一种新型的节能可钢化三银低辐射镀膜玻璃

摘要

本发明提供一种新型的可钢化节能镀膜玻璃，其膜层结构自玻璃基板向外依次为：玻璃基板、第一复合电介质层（11、第一减反层（12）、第一银层（13）、第一保护层（14）、第二电介质层（21）、第二减反层（22）+第二银层（23）、第二保护层（24）、第三电介质层(31)、第三减反层（32）、第三银层（33）、第三保护层(34)、第四复合电介质层（35）、第四保护层（36）；优点是，具有超出相同高可见光透射值的双银低辐射膜的红外线反射能力，膜层表面辐射率和遮阳系数更低且反射率低等优良特性的玻璃，并且该膜系具有高硬度且高抗氧化性，可以先镀膜然后进行各种冷加工和热处理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种镀有复合电介质层、减反层、保护层的高透射高效遮阳性能的可钢化三银低辐射镀膜玻璃。

背景技术

随着对于玻璃幕墙的高通透外光和高遮阳性能不断的追求，这两者之间的矛盾愈发凸显。市场上现有镀有双银层的低辐射镀膜玻璃，普遍高可见光透射的产品其遮阳系数较高，尚没有同时满足高透射率和低遮阳系数的双层银结构的低辐射镀膜玻璃，在这两者之间无法鱼与熊掌兼得，必须做出割舍。

传统结构的双银层和三银层低辐射玻璃加工中，只能对玻璃采用先钢化再镀膜的加工方式，这是因为：

1． 先镀膜后钢化，加热过程中玻璃中含有的纳离子等物质活性增强会渗透到膜系中，破坏电介质层和银层；

2． 先镀膜后钢化，银层中的银粒子会受热迁移，凝聚，产生雾化现象；

3． 先镀膜后钢化，热环境下氧气容易渗过化合物保护层，使银层部分或者全部氧化。

钠离子的渗入，银粒子凝聚和银层氧化，会使镀膜玻璃产生斑点，雾化，降低低辐射的性能。

发明内容

本发明目的是，为能满足高可见光透射率和低遮阳系数镀有三层银的低辐射镀膜玻璃，同时此膜系结构可以进行钢化处理的一种新型的节能可钢化三银低辐射低辐射镀膜玻璃。该镀膜玻璃膜层，自玻璃基板向外依次为：

玻璃基板、第一复合电介质层（11、第一减反层（12）、第一银层（13）、第一保护层（14）、第二电介质层（21）、第二减反层（22）+第二银层（23）、第二保护层（24）、第三电介质层(31)、第三减反层（32）、第三银层（33）、第三保护层(34)、第四复合电介质层（35）、第四保护层（36）；

所述的第一复合电介质层（11）和第四复合电介质层（35）为多层复合结构，由下列任一种电介电材料：SnO₂，ZnSnO_x，Si₃N₄，TiO_x，TiN_x镀成，其膜层总厚度为10nm～130nm；其中：ZnSnO_x，TiO_x，TiN_x中的x,是因为在高温熔解过种这些元素极不稳定，不能确定其稳定的数值；

所述第二电介质层（21）和第三电介质层（31）为单层结构，其由下列介电材料：SnO₂，中任一种ZnSnO_x，Si₃N₄，TiN_x,TiO_x镀成，其膜层总厚度为10nm～130nm；

所述第一减反层（12）、第二减反层（22）和第三减反层（32）为单层或双层结构，由下列任一种材料：SiO₂，NbO_x，SbO_x，ZrO_x，ZnO_x，ZnAlO_x AZO镀成，膜层厚度为10nm~100nm；其中：NbO_x，SbO_x，ZrO_x，ZnO_x中的x,是因为在高温熔解过种这些元素极不稳定，不能确定其稳定的数值；

所述第一银层（13）、第二银层（23）和第三银层（33）为Ag，膜层厚度为5nm～50nm；

所述第一保护层（14）、第二保护层（24）和第三保护层（34）为单层，其使用的材料为NiCr,NiCrO_x,Ni,Nb,Ti中的任一种，膜厚为1nm～50nm；其中NiCrO_x中的x,是因为在高温熔解过种这些元素极不稳定，不能确定其稳定的数值；

所述第四保护层（36）为单层或双层结构，其包括一种或两种以下材料：C，C3N4或者C+C3N4镀成，膜厚为5nm～50nm。

上述各膜层的镀制工艺是：

复合电介质层（11）、（35）：通过交流阴极的Si圆靶在氩氮氛围中溅射，镀成第一层，其氩氮比例保持在1.2：1；再在Si₃N₄上通过交流阴极的ZnSn圆靶在氩氧氛围中溅射，镀成第二层，其氩氧比例保持在1：1.2。

电介质层（21）、（31）：通过交流阴极的Si圆靶在氩氮氛围中溅射，其氩氮比例保持在1.2：1。

减反层（12）、（22）、（32），通过由交流阴极的陶瓷锌靶溅射的ZnO层或者和铌靶溅射的NbOx层，其氩氧比例保持在6：7；减反层（12）、（22）、（32）的总厚度为10nm～100nm；组成减反层的单层或两层膜层的厚度比例为（a，K-a）；（K-a,a）,K为减反层的总厚度，a为减反层中其中一层材料的厚度（a可以为零）。

