可回火的玻璃塗層的製作方法

2023-05-14 17:41:06 1

專利名稱：：可回火的玻璃塗層的製作方法可回火的玻璃塗層本發明涉及一種可回火的玻璃塗層。透明玻璃或透明合成材料上的塗層用於反射或吸收特定波長或波長範圍的入射光。如下塗層是己知的光學透鏡和窗格玻璃(也稱為建築玻璃)上的塗層以及機動車窗格玻璃上的塗層。建築玻璃上的塗層的最重要的功能是反射熱輻射，以使房間在夏季不致於太熱並且在冬季不致於太冷。在該過程中，可見光被最低程度地弱化，即該塗層應當在可見光範圍(晝視覺下約400-700nm，夜視覺下約390-650nm)內具有高透射率，並且對於熱輻射和紅外輻射(波長>700nm)具有高反射率。滿足此功能的層系統被稱作低E層系統，其中"E"表示發射率(即發射度或發射能力)。這意味著，這些層系統從建築房間向室外僅僅輸出少量熱輻射。通常，通過在玻璃上塗覆高導電層來實現熱調節，其中高導電層往往包含具有極低輻射發射係數的金屬，例如Cu、Ag、Au。由於這些低E層的光反射率通常太高，因此有時在這些層上塗覆額外的透明層以減少反射。通過塗覆透明層，還可以將窗格玻璃設定成期望的色彩。一種已知的被塗覆基材包括至少一個金屬塗層以及其它的電介質層(EP1089947B1)。這種經塗覆基材的結構使其可被回火和彎曲。還已知一種具有多層系統的基材，該基材也是可回火和可彎曲的(US6576349B2、US6686050B2)。其中採用的多層系統包括兩個反射紅外輻射的層，其中每個層被兩個NiCrOx層覆蓋。另外，還已知一種絕熱層系統，該系統在塗覆後被回火和彎曲(DE19850023A1或EP0999192B1)。該層系統包括設置在1102層上的貴金屬層，這兩個層被亞氧化(suboxidic)NiCr02覆蓋。最後，使用亞化學計量(substoichiometric)S^Ny或SiN"y的可回火塗層也是己知的(WO2005/19127Al、WO2005/034192A2)。通常，利用濺射工藝來製造不同的層，在濺射工藝中，正離子粒子被從所謂的靶材轟擊出，隨後沉積在基材上，所述基材可以是建築玻璃。己知的層系統具有至少一種下列缺點-用於濺射靶材的原料昂貴或稀缺-工藝控制複雜-層結構複雜-光學性質不足-回火工藝使被塗覆玻璃的基本性質劇烈變化本發明的目的是提供一種簡單且成本低的銀低E層，該層在回火後僅最低程度地改變其基本性質。上述目的通過本發明的具有塗層的可回火基材實現，所述具有塗層的可回火基材包括1)作為所述基材的玻璃；2)所述玻璃上的SixNyOz第一層；3)所述第一層上的Ti02第二層；4)所述第二層上的Ag第三層；5)所述第三層上的NiCrOk第四層；6)所述第四層上的SixNyOz第五層，其中x/y《0.75iy/z>4，0<k<2。具體地，本發明的優點包括僅使用標準靶材，例如摻硼矽(Si:B)或摻鈦矽鋁(SiAl:Ti)以及氧化鈦、銀或鎳-鉻。由於純矽不導電，因此必須對矽濺射靶材進行摻雜(例如摻雜硼)以使其適用於DC或MF濺射。添加的硼、鋁或鈦(也包含於層中)不具有負面影響。Si3N4僅包含少量的氧(Om)作為層材料。下面以表格形式列出了在製造本發明的玻璃上塗層Si3N4-Ti02-Ag-NiCrOx-Si3N4中進行的濺射工藝的工藝參數。所用符號的含義如下sccm二標準立方釐米每分鐘(也表示成Nml每分鐘，Nml二標準毫米)AC二交流電DC二直流電V二伏特(電壓)A二安培(電流)\￥=瓦特(功率)k=1000/z=l(T6bar=0.1MPa=105Pa(Pa二帕斯卡(壓強))planar=平面陰極rot二旋轉陰極:=摻雜KT1、KT2等在此是在線工藝的不同陰極，基材(這裡是玻璃)連續移動經過這些陰極m二大於或等於零的數表1tableseeoriginaldocumentpage6Ti02層在這裡具有雙重功能作為抗反射電介質以及作為後續銀層的種子層或阻擋層。以三層(KT2、KT3、KT4)來施加1102層的原因是在給定的基材速率下，僅僅一個陰極無法獲得足夠的層厚度。出於同樣原因，以兩個步驟施加Si3N4:Om層。在回火之前，各層均不具有梯度。省略了在濺射工藝的靶材中進行特定的摻雜。電介質層(SisN4和Ti02)優選由旋轉磁控管濺射。對於Ti02層，可以使用陶瓷TiOx靶材，可以利用MF技術(約10-80kHz)或者AC技術或DC技術對其濺射。Ag層和NiCrOx層通常利用DC技術由金屬靶材濺射。