顏色選擇範圍更廣的含斷路器層的耐熱塗層製品的製作方法

2023-05-28 19:57:36 1

顏色選擇範圍更廣的含斷路器層的耐熱塗層製品的製作方法
【專利摘要】提供一種塗層製品，由可能包含NiCr,NiCrNx,NbCr,NbCrNx,NbZr,NbZrNx,Nb或NbNx等材料的一個紅外反射層和一個斷路器層組成的太陽能控制塗層。每個紅外反射層和斷路器層都由至少一對基於氮化矽之類材料的介電層隔開。在本發明的特定實施例中，紅外反射層基本上比斷路器層要厚。這樣的塗層製品可能應用於窗類比如整體窗或中空玻璃窗,在某些情況下還可以隨意地被熱處理（比如熱回火）並且基本對熱穩定。
【專利說明】顏色選擇範圍更廣的含斷路器層的耐熱塗層製品
[0001]本發明為關於在至少一對電介質層中間的包含紅外反射層(包含NiCr，NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb或NbNx)的塗層製品，以及製備的方法。本塗層製品更包括一個第二金屬層或基本金屬層，有時被稱為斷路器層，可能是在本質上和紅外反射層一樣的材料.本發明的一些實施例裡，斷路器層可能包含NiCr, NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb或NbNx，一個或者更多的電介質層可能包含氮化矽。本發明的一些實施例中，紅外反射層基本上比斷路器層厚。這樣的塗層製品可能用於整體窗，中空玻璃窗單元，層疊窗口以及相關的別的合適的應用，在某些情況下還可以隨意地被熱處理(比如熱回火)。
[0002]發明背景和概要
[0003]含有一個玻璃/氮化矽/鎳鉻/氮化矽疊層的太陽能控制塗層文獻中已有記載，鎳鉻金屬層作為塗層裡面的單一紅外反射層。在實施例裡面的鎳鉻金屬層可能是被氮化了的。比如，參見美國專利第6，926，967號(同時也是在本專利裡面被引用)，同樣參見美國專利第 5, 688, 58 5 號。
[0004]然而，儘管這樣的鎳鉻紅外反射層組成的疊層能提供有效的日照控制，從整體上來說是好的塗層，但是他們不能獲得一個廣泛的調色板。比如，使用這樣的疊層，如果想要翠綠色，就需要顯著增加底部介電層厚度，然而這樣卻會在特定塗層導致不合需要的的幹涉效應。
[0005]因此，相比於之前提到的玻璃/氮化矽/鎳鉻/氮化矽疊層的塗層，本發明的實施例裡面的無限制實施方案，追求提供一種可以取得廣泛的調色功能的疊層。
[0006]在本發明的實施例方案裡，我們驚訝的發現在上述底部絕緣體疊層中加入一個斷路器層，可以取得這樣的改進。在本發明的實施例方案裡，我們發現在上述塗層的底部絕緣層中提供薄金屬，基本金屬或金屬氮化物的斷路器層會改進其色度調整和範圍，同樣可以提供好的熱穩定性(低ΔΕ*值(S)).[0007]在本發明的實施例方案裡，熱處理的塗層由於熱處理出現一個小於4.5玻璃面反射能值，小於4.0更好，甚至小於3.5更好，最好是小於3.0.比如，熱處理可能至少在攝氏580度進行至少5分鐘，對於熱回火來說足夠了.ΛΕ*已經有文獻表示對熱處理的穩定性，在美國專利6，926，967號(同時也是在本專利裡面被引用)裡面已經被定義並且解釋.[0008]在不同的實施例方案裡，塗層製品可以被設計成各種想要的玻璃側反射色，包括但是並不局限於綠色，青銅色，灰色或藍色的玻璃側反射色.[0009]一般而言，本發明的實施例方案通過提供含有玻璃基質支撐的層系統的塗層製品達到至少一條上述需求，層系統包括:一個含氮化矽的第一介電層，一個含有鎳鉻的第一覆蓋層，一個含氮化娃的第二介電層.一個含有鎳鉻的第二覆蓋層，一個含氮化娃的第三介電層，同時含有鎳鉻的第二覆蓋層至少比含有鎳鉻的第一覆蓋層厚兩倍.