專利名稱：熱穩定低輻射復合膜玻璃及其生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種玻璃，具體地說是一種熱穩定低輻射復合膜玻璃，以及生產該玻璃的生產工藝。
背景技術：
玻璃被廣泛應用于商用和民用建筑上用來采光。單層玻璃的傳熱系數通常比建筑物墻壁高得多，門窗的玻璃成為建筑物采暖和空調系統的重要耗能因素。因此，20世紀80年代以來，研究人員開發了低輻射膜中空玻璃，以降低玻璃窗的熱損失，減少冬天采暖和夏天空調的能耗。建筑用低輻射膜大體有兩種類型，一類為摻雜氧化物半導體低輻射膜，又稱透明導電氧化物膜，例如采用在玻璃生產線上高溫熱分解制備氟摻雜氧化錫低輻射膜，這種低輻射膜具有導電性、金屬性和紅外反射性，其紅外熱輻射比較大，約0.20。這種低輻射膜玻璃的主要優點是在空氣中穩定性很好，可以長期存放，并且，其在高溫下熱穩定性也較好，在空氣中350℃加熱一小時，其膜層不會受到破壞，進一步升溫，其紅外熱輻射比逐步增加，光學性能也逐漸變差。另一類是銀基低輻射復合膜，采用真空中磁控濺射技術在玻璃上沉積復合膜，其基本膜層結構為C1/Ag/C2/玻璃，其中金屬銀層Ag為紅外反射層，C1和C2為電介質層。這類低輻射膜需要折射率較高的電介質層，電介質層主要采用氧化錫SnO2和氧化鋅ZnO。這類低輻射膜具有較高的可見光透射比和較低的輻射比，輻射比在0.05-0.10之間，這種鍍有銀基低輻射膜的玻璃已經被廣泛應用于建筑行業。但是這類低輻射膜玻璃主要缺點是熱穩定性較差，不能在空氣中長期存放，不耐高溫烤烘，在空氣中加熱到200～300℃保持0.5～1小時后，膜層遭到破壞。這一膜層結構使得覆用C1/Ag/C2膜層結構的玻璃不能用來作真空玻璃，因為真空玻璃在制作過程中需要升溫到450℃，且保持0.5～1小時。在1990年以后，出現了一種能達到熱穩定的Ag基低輻射膜玻璃，能進行耐高溫加工彎曲。這種低輻射膜是以通常的銀基低輻射膜作基礎，在銀層和電介質層之間加上一薄層金屬鈦阻擋層，在高溫加工過程中，利用金屬鈦層氧化來保護金屬銀層不被損壞。但是，這種低輻射膜玻璃在進行熱加工過程中難度是很大的，如果鈦金屬層太薄，則保護作用不夠，在加熱后膜層將被破壞；如果鈦金屬層太厚，則加熱后金屬層未能充分氧化，導致膜的光學性能不一致。后來又采用鎳鉻合金替代金屬鈦阻擋層，抗氧化性能有進一步提高，但其性能效果仍然不盡如人意。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種加工方便、熱穩定好、可見光透射比高、輻射比低的熱穩定低輻射復合膜玻璃，以及生產該玻璃的生產工藝。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是熱穩定低輻射復合膜玻璃，在玻璃基片上沉積有由底層電介質層、保護層、銀層和表層電介質層組成的復合膜，所述底層電介質層為氮化鋁，厚度為40～55nm；所述保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm；所述銀層的厚度為10～18nm；所述表層電介質層為氮化鋁或氧化鋁，厚度為40～65nm。
所述銀層與表層電介質層之間還設有一層保護層，該保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm。
所述表層電介質層采用氮化鋁時，厚度為40～55nm；所述表層電介質層采用氧化鋁時，厚度為50～65nm。
熱穩定低輻射復合膜玻璃，在玻璃基片上覆蓋有由底層電介質層、保護層、第一銀層、隔離電介質層、第二銀層和表層電介質層組成的復合膜，所述底層電介質層為氮化鋁，厚度為40～55nm；所述保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm；所述第一銀層和第二銀層的厚度為10～18nm；所述隔離電介質層為氮化鋁，厚度為80～110nm；所述表層電介質層為氮化鋁或氧化鋁，厚度為40～65nm。
所述第二銀層與表層電介質層之間還設有一層保護層，該保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm。
所述表層電介質層采用氮化鋁時，厚度為40～55nm；所述表層電介質層采用氧化鋁時，厚度為50～65nm。