對於所有工藝，可以使用平面和/或旋轉靶材。對於Ti02和Si3N4塗層，一段時間以來已優選使用旋轉靶材。對於Ag和NiCKX層，通常使用平面靶材，但也可使用旋轉靶材。從表1可以看出，在Si3N4工藝中僅需要少量的氧。完成Si3N4時需要高壓。Si3N4:0通常還可寫成SixNyOz，其中x/y且y/z>4。NiCrOx工藝的最大氧氣流量出現在滯後曲線的金屬分支上，為此預先設置濺射室中的窄孔和該孔下方的氣體進料量。表1的右側各列示出了比例N2:O2S20:l。然而，這些層也可例如在N2:02=4:l的氣體流比例下生成。層組成不能反映該氣體流比N2:02。如果層中存在的氧比氮更多，則許多不同的參數施加了影響。滯後曲線的金屬分支被理解為如果在恆定的功率和增大的氧氣流率下，將該特性相對於發電機數據(電流、電壓)作圖，則電壓升至特定點即轉折點。如果進一步增大氧氣量，則電壓顯著降低。工藝從金屬模式轉變為氧化物模式。如果再次減少氧氣，則達到使工藝轉變回到金屬模式的點。然而，這兩個轉折點並不相同，而是該曲線描述了滯後現象(參見EP0795890A2的圖1)。Ti02工藝中通常存在少量的氮，特別是當為了工藝穩定性而使用金屬靶材時。當使用陶瓷靶材時，可以省略氮。由於最上層Si3N4:0中的較高的壓強和氧，可以利用兩個參數，這允許設定與塗層和塗層結構相符合的阻擋效應和/或內部機械層應力。這類似地還適用於Si3N4基層(KT1)，但此時增大濺射壓強無法獲得任何有益效果。隨著兩個SisN4工藝(KT1或KT7和KT8)中的氧氣流量和工作壓強連續變化，可以利用可變參數(虛擬控制槓桿)來使層系統符合特定的回火工藝。結果，可以利用"調節範圍"來對於塗層中的一部分獲得特定塗層結構、玻璃質量和進一步處理(特別是回火)的最佳配置。表1中的層組合在回火前後的性質列於下表2。這裡，CIELAB顏色系統的符號和縮寫表示如下&*=紅-綠軸上的色值(無量綱)1)*=黃-藍軸上的色值(無量綱)Ty-可見光範圍內的平均透射率，以％計RGy-從樣品玻璃側反射的可見光範圍內的平均反射率，以％計RFy-從樣品層側反射的可見光範圍內的平均反射率，以％計Haze-不透明度或"渾濁度"(漫射光損失)，漫射光分量，以％計R/sq=表面電阻，以歐姆計(參見HansJoachimGlaser:DiinnfilmtechnologieaufFlachglas，pp.134-137)Si3lSU第一層的厚度優選為5-25nm。1102第二層的厚度也優選為5-25腿。由Ag組成的第三層的厚度優選為8-18nm。NiCr(X後續層的厚度為3-8nm。SixNyOz最後層的厚度優選為25-65nm。表2tableseeoriginaldocumentpage8表2表明，塗層的基本性質在回火前後僅存在極小的差異。回火在約620-700"C的溫度下進行。在回火中，將基材加熱2-20分鐘，然後利用壓縮空氣將基材極快地冷卻。根據ISO11998，通過所謂的ErichsenWash測試來測試粘合強度。所有樣品的結果均是無缺陷的。而且，根據DINENISO6270(DIN-50017)，具體按照所謂的耐水存儲測試(StorageTestforResistancetoMoisture),對儲存壽命進行測試。同樣得到了良好的結果。此外，透射率Ty大於80%,層電阻小於5.0歐姆/sq，並且對於從玻璃側反射的顏色，-4<a*<0i-7<b*<-2。不透明度小於0.5%。機械穩定性較強，這可以通過200次衝擊的ErichsenBrush測試確定。權利要求1.具有塗層的可回火基材，包括1)作為所述基材的玻璃；2)所述玻璃上的SixNyOz第一層；3)所述第一層上的TiO2第二層；4)所述第二層上的Ag第三層；5)所述第三層上的NiCrOk第四層；6)所述第四層上的SixNyOz第五層，其中x/y≤0.75且y/z＞4，0＜k＜2。2.如權利要求1所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第一層為Si3N4。3.如權利要求1所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第五層為Si3N4。4.如權利要求1或2所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述Si3N4層的氧含量為Om，m為l-10—3。