[0010]在本發明的實施例方案裡，提供了含有玻璃基質支撐的層系統的塗層製品達到至少一條上述需求，層系統包括:一個第一介電層，一個含有鎳鉻或鈮的第一覆蓋層，一個第二介電層.一個含有鎳鉻或鈮的第二覆蓋層，一個第三介電層；同時第二介電層處於兩個含有鎳鉻或鈮的覆蓋層之間起連接作用.在本發明的實施例可以包含更多含有氮化矽的介電層.含有鎳鉻或鈮的覆蓋層也可以是含有一個或多種的下列物質:NiCr，NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb 或者 NbNx.[0011]附圖簡述
[0012]圖一是根據本發明實施例的一個單片鍍膜製品(熱處理或者沒有熱處理)的局部首丨J視圖
[0013]圖二是根據本發明的另一個實施例的一個單片鍍膜製品(熱處理或者沒有熱處理)的局部剖視圖.[0014]詳細說明
[0015]本發明的一些實施例提供一個塗層或者膜體系可以用於門窗比如整體窗(比如車窗，住宅窗，建築門窗)，中空玻璃窗單兀，層疊窗口以及相關的別的合適的應用.本發明的一些實施例提供一個可以調色，有好的選色範圍以及熱處理下具有色穩定性的膜系統.其熱穩定性表明低ΔΕ*值，△表示在整體結構或諸如中空玻璃窗單元或層疊窗口雙窗格的環境下，基於如熱回火，熱粘合，或熱強化的熱處理下aW和L*的變化。在一些實施例中，熱處理下的顏色穩定性可能導致熱處理過和沒處理過的塗層或膜體系之間的大量的匹配性。換句話說，在用於整體窗，中空玻璃窗單元時，本發明的一些實施例中兩個相同塗層體系(一個進行熱處理一個不熱處理)的玻璃基質，人的肉眼看起來是沒有區別的。
[0016]這裡的「熱處理」指的是對製品加熱到一個滿足對含玻璃製品進行熱回火，熱粘合，或熱強化的溫度。這個定義包括在烘箱或熔爐裡面將塗層製品加熱到攝氏580度以上，最好是600度以上保持足夠的時間進行熱回火，熱粘合，或熱強化。某些情況下，熱處理時間至少需要4或5分鐘。本發明裡不同的實施例有的進行了熱處理有的沒有。
[0017]圖1-2是本發明裡面一個實施例塗層製品的側斷面視圖。不同的樣品材料被展示在圖1-2裡面。根據圖1-2，塗層製品包括至少一個基質I (比如透明，綠色，灰色，藍色或藍綠色的1.0到12.0毫米 厚的玻璃基質)，第一電介質層2 (包括氮化矽(比如Si3N4)，氧化錫或一些別的適合的絕緣體)，斷路器層3包含一個諸如NiCr，NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb或NbNx的第二金屬層或基本金屬層.在本發明的一些實施例裡面，斷路器層3最好也是一個可以選擇性被氮化的吸收層.同時某些情況下，斷路器層3可能包含一些氧氣，最好情況是沒有氧氣，或者起碼少於5%的氧氣，當然少於2%或3%更好.塗層製品同時包含介質層4(包括氮化矽(比如Si3N4),氧化錫或一些別的適合的絕緣體)和紅外反射層5包含基本金屬或金屬紅外反射材料比如NiCr, NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx，Nb和NbNx.在本發明一些實施例中，紅外反射層5最好可以選擇性地被氮化.同時在一些條件下紅外反射層5可包含一定氧氣，最好情況是沒有氧氣，或者起碼少於5%的氧氣，當然少於2%或3%更好.塗層製品更包括一個包含氮化矽(比如Si3N4),氧化錫，氧化鋯或一些別的適合的絕緣體的介電塗層6.在本發明的實施例中，塗層7不包含任何含有金或銀的金屬紅外阻斷或反射層.在本發明的實施例中，紅外反射層5至少反射部分紅外照射，但是並不接觸任何別的紅外反射層.在本發明的實施例中，2，3，4，5，6每層都可以攙雜別的材料.