CN105645783A - 一种高透光的低辐射镀膜玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高透光的低辐射镀膜玻璃及其制备方法。本申请的高透光的低辐射镀膜玻璃，由玻璃基板和依序层叠于玻璃基板的至少一个表面的第一介质层、功能层、第二介质层、第三介质层组成；第一介质层为铝掺杂氧化锌膜层，功能层为银膜层，第二介质层为氧化锌膜层，第三介质层为氮化硅膜层。本申请的低辐射镀膜玻璃，通过对多层镀膜的各层进行优化，替换常规的镍铬合金膜系，使得制备的低辐射镀膜玻璃在保障低辐射性能的同时，具备更好的透光率；同时，通过对各层的优化，使得镀膜层与玻璃基板的结合力强，镀膜层致密、均匀，膜层抗氧化、抗划伤能力强；整体上提高了低辐射镀膜玻璃使用性能。

Description

一种高透光的低辐射镀膜玻璃及其制备方法

技术领域

本申请涉及低辐射镀膜玻璃领域，特别是涉及一种高透光的低辐射镀膜玻璃及其制备方法。

背景技术

根据国家标准GB/18915.2-2002定义，低辐射镀膜玻璃又称低辐射玻璃，“Low-E”玻璃，是一种对波长范围4.5um-25um的远红外线具有较高反射比的镀膜玻璃。现有的离线低辐射镀膜玻璃的膜系设计中，一般以镍铬合金作为功能层银层的保护层和光衰减层，这种合金材料对可见光有一定的衰减作用，无法产生超高透的效果，使用由该合金材料制备出来的低辐射镀膜玻璃的单片可见光透过率一般不超过82％，无法制备可见光透过率大于85％的高透光低辐射镀膜玻璃。

发明内容

本申请的目的是提供一种结构改进的可见光透过率达到85％甚至更高的高透光的低辐射镀膜玻璃及其制备方法。

本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种高透光的低辐射镀膜玻璃，由玻璃基板和依序层叠于玻璃基板的至少一个表面的第一介质层、功能层、第二介质层、第三介质层组成；第一介质层为铝掺杂氧化锌膜层，功能层为银膜层，第二介质层为氧化锌膜层，第三介质层为氮化硅膜层。

需要说明的是，本申请采用特定组合的第一介质层、功能层、第二介质层和第三介质层组成形成的膜系替代镍铬合金膜系，使得制备的低辐射镀膜玻璃在保障低辐射性能的同时，具备更好的透光率，本申请的一种实现方式中低辐射镀膜玻璃的可见光透过率，又称为透光率，都大于85％。需要补充说明的是，根据现有的常规认识，本申请将透光率大于85％的低辐射镀膜玻璃定义为高透光的低辐射镀膜玻璃。

优选的，第一介质层的厚度为29.6～46.3nm，功能层的厚度为7.7～11nm，第二介质层的厚度为5.7～19.3nm，第三介质层的厚度为15.8～36.1nm。

优选的，玻璃基板为浮法玻璃基板。

本申请的另一面公开了本申请的高透光的低辐射镀膜玻璃的制备方法，包括如下步骤，

步骤S01：对玻璃基板进行表面处理；

步骤S02：在经过表面处理的玻璃基板表面依次沉积第一介质层、功能层、第二介质层、第三介质层，形成高透光的低辐射镀膜玻璃。

优选的，沉积为磁控溅射沉积。

优选的，磁控溅射沉积的溅射真空度为2×10^-3mbar～5×10^-3mbar。

本申请的有益效果在于：

本申请的低辐射镀膜玻璃，通过对多层镀膜的各层进行优化，替换常规的镍铬合金膜系，使得制备的低辐射镀膜玻璃在保障低辐射性能的同时，具备更好的透光率；同时，通过对各层的优化，使得镀膜层与玻璃基板的结合力强，镀膜层致密、均匀，膜层抗氧化、抗划伤能力强；整体上提高了低辐射镀膜玻璃使用性能。

