一種碳化硅鍍膜的低輻射玻璃及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種碳化硅鍍膜的低輻射玻璃及其制備方法，該低輻射玻璃包括玻璃基片和功能膜層，所述功能膜層包括SiC膜層。SiC膜層能滿足常規介質層材料的性能的同時而且能大幅度提高濺射速率。通過實驗發現SiC膜層的濺射速率是3.23nm?m/min/Kw/m，而且碳化硅靶材濺射使用純氬氣濺射，相比硅鋁靶的氬氮反應濺射成膜均勻更易控制，更為穩定。
【專利說明】一種碳化硅鍍膜的低輻射玻璃及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鍍膜玻璃【技術領域】，尤其涉及一種碳化硅鍍膜的低輻射玻璃及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，在大面積鍍膜領域，SiNx介質層膜的應用越來越廣泛。SiNx具有較好的抗腐蝕、抗機械劃傷的、抗高溫氧化能力和阻止鈉離子擴散的能力，因此目前出現的可鋼化1we玻璃即低輻射玻璃常用SiNx作為打底層或最外層保護層。可鋼化low-e玻璃投入市場使得low-e玻璃的應用得到了很大范圍的推廣。但是low-e玻璃在民用建筑領域使用的還是不夠廣泛，其最重要的問題就是成本較高。降低low-e玻璃的成本將成為普及low-e玻璃的重要議題，也將成為各大玻璃加工企業的生存之道。Low-e玻璃成本的主要是由于生廣成本太聞，解決生廣成本的最有效的途徑是提聞生廣效率。在目如大多數企業是提聞玻璃在鍍膜機中的走速、提高濺射靶材的功率來提高效率降低成本的。在保證low-e玻璃膜層厚度的時候，玻璃的走速越快與之對應的濺射靶材所需功率將越高。在low-e玻璃膜層中介質層SiNx的厚度最厚。隨著硅鋁靶的功率提高，掉渣問題會越來越嚴重，甚至出現散熱不及時而開裂脫落。成膜效率難以大幅提高的根本原因是受到介質層靶濺射速率的限制。
[0003]目前，常見的低輻射鍍膜玻璃的基本結構是SiNx/NiCr/Ag/NiCr/SiNx，其中外層SiNx介質層厚度范圍是20-50納米之間，最外層起到對功能層的保護作用，而且SiNx具有較好的抗腐蝕、抗機械劃傷的、抗高溫氧化能力。通過實驗發現硅鋁靶濺射速率2.31nm m/min/Kw/m (在一千瓦時的功率密度下玻璃走速為一米每分鐘時，濺射的膜厚為2.31納米)，當所需膜層較厚時，在生產過程中需要投入三個陰極位的硅鋁靶。而且大多數情況下需要高功率使用，高功率使用有時會出現掉渣現象，從而影響產品質量。由于硅鋁靶的這種特性，使得設備所需陰極位較多或玻璃生產時走速受到限制，從而增加了產品成本。能滿足常規介質層材料性能的同時能大幅度提高濺射速率的材料已經是重點研究的對象。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的問題是提供一種濺射速率快、濺射過程穩定、成膜質量好、防止掉渣現象出現的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃及其制備方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，包括玻璃基片和功能膜層，所述功能膜層包括SiC膜層。SiC膜層能滿足常規介質層材料的性能的同時而且能大幅度提高濺射速率。通過實驗發現SiC膜層的濺射速率是3.23nm m/min/Kw/m (在一千瓦時的功率密度下玻璃走速為一米每分鐘時，濺射的膜厚為3.23納米)，在相同濺射功率、壓力和靶基距下，濺射速率相比硅鋁靶提高了 40%。而且碳化硅靶材濺射使用純氬氣濺射，相比硅鋁靶的氬氮反應濺射成膜均勻更易控制，更為穩定。
[0006]優選的，所述功能膜層依次由R膜層、Y膜層、Ag膜層、Y膜層和SiC膜層結構組成，其中R膜層是SiNx、TiOx, ZnAlOx, ZnSnOx和NbOx膜層中的一種或兩種以上的排列組合，Y膜層為NiCr或Ti膜層中的一種。R膜層和Y膜層選擇不同的膜層的結構，可以使玻璃顯示不同的顏色。
[0007]優選的，功能膜層中各膜層的厚度依次為18-30nm、0.5-3nm、2-12nm、l-5nm、5-70nm,優選的，各膜層的厚度依次為25nm、2nm、10nm、4nm、50nm。
