SI9600187A - Heat treatable, durable, ir-reflecting sputter-coated glasses and method of making same - Google Patents

Description

Guardian Industries Corporation

Z napraševanjem prekrita stekla, ki so toplotno obdelovalna, obstojna in odbojna za infrardečo svetlobo, ter postopek za njihovo izdelovanje

Predloženi izum se nanaša na stekla, ki so prekrita z napraševanjem, in na postopke za njihovo izdelovanje. Bolj podrobno se ta izum nanaša na stekla, ki so prekrita z napraševanjem in ki so toplotno obdelovalna in so obstojna in katerih lastnosti pri solarni uporabi se lahko spreminjajo preko širokega območja, tako da so uporabna za arhitekturne, avtomobilske in bivalne namene.

Priljubljenost stekel, ki so prekrita s kovinami in kovinskimi oksidi, pri arhitekturnem in avtomobilskem oblikovanju je dobro poznana. Kot je bogato poročano v patentni in drugi literaturi, takšna stekla običajno z obdelavo plastnega sistema prevleke pridobijo zelo sprejemljive stopnje odbojnosti, prepustnosti, emitance, kemične odpornosti in obstojnosti kot tudi željeno barvo. V tem oziru glej npr. patente US 3,935,351, 4,413,877, 4,462,883, 3,826.728, 3,681,042, 3,798,146 in 4,594,137, pri čemer so navedeni le nekateri.

Obsežno je bilo poročano, da je eden naj učinkovitejših in zato prednosten dobro poznani postopek, kije nazvan magnetno ojačano napraševalno nanašanje prevlek, čeprav obstoji nekaj smotrno sprejemljivih postopkov za nanašanje takšnih prevlek. O takšnem postopku je poročano v patentu US 4,166,018, ki je priznano temeljni nauk o tem predmetu. Glej tudi Munz et al. Performance and Sputtering Criteria ot'

Modern Architectural Glass Coatings (Izvedbeni in napraševalni kriteriji za moderne arhitekturne steklene prevleke), SPIE vol. 325, Optical Thin Films, 1982, str. 65-73.

Čeprav so bili učinkoviti za številne znane plastne sisteme, je poznano, daje uporaba določenega starejšega sistema za napraševalno nanašanje prevlek v pogledu kakovosti mehanske trajnosti slabša, kot je dosežena z drugim znanim postopkom, ki se mu pravi pirolitski postopek. Kot nasprotno funkcijo pa sistemi, ki so prevlečeni z napraševanjem, pogosto dobijo boljšo infrardečo odbojnost kot značilne pirolitske prevleke. Tudi za stekla, ki so bila prekrita z napraševanjem, se je na splošno ugotovilo, da imajo boljše optične in termične perfomančne značilnosti kot prevleke, ki so bile stvorjene pirolitsko; imajo npr. izboljšano enakomernost prevleke, dobro emitanco in boljše solarne perfomančne značilnosti. Jasno je, da bi bil narejen znaten korak naprej v stroki, če bi bil lahko razvit postopek napraševalnega prekrivanja za poseben prekrivni sistem, pri katerem bi se kakovosti mehanske obstojnosti z napraševanjem prekritega sistema lahko približevale ali izenačevale le-tem po pirolitskem postopku, pri čemer bi se hkrati doseglo povečane ugodnosti postopka za napraševalno prekrivanje.

V patentu US 5,229,194 z nazivom Improved Heat Treatable Sputter-Coated Glass Systems (Izboljšani toplotno obdelovalni z napraševanjem prekriti stekleni sistemi) so opisani določeni edinstveni plastni sistemi, ki so dosegli ta pomemben korak naprej v stroki. Ti sistemi predstavljajo stanje tehnike za predloženi izum zaradi komercialne prodaje več kot eno leto pred našim tukajšnjim datumom vložitve. Podrobneje so obravnavani v nadaljnjem.

Najprej pa je treba ugotoviti, da je v sedanjih letih priljubljenost prekritih stekel imela za posledico številne poskuse pridobiti prekrit steklen izdelek, ki se lahko prekrije pred toplotno obdelavo in ki se lahko zatem toplotno obdeluje, ne da bi se neugodno spremenile značilnosti prevleke ali samega stekla, to se pravi izhajajočega steklenega izdelka. Eden izmed razlogov za to je npr. v tem, da je lahko zelo težko dobiti enakomerno prevleko na že ukrivljenem kosu stekla. Če se lahko prekrije površina ravnega stekla in zatem ukrivi, je dobro poznano, da se lahko uporabi preprostejše postopke, da se dobi enakomerno prevleko, kot če je bilo steklo predhodno ukrivljeno. V tem oziru je to res za arhitekturno in bivalno steklo, je pa predvsem res za avtomobilsko steklo, kot so ukrivljeni stekleni vetrobrani, ki so v sedanjih letih morali prevzeti izvedbe, ki so aerodinamsko bolj učinkovite, da se pride do bolj ekonomičnega ravnanja z gorivom.

Določeni postopki so bili razviti v preteklosti za izdelavo prekritih steklenih izdelkov, ki so toplotno obdelovalni in ki se lahko po njih zatem toplotno obdelujejo z utrjanjem, ukrivljenjem ali po postopku, ki je poznan kot toplotno utrjanje. Na splošno so številni izmed teh predhodno prekritih izdelkov imeli pomankljivost, da se niso dali toplotno obdelovati pri višjih in visokih temperaturah, ki so potrebne za doseganje ekonomičnega krivljenja, utrjanja in/ali toplotnega utrjanja, to se pravi pri 621 °C - 788 °C. Skratka, ti postopki so bili pogosto omejeni na temperaturo pri približno 593 °C ali manj, da bi se dosegla toplotna obdelovalnost, ne da bi se neugodno prizadela prevleka ali substrat.

To zadnje stanje, namreč odsotnost kakršnegakoli bistvenega neugodnega učinka na prevleko ali substrat, opredeljuje to, kar je mišljeno tukaj s pojmom toplotno obdelovalen. Medtem ko se v določenih primerih lahko nekatere značilnosti med toplotno obdelavo nekoliko spremenijo, da so toplotno obdelovalne, kot se uporablja tukaj, pomeni, da morajo biti željene lastnosti končnega plastnega sistema in celotnega izdelka dosežene kljub dejstvu, da je prekrito steklo bilo podvrženo enemu ali več toplotnih obdelovanj, ki so bila obravnavana zgoraj, to se pravi ukrivljanju, utrjanju in/ali toplotnemu utrjanju. Za večino arhitekturnih namenov, ki se jih predvideva s predloženim izumom, pomeni optimizirana toplotna obdelovalnost, da steklo in njegova plastna prevleka ostaneta v bistvu nespremenjena po svojem vidnem (optičnem) izgledu tako med toplotnim predobdelovanjem izdelka in po končnem toplotnem obdelovanju izdelka. Za večino avtomobilskih namenov se lahko spremembo na bolje zaradi toplotnega obdelovanja prenese in je celo zaželjena, dokler optimizirana toplotna obdelovalnost pomeni, da do spremembe pride enakomerno po substratu in je neodvisna od parametrov, ki se jih uporablja za izvedbo toplotne obdelave.

V tem oziru patent US 5,188,887 opisuje določene prekrivne sisteme po stanju tehnike, ki se jih lahko toplotno obdeluje, ker so lahko uspešno toplotno obdelovani pri višjih, bolj dvignjenih prej omenjenih temperaturah, da se doseže željeni rezultat ne glede na to, da se je šlo skozi utrjanje, ukrivljanje ali toplotno utrjanje. Na splošno govorjeno, so ti plastni sestavi po stanju tehnike edinstveni pri sistemu nanašanja plasti, ki kot kovinsko plast uporablja zlitino z visoko vsebnostjo niklja, ki je v svoji prednostni obliki zlitina, ki je poznana kot Haynes 214, ki v bistvu obstoji iz 75,45 % Ni. 4.00 % Fe. 16,00 % Cr, 0,04 % C, 4,50 % Al in 0,01 % Y, pri čemer so podani masni odstotki. Z uporabo zlitine z visoko vsebnostjo niklja, kot je zlitina Haynes 214, in s prekrivanjem le-te s stehiometričnim kositrovim oksidom (SnO₂) bodisi kot edino ali pa z drugimi plastmi - kot podlaga za stehiometričen kositrov oksid in/ali vmesna plast aluminija med vrhnjo SnO₂ plastjo in zlitino z visoko vsebnostjo niklja - je bilo ugotovljeno, da toplotna obdelovalnost steklenih izdelkov pri povišanih temperaturah od približno 621 °C - 788 °C za okoli 2 - 30 minut se lahko doseže brez bistvene degradacije barve, mehanske obstojnosti, emitance, odbojnosti ali prepustnosti. Te sestave so zato predstavljale znatno izboljšanje glede na prejšnje toplotno obdelovalne sisteme, kot so tisti, ki so opisani v naslednjih patentih: 4,790,922, 4,816,034, 4,826,525, 4,715,879 in 4,857,094.

Dodatno k zgornjim opisom v prej omenjenih patentih je poznan tudi Leyboldov vetrobranski stekleni sistem TCC-2000. V tem sistemu so uporabljene štiri ali pet plasti kovin ali kovinskih oksidov, da se dobi z napraševanjem prekrito steklo, ki se zato, ker je nekoliko toplotno obdelovalno pri temperaturah do 593 °C, lahko uporablja kot predhodno prekrito steklo za izdelavo ukrivljenih ali neukrivljenih steklenih vetrobranov ob upoštevanju, da so pri toplotnem obdelovanju postavljene hitre časovne meje. Plastenje od steklenega substrata navzven običajno vključuje prvo plast kositrovega oksida, drugo plast nikelj/kromove zlitine (običajno okoli 80/20), tretjo plast srebra, četrto plast nikelj/kromove zlitine in peto plast kositrovega oksida. Dodatno k zelo nizki zgornji meji za temperaturo toplotne obdelave in čase so rezultirajoče prevleke zelo mehke in imajo takšne nesprejemljivo nizke značilnosti v pogledu kemične odpornosti, da se realistično lahko uporabljajo le na notranjih površinah laminiranih steklenih vetrobranov.

V prej omenjenem patentu US 4,715,879 je izrecno pojasnjeno, da se tamkajšnji sistem plastenja lahko doseže le s tem, da se zaščitna plast kovinskega oksida - npr. kositrovega oksida - stvori tako, da ima oksid primanjkljaj na kisiku, to se pravi ni stehiometričen. To seveda zahteva občutljivo uravnavanje izdelovalnega postopka. Toplotna obdelovalnost v tem oziru je tudi pojasnjena v patentu US 4,826,525. Vendar je v tem patentu izrecno pojasnjeno, da je treba plast aluminija nanesti, da se doseže toplotna obdelovalnost.

V prej omenjenem patentu US 5,229,194 je opisan znaten napredek pri toplotno obdelovalnih naprašenih prevlekah celo v primerjavi s tistimi, ki so opisane v patentu US 5,188,887. S tistim izumom je bilo ugotovljeno, da se lahko dosežejo edinstveni rezultati na področju toplotno obdelovalnih in z napraševanjem prevlečenih stekel, predvsem, ko se uporabljajo kot zasenčena okna na vozilih, če je kovinski nikelj ali plast iz zlitine z visoko vsebnostjo kovinskega niklja obdana s podlago in prevleko iz ločene plasti oksida ali nitrida niklja ali zlitine z visoko vsebnostjo niklja in je bila uporabljena nadaljnja prevleka iz oksida, kot je SnO₂, ZnO, TiO₂ ali oksidne zlitine od le-teh. Tudi silicij se omenja kot uporaben za prvo prevleko kovinske plasti, ki vsebuje nikelj.