熱穩定低輻射復合膜玻璃，在玻璃基片上覆蓋有由底層電介質層、銀層、保護層和表層電介質層組成的復合膜，所述底層電介質層為氮化鋁，厚度為40～55nm；所述銀層的厚度為10～18nm；所述保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm；所述表層電介質層為氮化鋁或氧化鋁，厚度為40～65nm。
所述表層電介質層采用氮化鋁時，厚度為40～55nm；所述表層電介質層采用氧化鋁時，厚度為50～65nm。
熱穩定低輻射復合膜玻璃，在玻璃基片上覆蓋有由底層電介質層、第一銀層、隔離電介質層、第二銀層、保護層和表層電介質層組成的復合膜，所述底層電介質層為氮化鋁，厚度為40～55nm；所述第一銀層和第二銀層的厚度為10～18nm；所述隔離電介質層為氮化鋁，厚度為80～110nm；所述保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm；所述表層電介質層為氮化鋁或氧化鋁，厚度為40～65nm。
所述表層電介質層采用氮化鋁時，厚度為40～55nm；所述表層電介質層采用氧化鋁時，厚度為50～65nm。
熱穩定低輻射復合膜玻璃的生產工藝，所述復合膜采用真空濺射技術沉積制備鋁靶在氬氣和氮氣的混合氣體中采用中頻反應濺射沉積氮化鋁表層電介質層、隔離電介質層或底層電介質層；鋁靶在氬氣和氧氣的混合氣體中采用中頻反應濺射沉積氧化鋁表層電介質層；銀靶在氬氣中通過直流濺射沉積銀層；不銹鋼或鎳鉻合金靶在氬氣中通過直流濺射沉積不銹鋼保護層或鎳鉻合金保護層；不銹鋼或鎳鉻合金靶在氬氣和氮氣的混合氣體中或在氬氣和氧氣的混合氣體中濺射沉積不銹鋼或鎳鉻合金的部分氮化物或部分氧化物保護層。
沉積電介質層的濺射氣壓為0.2～0.6Pa；沉積保護層的濺射氣壓為0.2～0.5Pa；沉積銀層的濺射氣壓為0.09～0.3Pa。
在制備復合膜的過程中通過調節濺射靶功率和玻璃基片通過濺射鍍膜室的速度來調節各層的厚度。
由于本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃采用了氮化鋁或氧化鋁作為電介質層，加上不銹鋼、鎳鉻合金層作為保護層，其優點是空氣中熱穩定性很好，能長期存放；空氣中高溫下熱穩定性也很好，低輻射膜在經過450-550℃高溫加熱1小時過程后，膜層不損壞，光學性能幾乎未發生變化。本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃的可見光透射比達到了0.50～0.80，其輻射比只有0.05～0.10，因此，本發明同時具有了高熱穩定性和低輻射比的優點，可廣泛應用于節能建筑玻璃、汽車玻璃等行業，降低玻璃熱損，減少冬天采暖和夏天空調能耗。在本發明中，采用氧化鋁電介質層與采用氮化鋁電介質層的復合膜玻璃相比較，高溫空氣中熱穩定性較好，但底層電介質采用氮化鋁層的低輻射膜玻璃可見光透射比要比氧化鋁高。采用保護層與沒有保護層比較，低輻射復合膜耐高溫熱穩定性增強，但膜層的可見光透射比降低。采用只有一層保護層低輻射膜玻璃與兩層保護層比較，耐高溫熱穩定性稍差，耐高溫的溫度稍低，但膜層的可見光透射比較高。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1為本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃的第一種實施例的結構示意圖；圖2為本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃的第二種實施例的結構示意圖；圖3為本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃的第三種實施例的結構示意圖；圖4為本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃的第四種實施例的結構示意圖；圖5為本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃的第五種實施例的結構示意圖；圖6為本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃的第六種實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，該實施例是一種單銀層結構的熱穩定低輻射復合膜玻璃，它是在玻璃基片上依次設有由氮化鋁組成的底層電介質層、由不銹鋼或鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物組成的保護層、銀層和由氮化鋁或氧化鋁組成的表層電介質層，即其膜層結構是玻璃基片/底層電介質層/保護層/銀層/表層電介質層。其中，氮化鋁底層電介質層的厚度可以取40～55nm之間的任一數值；不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物保護層的厚度可以取1～10nm之間的任一數值；銀層的厚度可取10～18nm之間任一數值；表層電介質層在使用氮化鋁時，厚度可以取40～55nm之間任一數值，表層電介質層采用氧化鋁時，厚度可以取50～65nm之間的任一數值。
