sustancialmente metálicas tercera y cuarta que comprenden zinc y/o en el que el recubrimiento comprende además una capa dieléctrica que comprende óxido de zinc ubicada debajo de y directamente en contacto con la primera capa de barrera que comprende zinc.
  9. 9. Artículo recubierto según cualquier reivindicación anterior, en el que el recubrimiento comprende además una capa que comprende Ni y/o Cr ubicada debajo de y directamente en contacto con la primera capa de barrera que comprende zinc.
  10. 10. Artículo recubierto según cualquier reivindicación anterior, en el que contenido en metales de las capas de barrera primera y segunda es de al menos el 90% de zinc y/o en el que las capas de barrera primera y segunda que comprenden zinc son cada una de 15-40 A de grosor, preferiblemente de 17-33 A de grosor.
  11. 11. Artículo recubierto que incluye un recubrimiento soportado por un sustrato de vidrio, comprendiendo el recubrimiento:
    una primera capa dieléctrica sobre el sustrato de vidrio;
    una capa de reflexión de infrarrojos (IR) que comprende plata sobre el sustrato de vidrio ubicada por encima de al menos la primera capa dieléctrica;
    una capa de barrera que comprende zinc que es metálica o sustancialmente metálica sobre el sustrato de vidrio por encima de y directamente en contacto con la capa de reflexión de IR que comprende plata;
    otra capa de barrera que comprende Ni y/o Cr sobre el sustrato de vidrio ubicada por encima de y directamente en contacto con la capa de barrera que comprende zinc;
    una segunda capa dieléctrica sobre el sustrato de vidrio ubicada por encima de al menos la capa de reflexión de IR, la capa de barrera que comprende zinc, y la capa de barrera que comprende Ni y/o Cr; y en el que el recubrimiento tiene una resistencia laminar (Rs) de no más de 11 ohms/cuadrado y una emisividad normal (En) de no más de 0,2.
  12. 12. Artículo recubierto según la reivindicación 11, en el que el contenido en metales de la capa de barrera es de al menos el 90% de zinc.
  13. 13. Artículo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones 11-12, en el que el artículo recubierto tiene una transmisión visible de al menos el 40% y/o una razón de luz con respecto a ganancia solar (LSG) de al menos 1,10 y/o en el que la capa de barrera que comprende Ni y/o Cr está nitrurada.
  14. 14. Artículo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones 11-13, en el que la capa de barrera que comprende zinc comprende además aluminio, y/o en el que la capa de barrera que comprende zinc es de 15-40 A de grosor, preferiblemente de 17-33 A de grosor.
  15. 15. Artículo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones 11-14, que comprende además una capa que comprende zinc sobre el sustrato de vidrio por encima de al menos la primera capa dieléctrica y ubicada debajo de y directamente en contacto con la capa de reflexión de IR.
  16. 16. Método para preparar un artículo recubierto que incluye un recubrimiento soportado por un sustrato de vidrio, comprendiendo el método:
    depositar una primera capa dieléctrica sobre el sustrato de vidrio;
    depositar una primera capa de barrera que comprende zinc que es metálica o sustancialmente metálica sobre el sustrato de vidrio por encima de al menos la primera capa dieléctrica;
    depositar una capa de reflexión de infrarrojos (IR) que comprende plata sobre el sustrato de vidrio ubicada por encima de y directamente en contacto con la primera capa de barrera que comprende zinc;
    depositar una segunda capa de barrera que comprende zinc que es metálica o sustancialmente metálica sobre el sustrato de vidrio por encima de y directamente en contacto con la capa de reflexión de IR que comprende plata, de modo que la capa de reflexión de IR que comprende plata está ubicada entre y directamente en contacto con las capas de barrera primera y segunda que comprenden zinc;
    depositar otra capa de barrera que comprende Ni y/o Cr por encima de y directamente en contacto con la capa de barrera que comprende zinc;
    depositar una segunda capa dieléctrica sobre el sustrato de vidrio ubicada por encima de al menos las capas de barrera primera y segunda y la capa de reflexión de IR; y
    en el que el recubrimiento tiene una resistencia laminar (Rs) de no más de 11 ohms/cuadrado y una emisividad normal (En) de no más de 0,2.
  17. 17. Método según la reivindicación 16, en el que cada una de las capas está depositada a través de pulverización catódica, y/o en el que al menos una de las capas de barrera primera y segunda que comprenden zinc es de 15-40 A de grosor, preferiblemente de 17-33 A de grosor.
  18. 18. Método para preparar un artículo recubierto que incluye un recubrimiento soportado por un sustrato de vidrio, comprendiendo el método:
    depositar una primera capa dieléctrica sobre el sustrato de vidrio;
    depositar una capa de reflexión de infrarrojos (IR) que comprende plata sobre el sustrato de vidrio ubicada por encima de al menos la primera capa dieléctrica;
    depositar una capa de barrera que comprende zinc que es metálica o sustancialmente metálica sobre el sustrato de vidrio por encima de y directamente en contacto con la capa de reflexión de IR que comprende plata;
    depositar otra capa de barrera que comprende Ni y/o Cr por encima de y directamente en contacto con la capa de barrera que comprende zinc;
    depositar una segunda capa dieléctrica sobre el sustrato de vidrio ubicada por encima de al menos la capa de reflexión de IR y la capa de barrera que comprende zinc; y
    en el que el recubrimiento tiene una resistencia laminar (Rs) de no más de 11 ohms/cuadrado y una emisividad normal (En ) de no más de 0,2.
    Método según la reivindicación 18, en el que el contenido en metales de la capa de barrera es de al menos el 90% de zinc, y/o en el que el artículo recubierto tiene una transmisión visible de al menos el 40% y/o una razón de luz con respecto a ganancia solar (LSG) de al menos 1,10.
    Artículo recubierto según cualquiera de las reivindicaciones 18-19, en el que la capa de barrera que comprende zinc comprende además aluminio y/o plata.
    Método según cualquiera de las reivindicaciones 18-20, en el que dicha otra capa de barrera comprende un nitruro de NiCr.
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