專利名稱：基于金紅石相TiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用雙極中頻脈沖電源濺射金紅石相的二氧化鈦TiO2，為基層電介質(zhì)層，生產(chǎn)可進行鋼化處理的低輻射鍍膜玻璃及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
低輻射鍍膜玻璃(又稱LOW-E玻璃)，是在玻璃表面鍍制包括銀層在內(nèi)的多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品。由于銀層具有低輻射率的特性，低輻射玻璃對可見光有較高的透射率，對紅外線有很高的反射率，具有良好的隔熱性能。
采用真空磁控濺射法生產(chǎn)普通低輻射玻璃的膜層結(jié)構(gòu)一般為玻璃/基層電介質(zhì)層/銀層/阻隔層/上層電介質(zhì)層。
基層電介質(zhì)層的材料一般為金屬或非金屬的氧化物或氮化物，如SnO2，ZnO，Nb2O5，TiO2，Si3N4等；阻隔層一般為NiCr或者NiCrOx；上層電介質(zhì)層的材料一般為金屬或非金屬的氧化物或氮化物，如SnO2，ZnO，Nb2O5，TiO2，Si3N4等；但是，在傳統(tǒng)的低輻射玻璃加工中，只能對玻璃采用先鋼化再鍍膜的加工方式，這是因為
1.先鍍膜后鋼化，加熱過程中玻璃中含有的納離子等物質(zhì)活性增強會滲透到膜系中，破壞電介質(zhì)層和銀層；2.先鍍膜后鋼化，銀層中的銀粒子會受熱遷移，凝聚，產(chǎn)生霧化現(xiàn)象；3.先鍍膜后鋼化，熱環(huán)境下氧氣容易滲過化合物保護層，使銀層部分或者全部氧化。
鈉離子的滲入，銀粒子凝聚和銀層氧化，會使鍍膜玻璃產(chǎn)生斑點，霧化，降低低輻射性能。
隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，出于美觀節(jié)能等考慮，越來越多的要求低輻射玻璃在鍍膜后可以進行鋼化處理工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，生產(chǎn)出來的低輻射玻璃，在鍍膜后可以進行鋼化處理工藝，而不影響產(chǎn)品的質(zhì)量；利用雙極脈沖電源濺射技術(shù)生產(chǎn)的金紅石相的TiO2作為基層電介質(zhì)層，合理選擇其他各層的厚度和膜層成分，生產(chǎn)出可以進行高溫?zé)崽幚淼牡洼椛溴兡げＡА?br> 該玻璃的膜層結(jié)構(gòu)為玻璃/基層電介質(zhì)層/銀層/阻隔層/上層電介質(zhì)層；基層電介質(zhì)層由兩層構(gòu)成，一層是采用雙極中頻脈沖電源沉積的金紅石結(jié)構(gòu)的氧化鈦TiO2，另一層為氧化鋅ZnO；氧化鈦TiO2的膜層厚度為25nm～30nm；氧化鋅ZnO的膜層厚度為4nm～6nm；銀層膜層厚度為12nm；
阻隔層主要材料為鎳鉻合金，膜層厚度為2～3nm；上層電介質(zhì)層，膜層厚度為25～30nm。
金紅石相TiO2的可鋼化低輻射鍍膜玻璃的生產(chǎn)工藝，膜層鍍膜采用真空磁控濺射鍍膜，氧化鈦TiO2采用雙極中頻脈沖電源沉積的金紅石結(jié)構(gòu)氧化鈦，在氬氧氛圍中沉積，功率為40kw～50kw，脈沖電源頻率為15kHz～25kHz，占空比為4∶10～6∶10；氧化鋅ZnO鍍層在氬氧氛圍中沉積，功率為15kw～20kw；銀層Ag在氬氣氛圍中沉積，功率為5kw；阻隔層在氬氧氛圍中濺射鎳鉻合金，功率為5kw；上層電介質(zhì)層在氮氬氛圍濺射硅鋁合金，功率為70kw。
自然界TiO2有銳鈦礦(anatase)、金紅石(rutile)和板鈦礦(brookite)三種結(jié)構(gòu)類型，和銳鈦礦相相比，金紅石結(jié)構(gòu)氧化鈦具有更高的折射率，更加致密的微觀結(jié)構(gòu)。
但是，金紅石結(jié)構(gòu)并不能通過普通的磁控濺射方法獲得。通常情況下，TiO2的濺射產(chǎn)物主要為銳鈦礦結(jié)構(gòu)或者銳鈦礦和金紅石的共生結(jié)構(gòu)。銳鈦礦在高溫下為非穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在加熱時，會產(chǎn)生相變過程，即由銳鈦礦相的氧{112}假密堆積面轉(zhuǎn)化為金紅石相的{100}密堆積面，鈦氧鍵斷裂，鈦離子和氧離子進行重排。在單純銳鈦礦向金紅石的相變過程中，氧離子框架結(jié)構(gòu)的體積收縮率約為8％左右，會產(chǎn)生氧空缺，然而，對于不同的TiO2顆粒大小，不同晶相結(jié)構(gòu)的比例以及含雜質(zhì)的不同，轉(zhuǎn)變溫度、最終形成的晶相結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的缺陷程度都有很大的不同，這樣，如果銳鈦礦或者含有大量銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO2作為低輻射鍍膜的基層電介質(zhì)層在進行熱處理時，一方面，銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO2不夠致密，另一方面，熱處理過程中膜層會產(chǎn)生體積變小和氧空缺，這樣，玻璃中的鈉離子會滲透到更深層的膜層以至于銀層中，鋼化或熱彎過程中熱環(huán)境中的氧也會滲入膜層中，這樣的綜合效果就是膜層的成分和結(jié)構(gòu)被破壞，鍍膜玻璃的光學(xué)外觀和熱學(xué)效果會被部分或全部破壞，外觀產(chǎn)生霧化現(xiàn)象，低輻射性能減弱。