如圖2所示，該實施例是另一種單銀層結構的熱穩定低輻射復合膜玻璃，它是在圖1所示實施例的基礎上，在銀層與表層電介質層之間添加了一層保護層，即其模層結構是玻璃基片/底層電介質層/第一保護層/銀層/第二保護層/表層電介質層。通過置兩個保護層起到了更好的保護作用，使成品玻璃具有更好的熱穩定性。兩層保護層都是采用不銹鋼或鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度在1～10nm之間，其余膜層的成分與厚底與圖1所示實施例相同。
如圖3所示，該實施例是再一種單銀層結構的熱穩定低輻射復合膜玻璃，它是在玻璃基片上依次設有由氮化鋁組成的底層電介質層、銀層、由不銹鋼或鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物組成的保護層和由氮化鋁或氧化鋁組成的表層電介質層，即其膜層結構是玻璃基片/底層電介質層/銀層/保護層/表層電介質層。其中，氮化鋁底層電介質層的厚度可以取40～55nm之間的任一數值；銀層的厚度可取10～18nm之間任一數值；不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物保護層的厚度可以取1～10nm之間的任一數值；表層電介質層在使用氮化鋁時，厚度可以取40～55nm之間任一數值，表層電介質層采用氧化鋁時，厚度可以取50～65nm之間的任一數值。
如圖4所示，該實施例是一種雙銀層結構的熱穩定低輻射復合膜玻璃，它是在玻璃基片上依次設有由氮化鋁組成的底層電介質層、由不銹鋼或鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物組成的保護層、第一銀層、由氮化鋁組成的隔離電介質層、第二銀層和由氮化鋁或氧化鋁組成的表層電介質層，即其膜層結構是玻璃基片/底層電介質層/保護層/第一銀層/隔離電介質層(第二電介質層)/第二銀層/表層電介質層。其中，氮化鋁底層電介質層的厚度可以取40～55nm之間的任意數值；不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物保護層的厚度可以取1～10nm之間的任一數值；第一銀層和第二銀層的厚度可取10～18nm之間任一數值；氮化鋁隔離電介質層的厚度可取80～110nm之間的任一數值；表層電介質層在使用氮化鋁時，厚度可以取40～55nm之間任一數值，表層電介質層采用氧化鋁時，厚度可以取50～65nm之間的任一數值。
如圖5所示，該實施例是另一種雙銀層結構的熱穩定低輻射復合膜玻璃，它是在圖4所示實施例基礎上，在第二銀層與表層電介質層之間添加了一層保護層，即其膜層結構是玻璃基片/底層電介質層/第一保護層/第一銀層/隔離電介質層/第二銀層/第二保護層/表層電介質層，兩層保護層起到了更好的保護作用，使成品玻璃具有更好的熱穩定性。兩層保護層同樣都采用不銹鋼或鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度在1～10nm之間，其余膜層的成分與厚度與圖4所示實施例相同。
如圖6所示，該實施例是再一種雙銀層結構的熱穩定低輻射復合膜玻璃，它是在玻璃基片上依次設有由氮化鋁組成的底層電介質層、第一銀層、由氮化鋁組成的隔離電介質層、第二銀層、由不銹鋼或鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物組成的保護層和由氮化鋁或氧化鋁組成的表層電介質層，即其膜層結構是玻璃基片/底層電介質層/第一銀層/隔離電介質層/第二銀層/保護層/表層電介質層。其中，氮化鋁底層電介質層的厚度可以取40～55nm之間的任意數值；第一銀層和第二銀層的厚度可取10～18nm之間任一數值；氮化鋁隔離電介質層的厚度可取80～110nm之間的任一數值；不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物保護層的厚度可以取1～10nm之間的任一數值；表層電介質層在使用氮化鋁時，厚度可以取40～55nm之間任一數值，表層電介質層采用氧化鋁時，厚度可以取50～65nm之間的任一數值。
