CN106587657B - 一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法，尤其涉及风挡玻璃上的透明导电薄膜的热处理方法。本发明利用了红外加热技术的易控制、效率高等优点，根据ITO薄膜和强化玻璃对红外线的选择性吸收特性差异，使热量尽可能集中于ITO薄膜而不是强化玻璃，既保证了ITO薄膜的高效晶化又不使强化玻璃的应力产生严重衰减。本发明不仅能够使ITO透明导电膜电阻满足要求，又不会使钢化玻璃强度降低，同时具有工艺简单，效率高等优点，适合工业化生产。

Description

一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法，尤其涉及风挡玻璃上的透明导电薄膜的热处理方法。
背景技术
氧化铟锡(ITO)透明导电膜由于具有透光率高、电阻大范围可调、化学稳定性好等特点，在飞机、高速列车风挡玻璃上应用广泛。风挡玻璃上的ITO透明导电膜主要起到防冰除雾的作用。同时，ITO透明导电膜还可以起到电磁屏蔽、隐身等作用。以防冰除雾为例，飞机风挡玻璃上对ITO薄膜的加温功率密度要求一般在5～6Kw/m2，换算成对ITO薄膜表面电阻的要求一般为5～8Ω/□。
如果风挡玻璃的形状较为复杂，它在电加热过程中必然会出现表面温度不均匀的情况，从而会造成有些区域温度很低。如果电加热时间过长，风挡玻璃表面温差过大，风挡玻璃在使用过程中会发生炸裂，从而会危及驾驶员的安全。传统的控制复杂形状电加温玻璃温度均匀性的方法是对ITO透明导电薄膜进行刻蚀分区，以保证各个区的加热功率密度近似相等。这种方法工艺繁琐，并且大量的分区线会影响飞行员视觉舒适度。为了解决这个问题，专利CN104302026A提供了一种在曲面玻璃上梯度镀膜的方法，解决了对ITO透明导电薄膜的大量刻蚀分区问题。但是该方法的缺点在于，镀制ITO膜的温度较高，在280-330℃之间，根据ITO膜的制备工艺，时间至少1个小时。由于飞机、高速列车风挡玻璃都是采用的钢化玻璃，钢化玻璃在高温时容易产生应力松弛，从而导致玻璃强度大幅度降低，严重降低了飞机风挡玻璃的可靠性和使用寿命。因此，急需要找到一种既能使ITO透明导电膜电阻满足要求，又不会使钢化玻璃强度降低的方法。
发明内容
本发明正是针对上述问题，提供了一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法。本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：
该方法的步骤是：
(1)通过磁控溅射技术在曲面玻璃上镀制非晶态ITO透明导电膜，
(2)将曲面玻璃(1)放置到模具架(2)上，模具架(2)包括底座、玻璃支撑架和红外灯管放置架，玻璃支撑架上表面的曲率外形与曲面玻璃的凸面外形一致，红外灯管放置架曲面形状与曲面玻璃的凹面外形一致，在红外灯管放置架上均匀布置红外加热灯管(3)，每一根红外加热灯管(3)与曲面玻璃的距离相等；
(3)将曲面玻璃(1)、模具架(2)和红外加热灯管(3)一起送入真空室，抽真空；
(4)待真空度降至9.0×10-3Pa以下时，打开红外加热灯管，打开方式为如下之一：当曲面玻璃外形为规则外形时，同时打开所有加热灯管。当曲面玻璃外形为不规则外形时，以边长最短的一端对应的一排灯管为第一排，从第一排开始，以每排为单位依次打开红外加热灯管，每排灯管打开时间间隔为10～30s，每排灯管打开时间间隔相同。
(5)所有灯管都打开之后，加热时间为1～3min，然后同时关闭所有红外加热灯管。
(6)关闭加热灯管30分钟后，将玻璃从真空室取出。
磁控溅射技术镀制的非晶态ITO透明导电膜的表面电阻为17～20Ω/□。
红外加热灯管与ITO透明导电膜之间的距离为10～50mm。
曲面玻璃为化学强化玻璃或物理强化玻璃。
红外灯发射的红外线波长为1～2μm。
本发明具有的优点和有益效果，本发明利用了红外加热技术的易控制、效率高等优点，根据ITO薄膜和强化玻璃对红外线的选择性吸收特性差异，使热量尽可能集中于ITO薄膜而不是强化玻璃，既保证了ITO薄膜的高效晶化又不使强化玻璃的应力产生严重衰减。本发明不仅能够使ITO透明导电膜电阻满足要求，又不会使钢化玻璃强度降低，同时具有工艺简单，效率高等优点，适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明模具架的红外加热灯管与曲面玻璃放置示意图；
