專利名稱：一種耐腐蝕硅化鈦鍍膜玻璃及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種硅化鈦鍍膜玻璃及其制備方法，尤其是涉及一種耐腐蝕
Ti5Si3鍍膜玻璃及其制備方法。
背景技術：
住宅建筑的能耗在建筑能耗中占有相當的比重，而窗戶是建筑物熱能交換最 敏感的部位，對建筑節能非常關鍵。普通玻璃對2.5Pm以上的紅外熱輻射的反 射率很低，吸收率很高，使得冬天室內的紅外熱輻射通過窗戶很容易傳遞到室 外，夏天室外的紅外熱輻射很容易傳遞到室內，增加了冬天制熱和夏天制冷的 能耗。與普通玻璃相比，低輻射(LOW-E)玻璃對紅外光具有很高的反射性， 其傳熱系數可降低33.9%，以使用作低輻射玻璃，可以阻止室內的紅外熱輻射通 過玻璃向室外擴散達到保溫效果；而普通調光隔熱(Solar control)鍍膜玻璃則 在夏季阻擋室外的光輻射能量進入室內影響室內溫度，實現隔熱效果，從而降 低住宅建筑能耗。如果可以將低輻射和調光隔熱兩個功能集為一體，則對鍍膜 玻璃的應用將起到很大的推動作用。然而，兼具兩種功能的這種鍍膜玻璃通常 是采用調光隔熱薄膜與低輻射薄膜相結合制成的復合薄膜結構，這不單增加了 工藝的復雜性，而且對鍍膜玻璃各自性能的發揮也會產生不利影響。因而，具 有陽光控制與低輻射功能于一體的新型單層膜功能鍍膜玻璃，對兼具陽光控制 和低輻射功能的節能鍍膜玻璃的發展將產生很大的影響。
實際上，集陽光控制與低輻射性能于一體的多功能薄膜及其相關鍍膜玻璃的 研究已經引起了人們的重視。根據經典電磁理論，已知具有高電導率的薄膜， 其對紅外波的反射率就高，也即薄膜的輻射率就低，隔熱保溫性能越好。硅化 鈦由于其極低的電阻率，高的化學及熱穩定性和自身柔和的可見光吸收特性， 可以制備出既具有陽光控制特性，又具有低幅射特性的新型膜層，是一種新型 的集陽光控制與低輻射于一體的功能膜。目前，將硅化鈦用于制備鍍膜玻璃已 經逐漸有相關專利申請，如Gordon申請了有關TiSi2鍍膜玻璃的專利US5167986 和WO89/10209,介紹了TiSi2鍍膜玻璃作為調光隔熱玻璃的應用及其在線制備，其 采用SiH4—TiCU—He體系，在650 680'C形成了TiSi2薄膜，獲得了具有中性色 調和較高近紅外反射率的鍍膜玻璃。杜丕一等采用新的SiH4—TiCU—N2體系， 在玻璃上制備TiSi2薄膜，獲得了中國專利ZL200510049828.7。
3然而，在硅化鈦中，除了TiSi2相，其他Si和Ti的化合物(如TisSi3)同樣 具有電阻率低，熱穩定性好等優點，因而同樣有望用于低輻射鍍膜玻璃。特別 是Ti5Si3是一種典型的Si和Ti的金屬間化合物，不僅電阻率非常低(僅為50 120pQ，cm)，而且具有熔點高(2403K)、高溫強度大、耐腐蝕性能好等特性。 通常被用作Ti合金或者其他氮化物的抗高溫氧化涂層，其抗氧化性能遠遠優于
TiSi2相。因此，用Ti5Si3作為鍍膜玻璃的膜層，不僅由于其低電阻率而使所獲得
的鍍膜玻璃具有高的紅外反射率，而且還由于其良好的高溫及抗氧化性能而有 望用于苛刻的環境中，解決抗氧化等問題。
目前，已有的研究中Ti5Si3通常使用自蔓延法在高溫合成，或用電子束蒸發
方法或用常壓化學氣相沉積(CVD)法制備。前者制備的是粉末，第二種可在 Ti合金上沉積保護層，第三種可制備一種無催化劑形成TiSi納米線的誘導層，或
也可制備抗氧化保護層。然而，用于這種雙功能節能鍍膜玻璃的Ti5Si3薄膜，特 別是利用浮法玻璃在線生產工藝制備Ti5Si3薄膜，至目前還未有研究。

發明內容
本發明的目的在于提供一種耐腐蝕硅化鈦(Ti5Si3)鍍膜玻璃及其制備方法， 使用化學氣相沉積法，通過控制源氣體的濃度和溫度，在普通玻璃上制備了六
角結構的Ti5Si3薄膜。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下
一、 一種耐腐蝕硅化鈦(Ti5Si3)鍍膜玻璃(Ti5Si3)鍍膜玻璃 在普通浮法玻璃基板的一側面上有一層Si與Ti構成的非晶層，然后再在
Si與Ti構成的非晶層上有另一層六方結構的Ti5Si3相薄膜層。