Takšni sistemi plastenja so se v svojih prednostnih izvedbenih oblikah izkazali kot posebno toplotno obdelovalni in odporni na abrazijo. Medtem ko se je za nekatere ugotovilo, da so kemično odporni, se je za druge sisteme ugotovilo, da ne prestanejo precej strogega testa - obravnavan spodaj - kemične odpornosti s kuhanjem v 5 % HC1. Z njihove infrardeče in ultravijolične odbojnostne značilnosti pa se je ugotovilo, da so odlične za široko področje uporab. Še nadalje pa se je izkazalo, da so njihove vrednosti prepustnosti za vidno svetlobo, ki so zaželjeno nizke pri uporabi za zasenčena okna, vseeno prenizke, da bi bila resnično uporabna kot steklena okna ali paneli z arhitekturne ali bivalne namene, kjer se zahteva visoko prepustnost za vidno svetlobo. Ko je produkcija zahtevala, da priprava za napraševalno prekrivanje izpolnjuje naročila za arhitekturna ali bivalna prevlečena stekla, potem ko so bila prekrivana stekla za zasenčena okna je tako morala biti priprava za prekrivanje ustavljena, tako da se je lahko izoblikoval nov plastni sistem. Če bi se lahko izognilo takšni zaustavitvi, bi bila dosežena znatna ekonomska prednost.

V naši skupni sočasni patentni prijavi s št. 07/876,350, ki je bila vložena 30. aprila 1992 in ima naziv High Performance, Durable, Low-E Glass and Method of Making Same (Visoko zmogljivo, obstojno steklo z nizkim E in postopek za izdelovanje letega), so opisani določeni edinstveni sistemi plastenja z napraševalnim prekrivanjem, ki imajo edinstveno uporabnost v arhitekturne in bivalne namene zaradi njihovega dosežka, ki se ne nanaša le na dobro kemijsko in mehansko obstojnost ampak tudi na njihove lastnosti pri solarni uporabi. Ti sistemi se imajo po pravici za stekla (prevleke) z nizkim E, ker je bila njihova polkrogelna emitanca E_h na splošno manjša kot okoli 0,16 in je bila njihova pravokotna emitanca E na splošno manjša od 0,12. Merjena na drug način, je bila njihova plastna upornost prednostno manjša od okoli 10,50 il/o. Razen tega je bila prepustnost za vidno svetlobo pri normalni debelini stekla (npr. 2 mm - 6 mm) prednostno okoli 78 % ali več, primerjaje z manj kot okoli 22 - 23 % pri določenih izvedbenih primerih prej omenjenih toplotno obdelovalnih plastnih sistemov za zasenčena okna.

Izum po tej prej omenjeni hkratni patentni prijavi št. 07/876,350, sedaj patentu US

5,344,718, je dosegel svoj edinstveni nizek E, visoke vrednosti prepustnosti za vidno svetlobo hkrati z dobro kemično obstojnostjo in odpornostjo na abrazijo, s tem da se je uporabil plastni sistem, ki je na splošno obsegal - od stekla navzven - podložno plast iz Si₃N₄, prvo plast niklja ali nikljeve zlitine, plast srebra, drugo plast niklja ali nikljeve zlitine in prekrivno plast iz Si₃N₄. V določenih prednostnih izvedbenih primerih je plastni sistem, izhajajoč od stekla navzven, v bistvu obstajal iz: Si₃N₄/

Ni: Cr/Ag/Ni: Cr/Ag/N i: C r/S i₃ N ₄.

Za ta sedem plastni sistem se je ugotovilo, da ima nekoliko višjo obstojnost in odpornost na razenje kot zgoraj opisani pet plastni sistem. V vsakem sistemu pa je prednostna Ni:Cr plast bila nichromova plast, to se pravi 80/20 masnih deležev Ni/Cr, in v tem je bistveni delež kroma v obliki kromovega nitrida v Ni:Cr plasti, stvorjeni v dušik vsebujoči atmosferi.

Na nesrečo so se ti stekleni plastni sistemi, obstojni, z nizkim E in visoko prepustnostjo, izkazali, da niso toplotno obdelovalni. Sedaj se je ugotovilo, da je to res, ne zaradi oksidacije, to se pravi srebrnih plasti, temveč zaradi ene ali več kovinskih srebrnih plasti, ki med toplotno obdelavo zaradi neomočljivosti postanejo nezvezne; ker so v tem primeru plasti, ki obdajajo Ni:Cr, nezadostne, da bi vzdrževale zveznost srebrne ali srebrnih plasti med toplotno obdelavo. Zato se ti sicer prednostni plastni sistemi niso mogli uporabljati, kjer je moralo biti steklo s plastmi zatem toplotno obdelano z utrjanjem, toplotnim utrjanjem in krivljenjem. Na nesrečo je bilo treba uporabljati srebrne plasti, da bi se doseglo željene nivoje z nizkim E.

V tem oziru je treba omeniti, da toplotno obdelovalni, z napraševanjem prekriti plastni sistemi svoje uporabnosti ne najdejo le pri izdelovanju avtomobilskih vetrobranov. Določene arhitekturne in bivalne uporabe tudi zahtevajo, da mora biti steklo utrjeno, ukrivljeno ali toplotno utrjeno. In nadalje, stekleni sistemi z nizkim E po prej omenjenem izumu v sočasni patentni prijavi št. 07/876,350, sedaj patentu US 5,344,718, na splošno niso mogli biti prilagojeni, da bi dosegli dovolj nizke vrednosti za prepustnost vidne svetlobe, da bi postali uporabni za zasenčena okna, celo če bi bili toplotno obdelovalni, kar pa niso bili. Iz teh razlogov zato ti stekleni sistemi z nizkim E zato niso bili brez omenjene težave pri izdelovanju, da je bilo treba zaustaviti sistem, da se je zadostilo potrebam naročnika, ki je zahteval široko spremenljive značilnosti solarne uporabe pri svojih z napraševanjem prekritih steklenih izdelkih.

Dodatno k zgoraj opisani težavi je nastala težava v komori za napraševalno prekrivanje, s tem da je bilo treba stvoriti Si₃N₄ plast ali plasti v sistemu plastenja po prej omenjeni hkratni patentni prijavi s št. 07/876,350. Da bi se dosegla takšna plast, je bila kot katoda uporabljena silicijeva tarča - običajno dopirana z aluminijem. Napraševalno prekrivanje je bilo zatem izvedeno v atmosferi, ki je vsebovala N₂, da se je z reakcijo stvoril Si₃N₄. Na nesrečo je Si₃N₄ neprevodnik - tako kot je majhen delež aluminijevega nitrida, ki je stvorjen z aluminijem kot dopantom, ki tudi prekriva anodo med napraševalnim prekrivanjem. Učinkovitost prekrivanja se slabša in časi zaustavitve so lahko izdatni.

V naši sočasni patentni prijavi s št. 08/102,585, kije bila vložena hkrati s to prijavo in ki nosi naziv Sputter-Coating Target and Method of Use (Tarča za napraševalno prekrivanje in postopek uporabe), je opisana edinstvena rešitev tega problema. Na splošno je rešitev v tem, da se stvori katodna tarča, ki ima predpisano količino prevodne kovine razpršeno v Si, tako da se njen nitrid - ali kovina, če ta ne tvori nitrida med postopkom napraševalnega prekrivanja - na anodi tvori v zadostni količini, da se vzdržuje prevodnost za poudarjeno periodo časa in se tako izogne številnim ustavitvam. Celoten opis te sočasne prijave je tukaj vključen preko reference.

Če je doslej strokovnjak s področja želel nadaljevati, da bi dosegel znane ugodnosti odpornosti na abrazijo in korozijo z uporabo Si₃N₄ plasti, se pa je želel tudi izogniti dragemu času zaustavitev, pri čemer pa je hkrati moral doseči toplotno obdelovalnost in kljub temu imeti prostost, da je spreminjal lastnosti za solarno uporabo preko smiselno širokega področja, da bi se izognil nadaljnjim zaustavitvam izdelave (da bi zadostil potrebe različnih naročnikov), je bil strokovnjak soočen z nerešljivim problemom. V tem oziru zgolj izbira poljubne prevodne kovine kot dispergenta (t.j. dopanta) v Si tarči ne bi inherentno rešilo problema, ker bi lahko ta kovina, medtem ko bi bil rešen problem prekrivanja anode, zelo poslabšala toplotno obdelovalnost in/ali željene nivoje obstojnosti in/ali značilnosti solarne uporabe (vključujoč barvo), ki jih je treba doseči.

Zato je očitno, da v stroki obstoja potreba po plastnem sistemu, ki je nanešen z napraševanjem in ki doseže ugodnosti napraševalnega prekrivanja, medtem ko preseže zgoraj opisane probleme in pomankljivosti v stroki. Namen predloženega izuma je, da izpolni to potrebo v stroki, kot tudi druge potrebe, ki bodo postale očitne izurjenemu strokovnjaku, ko bo seznanjen s celotnim opisom.

Na splošno predloženi izum izpolnjuje zgoraj opisane potrebe v stroki, s tem da zagotavlja stekleni izdelek, ki vključuje stekleni substrat in nanj z napraševanjem nanešeni plastni sistem, ki obsega izjajajoč od steklenega substrata navzven, (a) v bistvu kovinsko plast, ki vključuje nikelj ali nikljevo zlitino in ki je v bistvu brez kakršnegakoli nitrida; in (b) prekrivno plast iz silicijevega nitrida (Si₃N₄); in v katerem je vsaka plast zadostne debeline, tako da, kadar ima stekleni substrat debelino okoli 1,5 mm -13 mm in je prej omenjeni plastni sistem na njem, je stekleni izdelek s temi plastmi toplotno obdelovalen in ima prepustnost v vidnem področju okoli 1 do 80 % in ima pravokotno emitanco E okoli 0,10 - 0,60. V določenih prednostnih izvedbenih primerih je plast (a) v bistvu brez kakršnegakoli nitrida in je stekleni izdelek tako pred kot po toplotni obdelavi obstojen in kemično odporen. V določenih nadaljnjih prednostnih izvedbenih primerih predloženega izuma plastni sistem ne vsebuje nobene plasti srebra.

Predloženi izum nadalje izpolnjuje zgoraj opisane zahteve v stroki, s tem da nudi postopek toplotne obdelave prevlečenega steklenega izdelka, na splošno obsegajoč:

a) nanašanje z napraševanjem plastnega sistema na stekleni substrat, obsegajočega, izhajajoč od steklenega substrata navzven, v bistvu kovinsko plast, ki vključuje nikelj ali nikljevo zlitino; in prekrivno plast silicijevega nitrida; in

b) ta prekriti stekleni substrat se nato podvrže toplotni obdelavi, ki je izbrana iz skupine, ki obstoji iz upogibanja, utrjanja, toplotnega utrjanja in kombinacije leteh; in

c) po tej toplotni obdelavi ima izhajajoč izdelek pravokotno emitanco E okoli 0,10 - 0,60 in prepustnost v vidnem področju okoli 1-80 %.