附图说明

图1是本申请实施例中高透光的低辐射镀膜玻璃的结构示意图；

图2-4是本申请实施例一的高透光的低辐射镀膜玻璃的光谱曲线示意图，其中，图2为玻璃面反射率的光谱曲线，图3为镀膜面反射率的光谱曲线，图4为可见光透过率；

图5-7是本申请实施例二的高透光的低辐射镀膜玻璃的光谱曲线示意图，其中，图5为玻璃面反射率的光谱曲线，图6为镀膜面反射率的光谱曲线，图7为可见光透过率；

图8-10是本申请实施例三的高透光的低辐射镀膜玻璃的光谱曲线示意图，其中，图8为玻璃面反射率的光谱曲线，图9为镀膜面反射率的光谱曲线，图10为可见光透过率；

图11-13是本申请实施例四的高透光的低辐射镀膜玻璃的光谱曲线示意图，其中，图11为玻璃面反射率的光谱曲线，图12为镀膜面反射率的光谱曲线，图13为可见光透过率；

图14-16是本申请实施例五的高透光的低辐射镀膜玻璃的光谱曲线示意图，其中，图14为玻璃面反射率的光谱曲线，图15为镀膜面反射率的光谱曲线，图16为可见光透过率；

图17是本申请实施例中高透光低辐射镀膜玻璃的制备方法的流程框图。

具体实施方式

本申请主要是针对现有的低辐射镀膜玻璃在结构设计上的不足，对镀膜各层进行优化，具体的，本申请的低辐射镀膜玻璃如图1所示，由玻璃基板1和沉积于玻璃基板1表面的镀膜层，镀膜层按照沉积于玻璃上的顺序依序为第一介质层21、功能层22、第二介质层23、第三介质层24。其中，第一介质层21为铝掺杂氧化锌膜层，功能层22为银膜层，第二介质层23为氧化锌膜层，第三介质层24为氮化硅膜层。

需要说明的是，本申请的低辐射镀膜玻璃，各层有机结合在一起，替换现有的镍铬合金膜系，其中，第一介质层具有阻止玻璃基板中的Na⁺向膜层中渗透；对功能层起铺垫作用，使功能层的银膜层在其上可以更好地成膜；增加膜层和玻璃基片之间的吸附力，提高物理和化学性能；控制膜系的光学性能和颜色的作用。功能层即银膜层具有降低辐射率、增强保温或隔热性能、控制膜系的光学性能和颜色的作用。第二介质层具有保护功能层，减少氧化；控制膜系的光学性能和颜色的作用。第三介质层具有保护整个膜层结构、减少氧化、提高物理和化学性能；控制膜系的光学性能和颜色的作用。各层按顺序结合，从而保障了低辐射镀膜玻璃的整体性能，特别是在透光率方面，在本申请的低辐射镀膜玻璃，其透光率均大于85％。

相应地，在本申请的高透光的低辐射镀膜玻璃的基础上，本申请还研究并优化了本申请的高透光的低辐射镀膜玻璃的制备方法，具体的，如图17所示，本申请的制备方法包括如下步骤：

步骤S01：前处理，对玻璃基板进行表面处理；主要是清洗浮法玻璃，将清洗好的浮法玻璃作为玻璃基板，将清洗后的浮法玻璃送入真空室，保持真空室真空度在8×10^-6mbar以上；

步骤S02：膜层沉积处理，在经过表面处理的玻璃基板表面依次沉积第一介质层、功能层、第二介质层、第三介质层，形成高透光的低辐射镀膜玻璃。

本申请的优选方案中，优选的采用磁控溅射沉积制备各层镀膜，并且，优选的磁控溅射沉积的溅射真空度为2×10^-3mbar～5×10^-3mbar。并且，在步骤S01中，本申请的实施例具体采用Benteler清洗机对浮法玻璃进行清洗。而磁控溅射沉积具体采用德国冯·阿登那公司生产的磁控溅射镀膜设备，溅射层厚度的调整，使用在线光度计测量膜层颜色参数，据此判断溅射膜层的厚度。

在低辐射镀膜玻璃的检测方面，本申请的一种实现方式中，采用浓度为1mol/L的HCl溶液和浓度为1mol/L的NaOH溶液作为浸渍液，按照国家标准《GBT18918.2-2002镀膜玻璃第2部分低辐射镀膜玻璃》，检测本申请的低辐射镀膜玻璃的耐酸性能和耐碱性能。与此同时，还采用台式光度计、研磨机、U4100紫外可见红外分光光度计等测试分析仪器测试获得低辐射镀膜玻璃的玻面反射率、膜面反射率和透过光谱。