[0008]一種制備如上所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃的方法，包括如下步驟，玻璃基片清洗一進入真空腔室一逐層進行磁控濺射一恢復大氣一下片；其中，逐層進行磁控濺射階段，Ag層和NiCr層是通過直流脈沖電源磁控濺射沉積，其余膜層是使用中頻交流電源加旋轉陰極濺射沉積；Ag層和Ti層中氣體流量為，Ar為600-1200SCCm，Ar為lOOOsccm ；SiNx膜層中的氣體流量是:Ar為400-900SCCm，N2為300-1 lOOsccm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為500-1500sccm ;Ti0x、ZnAlOx、ZnSnOx和NbOx膜層中的氣體流量是:Ar為400-900sccm, O2 為 500-1000sccm ;優選的，Ag 膜層中氣體流量為，Ar 為 lOOOsccm ；SiNx 膜層中的氣體流量是=Ar為600SCCm，N2為800sCCm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為1200sccmo
[0009]優選的，所述功能膜層依次由Q膜層、Ag膜層、Y膜層、SiC膜層、Q膜層、Ag膜層、Y膜層和SiC膜層結構組成，其中Q膜層是ZnA10x、TiOx、SiNx、ZnSnOx和NbOx膜層中的一種或兩種以上的排列組合，Y膜層為NiCr或Ti膜層中的一種。
[0010]優選的，功能膜層中各膜層的厚度依次為25nm?40nm、3.5?11.5nm、0.5nm?
3.5nm、15nm ?45nm> 11.5nm ?21.5nm ；5nm ?17nm ；0.4nm ?3.8nm、5_70nm,優選的，各膜層的厚度依次為 35nm、7.5nm、2nm、30nm、16.5nm、llnm、0.8nm、50nm。
[0011]一種制備如上所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃的方法，包括如下步驟，玻璃基片清洗一進入真空腔室一逐層進行磁控濺射一恢復大氣一下片；其中，逐層進行磁控濺射階段，Ag層和NiCr層是通過直流脈沖電源磁控濺射沉積，其余膜層是使用中頻交流電源加旋轉陰極濺射沉積；Ag層和Ti層中氣體流量為，Ar為500-1500SCCm ;ZnA10x、Ti0x、ZnSn0x和NbOx層中的氣體流量為，Ar為300-800sCCm，02為500-1000sCCm，其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為500-1000sccm ;優選的，Ag層中氣體流量為，Ar為IOOOsccm中的氣體流量為，Ar為500sccm，O2為lOOOsccm，其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為1200sccm。
[0012]優選的，所述功能膜層依次由SiC膜層、Q膜層、Ag膜層、Y膜層和SiC膜層結構組成，其中Q膜層是ZnA10x、TiOx, SiNx、ZnSnOx和NbOx膜層中的一種或兩種以上的排列組合，Y膜層為NiCr或Ti膜層中的一種。
[0013]優選的，功能膜層中各膜層的厚度依次為12nm?32nm ;llnm?43nm ;6nm?18nm ；
2.2nm ?10.2nm ；0.5nm ?4.8nm ;5_70nm,優選的,各膜層的厚度依次為 22nm、27nm、6.2nm、
1.8nm、42.5nm。
[0014]一種制備如上所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃的方法，包括如下步驟，玻璃基片清洗一進入真空腔室一逐層進行磁控濺射一恢復大氣一下片；其中，逐層進行磁控濺射階段，Ag層和NiCr層是通過直流脈沖電源磁控濺射沉積，其余膜層是使用中頻交流電源加旋轉陰極濺射沉積；ZnSn0x、ZnAlOx, TiOx, ZnSnOx和NbOx中的氣體流量是:Ar為300-800sccm, O2 為 500-1000sccm ；Ag 層和 Ti 層中氣體流量為，Ar 為 500_1500sccm ；SiNx膜層中的氣體流量是:Ar為400-900SCCm，N2為300-1 lOOsccm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為500-1000sccm ;優選的，ZnSnOx和ZnAlOx層中的氣體流量是=Ar為500sccm,O2為lOOOsccm ;Ag層中氣體流量為，Ar為lOOOsccm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為1200sccmo
[0015]本發明具有的優點和積極效果是:
[0016]1、濺射速率快，同比硅鋁提高了 40%，SiNx是由SiAl靶氮化反應濺射得到的膜層。
[0017]2、成膜質量好，硅鋁使用的是氬氮反應濺射，而碳化硅使用的是純氬氣濺射，且形成的膜層不會出現掉渣等現象的出現。