V določenih prednostnih izvedbenih primerih predloženega izuma plastni sistem nadalje vključuje podložno plast iz Si₃N₄ in vsaka izmed Si₃N₄ plasti vključuje majhno količino dopantne prevodne kovine ali prevodnega kovinskega nitrida kot posledico uporabe takšne kovine za dispergent (dopant) v katodni silicijevi tarči aparata za napraševalno prekrivanje, da se odpravi zgoraj opisani problem zaustavitve zaradi prekrivanja anode z neprevodnim Si₃N₄. Dopant, prevodna kovina, je seveda izbrana tako, da v najslabšem primeru nima škodljivega učinka na solarno uporabo ali druge fizikalne značilnosti, ki se jih želi pri končnem izdelku. V določenih prednostnih sistemih je ta dopantna kovina izbrana izmed titana, cirkonija, hafnija in mešanice leteh. Prej omenjeni plastni sistemi so prednostno stvorjeni z napraševalnim nanašanjem vsake plasti do zahtevane debeline na stekleni substrat. Medtem ko se debelina stekla lahko na široko spreminja, bo stekleni izdelek značilno iz float stekla in bo imel debelino okoli 1,5 mm - 13,0 mm (t.j. okoli 0,060 - 0,50) in bolj običajno okoli 2 mm - 6 mm. Steklo je lahko okajeno ali neokajeno ali pa z vzorci. Takšno steklo naj bo takšne vrste, da ima enotno trdnost. V določenih nadaljnjih prednostnih oblikah predloženega izuma bo izhajajoči stekleni izdelek, merjeno z uporabo steklenega substrata, ki ima običajno debelino okoli 4,0 mm, po toplotni obdelavi imel naslednje značilnosti:

Značilnost	Razpon
Prepustnost v vidnem:	okoli 1 % - 80 %
Odbojnost v vidnem (stran stekla):	okoli 4 % - 55 %
Odbojnost v vidnem (stran filma):	okoli 4 % - 65 %
Vidna barva (stran stekla):	srebrna, kositrna, modra, siva
Emitanca E n (pravokotna):	okoli 0,10 - 0,60
Plastna upornost (R,):	okoli 2-250 CL/o
Solarna prepustnost:	okoli 1 % - 80 %

Zgornja tabela prikazuje, kako prilagodljivi so sistemi po tem izumu pri zadovoljevanju širokega območja potreb pri solarni uporabi.

Prepustnost in odbojnost sta beleženi kot svetilo C, opazovalec 2°. Bolj prednostno območje pravokotne emitance E_n je okoli 0,15-0,35 pri mnogih uporabah. Bolj prednostno območje plastne upornosti je okoli 15-35 fl/o mnogih uporabah.

V najbolj prednostnih oblikah predloženega izuma izhajajoči izdelek in njegov plastni sistem, oba pred in po toplotni obdelavi izkazujeta izvrstno kemično odpornost in obstojnost, to se pravi odpornost na abrazijo in razenje.

Kemična odpornost je določena s kuhanjem 5,08x12,70 cm² (2x5) vzorca izdelka v okoli 500 cm³ 5 % HCI za čas ene ure, to je pri okoli 105 °C. Razume se, da je izdelek prestal ta test, če ne kaže nikakršnih vdolbinic, ki bi bile večje kot okoli 0,0762 mm (0,003) v premeru po enournem kuhanju. Obstojnost je merjena z dvemi testi, pri čemer prvi običajni Taberjev abrazijski test uporablja 10,16x10,16 cm² (4x4) vzorec in 500 g utež, pritrjeno na vsako izmed C.S. 10 F abrazijsko kolo, ki se vrti s 300 obrati. Obstojnost se lahko nadalje testira, s tem da se uporabi abrazijski tester Pacific Scientific (2,54 cm (1) najlonska krtačka, ki ciklično prehaja preko prevleke v 500 ciklih ob uporabi 150 g uteži na 15,24x43,18 cm² (6xl7) vzorcu). Če se ne pojavijo bistvene in zaznavne raze, ko se opazuje z golim očesom pri vidni svetlobi, tako pri enem kot pri drugem testu, se razume, da je izdelek prestal test in se pravi, da je obstojen. Transimisijske lastnosti v prednostnih izvedbenih oblikah predloženega izuma so takšne, kot so bile nakazane zgoraj, ko se merijo s pomočjo običajnega testa, ko je svetilo C, opazovalec 2°, ki uporablja stekleni substrat z okoli 4 mm. Da je toplotno obdelovalen znotraj pomena prednostnih izvedbenih primerov po predloženem izumu, prepustnost - vidna in solarna - ne sme biti spremenjena pri toplotni obdelavi za več kot okoli 20 % in prednostno za manj kot 10 %. Najbolj prednostno se spremeni za manj kot 2 %. Razen tega, daje toplotno obdelovalen znotraj pomena najbolj prednostne izvedbene oblike po predloženem izumu, se plastna upornost R_s ne sme povečati za več kot okoli 10 % med toplotno obdelavo. Prednostno se sploh ne poveča in najbolj prednostno se nekoliko zniža s takšno toplotno obdelavo.

Z nadaljnjo razlago zgornjih značilnosti sta pojma emitanca in prepustnost dobro razumljena v stroki in sta tukaj uporabljena v skladu z njunim dobro poznanim pomenom. Tako npr. izraz prepustnost tukaj pomeni solarno prepustnost, ki jo sestavljajo prepustnost vidne svetlobe, prepustnost infrardeče energije in prepustnost ultravijolične svetlobe. Celotna solarna energijska prepustnost je tedaj običajno označena kot izravnano povprečje teh drugih vrednosti. Z ozirom na te prepustnosti je vidna prepustnost, o kateri je govora tukaj, označena s standardnim postopkom svetilo C, opazovalec 2° pri 380 nm do 720 nm; infrardeče je od 800 nm do 2100 nm; ultravijolično je od 300 nm do 400 nm; in celotno solarno je od 300 nm do 2100 nm. Za namen emitance pa se uporablja predvsem infrardeče območje, to je od 2500 nm do 40000 nm, kot bo obravnavano spodaj.

Vidna prepustnost se lahko meri, s tem da se uporablja znane običajne postopke. Uporablja se npr. spektrofotometer, kot je Beckman 5240 firme Beckman Sci. Inst. Corp., in dobi se spektralna krivulja prepustnosti pri vsaki valovni dolžini. Vidno prepustnost se nato izračuna, s tem da se uporabi ASTM E-308 Method for Computing the Colors of Objects by Using the CIE System (Postopek za izračunavanje barv predmetov ob uporabi CIE sistema), Annual Book of ASTM Standards, Vol. 14.02. Lahko se uporabi manjše število točk valovne dolžine, kot je predpisano, če se želi. Drug postopek za merjenje vidne prepustnosti uporablja spektrometer, kot je komercialno razpoložljiv spektrofotometer Spectragard, ki ga izdeluje firma Scientific Corporation. Ta priprava meri in neposredno sporoča vidno prepustnost.

Emisivnost E je merilo ali značilnost za tako absorpcijo kot odbojnost svetlobe pri danih valovnih dolžinah. Običajno je predstavljena s formulo:

E = 1- odbojnost filma.

Za arhitekturne namene postanejo vrednosti emitance zelo pomembne v takoimenovanem srednjem območju, ki se včasih imenuje tudi daljnje območje infrardečega spektra, to je okoli 2500 do 40000 nm. Izraz emitanca, kot se uporablja tukaj, se tako uporablja, da se sklicuje na vrednosti emitance, ki so merjene v tem infrardečem območju, kot je bilo opredeljeno leta 1991 kot predlagani ASTM standard za merjenje infrardeče energije za računanje emitance, kije bil predlagan s strani Primary Glass Manufacturers’ Council pod nazivom Test Method for Measuring and Calculating Emittance of Architectural Fiat Glass Products Using Radiometric Measurements (Testni postopek za merjenje in računanje emitance arhitekturnih izdelkov iz ravnega stekla ob uporabi radiometričnih merjenj). Ta standard in njegovi predpisi so tukaj vključeni preko reference. V tem standardu je emitanca razbita v dve komponenti, polkrožno emitanco E_h in pravokotno emitanco

Dejanska akumulacija podatkov za merjenje takšnih vrednosti emitance je običajna in se jo lahko izvede npr. ob uporabi spektrofotometra Beckman Model 4260 z VW dodatkom firme Beckman Scientific Inst. Corp.. Ta spektrofotometer meri odbojnost v odvisnosti od valovne dolžine in od tod se računa emitanca ob uporabi prej omenjenega in leta 1991 predlaganega ASTM standarda, ki je tukaj vključen kot referenca.

Drug izraz, ki se tukaj uporablja, je plastna upornost. Plastna upornost R_s je v stroki dobro poznan izraz in se tukaj uporablja v skladu s svojim dobro poznanim pomenom. Na splošno se ta izraz nanaša na upornost v il na poljuben kvadrat (o) plastnega sistema na steklenem substratu za električen tok, ki prehaja skozi plastni sistem. Plastna upornost je pokazatelj, kako dobro plast odbija infrardečo energijo, in se tako pogosto uporablja skupaj z emitanco kot merilo te značilnosti, ki je tako pomembna v mnogih arhitekturnih in avtomobilskih steklih. Plastna upornost se udobno meri z uporabo ohmmetra s sondo na 4 točke, kot je upornostna sonda z Magnetron Instruments Corp. glavo, model M-800, ki jo izdeluje Signatone Corp. iz Santa Clara v Kaliforniji.

Ta izum bo sedaj opisan z ozirom na določenjem njegove izvedbene primere kot bodo obravnavani spodaj in ponazorjeni v naslednjih risbah, pri katerih so slike 1 do 6 v delnih prerezih in pri čemer slika 1A prikazuje dvoplastni sistem po predloženem izumu;

slika IB prikazuje plastni sistem s slike 1A s podlago iz silicijevega nitrida;

slika 2A prikazuje drug dvoplastni sistem po predloženem izumu;

slika 2B prikazuje plastni sistem s slike 2A s podlago iz silicijevega nitrida;

slika 3A prikazuje štiriplastni sistem po predloženem izumu;

slika 3B prikazuje plastni sistem s slike 3A s podlago iz silicijevega nitrida;

slika 4A prikazuje petplastni sistem po predloženem izumu;

slika 4B prikazuje petplastni sistem s slike 4A, kjer je kovina M delno oksi dirana;

slika 5A prikazuje drug dvoplastni sistem po predloženem izumu;

slika 5B prikazuje dvoplastni sistem s slike 5 A s podlago iz silicijevega nitrida;

slika 6 prikazuje devetplastni sistem po predloženem izumu;

slika 7 je shematski prikaz običajne priprave Airco za napraševalno prekrivanje s pet komorami, ki je uporabna za izdelavo steklenih izdelkov po predloženem izumu.

1?

V nadaljnjem je podana legenda oznak na risbah:

Si₃N₄ = označuje plast, ki obsega vsaj okoli 90 % silicijevega nitrida

Ni = kovinski nikelj

M = nikelj vsebujoča kovinska plast, ki je v bistvu brez kakršnegakoli nitrida te kovine

M/O = je plast, v kateri je prišlo do zelo majhnega obsega oksidacije v kovinski, nikelj vsebujoči plasti, pri čemer plast v bistvu obstaja brez kakršnegakoli nitrida te kovine

ΜΟ_χ = plast je stehiometrično oksidirana kovina

G = stekleni substrat

W₂ = prva čistilna priprava

W — druga čistilna priprava

T = tunel

C = transporter

F = ločilna stena med komorami.