需要说明的是，在溅射靶材和镀膜的各层结构确定之后，决定产品性能特点的核心部分就是各层的厚度，即通过调整镀膜工艺，控制各层厚度，最终达到不同的效果。本申请的一种优选方案中，设计第一介质层的厚度为29.6～46.3nm，功能层的厚度为7.7～11nm，第二介质层的厚度为5.7～19.3nm，第三介质层的厚度为15.8～36.1nm。

下面通过具体实施例结合附图对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

实施例一

本例的高透光的低辐射镀膜玻璃，其玻璃基板为6mm的浮法玻璃，第一介质层为32.6nm的铝掺杂氧化锌膜层、功能层为10.9nm的银膜层、第二介质层为9.5nm的氧化锌膜层、第三介质层为28.3nm的氮化硅膜层。

本例的高透光的低辐射镀膜玻璃的制备方法如下：

步骤S01：前处理，采用Benteler清洗机清洗浮法玻璃；将清洗后的浮法玻璃送入真空室，保持真空室真空度在8×10^-6mbar以上。

步骤S02：膜层沉积处理，在经过表面处理的玻璃基板表面依次沉积第一介质层、功能层、第二介质层、第三介质层，具体如下：

采用氩气作为工作气体，交流电源溅射铝掺杂氧化锌陶瓷旋转靶，在玻璃基板上磁控溅射厚度为32.6nm的铝掺杂氧化锌膜层。

采用氩气作为工作气体，直流电源溅射平面银靶，在铝掺杂氧化锌膜层上磁控溅射银膜层，溅射厚度为10.9nm。

采用氩气和氧气为工作气体，交流电源溅射旋转锌铝靶，在银膜层上磁控溅射氧化锌膜层，溅射厚度为9.5nm，锌铝靶的质量比为Zn:Al＝98:2，氩气与氧气的流量比为3:4。

采用氩气和氮气为工作气体，交流电源溅射旋转硅铝靶，在氧化锌膜层上磁控溅射氮化硅膜层，厚度为28.3nm；硅铝靶的质量比Si：Al＝92：8，氩气与氮气的流量比为1：1。

上述步骤结束后，采用在线检测光度计、DatacolarCHECKII测量本例制备的高透光的低辐射镀膜玻璃的外观颜色，同时，对本例采用的玻璃基板进行相同的测试作为对比，结果如表1所示。采用在线检测光度计测量光谱曲线，得到的光谱曲线如附图2～图4所示，图2为玻璃面反射率的光谱曲线，图3为镀膜面反射率的光谱曲线，图4为可见光透光率。

光谱曲线结果显示，本例制备的高透光的低辐射镀膜玻璃，其玻璃面对800nm波长的光的反射率约为0.15，800nm以下波长的光反射率更低，而大于800nm波长，随着波长增加其放射率增强，如图2所示。低辐射镀膜玻璃的镀膜面也有类似的结果，如图3所示，800nm波长的光反射率也才约0.20。由图2和图3可见，本例制备的低辐射镀膜玻璃对380nm～780nm的可见光的反射率都相对较低，在0.05～0.16之间，而对红外线的反射率明显更强。可见光透过率或称透光率的测试结果与图2和图3的反射率测试结果相对应，如图4所示，对380nm～780nm的可见光的透过率最高可达约89％。

此外，需要说明的是，本例采用的是6mm的普通浮法玻璃作为玻璃基板，而本申请的高透光低辐射镀膜玻璃的膜层结构并不只限于普通浮法玻璃，其它浮法玻璃如超白浮法玻璃、有色玻璃等也可以用于本申请，并且具有良好的透光率，作为玻璃基板，其厚度通常在3-19mm都可以。

实施例二

本例的高透光的低辐射镀膜玻璃与实施例一结构相同，只是各层厚度略有不同。第一介质层为29.6nm的铝掺杂氧化锌膜层、功能层为7.7nm的银膜层、第二介质层为12.6nm的氧化锌膜层、第三介质层为15.8nm的氮化硅膜层，玻璃基板与实施例一相同。玻璃基板的前处理以及膜层沉积处理与实施例一相同，只是控制磁控溅射条件，使得各层达到本例的厚度。