[0018]3、節省陰極位，由于濺射效率提高，可以將以前的3個陰極位改為2個陰極位，節約出來的陰極可以為制作復雜結構的玻璃留有空間。
[0019]4、玻璃走速快，在理想的同等條件下，可以提高40%的走速。
[0020]5、抗腐蝕、抗機械劃傷的、抗高溫氧化能力，可以提高可鋼化low-e玻璃的耐熱時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是實施例一中使用SiC作保護層的低輻射玻璃玻面反射光譜圖；
[0022]圖2是實施例一中使用SiNx作保護層的低輻射玻璃玻面反射光譜圖；
[0023]圖3是實施例一中使用SiC作保護層的低輻射玻璃膜面反射光譜圖；
[0024]圖4是實施例一中使用SiNx作保護層的低輻射玻璃膜面反射光譜圖；
[0025]圖5是實施例一中使用SiC作保護層的低輻射玻璃透過光譜圖；
[0026]圖6是實施例一中使用SiNx作保護層的低輻射玻璃透過光譜圖。
【具體實施方式】
[0027]本發明玻璃基片厚度為4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm、19mm中的任意一種。
玻璃基片顏色為超白玻、白玻、綠玻、灰玻、水晶灰玻、藍玻、海洋藍玻、茶色玻璃等任意一種。玻璃結構為夾層玻璃、彩釉玻璃、鋼化玻璃、半鋼化玻璃、退火玻璃、防火玻璃等任意一種。
[0028]實施例一
[0029]一種碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，包括玻璃基片和功能膜層，所述功能膜層由SiNx/NiCr/Ag/NiCr/SiC膜層結構組成。功能膜層中各膜層的厚度依次為25nm、2nm、10nm、4nm、50nm。玻璃基片的顏色為白玻，玻璃基片的厚度為6mm。
[0030]一種制備如上所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃的方法，包括如下步驟，玻璃基片清洗一進入真空腔室一逐層進行磁控濺射一恢復大氣一下片；其中，逐層進行磁控濺射階段，Ag層和NiCr層是通過直流脈沖電源磁控濺射沉積，其余膜層是使用中頻交流電源加旋轉陰極濺射沉積；Ag層中氣體流量為，Ar為lOOOsccm ;SiNx層中的氣體流量是:Ar為600sccm, N2為800sccm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為1200sccm。SiC層的濺射速率為 3.23nm m/min/Kw/m。
[0031]如圖1所示，玻面反射R*g為21.44，玻面亮度為L*g:53.43，玻面紅綠顏色值a*g:1.85、黃藍顏色值b*g:0.08 (a*值為正表示為紅色，為負則為綠色，O為中性色，b*值為正表示為黃色，為負則為藍色，O為中性色)；如圖3所示，膜面反射R*f:9.41，膜面亮度L*f:36.77，膜面顏色值a*f:11.34、b*f:21.93，如圖5所示，玻璃透過T:46.17，透過亮度L*t:73.65，顏色坐標a*t:-2.90，b*t:_4.09。使用其他顏色的玻璃基片或不同厚度的玻璃基片，上述數值可以偏差0.8。
[0032]將上述其它膜層和厚度不變，將SiC層用SiNx替換，如圖2所示，玻面反射Rg:21.74，玻面亮度L*g: 53.75，玻面紅綠顏色值a*g: 2.04、黃藍顏色值b*g:_l.07,使用其他顏色的玻璃基片或不同厚度的玻璃基片，上述數值可以偏差0.8 ;如圖4所示，膜面反射Rf: 10.60，膜面亮度L*f:38.90，膜面顏色值a*f:10.42、b*f:23.48。上述顏色為最優顏色，實際各項可以偏差0.8。如圖6所示，玻璃透過T:45.36，透過亮度L*t:73.13，顏色坐標a*t:-2.89, b*t:-4.370使用其他顏色的玻璃基片或不同厚度的玻璃基片，上述數值可以偏差 0.8。
[0033]實施例二
[0034]一種碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，所述功能膜層由ZnA10x/Ag/NiCr/SiC/ZnA10x/Ag/NiCr/SiC膜層結構組成。功能膜層中各膜層的厚度依次為35nm、7.5nm、2nm、30nm、16.5nm、llnm、0.8nm、50nm。玻璃基片的顏色為白玻,玻璃基片的厚度6mm。
