RU2165998C2 - Method of formation of heat-reflecting coat on glass - Google Patents
Method of formation of heat-reflecting coat on glass Download PDFInfo
- Publication number
- RU2165998C2 RU2165998C2 RU99104616A RU99104616A RU2165998C2 RU 2165998 C2 RU2165998 C2 RU 2165998C2 RU 99104616 A RU99104616 A RU 99104616A RU 99104616 A RU99104616 A RU 99104616A RU 2165998 C2 RU2165998 C2 RU 2165998C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- vacuum
- coating
- spraying
- reflecting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам нанесения теплоотражающих покрытий на стекло напылением в вакууме. The invention relates to methods for applying heat-reflecting coatings to glass by spraying in a vacuum.
Известен способ получения теплоотражающих покрытий [1] методом магнетронного напыления. Данным методом получают сверхтонкие слои металлов 1-B группы, металлов 4,5,6-B групп, пленки полупроводниковых оксидов SnO2, In2O3 (например, TiO2-Cu-TiO2). Перед напылением покрытия использовали режим ионной очистки.A known method of producing heat-reflecting coatings [1] by magnetron sputtering. Using this method, ultrathin layers of metals of the 1-B group, metals of the 4,5,6-B group, and semiconductor oxide films SnO 2 , In 2 O 3 (for example, TiO 2 -Cu-TiO 2 ) are obtained. Before spraying the coating, the ion cleaning mode was used.
Известен способ изготовления экзотермического стекла [2], в котором также методом магнетронного напыления наносят слои металла, выбранного из группы хром, никель, серебро, алюминий, медь толщиной 1000A, а также сплава содержащего, мас.%: индий 90; олово 10. Данный способ выбран как прототип. A known method of manufacturing exothermic glass [2], in which the method of magnetron sputtering is applied to layers of a metal selected from the group of chromium, nickel, silver, aluminum, copper with a thickness of 1000A, as well as an alloy containing, wt.%: Indium 90;
Изучение свойств покрытий, полученных магнетронным напылением, показало, что они имеют недостаточную коррозионную стойкость и адгезию, которая сильно зависит от качества предварительной подготовки стекла. Поэтому к недостаткам прототипа можно отнести сложную многоэтапную подготовку стекла перед напылением - обработка спиртом, дистиллированной водой, ацетоном, сушка в печи при 200oC.A study of the properties of coatings obtained by magnetron sputtering showed that they have insufficient corrosion resistance and adhesion, which greatly depends on the quality of the preliminary glass preparation. Therefore, the disadvantages of the prototype include a complex multi-stage preparation of glass before spraying - treatment with alcohol, distilled water, acetone, drying in an oven at 200 o C.
Задача настоящего изобретения - получение теплоотражающего адгезионно-прочного покрытия на стекле, обладающего одновременно коррозионной стойкостью и износостойкостью. The objective of the present invention is to obtain a heat-reflecting adhesive-durable coating on glass, which has both corrosion resistance and wear resistance.
Технический результат достигается за счет плавного перехода границы покрытия со стеклянной подложкой, с одной стороны, и между слоями в покрытии, с другой. The technical result is achieved due to a smooth transition of the coating boundary with the glass substrate, on the one hand, and between the layers in the coating, on the other.
Поставленная задача решается тем, что, как и в известном способе нанесения покрытия на стекло, стекло предварительно очищают, а теплоотражающее покрытие наносят путем напыления в вакууме. The problem is solved in that, as in the known method for coating glass, the glass is pre-cleaned, and the heat-reflecting coating is applied by spraying in vacuum.
В отличии от известного в предлагаемом способе процесс напыления в течение всего времени нанесения покрытия сопровождают ионной обработкой. In contrast to the known in the proposed method, the spraying process during the entire time of coating is accompanied by ion processing.
Кроме того, для напыления покрытия используют вакуумное напыление либо дуговое, либо магнетронное. In addition, for spray coating use a vacuum deposition of either arc or magnetron.
Кроме того, покрытие напыляют трехслойное, первый слой - буферный, второй - отражающий, третий - защитный. In addition, the coating is sprayed in three layers, the first layer is buffer, the second is reflective, the third is protective.