當然，在本發明的一些可供選擇的實施例中，可以再加入一些別的層或者省略一定的層，同時可以使用一些別的材料.[0018]在本發明的一些實施例中，和之前提到的一樣，紅外反射層5和斷路器層3可以是本質上一樣的材料.在本發明的一些實施例中，紅外反射層5比斷路器層3要厚，因此作為紅外反射層，同時斷薄的層3提供光的調控作用可作為路器層.提供了斷路器層3使得顏色選擇範圍更廣並且具有熱穩定性.舉例來說，當主題上需要綠色時，斷路器層3使用時，可以從玻璃反射獲得想要的藍綠色，使替代本體著色的疊層成為可能.另一方面，如果沒有斷路器層3，疊層玻璃反射的顏色將不是想要的藍綠色，而是黃綠色.這只是其中一個能說明增加斷路器層3能改善顏色選擇，維持和控制的好例子.同樣的效果可以在一些其他顏色，比如青銅色或灰色，的情況下得到.在一些實施例中，吸收/斷路器層3是處於第一第二氮化層(比如氮化矽層)2和層4之間的防止或減輕熱處理(比如熱回火，熱粘合，或熱強化)過程中的氧化的純金屬或基本金屬層，因此可以隨熱處理來多視角地獲得可預見的色彩.[0019]圖1-2的整體塗層7包括至少疊層2-6，值得注意的是這裡使用的「氧化物」和「氮化物」包括各種化學配比.舉個例子，氮化矽包括化學計量的Si3N4,也包括非化學計量的氮化矽.疊層2-6可以通過磁控噴射等噴射方法鑲在基質I上，對和本發明不同的實施例也可以用任何其他合適的工藝鑲嵌.同時本發明並不局限於圖1-2顯示在紅外反射層5直接連接介電層4和6時的塗層7.本發明的另一實施例中也可在層4，5 (或層5，6)之間提供別的層.本發明的特定實施例中層2和基質I之間或塗層別的位置之間可以提供別的層，或者別的層也可以提供在特定實施例中層4和基質I之間.因此，當塗層7或疊層在被基質I支持在上面(直接或間接)，別的疊層也可以被提供在之間.舉例來說，層7和圖1-2裡面顯示的疊層，甚至當別的疊層也提供在之間時，是基於在基質I支持上面的(這裡的「支持」，「上面」不局限於直接的接觸)
[0020]在本發明的特定實施例中，介電層2，4和6可能各有一個1.7到2.7的折射率「n」，在一些實施例中折射率在1.9到2.5更好，在本發明的一些較佳實施例中折射率最好是2.0到2.06。本發明的一些特定實施例中，疊層2，4，6中的一個，二個或者全部層可能是氮化矽或氮氧化矽。在這樣的實施例中，層2，4或6包含氮化矽(比如Si3N4),使用含有矽的濺射靶去形成這些疊層可以選擇性混入百分之I到20質量比(比如百分之8)的鋁或不鏽鋼(比如SS#316)，在這樣的一個成分下然後形成疊層。即便含有這樣的鋁或不鏽鋼成分，層2和4仍然被認為是絕緣層。
[0021]儘管圖1-2展示的根據本發明實施例的塗層是單片形式，根據本發明的非特定實施例的塗層製品也可是中空玻璃窗單元.在中空玻璃窗單元實施例中，圖1-2裡面的塗層7可以是在中空玻璃窗單元的外基質內牆或內基質內牆甚至在本發明的非特定實施例中可以是在任何合適的位置.在某些實例一個中空玻璃窗單元實例可包含一對3到6毫米厚的隔開的透明玻璃基板，各自包覆了塗層7，基質間的距離可為5至30毫米，10至20毫米更好，最好是16毫米.在某些實例中，塗層7可以塗在面向缺口的任意一個基質的內表面.在某些某些優選實施方案中，圖1裡面顯示的玻璃基質I可以是中空玻璃窗單元的外玻璃基板.並且塗層7可以塗在外玻璃基板I的內表面.某些實施例中空玻璃窗單元的基板間可以充入空氣或氬氣.[0022]回到圖1-2，儘管根據不同需要使用各種不同厚度.根據本發明的某些非限制實施例，為了各種想要的顏色，玻璃基質I上2-6層的樣品厚度和材料如下表所示:
[0023]表I (綠色實施例樣品的厚度範圍)[0024]
M樣品範圍(A) 優化範圍(A)Sft範圍(A)