同样的，采用与实施例一相同的测试方法对本例的高透光的低辐射镀膜玻璃进行测试，外观颜色等测试结果如表1所示，光谱曲线如图5～7所示。图5为玻璃面反射率的光谱曲线，图6为镀膜面反射率的光谱曲线，图7为可见光透光率。

光谱曲线结果显示，本例制备的高透光的低辐射镀膜玻璃，其玻璃面对800nm波长的光的反射率约为0.11，800nm以下波长的光反射率更低，而大于800nm波长，随着波长增加其放射率增强，如图5所示。高透光低辐射镀膜玻璃的镀膜面也有类似的结果，如图6所示，800nm波长的光反射率也才约0.15。由图5和图6可见，本例制备的高透光的低辐射镀膜玻璃对380nm～780nm的可见光的反射率都相对较低，在0.06～0.12之间，而对红外线的反射率明显更强。可见光透过率或称透光率的测试结果与图5和图6的反射率测试结果相对应，如图7所示，对380nm～780nm的可见光的透过率最高可达约88％。

实施例三

本例的高透光的低辐射镀膜玻璃与实施例一结构相同，只是各层厚度略有不同。第一介质层为37.5nm的铝掺杂氧化锌膜层、功能层为11nm的银膜层、第二介质层为10.5nm的氧化锌膜层、第三介质层为33.5nm的氮化硅膜层，玻璃基板与实施例一相同。玻璃基板的前处理以及膜层沉积处理与实施例一相同，只是控制磁控溅射条件，使得各层达到本例的厚度。

同样的，采用与实施例一相同的测试方法对本例的高透光的低辐射镀膜玻璃进行测试，外观颜色等测试结果如表1所示，光谱曲线如图8～10所示。图8为玻璃面反射率的光谱曲线，图9为镀膜面反射率的光谱曲线，图10为可见光透光率。

光谱曲线结果显示，本例制备的高透光的低辐射镀膜玻璃，其玻璃面对800nm波长的光的反射率约为0.12，500nm～700nm波长的光反射率更低，而大于800nm波长，随着波长增加其放射率增强，如图8所示。低辐射镀膜玻璃的镀膜面也有类似的结果，如图9所示，800nm波长的光反射率也才约0.15。由图8和图9可见，本例制备的高透光低辐射镀膜玻璃对380nm～780nm的可见光的反射率都相对较低，在0.07～0.14之间，而对红外线的反射率明显更强。可见光透过率或称透光率的测试结果与图8和图9的反射率测试结果相对应，如图10所示，对380nm～780nm的可见光的透过率最高可达约89％。

实施例四

本例的高透光的低辐射镀膜玻璃与实施例一结构相同，只是各层厚度略有不同。第一介质层为44nm的铝掺杂氧化锌膜层、功能层为9.8nm的银膜层、第二介质层为19.3nm的氧化锌膜层、第三介质层为25nm的氮化硅膜层，玻璃基板与实施例一相同。玻璃基板的前处理以及膜层沉积处理与实施例一相同，只是控制磁控溅射条件，使得各层达到本例的厚度。

同样的，采用与实施例一相同的测试方法对本例的高透光的低辐射镀膜玻璃进行测试，外观颜色等测试结果如表1所示，光谱曲线如图11～13所示。图11为玻璃面反射率的光谱曲线，图12为镀膜面反射率的光谱曲线，图13为可见光透光率。

光谱曲线结果显示，本例制备的高透光的低辐射镀膜玻璃，其玻璃面对800nm波长的光的反射率约为0.09，500nm～700nm波长的光反射率更低，而大于800nm波长，随着波长增加其放射率增强，如图11所示。高透光低辐射镀膜玻璃的镀膜面也有类似的结果，如图12所示，800nm波长的光反射率也才约0.10。由图11和图12可见，本例制备的高透光低辐射镀膜玻璃对380nm～780nm的可见光的反射率都相对较低，在0.05～0.18之间，而对红外线的反射率明显更强。可见光透过率的测试结果与图11和图12的反射率测试结果相对应，如图13所示，对380nm～780nm的可见光的透过率最高可达约90％。