Kot predvideva predloženi izum, so plastni sistemi, ki so prikazani npr. na slikah 1A do 6, toplotno obdelovalni znotraj pomena tega izraza, kot je bil opredeljen zgoraj. Kot je bilo zgoraj nadalje opredeljeno, toplotna obdelovalnost v njihovih prednostnih izvedbenih oblikah dejansko lahko izboljša izdelek, s tem da poveča njegovo infrardečo odbojnost, kot je npr. nakazano z znižanjem plastne upornosti R_s.

Ugotovljeno je bilo, da za dosego te toplotne obdelovalnosti mora vsaka plast imeti končno debelino, ki je na splošno zvezna po naravi. Debelina katerekoli posamezne plasti ali sistema kot celote se lahko, dokler je vsaka plast v bistvu neprekinjena, spreminja preko širokega območja v odvisnosti od materiala, ki se uporablja za plast, toplotne obdelave, ki jo je treba uporabiti, števila plasti v sistemu in zaželjenih značilnosti končnega izdelka. Na splošno pa se je ugotovilo, da naslednja območja debelin dajejo najboljše rezultate za večino predvidenih namenov:

Debelina (nm)

Si3N4 (prevleka)	1-75
M (nikelj ali nikljeva zlitina)	5
MO X	5-10
M/O	5-50
Ni/Si3N4	5-30
Si3N4 (vmes)	50 -120
Si3N4 (podlaga)	1-75

Pomemben vidik predloženega izuma je uporaba silicijevega nitrida Si₃N₄ ene ali več plasti v sistemu. V teh oziru so bile doslej poznane različne oblike materialov, ki vsebujejo silicijev nitrid, za uporabo kot prekrivni material, ki lahko zagotovi odpornost na abrazijo in korozijo v plastnem sistemu. Glej npr. patente US 4,769,291; 5,062,937; 4,954,232; 4,948,482 in 4,680,742. Predloženi izum uporablja te prednostne lastnosti ene ali več Si₃N₄ plasti. Vendar in dodatno pa je edinstveno in zelo presenetljivo odkritje predloženega izuma, da ti plastni sistemi dobijo zelo zaželjeno značilnost, da so tudi toplotno obdelovalni, ko se uporabi ena ali več takšnih Si₃N₄ plasti v kombinaciji z eno ali več drugimi izbranimi kovinami, da se stvori določeno skupino plastnih sistemov. Še nadalje je bilo presenetljivo ugotovljeno, da je bodisi preko sinergizma ali kakšnega drugega neznanega mehanizma Si₃N₄ uporabljen z eno ali več takšnimi izbranimi kovinskimi plastmi, da se stvori te plastne sisteme, ugotovi se znatno izboljšanje pri kemični odpornosti, predvsem v primerjavi s prejšnjo, znano in visoko ocenjeno visoko vsebnostjo Ni plastnih sistemov po prej omenjenem patentu US št. 5,229,194.

V praksi predloženega izuma se verjame, da mora biti kovina M, M/O in/ali ΜΟ_χ, ki jo uporabljamo v kombinaciji s Si N₄ izbrana iz zelo ozke skupine alternativ, da bi se dobilo željene rezultate toplotne obdelovalnosti, obstojnosti in kemijske odpornosti, medtem ko se hkrati doseže potrebno barvo in željene lastnosti za solarno uporabo. Medtem ko takšna skupina ni več omejena na visoko vsebino nikljevih zlitin, kot je predvideno npr. v patentih US 5,188,887 in 5,229,194, ne glede na to pa naj bi bila kovina bodisi nikelj ali zlitina, ki vsebuje nikelj in ima vsaj okoli 10 mas.% niklja, ker je čisti nikelj težko napraševati. Nikljeva zlitina je prednostna in v tem oziru takšne zlitine prednostno vključujejo krom v zadostni količini, da se sistem naredi nemagneten in s tem laže naprašljiv.

1?

V tem oziru je presenetljiva značilnost predloženega izuma, da doslej upoštevana bistvena omejitev, da je treba uporabiti visoko vsebnost nikljeve zlitine (ali čisti nikelj), da se doseže toplotno obdelovalnost, ne drži več, kadar se uporabi v kombinaciji s plastjo ali plastmi ki so Si₃N₄. Medtem ko je še vedno pomembno uporabiti eno plast, ki vsebuje nikelj, ni potrebno, da bi šlo za zlitino z visoko vsebnostjo niklja. Je pa zahteva predloženega izuma, da mora ena ali več plasti, ki vsebujejo nikelj ostati v bistvu brez kakršnegakoli nitrida, da bi bila dovolj kemično odporna in zadoščala večini potreb, medtem ko se lahko tolerira kaka manjša količina oksidacije v eni ali več plasteh, ki vsebujejo nikelj. V tem oziru je bilo ugotovljeno, da tvorjenje takšnega nitrida zmanjšuje kemično obstojnost, kot je merjena s prej omenjenim vrelnim testom v 5% HC1, medtem ko nitridi bistveno ne motijo dosežka toplotne obdelovalnosti v večini primerov.

Kot je bilo ugotovljeno zgoraj, so lahko nikelj vsebujoče ena ali več plasti v bistvu vse iz niklja, vendar so bolj prednostno preprosta Ni/Cr zlitina. Primer ene takšne skupine zlitin, za katere je bilo ugotovljeno, da so tukaj uporabne, je zelo veliko število nerjavnih jekel, ki imajo svojo nikljevo vsebnost tako nizko, da je okoli 10 mas.% niklja (npr. SS-316, v katerem je 10% Ni in 90% preostalega, predvsem Fe in Cr). Seveda ostaja uporabna visoka vsebnost nikelj/kromovih zlitin pri predloženem izumu. Takšne zlitine vključujejo 80/20 masnih odstotkov Ni/Cr in zlitino Haynes 214, katere nominalna sestava po masi obstoji v bistvu iz:

Element	(pribl), mas
Ni	75,45
Fe	4,00
Cr	16,00
C	.04
Al	4.50
Y	.01

Drugi primeri Ni/Cr zlitin, ki so uporabne v praksi po predloženem izumu, vključujejo inconei in nichrome. Na splošno ena ali več kovinskih plasti, ki se uporabljajo v kombinaciji s Si₃N₄ plastjo ali plastmi, kot je predvideno po predloženem izumu, vključujejo vsaj okoli 10 mas.% niklja in vsaj ena izmed teh plasti mora biti prisotna v obliki, ki je v bistvu neoksidirana (ali pa je morala prestati le naznatno oksidacijo) in biti v bistvu brez nitrida, da se kar se da poveča kemična obstojnost.

Sklicujoč se sedaj na risbe, sliki 1A in IB prikazujeta posebno vrsto toplotno obdelovalnega plastnega sistema, kot je tukaj predviden. Na teh dveh slikah je bila nikelj vsebujoča kovina M, ki je v bistvu brez oksidacije ali nitrida, stvorjena z napraševalnim prekrivanjem (npr. do debeline okoli 5 nm do 30 nm). Na sliki 1A je ta kovinska plast preprosto prekrita z napraševalnim prekrivanjem s SLjN₄ (npr. debeline okoli 1 nm do 75 nm). Na sliki IB je bila najprej z napraševanjem nanesena podlaga iz Si₃N₄ na stekleni substrat (npr. do debeline okoli 1 nm do 75 nm).

Plastni sistem s slike 2A je podoben tistemu s slike 1A in plastni sistem s slike 2B je podoben tistemu s slike IB z izjemo, da je z oznako M/O nakazano, da se lahko sprejemljiv toplotno obdelovalen plastni sistem dobi kljub obstoju majhne količine oksidacije, ki je bila izvedena v kovinski plasti. Čeprav se ne da natančno opredeliti, se lahko v določenih primerih tolerira do okoli 15% kisika v plinu za napraševalno nanašanje in se še vedno doseže željene rezultate po predlaganem izumu. Plastne debeline so tukaj iste kot na sliki 1A oz. IB.

Sliki 3A in 3B prikazujeta družino plastnih sistemov v skladu s predloženim izumom. Tukaj plasti ΜΟ_χ iz stehiometričnega kovinskega oksida obdajajo v bistvu kovinsko plast M/O bodisi prekrite s Si₃N₄ (slika 3A) in dodatno tudi s podlago Si₃N₄ (slika 3B). Te plasti so prekrite z napraševanjem do debelin znotraj zgoraj danih napotkov.

Sliki 4A in 4B prikazujeta še drugo družino plastnih sistemov, ki so predvideni s predloženim izumom. Tukaj sta ločeni dve plasti kovine M ali rahlo oksidirane kovine M/O in obdani s plastmi Si₃N₄. Ponovno so plasti prekrite z napraševanjem do debelin v okviru zgoraj danih napotkov.

Slika 6 je kombiniran hibrid družin s slik 3A, B in 4A, B, s tem da sta tukaj dve kovinski plasti M/O, od katerih je vsaka obdana s stehiometričnima oksidnima plastema ΜΟ_χ, ki pa sta obdani s tremi plastmi Si₃N₄. Ponovno so plasti prekrite z napraševanjem do debeline znotraj zgoraj danih napotkov.

Sliki 5A in 5B nadalje predstavljata drugo družin plastnih sistemov po izumu. Tukaj je kovinska plast prekrita (sama, slika 5A) ali po izbiri odložena (slika 5B) s Si₃N₄ kot v drugih družinah. Vendar je bil v tem izvedbenem primeru primešan v bistvu čist nikelj k Si₃N₄ kot ločena kovinska plast. Ta vmesna Ni/Si₃N₄ plast edinstveno služi v določenih primerih, da se doseže željene značilnosti za solarno uporabo in je zelo obstojna, toplotno obdelovalna in odporna na abrazijo. Masni odstotek niklja v prednostnih izvedbenih primerih je od okoli 80 do 90%, preostanek pa je Si₃N₄.

Plastni sistemi po predloženem izumu so lahko izvedeni s poljubnim postopkom običajnega nanašanja z napraševanjem, ki npr. uporablja običajen napraševalni prekrivalnik, kot je Airco-Temescal mnogozonski napraševalnik znane izvedbe. Prednosten način oblikovanja prevlek po predloženem izumu pa je v tem, da se uporabi edinstvene postopke in tarče, kot so opisani v hkrati vloženi patentni prijavi št. 08/102,585 z nazivom Tarča za napraševalno prekrivanje in postopek za uporabo, kije bila vložena hkrati s predloženo prijavo. Celoten opis te hkrati vložene patentne prijave je vključen tukaj preko reference. Na splošno in, kot je bilo opisano v hkrati vloženi patentni prijavi, se uporablja edinstvena tarča, ki je bila prekrita z napraševanjem za tvorjenje Si₃N₄ plasti, da se odpravi problem prekrivanja anode z neprevodno plastjo, npr. iz Si₃N₄. To se doseže z enakomernim mešanjem s Si drugega tarčnega elementa v majhnih količinah, kar bo naredilo končno plast (in s tem plast, kije stvorjena na anodi) prevodno, s čimer se odpravi v stroki prevladujoč problem časa za ponovno kondicioniranje.