5.如權利要求1所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第四層為NiCr。6.如權利要求1所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第一層的厚度約為5-25nm。7.如權利要求1所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第二層的厚度約為5-25nm。8.如權利要求1所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第三層的厚度約為8-18nm。9.如權利要求1所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第四層的厚度為3-8nm。10.如權利要求1所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第五層的厚度為25-65nm。11.如權利要求6所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第一層的厚度為15nm。12.如權利要求7所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第二層的厚度為15nm。13.如權利要求8所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第三層的厚度為12.5nm。14.如權利要求9所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第四層的厚度為5nm。15.如權利要求10所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述第五層的厚度為40-50nm。16.如權利要求1所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於在所述Ti02層與Ag層之間設置用於調節透射率的層。17.如權利要求16所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述用於調節透射率的層提高透射率並由4-20nm的ZnO組成。18.如權利要求16所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述用於調節透射率的層提高透射率並由5-10nm的ZnO:Al組成。19.如權利要求16所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述用於調節透射率的層降低透射率並由l-10nm的NiCr組成。20.如權利要求16所述的具有塗層的可回火基材，其特徵在於所述用於調節透射率的層降低透射率並由2-5nm的NiCrO組成。21.通過濺射來製造如權利要求1所述的層的方法，其特徵在於在製造所述第五層時，N2與02之比大於或等於4:l。22.通過濺射來製造如權利要求1所述的層的方法，其特徵在於通過改變製造SixNyOz層時的壓強和氧氣流量，調節所述塗層的機械層應力。23.通過濺射來製造如權利要求1所述的層的方法，其特徵在於沉積所述第五層時的工作壓強範圍為4.5X10—3-15Xl(T3mbar。24.通過濺射來製造如權利要求1所述的層的方法，其特徵在於在製造所述第一和第五層時，供給至濺射工藝的氧氣量小於供給的氮氣量。全文摘要本發明涉及一種用於玻璃的銀低E塗層，該塗層是可回火的並且可以通過濺射工藝塗覆在玻璃上。該塗層的各層是低成本的標準材料。本發明的一種實施方式組成如下玻璃基材；玻璃上的厚度約為15nm的Si3N4層；Si3N4層上的厚度為15nm的TiO2層；TiO2層上的厚度為12.5nm的Ag層；Ag層上的厚度約為5nm的NiCrOx層以及最上面的厚度為45nm的Si3N4層。文檔編號C23C14/34GK101259989SQ200810007990公開日2008年9月10日申請日期2008年2月22日優先權日2007年3月8日發明者斯萬·斯拉莫,格德·克雷德依特,雨朵·施雷伯,麥特瑟斯·利斯特申請人:應用材料公司