Кроме того, для напыления буферного и защитного слоя осуществляют вакуумное распыление по крайней мере одного катода, выполненного из металла, выбранного из группы, состоящей из алюминия, титана, олова в среде смеси газов кислород и аргон в отношении 0,2 - 0,8 и рабочем давлении 0,3 - 0,66 Па. In addition, for spraying the buffer and protective layer, vacuum spraying of at least one cathode made of a metal selected from the group consisting of aluminum, titanium, tin in a mixture of oxygen and argon gases in a ratio of 0.2 to 0.8 and operating pressure 0.3 - 0.66 Pa.
Кроме того, для напыления отражающего слоя осуществляют вакуумное распыление по крайней мере одного катода, выполненного из металла, выбранного из группы, состоящей из меди и серебра в среде аргона при рабочем давлении 0,3 - 0,66 Па. In addition, at least one cathode made of a metal selected from the group consisting of copper and silver in argon medium at a working pressure of 0.3 - 0.66 Pa is vacuum sprayed to reflect the layer.
Кроме того, ионную обработку, совмещенную с процессом напыления буферного и защитного слоя проводят пучком ионов кислорода, а при напылении отражающего слоя пучком ионов аргона с ускоряющим напряжением 8-10 кВ, плотностью тока 0,3 - 1 · 10-4A/см2 и рабочем давлении 0,3 - 0,66 Па в течение всего процесса напыления.In addition, ion processing combined with the process of deposition of the buffer and protective layer is carried out by a beam of oxygen ions, and when spraying a reflective layer with a beam of argon ions with an accelerating voltage of 8-10 kV, a current density of 0.3 - 1 · 10 -4 A / cm 2 and a working pressure of 0.3 - 0.66 Pa during the entire spraying process.
Кроме того, очистку стекла проводят в два этапа, в течение первого этапа, до помещения его в вакуумную камеру, проводят очистку моющими средствами, второй этап очистки проводят в вакууме и чистят пучком ионов аргона при ускоряющем напряжении до 1 кВ, плотностью тока не менее 1 · 10-4 A/см2 и рабочем давлении 0,3-0,66 Па не более 5 мин.In addition, the glass is cleaned in two stages, during the first stage, before it is placed in a vacuum chamber, they are cleaned with detergents, the second stage of cleaning is carried out in vacuum and cleaned with an argon ion beam at an accelerating voltage of up to 1 kV, current density of at least 1 · 10 -4 A / cm 2 and a working pressure of 0.3-0.66 Pa not more than 5 minutes
В данном изобретении для нанесения теплоотражающего покрытия на стекло использована совмещенная технология. Улучшение физико-химических свойств покрытий, непрерывно бомбардируемых высокоэнергетическими газовыми ионами, по-видимому, связано с протеканием во время роста пленки процессов радиационно-стимулированной диффузии и ионностимулированного перемешивания атомов на границе пленка - подложка и напыляемых слоев, а также в областях межфазных границ и внутри кристаллической решетки. В результате это приводит, с одной стороны, к плавному переходу границы покрытия со стеклянной подложкой и одной фазы в другую через ряд твердых растворов и, следовательно, к увеличению адгезии покрытия с подложкой и между слоями в покрытии, с другой стороны, к упрочнению кристаллов внутри слоя за счет образования в них микровыделений, близких к фазовому составу соседним слоям, что способствует увеличению износостойкости покрытия в целом. Повышение химической стойкости покрытия связано с уменьшением количества микропор в покрытии за счет ионной обработки. In the present invention, a combined technology is used to apply a heat reflective coating to glass. The improvement in the physicochemical properties of coatings continuously bombarded by high-energy gas ions is apparently associated with the occurrence of radiation-stimulated diffusion and ion-stimulated mixing of atoms at the film-substrate interface and the deposited layers during film growth, as well as in the regions of interfacial boundaries and inside crystal lattice. As a result, this leads, on the one hand, to a smooth transition of the coating boundary with the glass substrate and one phase to another through a series of solid solutions and, consequently, to increased adhesion of the coating to the substrate and between the layers in the coating, on the other hand, to hardening of crystals inside layer due to the formation of micro-precipitates in them, close to the phase composition of neighboring layers, which contributes to an increase in the wear resistance of the coating as a whole. The increase in the chemical resistance of the coating is associated with a decrease in the number of micropores in the coating due to ion processing.