V praksi predloženega izuma, kjer so toplotna obdelovalnost, solarna uporaba, obstojnost in abrazijska odpornost željene značilnosti plastnega sistema, je treba paziti na izbiro prevodnega elementa, ki ga je treba primešati Si v tarči, tako da se ne pokvari v zadnji stvorjeni Si₃N₄ plasti njegove namene in značilnosti. Tako je v praksi predloženega izuma prednostno za večino sistemov predvideno, da bo uporabljen prevodni element omejen na majhne količine, običajno manj od okoli 10 mas.% in prednostno manj od okoli 5%. Takšni elementi morajo biti nadalje na splošno zelo odporni na oksidacijo. Lahko se uporabijo kovine, kot so zlato, platina in nikelj. Prednostne za večino namenov, ki so tukaj predvideni, pa so kovine titan, cirkonij, krom, hafnij in njihove zmesi. Ti elementi so prednostni, ker na splošno tvorijo nitride, ki so električno prevodni in tako optično kot mehansko ne interferirajo s (in so zato kompatibilne s) primarnim materialom Si₃N₄. Do obsega, kot tvorijo nitride, pa mora biti količina teh stvorjenih nitridov minimizirana. V kolikor je stvorjen kakšen silicid teh kovin, se verjame, da gre za vmesno spojino, ki hitro razpade v ustrezne nitride, vendar je vsekakor kompatibilen z in optično ali mehanično ne interferira s Si₃N₄ do obsega, ki bi obstal.

Predvsem prednostna tarča za uporabo je tukaj Si tarča, ki je dopirana z okoli 5% titana. Ugotovljeno je bilo, da izhajajoča ena ali več stvorjenih plasti (npr. Si₃N₄ prikazana na slikah 1-6) obsega oz. obsegajo okoli 95% Si₃N₄ in je preostanek titanov nitrid. Za to majhno količino titanovega nitrida se je ugotovilo, da dejansko ne moti optičnih, mehanskih, kemičnih, barvnih značilnosti ali značilnosti toplotne obdelovalnosti v praksi predloženega izuma. Na podoben način so lahko nadalje tolerirani nitridi cirkonija, kroma ali hafnija za namene doseganja izdelovalne učinkovitosti v približno istih količinah.

Predloženi izum bo sedaj opisan z ozirom na določene njegove izvedbene primere.

IZVEDBENI PRIMERI

Naslednji plasti sistemi so bili z napraševanjem nanešeni na substrate iz prozornega stekla po uporabi ene ali več silicijevih tarč, dopiranih s 5% aluminija, in po običajnih postopkih nanašanja z napraševanjem, kot je bilo navedeno. Zgoraj sta opisana kemični test in test obstojnosti, ki sta bila uporabljena. Pri toplotni obdelavi je bil kot primer uporabljen značilen postopek utrjanja, s tem da je bil vzorec za 5 minut podvržen temperaturi 685°C. Vzorci za toplotno obdelavo so bili kvadrati bodisi 7,62 x 7,62 cm² (3 x 3) ali 10,16 x 10,16 cm² (4 x 4).

Izvedbeni primer 1 (izvedbeni primer po stanju tehnike)

Plastni sistem izvedbenega primera po stanju tehnike, kakršen pade v obseg našega prej omenjenega patenta US 5,229,194, je bil izdelan z napraševalnim nanašanjem. Tako izdelani plastni sistem je od stekla navzven obstojal iz SnO₂/MO^M/O/MO_x/SnO₂, kjer je M zlitina Haynes 214. Izdelek je izkazoval izvrstno toplotno obdelovalnost in R_s v višini 79 il/o· Ni pa bil uspešen pri testu kemične odpornosti, t.j. ni prestal enournega kuhanja pri 104°C v 5% HC1, pred toplotno obdelavo pri 5 minutah in pri 12 minutah po toplotni obdelavi. Prestal pa je Taberjev abrazijski test, s tem da je prišlo do 7,6% spremembe v prepustnosti pred toplotno obdelavo pri 300 obratih in le do 1,2% spremembe v prepustnosti po toplotni obdelavi pri 300 obratih. To je kazalo na zelo sprejemljive značilnosti mehanske obstojnosti. Kljub nekoliko nizki kemični odpornosti, kakršna je bila določena z vrelnim testom, se je ta plastni sistem po stanju tehnike izkazal kot izvrstna toplotno obdelovalna prevleka za številne uporabe, kjer se zahteva zelo zmanjšana vidna prepustnost in takšna kemična odpornost pomeni malo ali pa nič. Primer takšne uporabe je pri zasenčenih oknih v avtomobilih. V tem oziru je vidna prepustnost tega izdelka po stanju tehnike primeroma okoli 23%.

Izvedbeni primeri 2-24

Zaradi primerjalnih namenov je bila sedaj izvedena vrsta plastnih filmov ob uporabi

standardnih postopkov napraševalnega nanašanja in navodil. Dobljeni so bili naslednji rezultati:	debelin v okviru zgornjih
Izv.	Plastni sistem	Toplotna	Vretje v
primer		obdelava	kislini
2	SNO2/214OX/214-O/214OX/SNO2/Si3N4	F	F
3	SNO2/214OX/214-O/214OX/Si3N4	P	P
4	SNO2/214OX/214-O/214OX/Si3N4/SNO2		PP
5	Si3N4/2140X/214-0/2140X/Si3N4	P	P
6	Si3N4/214/Si3N4	P	P
7	Si3N4/214-N/Si3N4	P	F
8	Si3N4/214-N/Si3N4	P	F
9	Si3N4/214-N/Si3N4	P	F
10	Si3N4/214/Si3N4	P	P
11	Si3N4/214OX/214-O/214OX/Si3N4**
12	Si3N4/214/Si3N4/214/Si3N4		PP
13	Si3N4/214/Si3N4/214/Si3N4		PP
14	Si3N4/214OX/214-0/214-OX/Si3N4/214OX/ 214-O/214OX/Si3N4	P	P
15	Si3N4/2140X/214-0/214-0X/Si 3N4/214OX/ 214-O/214OX/Si 3N4	P	P
16	Si,N./214-0/Si3N.	P	P

***Si₃N₄/Ni/Si₃N₄

Si₃N₄/Ni/Si₃N₄//Ni/Si₃N₄

Si₃N₄/Ni/Si₃N₄//Ni/Si₃N₄

Si₃N₄/SS-316/Si₃N₄

Si₃N₄/SS-316/SN0₂

Si₃N₄/(80/20)/Si₃N_{4 3}N₄/(80/20)-0/Si₃N₄

Si₃N₄/(80/20)-0/Si₃N₄

P

P

P

P

F

P

P

P *P = prestal test *PP= prestal test tako pred kot po toplotni obdelavi *F = ni prestal testa ** = ta plastni sistem je bil testiran in je prestal Taberjev test tako pred kot po toplotni obdelavi ***= ta plastni sistem je izkazoval nizke emeitančne karakteristike ****_ go/20 pomeni zlitino 80% mas. Ni in 20% mas. Cr.

Izvedbeni primeri 22-24 v zgornji tabeli - tukaj se imenujejo 2A, B, C - so bili izvedeni na naslednji način na napraševalni prekrivalni pripravi ILS-1600 Airco ob uporabi prozornega stekla z dimenzijo 0,397 cm (5/32). Pri tem so bili vzpostavljeni naslednji pogoji:

			Plin	1: Ar	Plin 2:	n2 (02)
Lin.	Film.	Osn.	Tok	Tlak	Tok	Tlak
St.	pl ast	tl ak	(cm3	(kapac.	(cm3	(kapac.
		(ion.mer.)	min1)	mer.)	min'1)	mer.)
		(Xl33,3 Pa)		(xl33,3 Pa)		(xl33,3 Pa)
1		4, lxl0'6	25	5,5xl0'4	25	8,8xl04
2A	80/20	2,0xl06	40	5,9xl04
2B	80/20-0	1,5xl06	40	7, lxl0’4	3 (02)	7,5xl04
2C	80/20-0	2,0xl0'6	40	7, lxl04	6 (02)	7,8xl0~4
3	Si3N4	2,5xl06	25	5/8xl04	25	9,0xl0'4

Katodni parametri

Lin.	Film.	Pog.mot.	Nivo	Katod.	Moč	Enosm.	Katod	. Naprašev.
št.	pl ast	hitr. %	moči %	nap.* (V)	(kW)	tok (A)	nap. (V)	tl ak (ion.mer.) (xl33,3 Pa)
1	Si3N4	35x16	7,0	420	2,9	7,0	424	5,5xl0'4
2A	80/20	35x2	8,5	473	4,0	8,7	477	5,0xl0'4
2B	80/20-0	35x2	8,5	486	4,2	8,7	490	5,3xl0‘4
2C	80/20-0	35x2	8,5	501	4,2	8,7	503	5,0xl0'4
3	Si3N4	35x8	7,0	424	2,9	7,0	426	5,7xl0'4

Katodna napetost na tarči, ki se uporablja za tvorjenje plazme, ko je steklo že v polnilni zapori.

Izvedbeni primer 24 je imel E_n (pri 10 μτη) pred toplotno obdelavo v višini 0,34 in R_s enak 58,1 Π/ο. Po toplotni obdelavi sta bila R_s 28.0 Π/ο in E_n 0,23. Svetilo C, opazovalec 2° pred in po toplotni obdelavi daje naslednje vrednosti:

Pred toplotno obdelavo:

TY 19,42 x 0,2873 y 0,2967 a -1,24 b -6,77

Po toplotni

TY 26,28 x 0,2869 y 0,2986 a -2,17 b -7,04

RGY 16,11 x 0,3259 y 0,3255 a -1,87 b -3,53 obdelavi:

RGY 12,61 x 0,3209 y 0,3173 a +2,58 b +1,19

RFY 34,48 x 0,3459 y 0,3556 a -0,96 a +15,11

RFY 28,36 x 0,3558 y 0,3641 a -0,41 a +17,54

Za vse tri izdelke se je ugotovilo, da so toplotno obdelovalni, obstojni in kemično odporni.

Izvedbeni primer 17 v zgornji tabeli je bil izveden na podoben način ob uporabi prozornega stekla z dimenzijo 0,397 cm (5/32) z rahlimi spremembami pri delovnih pogojili, kot je spodaj nakazano, tako so bili izdelani trije vzorci A, B, C. Napraševanje nikljeve plasti je vključevalo začetek z 10% O₂ s segrevanjem za 10 minut in nato zaustavitev. Vsi vzorci so bili toplotno obdelovalni, kemično odporni in obstojni. Delovni pogoji so bili naslednji:

	Plin	1: Ar	Plin	2: N2
Lin.	Film.	Osn.	Tok	Tlak	.Tok	Tlak
št.	plast	tlak	(cm3	(kapac.	(cm3	(kapac.
		(ion.mer.)	min'1)	mer.)	min1)	mer.)
		{xl33,3 Pa)		(xl33,3 Pa)		(xl33,3 Pa)
1	Si3N4	7,8xl0'6	25	4,8xl0'4	25	7, lxl0'4
2a	Ni	6,0xl0'6	80	1,6xl0'3
2b	Ni	8,4xl06	80	l,6xl0'3
2c	Ni	2,2x10’6	80	Ι,βχΙΟ3
3	Si3N4	8,4xl06	25	5,4xl04	25	8,2xl0'4

Katodni parametri

Lin. št.	Film. plast	Pog.mot. hitr. %	Nivo moči %	Katod. nap.* (V)	Moč (kW)	Enosm. tok (A)	Katod. Naprašev. nap. tlak
(V)	(ion.mer.) (xl33,3 Pa)
1	Si3N4	35x16	7,0	422	2,9	7,0	425	4,5xl04
2a	Ni	35x1	8,5	562	5,3	9,5	564	8,8xl04
2b	Ni	35x2	6,0	543	3,8	7,0	545	8,9xl0'4
2c	Ni	35x2	7,0	547	4,1	7,5	550	7,5xl04
3	Si3N4	35x8	7,0	429	2,9	7,0	428	4,3xl0'4

Katodna napetost na tarči, ki se uporablja za tvorjenje plazme, ko je steklo že v polnilni zapori.