在生產上述熱穩定低輻射復合膜玻璃時，玻璃上的復合膜可以通過真空濺射技術沉積制備將玻璃基片依次通過各濺射鍍膜室，在各濺射鍍膜室中分別利用真空濺射技術分別鍍上電介質層、保護層、銀層等。通過控制濺射靶的功率和玻璃基片通過濺射鍍膜室的速度可以控制各鍍層的厚度。
下面以生產圖2所示實施例的過程來說明本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃的生產工藝。
(1)未鍍膜的原片玻璃基片通過鋁靶濺射鍍膜室，在鋁靶濺射鍍膜室中，鋁靶在氬氣和氮氣的混合氣體中采用中頻反應濺射沉積氮化鋁底層電介質層，沉積電介質層的濺射氣壓控制在0.2～0.6Pa，通過控制濺射靶功率和玻璃基片通過濺射鍍膜室的速度來控制底層電介質層達到所需要的厚度；(2)將鍍好底層電介質層的玻璃基片送入不銹鋼靶濺射鍍膜室，在不銹鋼靶濺射鍍膜室中，不銹鋼靶在氬氣中通過直流濺射沉積不銹鋼保護層，沉積不銹鋼保護層的濺射氣壓控制在0.2～0.5Pa，通過控制濺射靶功率和玻璃基片通過濺射鍍膜室的速度來控制保護層達到所需要的厚度；(3)將鍍好底層電介質層和第一個保護層的玻璃基片送入銀靶濺射鍍膜室，在銀靶濺射鍍膜室中，銀靶在氬氣中通過直流濺射沉積銀層，沉積銀層的濺射氣壓應控制在0.09～0.3Pa，通過控制濺射靶功率和玻璃基片通過濺射鍍膜室的速度來控制銀層達到所需要的厚度；(4)將從銀靶濺射鍍膜室出來的鍍完銀層的玻璃基片送入不銹鋼靶濺射鍍膜室，重復步驟(2)所述步驟，為玻璃基片在銀層鍍上第二層保護層；(5)將鍍完第二層保護層的玻璃基片送入鋁靶濺射鍍膜室，重復步驟(1)所述步驟，為玻璃基片在第二保護層鍍上表層電介質層，得到帶有復合膜的熱穩定低輻射復合膜玻璃。
在步驟(2)或(4)所述的生產工序中，將不銹鋼靶換成鎳鉻合金靶就可以直流濺射沉積鎳鉻合金層了。通過不銹鋼靶在氮氣和氬氣的混合氣體中可以直流濺射沉積不銹鋼的部分氮化物保護層；通過不銹鋼靶在氧氣和氬氣的混合氣體中可以直流濺射沉積不銹鋼的部分氧化物保護層；通過鎳鉻合金靶在氮氣和氬氣的混合氣體中可以直流濺射沉積鎳鉻合金的部分氮化物保護層；通過鎳鉻合金靶在氧氣和氬氣的混合氣體中可以直流濺射沉積鎳鉻合金的部分氧化物保護層。無論采用哪種濺射靶和哪種濺射氣體，其濺射氣壓都應控制在0.2～0.5Pa之間，并且通過控制濺射靶功率和玻璃基片通過濺射鍍膜室的速度都可以起到控制保護層厚度的目的。
在步驟(5)所述的生產工序中，將濺射氣體換成氧氣和氬氣的混合氣體，氣壓仍控制在0.2～0.6Pa，可以通過直流濺射沉積氧化鋁材料的表層電介質層。同樣，通過控制濺射靶功率和玻璃基片通過濺射鍍膜室的速度可以控制該表層電介質層的厚度。
如果要加工其它實施例的熱穩定低輻射復合膜玻璃，只需要在上述生產工藝的基礎上增加或減少相應的步驟即可。
為了提高這種熱穩定性低輻射鍍膜玻璃的生產速度，可增加沉積底層電介質層氮化鋁、隔離電介質層氮化鋁，和表層電介質層氮化鋁或氧化鋁的濺射鍍膜室的數量。并且隔離電介質層氮化鋁濺射鍍膜室的數量，是底層電介質氮化鋁鍍膜室數量的二倍。下面以生產圖2所示的復合膜為例，生產濺射鍍膜室的數量為，底層電介質層鍍膜室2個/第一保護層鍍膜室1個/銀層鍍膜室1個/第二保護層鍍膜室1個/表層電介質層鍍膜室2個，或底層電介質層鍍膜室3個/第一保護層鍍膜室1個/銀層鍍膜室1個/第二保護層鍍膜室1個/表層電介質層鍍膜室3個。
權利要求
1.熱穩定低輻射復合膜玻璃，在玻璃基片上沉積有由底層電介質層、保護層、銀層和表層電介質層組成的復合膜，其特征在于，所述底層電介質層為氮化鋁，厚度為40～55nm；所述保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm；所述銀層的厚度為10～18nm；所述表層電介質層為氮化鋁或氧化鋁，厚度為40～65nm。
2.根據權利要求1所述的熱穩定低輻射復合膜玻璃，其特征在于，所述銀層與表層電介質層之間還設有一層保護層，該保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm。