Магнетронное и дуговое вакуумное напыление, в частности, использованное для напыления металлов и оксидов с одновременным облучением пучком ионов с заявляемыми режимами облучения и напыления позволило получить на стекле трехслойные теплоотражающие покрытия, например, SnO2 + Cu + SnO2, Al2O3 + Cu + Al2O3, TiO2 + Cu + TiO2 толщиной 450 - 600 нм. Например, режим вакуумного дугового напыления выбирался индивидуально для каждого материала катода. Основными критериями служили ток дуги (для меди до 80A, для олова до 50A) на катоде дугового испарителя, температура плавления материала катода, а также скорость напыления оксидного либо металлического слоя.Magnetron and arc vacuum sputtering, in particular, used for sputtering metals and oxides with simultaneous irradiation with an ion beam with the claimed irradiation and sputtering modes, made it possible to obtain three-layer heat-reflecting coatings on glass, for example, SnO 2 + Cu + SnO 2 , Al 2 O 3 + Cu + Al 2 O 3 , TiO 2 + Cu + TiO 2 with a thickness of 450 - 600 nm. For example, the vacuum arc deposition mode was selected individually for each cathode material. The main criteria were the arc current (for copper up to 80A, for tin up to 50A) at the cathode of the arc evaporator, the melting temperature of the cathode material, and also the deposition rate of the oxide or metal layer.
Были применены следующие режимы источника ионов: ускоряющее напряжение 8 - 10 кВ, плотность тока 0,3 - 1 · 10-4 A/см2, рабочее давление 0,3 - 0,66 Па в течение всего процесса напыления.The following ion source modes were applied: accelerating voltage of 8 - 10 kV, current density of 0.3 - 1 · 10 -4 A / cm 2 , working pressure of 0.3 - 0.66 Pa during the entire deposition process.
Величина ускоряющего напряжения выбрана из условия энергетических потерь при прохождении ионов покрытия. Для достижения эффекта перемешивания пограничных слоев покрытия и стекла достаточно, чтобы максимум упругих потерь энергии ионов располагался на границе пленка - подложка [3]. В то же время плотность тока ионов должна быть достаточно высокой, чтобы вызвать появление радиационно-стимулированных процессов, в результате которых достигаются эксплуатационные характеристики теплоотражающего покрытия, и не быть таковой по величине, чтобы скорость распыления Vр покрытия ионным пучком не оказалась сравнима со скоростью напыления Vн [4]. Расчет режимов совмещенной ионнолучевой обработки покрытия, получаемого дуговым или магнетронным напылением, дает следующее соотношение скоростей напыления и распыления: Vн (3 - 5) Vр.The magnitude of the accelerating voltage is selected from the condition of energy losses during the passage of coating ions. To achieve the effect of mixing the boundary layers of the coating and glass, it is sufficient that the maximum elastic ion energy loss is located at the film – substrate interface [3]. At the same time, the ion current density should be high enough to cause the appearance of radiation-stimulated processes, as a result of which the performance of the heat-reflecting coating is achieved, and not be so large that the sputtering speed V p of the coating by the ion beam is not comparable with the deposition rate V n [4]. The calculation of the modes of combined ion beam treatment of the coating obtained by arc or magnetron sputtering gives the following ratio of spraying and spraying rates: V n (3 - 5) V p .
В дальнейшем изобретение поясняется примером конкретного его выполнения. The invention is further illustrated by an example of its specific implementation.
В качестве подложки для напыления использовали натриево-кальциево-силикатное стекло марки М1 толщиной 4 мм и размерами 100 x 100 мм. Напыление покрытия проводили в вакуумной камере установки ННВ-6,6И1 с использованием двух дуговых испарителей с медным и оловянным (алюминиевым и титановым) катодами. В качестве источника высокоэнергетических ионов использовали широкоапертурный источник газовых ионов "Дионис-2" с диаметром ионного пучка 200 мм. Его ось была перпендикулярна осям дуговых испарителей и совпадала с осью вращения подложки. В точке пересечения осей помещали стеклянную подложку под углом 45o, которую вращали со скоростью 10 об/мин. Таким образом зона напыления покрытия находилась под воздействием ионного пучка в течение всего процесса напыления покрытия. Режимы совмещенного с ионнолучевой обработкой напыления теплоотражающих покрытий приведены в табл. 1.Sodium-calcium-silicate glass of grade M1 with a thickness of 4 mm and dimensions of 100 x 100 mm was used as a substrate for sputtering. The coating was sprayed in the vacuum chamber of the NNV-6.6I1 installation using two arc evaporators with copper and tin (aluminum and titanium) cathodes. As a source of high-energy ions, the Dionis-2 wide-aperture gas ion source with an ion beam diameter of 200 mm was used. Its axis was perpendicular to the axes of the arc evaporators and coincided with the axis of rotation of the substrate. At the intersection of the axes, a glass substrate was placed at an angle of 45 ° , which was rotated at a speed of 10 rpm. Thus, the coating deposition zone was exposed to the ion beam during the entire coating deposition process. The modes combined with ion beam treatment of the deposition of heat-reflecting coatings are given in table. 1.