本發(fā)明采用脈沖磁控濺射的方法，控制濺射電源的頻率和占空比，使沉積的TiO2為金紅石結(jié)構(gòu)，借助于其在熱處理中穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能，保證低輻射鍍膜玻璃經(jīng)過熱鋼化或者熱彎后，鍍膜玻璃的顏色、透射率、反射率和低輻射率都不會產(chǎn)生較大的變化，仍然保持的良好外觀效果和光熱性能。


附圖1是本發(fā)明示出二個磁控管輸入脈沖電源示意圖。
附圖2是本發(fā)明鍍制各膜層的工藝流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明各個膜層的鍍膜厚度及鍍膜工藝如下基層電介質(zhì)層基層電介質(zhì)層由兩層構(gòu)成，一層是采用雙極中頻脈沖電源沉積的金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2，另一層為ZnO。
二氧化鈦TiO2鍍層TiO2在氬氧氛圍中沉積，功率為40kw～50kw，膜層厚度為25nm～30nm，脈沖電源頻率為15kHz～25kHz，電壓脈沖的占空比為4∶10～6∶10。
ZnO層ZnO在氬氧氛圍中沉積，功率為15kw～20kw，膜層厚度為4nm～6nm。
銀層Ag在氬氣氛圍中沉積，功率為5kw，膜層厚度為12nm左右。
阻隔層在氬氧氛圍中濺射鎳鉻合金，功率為5kw，膜層厚度為2～3nm。
上層電介質(zhì)層在氮氬氛圍濺射硅鋁合金，功率為70kw，膜層厚度為25～30nm。
請參閱附圖1，雙極脈沖電源如圖所示，在1#磁控管中，每個周期t1中，有t2時間的脈沖正方波電壓，而在2#磁控管中，在每個周期t2中，相應(yīng)于1#磁控管中t2的相同時間內(nèi)，有一個脈沖負向方波電壓。這樣，當(dāng)一個陰極為正相位時，另一個陰極則為負相位。
t2與t1的比值稱為占空比?？梢酝ㄟ^脈沖模式來設(shè)置兩個電壓相位間的占空比，對于不同的占空比，對膜層性能有很大的影響。本發(fā)明中，為了滿足濺射產(chǎn)物為金紅石相，占空比在4∶10～6∶10之間。脈沖電源的頻率范圍在15kHz～25kHz之間。
用上述工藝參數(shù)制出的玻璃光學(xué)性能如下玻璃可見光透過率T＝80.0％可見光玻璃面反射率＝8.0％
可見光玻璃面色坐標(biāo)a*值＝-1.8色坐標(biāo)b*值＝-7.0玻璃的輻射率ε＝0.1。
熱處理對光學(xué)性能的影響玻璃可見光透過率變化值ΔT＜1.5％可見光玻璃面反射率變化值ΔR＜1.5％可見光玻璃面色坐標(biāo)a*變化值Δa*＜1.0色坐標(biāo)b*值變化值Δb*＜1.0玻璃的輻射率變化值Δε＜0.02。
后續(xù)工序?qū)ν庥^性能的影響磨邊可以經(jīng)受磨邊工藝處理，邊部沒有不可接受的劃傷和脫膜。
水洗鍍膜玻璃鋼化前后水洗后沒有不可接受的劃傷和脫膜。
權(quán)利要求
1.一種基于金紅石相TiO2的可鋼化低輻射鍍膜玻璃，其征在于，該玻璃的膜層結(jié)構(gòu)為玻璃/基層電介質(zhì)層/銀層/阻隔層/上層電介質(zhì)層；基層電介質(zhì)層由兩層構(gòu)成，一層是采用雙極中頻脈沖電源沉積的金紅石結(jié)構(gòu)的氧化鈦TiO2，另一層為氧化鋅ZnO；氧化鈦TiO2的膜層厚度為25nm～30nm；氧化鋅ZnO的膜層厚度為4nm～6nm；銀層膜層厚度為12nm；阻隔層主要材料為鎳鉻合金，膜層厚度為2～3nm；上層電介質(zhì)層，膜層厚度為25～30nm。
2.一種基于金紅石相TiO2的可鋼化低輻射鍍膜玻璃的生產(chǎn)工藝，其征在于，膜層鍍膜采用真空磁控濺射鍍膜，氧化鈦TiO2采用雙極中頻脈沖電源沉積的金紅石結(jié)構(gòu)氧化鈦，在氬氧氛圍中沉積，功率為40kw～50kw，脈沖電源頻率為15kHz～25kHz，占空比為4∶10～6∶10；氧化鋅ZnO鍍層在氬氧氛圍中沉積，功率為15kw～20kw；銀層Ag在氬氣氛圍中沉積，功率為5kw；阻隔層在氬氧氛圍中濺射鎳鉻合金，功率為5kw；上層電介質(zhì)層在氮氬氛圍濺射硅鋁合金，功率為70kw。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低輻射鍍膜玻璃，在鍍膜后可以進行鋼化處理工藝，而不對外觀、光學(xué)性能和熱學(xué)性能產(chǎn)生影響；利用雙極脈沖電源濺射技術(shù)生產(chǎn)的金紅石相的TiO
文檔編號C23C14/34GK1800067SQ20051002880
公開日2006年7月12日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者王茂良, 安吉申, 吳斌, 張建軍, 潘浩軍 申請人:上海耀華皮爾金頓玻璃股份有限公司, 上海耀皮工程玻璃有限公司