3.根據權利要求1或2所述的熱穩定低輻射復合膜玻璃，其特征在于，所述表層電介質層采用氮化鋁時，厚度為40～55nm；所述表層電介質層采用氧化鋁時，厚度為50～65nm。
4.熱穩定低輻射復合膜玻璃，在玻璃基片上沉積有由底層電介質層、保護層、第一銀層、隔離電介質層、第二銀層和表層電介質層組成的復合膜，其特征在于，所述底層電介質層為氮化鋁，厚度為40～55nm；所述保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm所述第一銀層和第二銀層的厚度為10～18nm；所述隔離電介質層為氮化鋁，厚度為80～110nm；所述表層電介質層為氮化鋁或氧化鋁，厚度為40～65nm。
5.根據權利要求4所述的熱穩定低輻射復合膜玻璃，其特征在于，所述第二銀層與表層電介質層之間還設有一層保護層，該保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm。
6.根據權利要求4或5所述的熱穩定低輻射復合膜玻璃，其特征在于，所述表層電介質層采用氮化鋁時，厚度為40～55nm；所述表層電介質層采用氧化鋁時，厚度為50～65nm。
7.熱穩定低輻射復合膜玻璃，在玻璃基片上覆蓋有由底層電介質層、銀層、保護層和表層電介質層組成的復合膜，其特征在于，所述底層電介質層為氮化鋁，厚度為40～55nm；所述銀層的厚度為10～18nm；所述保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm；所述表層電介質層為氮化鋁或氧化鋁，厚度為40～65nm。
8.根據權利要求7所述的熱穩定低輻射復合膜玻璃，其特征在于，所述表層電介質層采用氮化鋁時，厚度為40～55nm；所述表層電介質層采用氧化鋁時，厚度為40～65nm。
9.熱穩定低輻射復合膜玻璃，在玻璃基片上覆蓋有由底層電介質層、第一銀層、隔離電介質層、第二銀層、保護層和表層電介質層組成的復合膜，其特征在于，所述底層電介質層為氮化鋁，厚度為40～55nm；所述第一銀層和第二銀層的厚度為10～18nm；所述隔離電介質層為氮化鋁，厚度為80～110nm；所述保護層為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或部分氮化物，厚度為1～10nm；所述表層電介質層為氮化鋁或氧化鋁，厚度為40～65nm。
10.根據權利要求9所述的熱穩定低輻射復合膜玻璃，其特征在于，所述表層電介質層采用氮化鋁時，厚度為40～55nm；所述表層電介質層采用氧化鋁時，厚度為50～65nm。
11.熱穩定低輻射復合膜玻璃的生產工藝，所述復合膜采用真空濺射技術沉積制備鋁靶在氬氣和氮氣的混合氣體中采用中頻反應濺射沉積氮化鋁表層電介質層、隔離電介質層或底層電介質層；鋁靶在氬氣和氧氣的混合氣體中采用中頻反應濺射沉積氧化鋁表層電介質層；銀靶在氬氣中通過直流濺射沉積銀層；不銹鋼或鎳鉻合金靶在氬氣中通過直流濺射沉積不銹鋼保護層或鎳鉻合金保護層；不銹鋼或鎳鉻合金靶在氬氣和氮氣的混合氣體中或在氬氣和氧氣的混合氣體中濺射沉積不銹鋼或鎳鉻合金的部分氮化物或部分氧化物保護層。
12.根據權利要求11所述的熱穩定低輻射復合膜玻璃的生產工藝，其特征在于，沉積電介質層的濺射氣壓為0.2～0.6Pa；沉積保護層的濺射氣壓為0.2～0.5Pa；沉積銀層的濺射氣壓為0.09～0.3Pa。
13.根據權利要求11或12所述的熱穩定低輻射復合膜玻璃的生產工藝，其特征在于，在制備復合膜的過程中通過調節濺射靶功率，和玻璃基片通過濺射鍍膜室的速度來調節各層的厚度。
全文摘要
本發明公開了一種熱穩定低輻射復合膜玻璃及其生產工藝。本發明是在玻璃基片上覆蓋有由底層電介質層、第一保護層、銀層、第二保護層和表層電介質層組成的復合膜，所述底層電介質層為氮化鋁，厚度為40～55nm；所述兩個保護層都為不銹鋼、鎳鉻合金或它們的部分氧化物或氮化物，厚度為1～10nm；所述銀層的厚度為10～18nm；所述表層電介質層為氮化鋁或氧化鋁，厚度為40～65nm。本發明的熱穩定低輻射復合膜玻璃可以廣泛應用于節能建筑玻璃、汽車玻璃等行業，降低玻璃熱損，減少冬天采暖和夏天空調能耗。
文檔編號C03C17/36GK1948201SQ200610138438
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月14日 優先權日2006年11月14日
發明者章其初, 王雙, 陳革, 池華敬 申請人:山東溫屏節能玻璃有限公司