二、 一種耐腐蝕硅化鈦(Ti5Si3)鍍膜玻璃的制備方法，該方法的步驟如下
1) Si源與Ti源分別為氣態的SiH4和液態的TiCU，使用N2作為稀釋氣體 和保護氣體；
2) 液態的TiCU通過加熱獲得其蒸汽，使用N2作為載氣；
3) 氣態的SiH4， TiCU蒸汽，以及N2在混氣室內混合均勻后引入反應室內 參與反應；其中，SiH4和TiCU在總氣體中所占摩爾百分比為
a) SiH4: 0.03~0.26%
b) TiCU: 0.29 0.06%
4) 反應氣體壓力維持在8.00xl04 1.01xl()5pa之間；
5) 反應在玻璃表面上進行，為了得到所需的鍍膜玻璃，沉積參數的控制如下當反應氣體濃度比SiH4/TiCl4=0.1 2.5時，沉積溫度為650 740°C;當反 應氣體濃度比SiH4/TiCl4=2.5 4時，沉積溫度為650 700°C;沉積時間均為2 15秒；
6) 通過步驟5)的控制反應氣體濃度比，沉積溫度和沉積時間，調節所沉積 硅化鈦薄膜的厚度；
7) 廢氣經過吸收處理后排放。
所述的鍍膜玻璃在固定的沉積室內進行，或在浮法玻璃生產線的錫槽或過 渡輥合或退火窯前端進行。
所制備得到的Ti5Si3鍍膜玻璃，其厚度為200 300nm，紅外反射率為85 93%，可見光區透過率為30 20%，耐腐蝕性能好。
本發明與背景技術相比具有的有益效果是
1、 成功獲得了六方結構的Ti5Si3相；
2、 所得到的Ti5Si3鍍膜玻璃具有紅外反射率在85 93X之間，可見光透過 率在30 20%之間可調；
3、 獲得的Ti5Si3鍍膜玻璃具有良好的耐腐蝕性，有望用于苛刻環境中。
4、 可將鍍膜玻璃工藝與浮法玻璃生產線相結合，使得鍍膜玻璃的制備工藝 流程化，從而有效節約能源。


附圖是本發明的鍍膜玻璃的三層結構示意圖。
圖中1、普通浮法玻璃基板，2、非晶層，3、薄膜層。
具體實施例方式
如附圖所示，本發明在普通浮法玻璃基板1的一側面上有一層Si與Ti構成 的非晶層2，然后再在Si與Ti構成的非晶層2上有另一層六方結構的TisSi3相 薄膜層3。
實施例l:
反應源氣體流量比SiH/riCLrl， SiH4濃度為0.16%， TiCU濃度為0.16%， 沉積溫度T=740°C，沉積時間5s，反應室內壓力為8.00xl04Pa，在玻璃基板上 形成了 TisSi3薄膜。該TisSi3薄膜厚度為250nm， 550nm處的可見光透過率為28 %， 22.5iLim處的紅外反射率為90X，耐腐蝕。
實施例2:
反應源氣體流量比SiH/nOrl， SiH4濃度為0.16°/。， TiCU濃度為0.16%， 沉積溫度T-690。C，沉積時間12s，反應室內壓力為8.00xl04Pa，在玻璃基板上形成了 Ti5Si3薄膜。該Ti5Si3薄膜厚度為230nm， 550nrn處的可見光透過率為29 %， 22.5)am處的紅外反射率為86%，耐腐蝕。
反應源氣體流量比SiH4/TiCLrl， SiHt濃度為0.16%， TiCU濃度為0.16%, 沉積溫度T二710。C，沉積時間10s，反應室內壓力為9.00xl(^Pa，在玻璃基板上 形成了 TisSi3薄膜。該Ti5Si3薄膜厚度為260nm， 550nm處的可見光透過率為27 %， 22.5pm處的紅外反射率為88%，耐腐蝕。。
實施例4:
反應源氣體流量比SiH4/TiClr2， SiHt濃度為0.21°/。， TiCU濃度為0.11%， 沉積溫度T-72(TC，沉積時間15s，反應室內壓力為8.00x104Pa，在玻璃基板上 形成了 Ti5Si3薄膜。該Ti5Si3薄膜厚度為300nm， 550nm處的可見光透過率為20 %， 22.5pm處的紅外反射率為92X，耐腐蝕。
實施例5:
反應源氣體流量比SiH4/TiClrO.5， SiHr濃度為0.11%， TiCU濃度為0.21%, 沉積溫度T:730'C，沉積時間10s，反應室內壓力為8.00xl04Pa，在玻璃基板上 形成了 Ti5Si3薄膜。該Ti5Si3薄膜厚度為260nm， 550nm處的可見光透過率為26 %， 22.5pm處的紅外反射率為88%，耐腐蝕。