Теплоотражающие покрытия исследовали на изменения коэффициентов пропускания видимого света и отражения инфракрасного излучения, прочности сцепления покрытия со стеклом, химическую стойкость и износостойкость. Heat-reflecting coatings were investigated for changes in the transmittance of visible light and reflection of infrared radiation, the adhesion of the coating to glass, chemical resistance and wear resistance.
В табл. 2 приведены среднестатистические результаты измерений, по вышеуказанным характеристикам, не менее 10 подложек каждого типа покрытия. In the table. 2 shows the average measurement results, according to the above characteristics, at least 10 substrates of each type of coating.
Коэффициенты пропускания видимого света рассчитывались по спектрам оптического пропускания образцов с покрытиями в области длин волн 310-860 нм, которые записывались с помощью спектрофотометра SPECORD М40. The visible transmittance was calculated from the optical transmittance spectra of samples with coatings in the wavelength range of 310-860 nm, which were recorded using a SPECORD M40 spectrophotometer.
Коэффициенты отражения инфракрасного излучения рассчитывались по спектрам отражения инфракрасного излучения в области длин волн 2,5-15 мкм, записанные с помощью спектрофотометра ИКС-29 с приставкой ИПО-76. The reflection coefficients of infrared radiation were calculated from the reflection spectra of infrared radiation in the wavelength range of 2.5-15 μm, recorded using an IKS-29 spectrophotometer with an IPO-76 attachment.
Прочность сцепления покрытия с подложкой определяли штифтовым методом с записью кривой отрыва на машине растяжения ИМАШ-20-75, химическую стойкость покрытия определяли при выдержке в 0,5% растворе серной кислоты, износостойкость - по времени истирания покрытия на машине трения при вращении со скоростью 500 об/мин контртела в виде резинового наконечника, обернутого батистовой тканью, и при нагрузке 200 г на него. Для сравнения такие же измерения проводились на промышленных стеклах с теплоотражающим покрытием фирмы Interpane (магнетронное напыление). The adhesion strength of the coating to the substrate was determined by the pin method with recording the separation curve on an IMASH-20-75 tensile machine, the chemical resistance of the coating was determined by exposure to a 0.5% sulfuric acid solution, and the wear resistance was determined by the time the coating was rubbed on the friction machine during rotation at a speed of 500 rpm counterbody in the form of a rubber tip wrapped in cambric cloth, and with a load of 200 g on it. For comparison, the same measurements were carried out on industrial glasses with a heat-reflecting coating from Interpane (magnetron sputtering).
Из приведенных в табл. 2 данных видно, что предлагаемое изобретение позволяет получить теплоотражающие покрытия (1-4) по оптическим и теплотехническим характеристикам, не отличающиеся от покрытий (5), а по прочности сцепления с подложкой, химической стойкости и износостойкости превосходящие в 3-5 раз. При этом в исследованном интервале режимов напыления и материалов наилучшим комплексом свойств обладают покрытия SnO2 + Cu + SnO2, хотя покрытия Al2O3 + Cu + Al2O3 и TiO2 + Cu + TiO2 имеют более высокую износостойкость. Поэтому такие стекла с теплоотражающим покрытием можно использовать для остекления жилых и производственных зданий как в стеклопакетах, так и в обычных рамах. При изготовлении стеклопакетов не требуется заполнение аргоном из-за высокой химической стойкости покрытия. При одинарном остеклении такие стекла можно применять в наружных и внутренних рамах, которые в процессе эксплуатации подвергаются регулярной мойке безабразивными моющими средствами.From the above table. From the
Источники информации
1. Абрамов О.В., Зюзин Н.А., Либерман А.Б., Гиматдинов И.Г. Магнетронные теплоотражающие покрытия. - Вакуумная техника и технология, т.6, N 1, с. 19-22, 1996.Sources of information
1. Abramov OV, Zyuzin N.A., Liberman A.B., Gimatdinov I.G. Magnetron heat-reflecting coatings. - Vacuum equipment and technology, t.6,
2. Патент РФ N 2075537, С 23 С 14/08, 14/18, БИ N 8, 1997 г. 2. RF patent N 2075537, C 23 C 14/08, 14/18, BI N 8, 1997
3. Готт Ю.В. Взаимодействие частиц с веществом в плазменных исследованиях. - М.: Атомиздат, 1978, с.272. 3. Gott Yu.V. The interaction of particles with matter in plasma studies. - M .: Atomizdat, 1978, p.272.