[0035]一種制備如上所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃的方法，包括如下步驟，玻璃基片清洗一進入真空腔室一逐層進行磁控濺射一恢復大氣一下片；其中，逐層進行磁控濺射階段，Ag層和NiCr層是通過直流脈沖電源磁控濺射沉積，其余膜層是使用中頻交流電源加旋轉陰極濺射沉積；Ag層中氣體流量為，Ar為lOOOsccm ；ZnA10x層中的氣體流量為，Ar為500sccm, O2為lOOOsccm，其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為1200sccm。SiC層的濺射速率為 3.23nm m/min/Kw/m。
[0036]本實施例中的玻面反射R*g為19.92，玻面亮度為L*g:51.75，玻面顏色值a*g: 1.58、b*g: 2.35 ;膜面反射 Rf: 4.94，膜面亮度 L*f: 26.56，膜面顏色值 a*f: 4.41、b*f:-13.17 ;玻璃透過T:56.82，顏色值a*t:-2.65，b*t:-2.01。使用其他顏色的玻璃基片或不同厚度的玻璃基片，上述數值可以偏差0.8。
[0037]實施例三
[0038]一種碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，所述功能膜層由SiC/ZnSn0x/ZnA10x/Ag/NiCr/SiC膜層結構組成。功能膜層中各膜層的厚度依次為22nm、15nm、12nm、6.2nm、l.8nm、42.5nm。玻璃基片的顏色為白玻，玻璃基片的厚度為6mm。
[0039]一種制備如上所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃的方法，包括如下步驟，玻璃基片清洗一進入真空腔室一逐層進行磁控濺射一恢復大氣一下片；其中，逐層進行磁控濺射階段，Ag層和NiCr層是通過直流脈沖電源磁控濺射沉積，其余膜層是使用中頻交流電源加旋轉陰極濺射沉積JnSnOjJP ZnAlOx層中的氣體流量是:Ar為500sCCm，02為lOOOsccm ;Ag層中氣體流量為，Ar為lOOOsccm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為1200sCCm。SiC層的派射速率為 3.23nm m/min/Kw/m。
[0040]本實施例中的玻面反射R*g為5.11，玻面亮度為L*g:27.05，膜面顏色值a*g:4.28、13咜:1.64;膜面反射1^:6.21，膜面亮度 L*f:29.94，膜面顏色值 a*f:5.04、b*f:8.42 ;玻璃透過 T:75.24，透過亮度 L*t:89.50，顏色坐標 a*t:-1.94，b*t:_2.16。使用其他顏色的玻璃基片或不同厚度的玻璃基片，上述數值可以偏差0.8。
[0041]以上對本發明創造的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明創造的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本發明創造范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內。
【權利要求】
1.一種碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，包括玻璃基片和功能膜層，其特征在于:所述功能膜層包括SiC膜層。
2.根據權利要求1所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，其特征在于:所述功能膜層依次由R膜層、Y膜層、Ag膜層、Y膜層和SiC膜層結構組成，其中R膜層是SiNX、Ti0x、ZnA10x、ZnSnOx和NbOx膜層中的一種或兩種以上的排列組合，Y膜層為NiCr或Ti膜層中的一種。
3.根據權利要求2所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，其特征在于:功能膜層中各膜層的厚度依次為18-30nm、0.5-3nm、2_12nm、l-5nm、5-70nm,優選的，各膜層的厚度依次為25nm、2nm、10nm、4nm、50nmo
4.根據權利要求1所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，其特征在于:所述功能膜層依次由Q膜層、Ag膜層、Y膜層、SiC膜層、Q膜層、Ag膜層、Y膜層和SiC膜層結構組成，其中Q膜層是ZnA10x、TiOx, SiNx, ZnSnOx和NbOx層中的一種或兩種以上的排列組合，Y膜層為NiCr或Ti層中的一種。