实施例五

本例的高透光的低辐射镀膜玻璃与实施例一结构相同，只是各层厚度略有不同。第一介质层为46.3nm的铝掺杂氧化锌膜层、功能层为9.8nm的银膜层、第二介质层为5.7nm的氧化锌膜层、第三介质层为36.1nm的氮化硅膜层，玻璃基板与实施例一相同。玻璃基板的前处理以及膜层沉积处理与实施例一相同，只是控制磁控溅射条件，使得各层达到本例的厚度。

同样的，采用与实施例一相同的测试方法对本例的高透光的低辐射镀膜玻璃进行测试，外观颜色等测试结果如表1所示，光谱曲线如图14～16所示。图14为玻璃面反射率的光谱曲线，图15为镀膜面反射率的光谱曲线，图16为可见光透光率。

光谱曲线结果显示，本例制备的高透光的低辐射镀膜玻璃，其玻璃面对800nm波长的光的反射率约为0.10，500nm～700nm波长的光反射率更低，而大于800nm波长，随着波长增加其放射率增强，如图14所示。高透光低辐射镀膜玻璃的镀膜面也有类似的结果，如图15所示，800nm波长的光反射率也才约0.12。由图14和图15可见，本例制备的高透光低辐射镀膜玻璃对380nm～780nm的可见光的反射率都相对较低，在0.10～0.18之间，而对红外线的反射率明显更强。可见光透过率的测试结果与图14和图15的反射率测试结果相对应，如图16所示，对380nm～780nm的可见光的透过率最高可达约90％。

表1高透光低辐射镀膜玻璃的外观颜色检测结果

表1中各字母的含义如下：

G表示镀膜玻璃的玻璃面，R*g表示镀膜玻璃玻璃面的反射值；a*g和b*g表示镀膜玻璃的玻璃面的颜色值，a*g越正表示颜色越红，a*g越负表示颜色越绿，b*g越正表示颜色越黄，b*g越负表示颜色越蓝；L*g表示镀膜玻璃的玻璃面的亮度。

F表示镀膜玻璃的镀膜面；R*f表示镀膜玻璃膜面的反射值；a*f和b*f表示镀膜玻璃膜面的颜色值，a*f越正表示颜色越红，a*f越负表示颜色越绿；b*f越正表示颜色越黄，b*f越负表示颜色越蓝；L*f表示镀膜玻璃膜面的亮度。

T表示镀膜玻璃的透过；Tr表示镀膜玻璃的透过率；a*T和b*T表示镀膜玻璃透过的颜色值，a*T越正表示颜色越红，a*T越负表示颜色越绿；b*T越正表示颜色越黄，b*T越负表示颜色越蓝；L*T表示镀膜玻璃透过的亮度。

表1的结果显示，实施例1-5的颜色a*g在0左右，因为人对a*g代表的红绿更为敏感，为了使颜色中性偏蓝，a*g基本保持在-1～2左右。实施例1-5的颜色b*g为负，因为蓝色比黄色更给人以清透的感觉，因此b*g在-6～-13是最佳选择。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种高透光的低辐射镀膜玻璃，其特征在于：由玻璃基板和依序层叠于玻璃基板的至少一个表面的第一介质层、功能层、第二介质层、第三介质层组成；

所述第一介质层为铝掺杂氧化锌膜层，所述功能层为银膜层，所述第二介质层为氧化锌膜层，所述第三介质层为氮化硅膜层。

2.根据权利要求1所述的低辐射镀膜玻璃，其特征在于：所述第一介质层的厚度为29.6～46.3nm，所述功能层的厚度为7.7～11nm，所述第二介质层的厚度为5.7～19.3nm，所述第三介质层的厚度为15.8～36.1nm。

3.根据权利要求1所述的低辐射镀膜玻璃，其特征在于：所述玻璃基板为浮法玻璃基板。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高透光的低辐射镀膜玻璃的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤S01：对所述玻璃基板进行表面处理；

步骤S02：在经过表面处理的玻璃基板表面依次沉积所述第一介质层、功能层、第二介质层、第三介质层，形成所述低辐射镀膜玻璃。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述沉积为磁控溅射沉积。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述磁控溅射沉积的溅射真空度为2×10-3mbar～5×10-3mbar。