Za izvedbeni primer 17, svetilo C, opazovalec 2° so bile določene tako pred kot po toplotni obdelavi in so bile naslednje:

Pred toplotno obdelavo:

TY 23,48 x 0,2847 y 0,2948 a -1,56 b -7,97

RGY 12,74 x 0,3369 y 0,33444 a -2,27 b +6,02

RFY 31,94 x 0,3418 y 0,3499 a -0,47 b +12,77

Po toplotni obdelavi:

TY 22,44 x 0.2835 y 0.2932 a -1,41 b -8,37

RGY 14,45 x 0,3370 y 0,3367 a +1,78 b +6,72

RFY 32,41 x 0,3390 y 0,3461 a -0,17 b +11,48

Plastna upornost R_s pred toplotno obdelavo je bila 23,5 Cl/o in je bila po toplotni obdelavi 17,0 il/o. Pravokotna emitanca E pred toplotno obdelavo je bila 0,24 in po toplotni obdelavi je bila 0,17. Izvedbeni primer 17 je bil toplotno obdelovalen, obstojen in kemično odporen.

Sklicujoč se sedaj na izvedbeni primer 11 in na zgornjo tabelo je bil izdelan vzorec 20,32 cm (8x8) iz 0,397 cm (5/32) debelega prozornega stekla z napraševalno prekrivalno pripravo pod naslednjimi pogoji:

Lin	. Film.	Osn.	Plin Tok	1: Ar Tlak	Plin 2: N2 Plin 3: 0
Tok	Tlak Tok	Tlak
št.	pl ast	tlak	(cm3	(kapac.	(cm3	(kapac. (cm3	(kapac.
		(ion.mer.)	min'1)	mer.)	min'1)	mer.) min'1)	mer.)
		(xl33,3 Pa)		(xl33,3	Pa)	(xl33,3 Pa)	(xl33,3
							Pa)
1	Si3N4	32xl0'6	25	4,7xl0'4	25	8,0xl0'4
2	214ΟΧ	1,3xl0’6	10	1,4xl0~3		40	5,2xl0'4
3	2140	2,6xl0'6	40	64xl0'3		3	6,4xl0'4
4	2140Χ	1,4xl0’6	10	1,4xl0'3		40	5,3xl04
5	Si3N4	3,2xl0'6	25	4,7xl0'4	25	8,0xl0'4

	K a	t o d n i	parametri
Lin.	Film.	Pog.mot.	Nivo	Katod.	Moč	Enosm.	Katod.	, Naprašev
št.	pl ast	hitr.	moči	nap.*	(kW)	tok	nap.	tlak
		%	%	(V)		(A)	(V)	(ion.mer. (xl33,3
								Pa)
1	Si3N4	35x16	7,0	429	3,0	7,0	430	5,3xl0'4
2		35x2	7,0	333	2,4	7,0	335	3,6xl0'4
3	2140	35x2	8,5	427	3,9	9,1	429	3,9xl0'4
4	21A	35x2	7,0	332	2,3	7,0	335	3,6xl0'4
5	Si3N4	35x8	7,0	430	3,0	7,0

Katodna napetost na tarči, ki steklo že v polnilni zapori.

se uporablja za tvorjenje plazme, ko je

Plastna upornost pred toplotno obdelavo je bila 82,6 Ω/o in po toplotni obdelavi je bila 46,1 il/v. Pravokotna emitanca (E ) je bila pred toplotno obdelavo 0,48 in po toplotni obdelavi 0,33. V pogojih svetilo C, opazovalec 2° so bili ugotovljeni naslednji podatki:

Pred toplotno obdelavo:

TY x

y a b

Po toplotni obdelavi:

TY 28,34 RGY x 0,2895 x y 0,2988 y a -1,34 a b -6,88 b

26,04 RGY 12,29 RFY

0,2869 x 0,3319 x 0,2958 y 0,3327 y -1,17 a +1,40 a -7,76 b +5,15 b

29,27

0,3436

0,527

-0,74 +13,30

11,54 RFY 26,69

0,3321 x 0,3395

0,3341 y 0,3472 +1,09 a -0,31 +5,32 b +11,09

Taberjev test pred toplotno obdelavo je pokazal spremembo za 7,6%. Po toplotni obdelavi je bila sprememba le 1,2%. Izdelek je bil toplotno obdelovalen, obstojen in kemično odporen.

Izvedbena primera 12 in 13 iz zgornje tabele sta bila izvedena na podoben način in sta imela odlične značilnosti toplotne obdelovalnosti in odlično kemično odpornost. Izvedbeni primer 12 je bil temen, medtem ko izvedbeni primer 13 ni bil temen. Delovni pogoji so bili naslednji.

Za oba izvedbena primera 12 in 13 velja naslednja tabela.

			Plin	1: Ar	Plin	2: N2
Lin.	Film.	Osn.	Tok	Tlak	Tok	Tlak
št.	pl ast	tlak	(cm3	(kapac.	(cm3	(kapac.
		(ion.mer.)	min)	mer.)	min'1	) mer.)
		(xl33,3 Pa)		(xl33,3 Pa)		(xl33,3 Pa)
1	Si3N4	3,4xl06	25	4,7xl0-4	25	8,0xl0'4
2	214	1,6xl0’6	40	6,0xl04
3	Si3N4	1,3xl0’6	25	4,6xl0’4	25	8,0xl04
2	214	1, lxl0‘6	40	6,3xl0’4
5	Si3N4	9,8xl0’7	25	5,0xl04	25	8,2xl0'4

Katodni parametri

Lin.	Film.	Pog.mot.	Nivo	Katod.	Moč	Enosm.	Katod.	, Naprašev.
št.	pl ast	hitr. %	moči %	nap.* (V)	(kW)	tok (A)	nap. (V)	tlak (ion.mer.) (xl33,3 Pa)
1	Si3N4	35x16	7,0	430	3,0	7,1	432	4,8xl0'4
2A	214	35x2	5,0	396	2,6	6,4	401	3,9xl04 4,0
2B	214	35x2	4,3	376	1,8	4,6	379	4, lxl0’4
3	Si3N4	35x8	7,0	431	3,0	7,0	434	4,6xl0'4
4A	214	35x2	5,0	398	2,6	6,4	397	3,9xl0'4 4,0
4B	214	35x2	4,3	376	1,8	4,6	379	4, lxl0’4
5	Si3N4	35x8	7,0	431	3,0	7,0	433	4,8xl0“4
Katodna napetost na tarči, ki	se uporablja za	tvorjenje plazme, ko je

steklo 2e v polnilni zapori.

Izvedbeni primer 25

Pokrit steklen izdelek, ki je uporaben za arhitekturni ali avtomobilski namen, je bil izdelan na izdelovalni napraševalni prekrivalni pripravi ob uporabi značilnega 5/32 float stekla in zlitine Haynes 214 kot kovine M. Slika IB predstavlja nastali plastni sistem, kjer je bila Si₃N₄ podlaga debela približno 27,5 nm in je bila plast Haynes 214 debela približno 10 nm in je bila Si₃N₄ prekrivna plast debela približno 27,5 nm. Uporabljena je bila običajna prekrivalna priprava Airco (Solar Productsj-Temescal Multi-Zone Architectural, kot je prikazano na sliki 7 in katere različni deli so podrobneje opisani spodaj pri izvedbenem primeru 26. Delovni pogoji so bili naslednji.

Prekrivna	Katoda	Material	Napetot	Tok	Moč
zona	1	Si	417 V	60,7 A	25,3 kW
	2	Si	428 V	97,7 A	41,8 kW
	3	Si	412 V	97,0 A	40,0 kW
1	4	Si	419 V	69,8 A	29,2 kW
	5	Si	409 V	90,0 A	36,8 kW
	6	Si	448 V	92,9 A	41,6 kW
	7	Si	415 V	70,7 A	29,3 kW
	8	Si	417 V	42,5 A	17,7 kW
2	9	Si	431 V	86,3 A	37,2 kW
	10	Si	416 V	81,6 A	33,9 kW
	11	Si	420 V	86,3 A	36,2 kW
	12	Si	430 V	90,4 A	38,8 kW
	31	214	469 V	36,9 A	17,3 kW
3	32	214	462 V	36,7 A	17,0 kW
	33	214	463 V	36,1 A	16,7 kW
4	19	214	426 V	18,9 A	8,1 kW
	25	Si	402 V	30,9 A	12,4 kW
	26	Si	433 V	66,1 A	28,6 kW
	27	Si	410 V	75,1 A	30,8 kW
5	28	Si	418 V	49,9 A	20,9 kW
	29	Si	452 V	70,8 A	32,0 kW
	30	Si	424 V	71,3 A	30,2 kW

ZONA 1
ini argon in dušik
Plinsko razmerje	80% N2; 20% Ar
Pl inska tokova	1448 N2, 365 Ar
Dušenje	10%
Razmerje tokov	A B C D	E
	21 29 0 29	21
Tlak	0,267 Pa
ZONA	2
Pl ini	argon in dušik
Plinsko razmerje	80% N2; 20% Ar
Pl inska tokova	1856 N2, 433 Ar
Dušenje	9%
Razmerje tokov	A B C D	E
	24 26 0 26	24
Tlak	0,280 Pa
ZONI 3	in 4
Pl ini	argon (100%)
Plinski tok	1821 cm3/s Ar
Dušenje	17%
Razmerje tokov	A B C D	E
	20 20 20 20	20
Tlak	0,267 Pa - 0,280	i Pa
ZONA	5
Pl ini	argon in dušik
Plinsko razmerje	80% N2; 20% Ar
Pl inska tokova	1421 N2, 312 Ar
Dušenje	14%
Razmerje tokov	A B C D	E
	19 31 0 31	19
Tlak	0,293 Pa

(%)

Izhajajoč izdelek je bil testiran in so bili ugotovljeni naslednji rezultati:

(a) vidna prepustnost (svetilo C, opazovalec 2°)
pred toplotno obdelavo po toplotni obdelavi	23% 22%
(b) odbojnost: pred toplotno obdelavo
na strani stekla	- 15-16%
na strani filma	- 22-24%
po toplotni obdelavi
na strani stekla	- 14-15%
na strani filma	« 17-18%
(c) emitanca (EJ:
pred toplotno obdelavo	0,50
po toplotni obdelavi	0,55
(d) plastna upornost (β/ο):
pred toplotno obdelavo	60,0
po toplotni obdelavi	73,5
Obstojnost (mehanska) (le Taberji	ev test);
pred toplotno obdelavo	8-9%
po toplotni obdelavi	5-6%
Kemična odpornost (vrelni test):
pred toplotno obdelavo	prestal
po toplotni obdelavi	prestal

Izvedbeni primer 26

Uporabljena je bila običajna napraševalna prekrivalna priprava Airco (Solai

3G

Products) Temescal multizone architectural znane izvedbe. Prekrivalna priprava je shematsko prikazana na sliki 7. V prekrivalnih zonah 1, 2, 4 in 5 so uporabljene tri katode, od katerih je vsaka opremljena z dvema vrtljivima tarčama. V prekrivalni zoni št. 3 so uporabljene tri katode in sicer vsaka z eno planarno tarčo. Tako so dejanske tarče 1 do 27 (npr. prekrivalna zona št. 1, katodna vdolbina št. 1, tarča 1). Stekleni substrat G, ki je tukaj prikazan kot ravna steklena plošča (npr. v obliki ravnega dela, ki pa ga bo treba ukriviti in/ali utrditi), je transportiran na valjčku skozi Airco napraševalno prekrivalno pripravo, katere zone so ločene na znan način s pomočjo sten F, ki imajo na svojem spodnjem koncu prilagodljiv tunel T. Predhodna čistilna priprava W in naknadna čistilna priprava W₂ sta predvideni na običajen način.