反應源氣體流量比SiH/riCLr4， SiKU濃度為0.26°/。， TiCU濃度為0.06%， 沉積溫度T-690。C，沉積時間8s，反應室內壓力為8.00xl04Pa，在玻璃基板上 形成Ti5Si3薄膜。該Ti5Si3薄膜厚度為240nm， 550nm處的可見光透過率為28 %， 22.5lam處的紅外反射率為87X，耐腐蝕。
實施例7:
反應源氣體流量比SiH/nCLr2.5， SitLt濃度為0.23%， TiCU濃度為0.09%， 沉積溫度丁=700°〇，沉積時間12s，反應室內壓力為1.01xl05Pa，在玻璃基板上 形成TisSi3薄膜。該TisSi3薄膜厚度為280nm， 550nm處的可見光透過率為25 o%， 22.5^im處的紅外反射率為89X，耐腐蝕。
實施例8:
反應源氣體流量比SiH4/TiCLr3， SfflU濃度為0.24°/。， TiCU濃度為0.08%， 沉積溫度T二670'C，沉積時間8s，反應室內壓力為8.00xl04Pa，在玻璃基板上 形成了 TisSi3薄膜。該TisSi3薄膜厚度為200nm， 550nm處的可見光透過率為30 %， 22.5pm處的紅外反射率為86X，耐腐蝕。
權利要求
1、一種耐腐蝕硅化鈦鍍膜玻璃，其特征在于在普通浮法玻璃基板(1)的一側面上有一層Si與Ti構成的非晶層(2)，然后再在Si與Ti構成的非晶層(2)上有另一層六方結構的Ti5Si3相薄膜層(3)。
2、 一種制備權利要求1所述的一種耐腐蝕硅化鈦鍍膜玻璃的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下1) Si源與Ti源分別為氣態的SiH4和液態的TiCU，使用N2作為稀釋氣體和保護氣體；2) 液態的TiCU通過加熱獲得其蒸汽，使用N2作為載氣；3) 氣態的SiKU, TiCU蒸汽，以及N2在混氣室內混合均勻后引入反應室內參與反應；其中，SiH4和TiCU在總氣體中所占摩爾百分比為a) SiH4: 0.03~0.26%b) TiCU: 0.29 0.06%4) 反應氣體壓力維持在8.00x 104 1.01 x 105Pa之間；5) 反應在玻璃表面上進行，為了得到所需的鍍膜玻璃，沉積參數的控制如下當反應氣體濃度比SiH4/TiCU二0.1 2.5時，沉積溫度為650 740。C;當反應氣體濃度比SiH4/TiCl4=2.5 4時，沉積溫度為650 700°C;沉積時間均為2 15秒；6) 通過步驟5)的控制反應氣體濃度比，沉積溫度和沉積時間，調節所沉積硅化鈦薄膜的厚度；7) 廢氣經過吸收處理后排放。
3、 根據權利要求2所述的一種耐腐蝕硅化鈦鍍膜玻璃的制備方法，其特征在于所述的鍍膜玻璃在固定的沉積室內進行，或在浮法玻璃生產線的錫槽或過渡輥合或退火窯前端進行。
4、 根據權利要求2所述的一種耐腐蝕硅化鈦鍍膜玻璃的制備方法，其特征在于所制備得到的TisSi3鍍膜玻璃，其厚度為200 300nm，紅外反射率為85 93%，可見光區透過率為30 20%，耐腐蝕性能好。
全文摘要
本發明公開了一種耐腐蝕硅化鈦(Ti₅Si₃)鍍膜玻璃及其制備方法。以硅烷和四氯化鈦為反應前驅體，以氮氣為稀釋氣體和保護氣體，通過反應前驅體在650～740℃下在玻璃表面沉積得到Ti₅Si₃鍍膜玻璃。所制備的該Ti₅Si₃鍍膜玻璃厚度在200～300nm之間，紅外反射率在85～93％之間，可見光區透過率在30～20％之間，是一種兼具調光隔熱以及低輻射功能的耐腐蝕硅化鈦鍍膜玻璃。與已有的TiSi₂鍍膜玻璃相比，該硅化鈦(Ti₅Si₃)鍍膜玻璃的耐腐蝕性好，具有更加廣闊的應用前景。該鍍膜玻璃的制備也可在浮法玻璃生產線的錫槽或過渡輥合或退火窯前端進行，可與浮法在線玻璃生產工藝相結合，節約能源。
文檔編號C03C17/34GK101475318SQ20091009567
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月19日 優先權日2009年1月19日
發明者任招娣, 宋晨露, 張溪文, 剛 徐, 杜丕一, 汪建勛, 鴿 沈, 翁文劍, 趙高凌, 韓高榮 申請人:浙江大學