氮化砘zi2):50-1000 A80-500 A100-250 A
斷路器3):10-100 A15-60 A20-45 A
k化H: (.U4):100-2,000 A400-1500 A700-1200 A
紅外反射仏1.5):50-400 A70-300 A140-220 A
鉍化矽6):100-1,200 A300-900 A400-750 A
[0025]上面表一是當想要綠色時的實施例.在這些實施例中，有斷路器層3可以通過玻璃側反射獲得想要的藍綠色.另一方面，當沒有斷路器層3時，疊層的 玻璃側反射則是黃綠色.因此，斷路器層出人意料的起到了對著色的改進.在各個實施例中，中間介電層4的厚度調控著顏色和層3和層5間的幹擾程度.在特定實施例中，中間介電層4至少為底部介電層2的兩倍厚，更優化的為三倍以上厚度，最好能為四到五倍以上厚度.這樣使得顏色可以隨意調控並且減少了層3和5之間的幹擾.根據非特定樣品實施例的樣品厚度範圍見下表:
[0026]表2 (青銅色實施例樣品的厚度範圍)
[0027]
層樣品範_ (A) 優化範丨1 (A) 鉍伎範園(A)
Mftii1: (U 2): 50-1000 A100-500 A200-400 人
斷路器(W 3): 10-100 A15-60 A30-50 A
U化處(Li 4): 70-1,000 A 100-500 A180-320
紅外反射(U 5): 50-400 A70-300 A140-220 A
鉍化彳11:: (I! 6): 100-1,200 A 300-900 A300-650 A
[0028]表3 (灰色實施例樣品的厚度範圍)
[0029]
【權利要求】
1.一個塗層製品包括被玻璃底板支持的疊層，疊層包含:一個第一電介質層包含氮化矽；一個至少覆蓋在氮化矽第一電介質層上的含鎳鉻的第一覆蓋層；一個至少在氮化矽第一電介質層和鎳鉻第一覆蓋層之上的含氮化矽的第二介電層；一個在第二介電層之上的含有鎳鉻的第二覆蓋層和一個至少在鎳鉻第二覆蓋層之上的含氮化矽的第三介電層，同時含有鎳鉻的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻的第一覆蓋層的兩倍厚。
2.權利要求1裡面的塗層製品，含氮化矽的第二介電層連在第一第二含有鎳鉻的覆蓋層之間。
3.上述任何權利要求裡的塗層裡，第一和第二含有鎳鉻的覆蓋層至少有一個含有Ni CrNx。
4.權利要求項1-2裡的任意塗層製品，第一和第二含有鎳鉻的覆蓋層都包含非化學劑量的 NiCrNx。
5.上述任意權利要求裡的塗層製品的顏色有以下特點:從22到-10的玻璃面反射a*值，從-9到O的玻璃面反射b*值。
6.上述任意權利要求裡的塗層製品裡，含有鎳鉻的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻的第一覆蓋層的三倍厚。
7.上述任意權利要求裡的塗層製品裡，含有鎳鉻的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻的第一覆蓋層的四倍厚。
8.上述任意權利要求裡的塗層製品裡，含有鎳鉻的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻的第一覆蓋層的五倍厚。
9.上述任意權利要求裡的塗`層製品裡，熱處理後的塗層製品有一個不大於4.0的ΛΕ*值(玻璃側反射)。
10.上述任意權利要求裡的塗層製品裡，熱處理後的塗層製品有一個不大於3.0的ΔΕ*值(玻璃側反射)。
11.上述任意權利要求裡的塗層製品裡，塗層製品有一個15-30%的可見光透射度。