Plastni sistem na sliki IB je bil stvorjen ob uporabi te opreme; pri tem je kovina M v bistvu čista kovinska nikelj/kromova zlitina (80/20 mas.% Ni:Cr). Vseh 12 tarč v prekrivnih zonah št. 1 in 2 so iz iste kovine, npr. silicija, kije dopiran z okoli 5% Al, iz katere je bila stvorjena plast silicijevega nitrida. V tem primeru sta bili zona 1 in zona 2 regulirani do približno 0,267 Pa - 0,400 Pa z atmosfero 80% N-, in 20% Ar. Kot seje steklo G premikalo skozi zoni št. 1 in št. 2 pri prej omenjenem tlaku, se je silicijev nitrid nanašal na steklo kot plast A do debeline približno 50 nm.

Ko je steklo G dospelo v prekrivno zono št. 3, katode 7, 8 in 9 naprašujejo plast čiste kovinske zlitine niklja in kroma (80-20) v argonu pri tlaku 0,133 Pa - 0,267 Pa. Dosežena debelina je bila približno 15,0 nm.

Steklo G se je nato premaknilo skozi prekrivalno zono št. 4, ki je bila regulirana na tlak okoli 0,267 Pa - 0,400 Pa v atmosferi 80% N₂ in 20% Ar. Katode 10, 11 in 12 (šest kovinskih silicijevih tarč) so bile uporabljene za nanašanje plasti silicijevega nitrida. Steklo se je nato premaknilo skozi prekrivalno zono št. 5. ki je bila prav tako regulirana na tlak približno 0,267 Pa - 0,400 Pa v atmosferi 80% N₂ in 20% Ar. Da bi se naneslo nadaljnji silicijev nitrid, je bilo uporabljenih vseh šest tarč v tej prekrivalni zoni. Vse silicijeve tarče so bile 95 mas.% Si in 5 mas.% Al. Celotna debelina prekrivne plasti iz Si₃N₄, ki je bila stvorjena v zonah 4 in 5 je bila približno 30,0 nm. S tem je zaključen toplotno obdelovalen prekrivni sistem.

Procesni pogoji so naslednji:

Zona	Katoda	Tarča	Moč (kW)	Katoda (V)	Tok (A)	Material	Tlak (xl33,3 Pa)	Material N2%/Ar%
	1	1	32,1	416	70,9	Si	2, lxl0’3	80/20
	1	2	19,8	401	42,9	Si	2, lxl0’3	80/20
1	2	3	27,6	402	60,0	Si	2, lxl0’3	80/20
	2	4	26,9	400	60,8	Si	2, lxl0’3	80/20
	3	(5)	X	X	X	Si	2, lxl03	80/20
	3	(6)	X	X	X	Si	2, lxl03	80/20
	4	1	26,5	396	60,8	Si	2,0xl0'3	80/20
	4	2	34,8	407	74,8	Si	2,0xl03	80/20
	5	3	36,0	449	76,8	Si	2,0xl0’3	80/20
2	5	4	39,6	412	88,5	Si	2,0xl0'3	80/20
	6	5	44,6	421	97,8	Si	2,0xl03	80/20
	6	6	46,7	449	93,7	Si	2,0xl03	80/20
	7	1	11,1	436	25,5	80 Ni 20 Cr	1,5xl0'3	100% Argon
3	8	2	11,1	456	25,4	80 Ni 20 Cr	1,5xl0'3	100% Argon
	9	3	10,9	442	24,8	80 Ni 20 Cr	l,5xl03	100% Argon
	10	1	18,4	410	41,0	Si	2, lxl0’3	80/20
	10	2	18,2	410	40,0	Si	2, lxl0’3	80/20
4	11	3	17,2	409	39,5	Si	2, lxl0’3	80/20
	11	4	17,8	411	39,6	Si	2, lxl0’3	80/20
	12	5	18,1	407	39,5	Si	2, lxl0'3	80/20
	12	6	18,4	403	40,4	Si	2, lxl0“3	80/20

13	1	20,7	38,7	46,6	Si	2,2xl0'3	80/20
13	2	20,9	406	45,3	Si	2,2xl03	80/20
14	3	19,5	396	44,6	Si	2,2xl0‘3	80/20
14	4	19,7	394	45,2	Si	2,2xl0'3	80/20
15	5	19,8	414	45,3	Si	2,2x10 3	80/20
15	6	22,5	447	45,4	Si	2,2xl03	80/20

Linijska hitrost: 508 cm/min (200/min)

Debelina in vrsta stekla: 3,9 mm, zeleno okajeno Rezultirajoče opt. značilnosti so:

Optika, kot prekrito, svetilo C, opazovalec 2-¹

TY	22,65	RGY 16,02	RFY	22,43
a*	-4,53	a* -2,51	a*	+1,21
b*	-8,82	b* -0,45	b*	+27,12

Plastna upornost = 65,3 Ώ/ο Pravokotna emitanca - 0,50

Optika, po topi, obdelavi, svetilo C, opazovalec 2-

TY 23,04	RGY 15,37	RFY	23,46
a* -4,07	a* -3,52	a*	+0,04
b* -7,13	b* +1,15	b*	+22,15

Plastna upornost = 47,3 fl/o Pravokotna emitanca = 0,45

AT +0,39 ARG -0,65 ARF+1,03

DE 1,87 AE 1,09 AE 5,90

Δ plastna upornost = -18,0 il/o D pravokotna emitanca = - 0,05

Testiranje

Kemična odpornost: po prekrivanju:

po gretju:

Taberjev abraz. test:

po prekrivanju po gretju:

ni spremembe pri fizikalnih lastnostih po vretju pri 110 °C v 5% HCl kislini za eno uro ni spremembe v fizikalnih lastnostih po vretju pri tem peraturi 110 °C v 5% HCl kislini za eno uro sprememba prepustnosti po 300 ciklih in 500 gramih bremena

ΔΤ = 8,1%

ΔΤ = 6,3% *Toplotna obdelava je potekala pri 665°C v ciklih za avtomatično nastavljeno časovno periodo 16 minut.

Izvedbeni primer 27

Ta izvedbeni primer je bil izveden na opremi, ki je opisana zgoraj pri izvedbenem primeru 26. Ista katoda, razmerja tarčnih plinov, tlaki in pogoji postopka so vzdrževani kot pri izvedbenem primeru 26 v zonah prekrivanja št. 1 in 2, da se doseže podlago iz Si₃N₄ (in nekaj aluminijevega nitrida iz dopanta) z debelino kot v izvedbenem primeru 26. Spremembe pa so bile izvedene pri pogojih procesa v zonah št. 3, 4 in 5 prekrivanja.

Plinski sestav v zoni št. 3 prekrivanja seje spremenil od 100% Ar do 95% Ar, 5% O₂ pri istem tlaku in moč je bila povišana tarčam v zoni št. 3 prekrivanja, da je dalo kovinsko plast na steklo G v debelini podobno tisti iz izvedbenega primera 26. Stvorjeni plastni sistem je bil tisti s slike 2B, kjer je bila M ista zlitina Ni/Cr, kot je bila uporabljena v izvedbenem primeru 26, vendar je bila tukaj delno oksidirana. Steklo je prešlo skozi zoni 4 in 5 prekrivanja, kjer je bila tako kot prej stvorjena plast silicijevega nitrida na površini kovinske in sedaj delno oksidirane plasti (M/O). Površinska prevleka iz Si₃N₄ je bila držana nekoliko tanjša kot v izvedbenem primeru 26, da bi se tesneje prilagodilo željeni optiki iz izvedbenega primera 26. Prednost prekrivnega plastnega sistema v tem izvedbenem primeru nad onim po izvedbenem primeru 26 je v tem, da je plastna upornost (in pravokotna emitanca) izdelka po toplotni obdelavi, kot je bila dejansko dosežena, v območju značilnih prevlek z nizkim E. Tako ima ta prekrivni plastni sistem zmožnost odboja več infrardeče energije kot prekrivni plastni sistem po izvedbenem primeru 26. Kemična obstojnost je zmanjšana le neznatno v primerjavi z izvedbenim primerom 26, vendar pa je mehanska obstojnost izboljšana glede na izvedbeni primeri 26, ki je že bila dobra obstojnost.

Pogoji postopka so naslednji.

Katoda Tarča Moč	Katoda	Tok	Material Tlak	Materi al
(kW)	(V)	(A)	(x!33 Pa)	N2%/Ar%

1	1	32,4	424	70,9	Si	2, lxl03	80/20
1	2	20,1	413	43,0	Si	2, lxl03	80/20
2	3	27,7	409	60,4	Si	2, lxl0~3	80/20
2	4	27,2	405	59,7	Si	2, lxl0 3	80/20
3	5	X	X	X	Si	2, lxl0 3	80/20
3	6	X	X	X	Si	2, lxl0’3	80/20
4	1	27,2	408	60,0	Si	2,0xl03	80/20
4	2	35,5	422	75,4	Si	2,0xl0'3	80/20
5	3	31,8	457	67,7	Si	2,0xl0'3	80/20
5	4	40,0	422	88,7	Si	2,0xl0'3	80/20
6	5	45,5	433	97,8	Si	2,0xl0’3	80/20
6	6	43,4	457	86,6	Si	2,0xl03	80/20

7	1	18,6	451	39,9	80 Ni 20 Cr	1,5xl03	95 kisik
5	Ar
8	2	19,1	481	39,8	80	Ni	1,5xl0'3	95	kisik
					20	Cr		5	Ar
9	3	18,7	468	39,1	80	Ni	1,5xl03	95	kisik
					20	Cr		5	Ar

10	1	12,3	409	27,7	Si	2,0xl0’3	80/20
10	2	12,1	409	26,6	Si	2,0xl0'3	80/20
11	3	11,3	408	26,1	Si	2,0xl03	80/20
11	4	11,8	410	26,1	Si	2,0xl03	80/20
12	5	12,0	412	26,4	Si	2,0xl03	80/20
12	6	12,3	404	27,2	Si	2,0xl03	80/20

13	1	12,1	385	27,6	Si	2, lxl0'3	80/20
13	2	12,4	401	26,7	Si	2, lxl03	80/20
14	3	11,3	390	26,3	Si	2, lxl0’3	80/20
14	4	11,5	392	26,6	Si	2, lxl03	80/20
15	5	11,5	410	26,8	Si	2, lxl0’3	80/20
15	6	13,2	442	26,8	Si	2, lxl0'3	80/20

Doseženi so bili naslednji optični rezultati:

Optika, kot prekrito, svetilo C, opazovalec 2²

TY	18,70	RGY	12,76	RFY	25,12
a*	-5,06	a*	-0,43	a*	+0,40
b*	-1,04	b*	-4,27	b*	+24,56

Plastna upornost = 104,5 Π/ο Pravokotna emitanca = 0,55

Optika, po topi, obdelavi, svetilo C, opazovalec 2-'

TY 23,59	RGY	10,77	RFY	21,61
a* -5,46	a*	-0,36	a*	+0,54
b* -3,47	b*	-4,84	b*	+26,77

Plastna upornost = 15,2 Ω/ο Pravokotna emitanca = 0,183

DT + 4,89 ARG -1,99 ARF-3,51

DE 6,03 ΔΕ 3,45 ΔΕ 4,74

Δ plastna upornost = -89,3 fl/o Δ pravokotna emitanca = -0,37

Testiranje

Kemična odpornost: po prekrivanju:

po gretju:

Neznatna sprememba pri fizikalnih lastnostih po kuhanju pri temperaturi 110 °C v 5% HC1 kislini za eno uro

Neznatna sprememba v fizikalnih lastnostih po kuhanju za 110 °C v 5% HC1 kislini za eno uro.