银层（13）、（23）、（33）通过直流平靶银靶在氩气氛围中溅射；

保护层（14）、（24）、（34），通过直流平靶在氩氧气氛围中溅射镍铬合金，其中Ni:Cr=80:20；氩氧比例保持在20：3。

保护层（36），通过直流平靶石墨靶在氩气或者氩氮氛围中溅射。

本发明优点是，具有超出相同高可见光透射值的双银低辐射膜的红外线反射能力，膜层表面辐射率和遮阳系数更低且反射率低等优良特性的玻璃，并且该膜系具有高硬度且高抗氧化性，可以先镀膜然后进行各种冷加工和热处理，如切割、磨边、钢化、半钢化或者弯钢、夹层、中空等处理。

同与之相比较的高透射低辐射双银玻璃相比，本发明由于采取了三层银层间整合复合电介质层和三层减反层的复杂工艺，使得辐射率较之前者大大降低，从而实现玻璃的遮阳性能的进一步提高，光选择性范围加大。由于镀有复合电介质层和减反层，使得产品保留了本身高通透率的同时，不仅比同通光率的双银低辐射玻璃的辐射率降低了30%，而且可以按客户要求同时满足高透射率和低遮阳系数。其克服了以往双银低辐射玻璃光选择性差，不能兼顾高透射和低辐射率的缺点，能在保有非常优异的遮阳性能的同时，独特的膜层结构又能使得产品具有高通透的外观效果。

同时，本发明的可钢化节能三银镀膜玻璃与传统的三银镀膜玻璃相比，在镀膜后可以进行高温钢化处理工艺热处理，而不影响产品的质量。由于在热处理过程中传统锡基膜层会产生体积变小和氧空缺，这样玻璃中的钠离子会渗透到更深层的膜层以至于银层中，钢化、半钢化或热弯过程中热环境中的氧也会渗入膜层中，这样的综合效果就是膜层的成分和结构被破坏，镀膜玻璃的光学外观和热学效果会被部分或全部破坏，外观产生雾化现象，低辐射性能减弱。

本发明采用磁控溅射的方法，控制溅射电源的频率，在每层银的前后采用复合电介质层来设置长路径，借助氮化硅Si₃N₄等介电材料在热处理中稳定的物理、化学性能，有效的控制和阻隔了钠离子的渗入。解决了银粒子凝聚和银层氧化等一系列的影响三银镀膜玻璃低辐射性能和外观质量的问题，保证低辐射镀膜玻璃经过热处理后，镀膜玻璃的颜色、透射率、反射率和低辐射率都不会产生较大的变化，仍然保持的良好外观效果和光热性能。

本发明还有一个优点是，在最外层增加了一个保护层。该保护层是通过磁控溅射的方法，溅射一层厚度10nm～100nm的C或者C3N4。该材料结构致密且具有很高的硬度，并且与下层材料的结合力好，可以对膜面起到很好的保护作用，在后续加工、运输和储藏等过程中，能够防止膜面的划伤、压伤等机械损伤，还可以延缓银层的氧化速度。另外，该保护层可以通过钢化、半钢化或弯钢等热处理方式去除，去除后恢复原膜层结构的性能和颜色。

和高透双银层和三银层的低辐射镀膜玻璃相比，本发明设置复合结构保护层和复合保护层的长路径以确保银层的稳定，来实现镀膜后的钢化再加工。和高透双银层的低辐射镀膜玻璃相比，在相同的可见光透射值条件下，其遮阳性能较之传统双银低辐射玻璃提高了30%。

具体实施方式

以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

本发明用平板玻璃双端连续式镀膜机，包括12个交流阴极，7个直流阴极，采用下表列出的工艺参数，使用11个交流双靶，7个直流单靶，共18个靶位进行生产，制出本发明第三代可钢化节能镀膜玻璃，其工艺参数和靶材的位置列表如下 ：

本发明镀膜玻璃靶位分布及工艺参数列表：

用上述工艺参数制出的玻璃光学性能如下：

玻璃可见光透过率T=70.0%

可见光玻璃面反射率=11%

可见光玻璃面色坐标a*值= -1

色坐标b*值= -2.7

可见光透射色坐标a*值= -6

色坐标b*值= 0

玻璃的辐射率ε=0.033。

热处理对光学性能的影响：

玻璃可见光透过率变化值：      ?T<3.0%

可见光玻璃面反射率变化值：    ?R<1.5%

可见光玻璃面色坐标a*变化值：  ? a*<1.0

 色坐标b*值变化值：? b*<1.0

玻璃的辐射率变化值：?ε<0.02。

后续工序对外观性能的影响：

磨边：可以经受磨边工艺处理，边部没有不可接受的划伤和脱膜。

水洗：镀膜玻璃钢化前后水洗后没有不可接受的划伤和脱膜。

本发明钢化后制成中空玻璃间隔为12mm充空气窗结构，按照ISO10292标准测定的数据如下：

可见光透过率T=64%

可见光玻璃面反射率（Out）=13%

可见光玻璃面反射率（In）=11%

太阳能透过率T=21%

太阳能反射率（Out）=37%

G-value=0.25

遮阳系数SC=0.29

传热系数U=1.60W/m²·K。