12.上述任意權利要求裡的塗層製品裡，疊層起碼包括第一第二第三介電層，同時第一二層包含鎳鉻。
13.上述任意權利要求裡的塗層製品裡，塗層製品沒有金或銀做的金屬紅外反射層。
14.上述任意權利要求裡的塗層製品裡，塗層製品包含一個中空玻璃窗單元或整體窗。
15.上述任意權利要求裡的塗層製品裡，第一第二鎳鉻層裡面至少有一個是完全沒有被氧化的。
16.一個塗層製品包括被玻璃底板支持的疊層，疊層包含:一個第一電介質層；一個至少覆蓋在第一電介質層上的含鎳鉻或鈮的第一覆蓋層；一個至少在第一電介質層和鎳鉻或鈮的第一覆蓋層之上的第二介電層；一個在第二介電層之上的含有鎳鉻或鈮的的第二覆蓋層和一個至少在鎳鉻或鈮的第二覆蓋層之上的第三介電層，同時第二介電層直接置於鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層之間。
17.權利要求16裡的塗層製品裡第二介電層包括氮化矽。
18.權利要求16-17裡的塗層製品，鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層中至少一個是氮化物。
19.權利要求16-17裡的塗層製品，鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層都是氮化物。
20.權利要求16-17裡的塗層製品，鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層可以根本上是由NiCr, NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb 或 NbNx 組成。
21.權利要求項16-20裡的塗層製品，含有鎳鉻或鈮的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻或鈮的第一覆蓋層的兩倍厚。
22.權利要求項16-20裡的塗層製品，含有鎳鉻或鈮的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻或鈮的第一覆蓋層的四倍厚。
23.權利要求項16-22裡的塗層製品，含有鈮鋯的鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層中至少一個是被隨機氮化的。
24.權利要求項16-23裡的塗層製品，熱處理後的塗層製品有一個不大於3.0的ΛΕ*值(玻璃側反射)。
25.權 利要求項16-24裡的塗層製品裡，塗層製品有大約15-30%的可見光透射。
26.權利要求項16-25裡的塗層製品裡，塗層製品沒有金或銀做的金屬紅外反射層。
27.權利要求項16-26裡的塗層製品裡，塗層製品包含一個中空玻璃窗單元或整體窗。
28.權利要求項16-27裡的塗層製品裡，第二介電層至少是第一介電層的三倍厚。
29.權利要求項16-28裡的塗層製品的顏色有以下特點:從22到-10的玻璃面反射a*值，從-9到O的玻璃面反射b*值。
30.權利要求項16-23裡的塗層製品裡，塗層製品是沒有被熱處理的。
31.權利要求項16-30裡的塗層製品裡，所謂的第一第二第三介電層都含有氮化矽。
【文檔編號】C03C17/36GK103429548SQ201180069149
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2011年12月21日 優先權日:2011年1月11日
【發明者】哈維爾·溫克拉, 吉列爾莫·貝尼託, 貝恩德·迪斯特爾多爾夫, 穆罕默德·伊姆蘭, 安東·迪特裡希 申請人:玻璃與陶瓷研究股份有限公司盧森堡中心, 葛迪恩實業公司