图2是本发明实施例中不规则曲面玻璃分区示意图。
图3是本发明实施例一中热处理后ITO透明导电膜表面电阻分布图示意图
图4是本发明实施例一中热处理后ITO透明导电膜功率密度分布图示意图
图5是本发明实施例二热处理后ITO透明导电膜表面电阻分布示意图
图6是本发明实施例二热处理后ITO透明导电膜功率密度分布示意图
图7是本发明实施例中规则曲面玻璃分区示意图。
图8是本发明实施例中规则曲面玻璃热处理后ITO透明导电膜表面电阻分布示意图。
图9是本发明实施例中规则曲面玻璃热处理后ITO透明导电膜功率密度分布示意图。
具体实施方式
一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法，其特征在于：
该方法的步骤是：
(1)通过低温磁控溅射技术在曲面玻璃上镀制非晶态ITO透明导电膜。非晶态ITO透明导电膜的表面电阻为17～20Ω/□。
(2)将曲面玻璃(1)放置到模具架(2)上，模具架(2)包括底座、玻璃支撑架和红外灯管放置架，玻璃支撑架上表面的曲率外形与曲面玻璃的凸面外形一致，红外灯管放置架曲面形状与曲面玻璃的凹面外形一致，在红外灯管放置架上均匀布置红外加热灯管(3)，每一根红外加热灯管(3)与曲面玻璃的距离相等；
(3)将曲面玻璃(1)、模具架(2)和红外加热灯管(3)一起送入真空室，抽真空。
(4)待真空度降至9.0×10-3Pa以下时，打开红外加热灯管，打开方式为如下之一：当曲面玻璃外形为规则外形时，同时打开所有加热灯管。当曲面玻璃外形为不规则外形时，以边长最短的一端对应的一排灯管为第一排，从第一排开始，以每排为单位依次打开红外加热灯管，每排灯管打开时间间隔为10～30s，每排灯管打开时间间隔相同。
(5)所有灯管都打开之后，加热1～3min，然后同时关闭所有红外加热灯管。
(6)关闭加热灯管30分钟后，将玻璃从真空室取出。
实施例一
一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法，其特征在于：
该方法的步骤是：
(1)通过磁控溅射技术在化学强化曲面玻璃上镀制非晶态ITO透明导电膜。非晶态ITO透明导电膜的表面电阻为17Ω/□。
(2)将曲面玻璃(1)放置到模具架(2)上，模具架(2)包括底座、玻璃支撑架和红外灯管放置架，玻璃支撑架上表面的曲率外形与曲面玻璃的凸面外形一致，红外灯管放置架曲面形状与曲面玻璃的凹面外形一致，在红外灯管放置架上均匀布置红外加热灯管(3)，每一根红外加热灯管(3)与曲面玻璃的距离相等，如附图1所示。红外加热灯管(3)发射的红外线波长为1μm。红外加热灯管(3)分区布置顺序如附图2所示。布置过程中保证红外加热灯管与ITO透明导电膜之间的距离均为50mm。
(3)将曲面玻璃(1)、模具架(2)和红外加热灯管(3)一起送入真空室，抽真空。
(4)待真空度降至8.0×10-3Pa以下时，打开红外加热灯管，打开方式为：当曲面玻璃外形为不规则外形时，以边长最短的一端对应的一排灯管为第一排，如附图2所示。从第一排开始，以每排为单位依次打开红外加热灯管，每排灯管打开时间间隔为10s，每排灯管打开时间间隔相同。
(5)所有灯管都打开之后，加热1min，然后同时关闭所有红外加热灯管。(6)关闭加热灯管30分钟后，将玻璃从真空室取出。
采用本技术方案热处理后ITO透明导电膜表面电阻如附图3所示，表面功率密度如附图4所示。
热处理前后玻璃表面压应力变化情况对比见下表
实施例二
一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法，其特征在于：
该方法的步骤是：
(1)通过磁控溅射技术在物理强化曲面玻璃上镀制非晶态ITO透明导电膜。非晶态ITO透明导电膜的表面电阻为20Ω/□。