4. Плешивцев Н.В. Катодное распыление. - М.: Атомиздат, 1968, с. 347. 4. Pleshivtsev N.V. Cathode sputtering. - M .: Atomizdat, 1968, p. 347.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99104616A RU2165998C2 (en) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | Method of formation of heat-reflecting coat on glass |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99104616A RU2165998C2 (en) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | Method of formation of heat-reflecting coat on glass |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99104616A RU99104616A (en) | 2001-01-20 |
RU2165998C2 true RU2165998C2 (en) | 2001-04-27 |
Family
ID=20216817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99104616A RU2165998C2 (en) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | Method of formation of heat-reflecting coat on glass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2165998C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515826C2 (en) * | 2012-02-17 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body |
RU2777094C1 (en) * | 2021-11-01 | 2022-08-01 | Дмитрий Юрьевич Старцев | Method for applying metal coatings made of copper and copper alloys to glass products |
-
1999
- 1999-03-05 RU RU99104616A patent/RU2165998C2/en active IP Right Revival
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515826C2 (en) * | 2012-02-17 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body |
RU2777094C1 (en) * | 2021-11-01 | 2022-08-01 | Дмитрий Юрьевич Старцев | Method for applying metal coatings made of copper and copper alloys to glass products |
RU2802458C1 (en) * | 2022-10-07 | 2023-08-29 | Акционерное общество "Гознак" (АО "Гознак") | Multilayer product containing protective element, and method for its production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2505278B2 (en) | High-permeability, low-radioactive article and method for producing the same | |
CA1335887C (en) | Neutral sputtered films of metal alloy oxides | |
JP4033286B2 (en) | High refractive index dielectric film and manufacturing method thereof | |
DK166536B1 (en) | PRODUCT WITH HIGH TRANSMITTANCE AND LOW EMISSIVITY | |
US4786563A (en) | Protective coating for low emissivity coated articles | |
US4861669A (en) | Sputtered titanium oxynitride films | |
KR920001387B1 (en) | Low emissivity film for automotive heat load reduction | |
US5569362A (en) | Process for treatment of thin films based upon metallic oxide or nitride | |
JP2929779B2 (en) | Water-repellent glass with carbon coating | |
US6352755B1 (en) | Alkali metal diffusion barrier layer | |
JP4409644B2 (en) | Transparent material with a thin layer with reflective properties in the infrared | |
US6358440B1 (en) | Process for producing thin film, thin film and optical instrument including the same | |
US9945983B2 (en) | Silicon titanium oxide coating, coated article including silicon titanium oxide coating, and method of making the same | |
JP2000192227A (en) | Manufacture of multilayer low-emissivity coating product | |
JPS61266334A (en) | Method of depositing silver on glass substrate surface and manufacture of silver-coated mirror | |
WO1991002102A1 (en) | Film based on silicon dioxide and production thereof | |
JPH04229805A (en) | Durable low-emissivity thin-film interference filter | |
US3694337A (en) | Sputtering method for manufacturing transparent,heat ray reflecting glass | |
US4806221A (en) | Sputtered films of bismuth/tin oxide | |
US5178966A (en) | Composite with sputtered films of bismuth/tin oxide | |
RU2165998C2 (en) | Method of formation of heat-reflecting coat on glass | |
JPH03187733A (en) | Amorphous oxide film, preparation thereof and target thereof | |
JP2697000B2 (en) | Article coated with optical film | |
JPH05221689A (en) | Radiant heat-shield glass | |
JP2004084033A (en) | METHOD FOR DEPOSITING SiO2 FILM AND ARTICLE WITH SiO2 FILM DEPOSITED BY THE METHOD |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090306 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100620 |