Taberjev abrazijski test po prekrivanju: PO gretju:

Δ prepustnost po 300 ciklih in 500 gramih bremena: ΔΤ = 3,1%

ΔΤ = 1,8%

Na osnovi gornjega opisa bodo strokovnjaku s področja postale očitne številne druge značilnosti, modifikacije in izboljšave. Takšne druge značilnosti, modifikacije in izboljšave se zato razumejo kot del predloženega izuma, obseg katerega mora biti določen z naslednjimi patentnimi zahtevki.

Claims (30)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Stekleni izdelek, ki vključuje steklen substrat, na katerem je z napraševanjem nanesen plastni sistem, ki obsega izhajajoč od stekla navzven (a) v bistvu kovinsko plast, ki vključuje nikelj ali nikljevo zlitino; in (b) prekrivno plast iz silicijevega nitrida (Si₃N₄); in je vsaka od plasti zadostne debeline, tako da je stekleni izdelek s takšnimi plastmi toplotno obdelovalen, če ima stekleni substrat debelino okoli 1,5 mm do 13 mm in ima na sebi prej omenjeni plastni sistem in ima vidno prepustnost okoli 1-80% in pravokotno emitanco (E_n) okoli 0,10-0,60.
2. 2. Stekleni izdelek po zahtevku 1, označen s tem, da plastni sistem ne obsega plasti srebra, da je plast (a) v bistvu brez kakršnegakol nitrida, da je omenjeni tovrstni plastni stekleni izdelek obstojen in kemično odporen.
3. 3. Stekleni izdelek po zahtevku 2, označen s tem, da omenjeni plastni sistem vključuje plast podlage iz silicijevega nitrida (Si₂N₄), ki je nameščen med omenjeno v bistvu kovinsko plastjo in omenjenim steklenim substratom.
4. 4. Stekleni izdelek po zahtevku 2, označen s tem, da kovinska plast vključuje majhno količino kovinskega oksida kovine v omenjeni kovinski plasti.
5. 5. Stekleni izdelek po zahtevku 4, označen s tem, da plastni sistem vključuje plast podlage iz silicijevega nitrida (Si₃N₄), ki je nameščena med omenjeno v bistvu kovinsko plastjo in omenjenim steklenim substratom.
6. 6. Stekleni izdelek po zahtevku 5, označen s tem, da plastni sistem nadalje vključuje v bistvu stehiometrično kovinsko oksidno plast, ki prekriva omenjeno v bistvu kovinsko plast in drugo v bistvu stehiometrično kovinsko oksidno plast, ki leži pod omenjeno v bistvu kovinsko plastjo.
7. 7. Stekleni izdelek po zahtevku 6, označen s tem, da sta plast podlage in prekrivna plast iz v bistvu stehiometrično kovinskega oksida sosednji omenjeni v bistvu kovinski plasti.

   S. Stekleni izdelek po zahtevku 1, označen s tem, da plastni sistem obsega množico izmenjujočih se omenjenih v bistvu kovinskih plasti in je omenjena plast iz silicijevega

   3S nitrida (Si₃N₄) podložna plast, ki je nameščena med omenjenim steklenim substratom in prvim izmed omenjene množice v bistvu kovinskih plasti.
8. 9. Stekleni izdelek po zahtevku 8, označen s tem, da plastni sistem ne vsebuje kakršnekoli plasti srebra, da je plast (a) v bistvu brez kakršnegakoli nitrida in da je omenjeni t.im. plastni stekleni izdelek obstojen in kemično odporen.
9. 10. Stekleni izdelek po zahtevku 9, označen s tem, da vsaj ena izmed omenjenih v bistvu kovinskih plasti vključuje manjšo količino kovinskega oksida kovine v omenjeni kovinski plasti.
10. 11. Stekleni izdelek po zahtevku 8, označen s tem, da je kovina v vsaki izmed omenjenih in v bistvu kovinskih plasti ista kovinska zlitina in da omenjene plasti iz silicijevega nitrida vključujejo manjšo količino prevodne kovine.
11. 12. Stekleni izdelek, ki vključuje stekleni substrat, ki na sebi nosi plastni sistem, ki je bil nanešen z napraševalnim prekrivanjem in ki obsega, izhajajoč od steklenega substrata navzven, (a) plast, ki obsega mešanico silicijevega nitrida (Si₃N₄) in niklja ali nikljeve zlitine, in (b) prekrivna plast obstoji v bistvu iz silicijevega nitrida (Si₃N₄) in da je vsaka izmed plasti zadostne debeline, tako da je takšen plastni stekleni izdelek toplotno obdelovalen, kadar ima stekleni substrat debelino okoli 1,5 mm do 13 mm in ima prej imenovani plastni sistem, je tudi obstojen in kemično odporen in ima vidno prepustnost okoli 1-80% in pravokotno emitanco (EJ okoli 0,10-0,60.
12. 13. Stekleni izdelek po zahtevku 12, označen s tem, da omenjeni plastni sistem nadalje vključuje podložno plast, ki v bistvu obstoji iz silicijevega nitrida (Si₃N₄), ki je nameščena med steklenim substratom in omenjeno plastjo (a) in v kateri omenjene plasti iz silicijevega nitrida vključujejo manjšo količino prevodne kovine, ki je izbrana iz skupine, ki obstoji iz titana, cirkonija, kroma, hafnija in mešanice le-teh.
13. 14. Postopek za toplotno obdelavo prekritega steklenega izdelka, obsegajoč naslednje korake:

    a) napraševalno prekrivanje na stekleni substrat v plastnem sistemu, ki obsega, izhajajoč od steklenega substrata navzven, v bistvu kovinsko plast, ki vključuje nikelj ali nikljevo zlitino in prekrivno plast iz silicijevega nitrida in

    b) je za tem prekriti stekleni substrat podvržen toplotni obdelavi, kije izbrana iz skupine, ki obstoji iz krivljenja, utrjevanja in toplotnega utrjevanja oz. kom39 binacije le-teh, in

    c) ima po tej toplotni obdelavi izhajajoč izdelek pravokotno emitanco (E_n) okoli 0,10 - 0,60 in vidno prepustnost okoli 1-80 % in da se z omenjeno toplotno obdelavo omenjena vidna in solarna prepustnost spremenita za manj kot okoli 20%.
14. 15. Postopek po zahtevku 14, označen s tem, da se vidna in solarna prepustnost spremenita za manj kot okoli 10% z omenjeno toplotno obdelavo, da je omenjena plast (a) v bistvu brez kakršnegakoli nitrida in daje omenjeni prekriti stekleni izdelek tako pred kot po toplotni obdelavi obstojen in kemično odporen.
15. 16. Postopek po zahtevku 15, označen s tem, da se z omenjeno toplotno obdelavo vidna in solarna prepustnost spremenita za manj kot okoli 2%.
16. 17. Postopek po zahtevku 14, označen s tem, da omenjena plastna upornost (R_s) z omenjeno toplotno obdelavo ni bila povečana za več kot okoli 10%.
17. 18. Postopek po zahtevku 17, označen s tem, da plastna upornost (R ) ni bila povečana z omenjeno toplotno obdelavo.
18. 19. Postopek po zahtevku 18, označen s tem, da je bila plastna upornost (R_s) zmanjšana z omenjeno toplotno obdelavo.
19. 20. Postopek po zahtevku 14, označen s tem, da omenjeni plastni sistem ne vsebuje nobene plasti s srebrom, da je omenjena plast (a) v bistvu brez kakršnegakoli nitrida in da je omenjeni prekriti stekleni izdelek tako pred kot po omenjeni toplotni obdelavi obstojen in kemično odporen.
20. 21. Postopek po zahtevku 20, označen s tem, da omenjeni koraki nadalje vključujejo napraševalno prekrivanje na omenjeni substrat podložne plasti iz silicijevega nitrida (Si N₄), ki je nameščena med omenjeno v bistvu kovinsko plastjo in omenjenim steklenim substratom.
21. 22. Postopek po zahtevku 20, označen s tem, da omenjena v bistvu kovinska plast vključuje manjšo količino kovinskega oksida kovine v omenjeni kovinski plasti.
22. 23. Postopek po zahtevku 22, označen s tem, da omenjeni koraki nadalje vključujejo prašno nanašanje podložne plasti iz silicijevega nitrida, ki je nameščena na omenjeni substrat med omenjeno, v bistvu kovinsko plastjo in omenjenim steklenim substratom.
23. 24. Postopek po zahtevku 23, označen s tem, da omenjeni koraki nadalje vključujejo napraševanje v bistvu stehiometrične kovinsko oksidne prekrivne plasti nad omenjeno v bistvu kovinsko plast in napraševalno nanašanje druge v bistvu stehiometrične kovinsko oksidne podložne plasti pod omenjeno v bistvu kovinsko plast.
24. 25. Postopek po zahtevku 24, označen s tem, da omenjeno napraševalno prekrivanje omenjene podložne oz. prekrivne plasti iz v bistvu stehiometričnega kovinskega oksida poteka neposredno pred oz. neposredno za omenjenim napraševalnim prekrivanjem omenjene v bistvu kovinske plasti, tako daje njej sosednja.
25. 26. Postopek po zahtevku 14, označen s tem, da se omenjana toplotna obdelava izvaja pri temperaturi od okoli 621 °C do 788 °C.
26. 27. Postopek po zahtevku 14, označen s tem, da plast silicijevega nitrida vključuje manjšo količino prevodne kovine.
27. 28. Postopek toplotne obdelave prekritega steklenega izdelka, označen s tem, da obsega korake:

    a) napraševalno prekrivanje na stekleni substrat plastnega sistema, ki obsega, izhajajoč od steklenega substrata navzven, plast, ki obsega mešanico silicijevega nitrida (Si₃N₄) in niklja ali nikljeve zlitine, in zatem prekrivno plast, ki obstoji v bistvu iz silicijevega nitrida, in

    b) je prekriti stekleni substrat zatem podvržen toplotni obdelavi, ki je izbrana iz skupine, ki obstoji iz ukrivljanja, utrjevanja, toplotnega utrjevanja oz. kombinacije le-teh, in

    c) da ima po tej toplotni obdelavi izhajajoči izdelek pravokotno emitanco (E ) okoli 0,10 - 0,60 in vidno prepustnost okoli 1-80 % in da se z omenjeno toplotno obdelavo omenjena vidna in solarna prepustnost spremenita za manj kot okoli 20%.
28. 29. Postopek po zahtevku 28, označen s tern, da vključuje nadaljnji korak napraševalnega nanašanja podložne plasti iz silicijevega nitrida (SL,N ), ki mora biti nameščena med omenjenim steklenim substratom in omenjeno plastjo iz mešanice si41 licijevega nitrida (Si₃N₄) in niklja ali nikljeve zlitine.
29. 30. Postopek po zahtevku 29, označen s tem, da omenjeni silicijev nitrid vključuje manjšo količino prevodne kovine.
30. 31. Postopek po zahtevku 28, označen s tem, da je omenjena toplotna obdelava izpeljana pri temperaturi okoli 621 °C do 788 °C.