(2)将曲面玻璃(1)放置到模具架(2)上，模具架(2)包括底座、玻璃支撑架和红外灯管放置架，玻璃支撑架上表面的曲率外形与曲面玻璃的凸面外形一致，红外灯管放置架曲面形状与曲面玻璃的凹面外形一致，在红外灯管放置架上均匀布置红外加热灯管(3)，每一根红外加热灯管(3)与曲面玻璃的距离相等，如附图1所示。红外加热灯管(3)发射的红外线波长为2μm。红外加热灯管(3)分区布置顺序如附图2所示。布置过程中保证红外加热灯管与ITO透明导电膜之间的距离均为10mm。
(3)将曲面玻璃(1)、模具架(2)和红外加热灯管(3)一起送入真空室，抽真空。
(4)待真空度降至7.0×10-3Pa以下时，打开红外加热灯管，打开方式为：当曲面玻璃外形为不规则外形时，以边长最短的一端对应的一排灯管为第一排，如附图2所示。从第一排开始，以每排为单位依次打开红外加热灯管，每排灯管打开时间间隔为30s，每排灯管打开时间间隔相同。
(5)所有灯管都打开之后，加热3min，然后同时关闭所有红外加热灯管。(6)关闭加热灯管30分钟后，将玻璃从真空室取出。
采用本技术方案热处理后ITO透明导电膜表面电阻如附图5所示，表面功率密度如附图6所示。
热处理前后玻璃表面压应力变化情况对比见下表
实施例三
一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法，其特征在于：
该方法的步骤是：
(1)通过磁控溅射技术在物理强化曲面玻璃上镀制非晶态ITO透明导电膜。非晶态ITO透明导电膜的表面电阻为19Ω/□。
(2)将曲面玻璃(1)放置到模具架(2)上，模具架(2)包括底座、玻璃支撑架和红外灯管放置架，玻璃支撑架上表面的曲率外形与曲面玻璃的凸面外形一致，红外灯管放置架曲面形状与曲面玻璃的凹面外形一致，在红外灯管放置架上均匀布置红外加热灯管(3)，每一根红外加热灯管(3)与曲面玻璃的距离相等，如附图1所示。红外加热灯管(3)发射的红外线波长为2μm。红外加热灯管(3)分区布置顺序如附图7所示。布置过程中保证红外加热灯管与ITO透明导电膜之间的距离均为10mm。
(3)将曲面玻璃(1)、模具架(2)和红外加热灯管(3)一起送入真空室，抽真空。
(4)待真空度降至7.0×10-3Pa以下时，打开红外加热灯管，打开方式为：当曲面玻璃外形为规则外形时，同时打开所有加热灯管。
(5)所有灯管都打开之后，加热3min，然后同时关闭所有红外加热灯管。(6)关闭加热灯管30分钟后，将玻璃从真空室取出。
采用本技术方案热处理后ITO透明导电膜表面电阻如附图8所示，表面功率密度如附图9所示。
热处理前后玻璃表面压应力变化情况对比见下表
尽管参照上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神及范围之内。

Claims (2)

1.一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法，其特征在于：该方法的步骤是：
(1)通过磁控溅射技术在曲面玻璃上镀制非晶态ITO透明导电膜，磁控溅射技术镀制的非晶态ITO透明导电膜的表面电阻为17～20Ω/□；
(2)将曲面玻璃(1)放置到模具架(2)上，模具架(2)包括底座、玻璃支撑架和红外灯管放置架，玻璃支撑架上表面的曲率外形与曲面玻璃的凸面外形一致，红外灯管放置架曲面形状与曲面玻璃的凹面外形一致，在红外灯管放置架上均匀布置红外加热灯管(3)，每一根红外加热灯管(3)与曲面玻璃的距离相等，红外加热灯管与ITO透明导电膜之间的距离为10～50mm，红外灯发射的红外线波长为1～2μm；
(3)将曲面玻璃(1)、模具架(2)和红外加热灯管(3)一起送入真空室，抽真空；
(4)待真空度降至9.0×10-3Pa以下时，当曲面玻璃外形为不规则外形时打开红外加热灯管的方式为：以边长最短的一端对应的一排灯管为第一排，从第一排开始，以每排为单位依次打开红外加热灯管，每排灯管打开时间间隔为10～30s，每排灯管打开时间间隔相同；
(5)所有灯管都打开之后，加热时间为1～3min，然后同时关闭所有红外加热灯管；
(6)关闭加热灯管30分钟后，将玻璃从真空室取出。
2.根据权利要求1所述的一种曲面玻璃上均匀加热透明导电薄膜的热处理方法，其特征在于：曲面玻璃为化学强化玻璃或物理强化玻璃。
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