5.根據權利要求4所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，其特征在于:功能膜層中各膜層的厚度依次為 25nm ~40nm、3.5 ~11.5nm、0.5nm ~3.5nm、15nm ~45nm> 11.5nm ~21.5nm ；5nm ~17nm ；0.4nm ~3.8nm、5_70nm,優選的,各膜層的厚度依次為 35nm、7.5nm、2nm、30nm、16.5nm、llnm、0.8nm、50nmo
6.根據權利要求1所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃，其特征在于:所述功能膜層依次由SiC膜層、Q膜層、Ag膜層、Y膜層和SiC膜層結構組成，其中Q膜層是ZnA10x、Ti0x、SiNx、ZnSnOx和NbOx層中的一種或兩種以上的排列組合，Y膜層為NiCr或Ti層中的一種。
7.根據權利要求6所述的碳 化硅鍍膜的低輻射玻璃，其特征在于:功能膜層中各膜層的厚度依次為 12nm ~32nm ；llnm ~43nm ；2.2nm ~10.2nm ；0.5nm ~4.8nm ;5_70nm,優選的，各膜層的厚度依次為22nm、27nm、6.2nm、l.8nm、42.5nm。
8.一種制備如權利要求2或3所述的碳化硅鍍膜的低輻射玻璃的方法，其特征在于:包括如下步驟，玻璃基片清洗一進入真空腔室一逐層進行磁控濺射一恢復大氣一下片；其中，逐層進行磁控濺射階段，Ag層和NiCr層是通過直流脈沖電源磁控濺射沉積，其余膜層是使用中頻交流電源加旋轉陰極濺射沉積；Ag層和Ti層中氣體流量為，Ar為600-1200sccm, Ar 為 1000sccm ；SiNx 膜層中的氣體流量是:Ar 為 400_900sccm，N2 為300-1 IOOsccm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar 為 500_1500sccm ;Ti0x、ZnAlOx、ZnSnOx和NbOx膜層中的氣體流量是:Ar為400-900sccm，O2為500-1000sccm ;優選的，Ag膜層中氣體流量為，Ar為1000sccm ；SiNx膜層中的氣體流量是:Ar為600sccm，N2為800sccm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為1200SCCm。
9.一種制備如權利要求4或5所述的碳化娃鍍膜的低福射玻璃的方法,其特征在于:包括如下步驟，玻璃基片清洗一進入真空腔室一逐層進行磁控濺射一恢復大氣一下片；其中，逐層進行磁控濺射階段，Ag層和NiCr層是通過直流脈沖電源磁控濺射沉積，其余膜層是使用中頻交流電源加旋轉陰極濺射沉積；Ag層和Ti層中氣體流量為，Ar為500-1500sccm ;ZnA10x、TiOx、ZnSnOx 和 NbOx 層中的氣體流量為，Ar 為 300_800sccm，O2 為500-1000sccm，其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為500-1000sccm;優選的，Ag層中氣體流量為，Ar為1000sccm ;ZnA10x層中的氣體流量為，Ar為500sccm，O2為lOOOsccm，其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為1200SCCm。
10.一種制備如權利要求6或7所述的碳化娃鍍膜的低福射玻璃的方法,其特征在于:包括如下步驟，玻璃基片清洗一進入真空腔室一逐層進行磁控濺射一恢復大氣一下片；其中，逐層進行磁控濺射階段，Ag層和NiCr層是通過直流脈沖電源磁控濺射沉積，其余膜層是使用中頻交流電源加旋轉陰極濺射沉積；ZnSnOx、ZnAlOx, TiOx, ZnSnOx和NbOx中的氣體流量是=Ar為300-800sccm, O2為500-1000sccm ;Ag層和Ti層中氣體流量為，Ar為500-1500sccm ；SiNx 膜層中的氣體流量是:Ar 為 400_900sccm，N2 為 300_1100sccm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為500- 1000SCCm ;優選的，ZnSnOj^P ZnAlOx層中的氣體流量是:Ar為500sccm，O2為1000sccm ;Ag層中氣體流量為，Ar為1000sccm ;其余膜層中的氣體流量分別為，Ar為1200sccm。
【文檔編號】C23C14/34GK103786384SQ201410048882
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2014年2月12日
【發明者】王勇, 胡冰, 劉雙, 王爍, 童帥 申請人:天津南玻節能玻璃有限公司