DE202020005578U1

DE202020005578U1 - Glaskeramikartikel

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Publication number: DE202020005578U1
Application number: DE202020005578.6U
Authority: DE
Original assignee: Eurokera SNC
Current assignee: Eurokera SNC
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2030-03-20
Also published as: EP3941884A1; FR3093950A1; JP2022525975A; CN113825733B; ES2973359T3; CN113825733A; US20220144695A1; FR3093950B1; EP3941884B1; WO2020193347A1; KR20210138722A

Abstract

Glaskeramikartikel, der mindestens ein Substrat, wie z. B. eine Platte, aus Glaskeramik umfasst, wobei das Substrat in mindestens einer Zone mit mindestens einer Schicht beschichtet ist, die Siliziumzirkoniumnitrid, SixZryNz, mit einem Atomverhältnis von Zr zur Summe von Si + Zr, y / (x + y), von 10 % bis 90 %, vorzugsweise von 15 % bis 50 %, und insbesondere von 28 % bis 33 %, umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Glaskeramiken. Genauer gesagt handelt es sich um einen Artikel oder ein Produkt aus Glaskeramik, vor allem um eine Glaskeramikplatte, der/die/das zur Verwendung als Möbeloberfläche und/oder Kochfläche bestimmt ist. Unter Glaskeramikartikel oder glaskeramischem Artikel versteht man einen Artikel auf der Basis eines Substrats (z. B. einer Platte) aus Glaskeramikmaterial, wobei das Substrat gegebenenfalls mit Zubehör oder zusätzlichen dekorativen oder funktionellen Elementen ausgestattet sein kann, die für seine endgültige Verwendung erforderlich sind, wobei der Artikel sowohl das Substrat allein als auch das mit Zusatzausrüstungen ausgestattete Substrat (z. B. eine mit ihrem Bedienfeld, ihren Heizelementen usw. ausgestattete Kochplatte) bezeichnen kann.
Eine Glaskeramik ist ursprünglich ein Glas, das als Glasvorstufe oder Mutterglas oder Grünglas bezeichnet wird und dessen spezifische chemische Zusammensetzung eine kontrollierte Kristallisation durch geeignete Wärmebehandlungen, die so genannte Keramisierung, ermöglicht. Diese spezifische, teilkristallisierte Struktur verleiht Glaskeramiken einzigartige Eigenschaften.
Derzeit gibt es verschiedene Typen von Glaskeramikplatten, wobei jede Variante das Ergebnis umfangreicher Studien und zahlreicher Tests ist, da es sehr schwierig ist, Änderungen an diesen Platten und/oder an dem Verfahren zu ihrer Herstellung ohne die Gefahr einer ungünstigen Auswirkung auf die gewünschten Eigenschaften vorzunehmen: Insbesondere muss eine Glaskeramikplatte, um als Kochplatte verwendet werden zu können, im Allgemeinen eine Transmission in den Wellenlängen des sichtbaren Bereichs aufweisen, die sowohl ausreichend niedrig ist, um zumindest einen Teil der darunter liegenden Heizelemente im Ruhezustand zu verdecken, als auch ausreichend hoch ist, damit der Benutzer je nach Fall (Strahlungsheizung, Induktionsheizung usw.) die in Betrieb befindlichen Heizelemente zu Sicherheitszwecken visuell erkennen kann; sie muss auch eine hohe Transmission in den Wellenlängen des Infrarotbereichs aufweisen, vor allem bei Platten mit Strahlungsheizung. Glaskeramikplatten müssen außerdem eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, wie sie für ihren Einsatzbereich erforderlich ist. Um insbesondere für den Einsatz als Kochplatte auf dem Gebiet von Haushaltsgeräten oder als Möbeloberfläche geeignet zu sein, muss eine Glaskeramikplatte eine gute Beständigkeit gegen Druck, Stoß (Auflegen und Fallenlassen von Utensilien usw.) usw. aufweisen.
Traditionell werden Glaskeramikplatten als Kochplatten eingesetzt, sie können aber auch anderen Anwendungen mit Heizelementen zugeordnet werden, zum Beispiel um Kamineinsätze zu bilden. In jüngster Zeit wurde ihr Einsatz auf andere Bereiche des täglichen Lebens ausgedehnt: Glaskeramikplatten können somit als Möbeloberflächen eingesetzt werden, vor allem zur Bildung von Arbeitsplatten, Mittelinseln, Konsolen usw. Dabei ist die Oberfläche, die sie bei diesen neuen Anwendungen einnehmen, größer als früher.
Durch den wiederholten Gebrauch von Utensilien auf ihrer Oberfläche (z. B. Kochtöpfe und Pfannen auf den Kochplatten oder verschiedene Haushaltsgegenstände auf der Arbeitsfläche) können Glaskeramikplatten durch Reibung mit diesen Utensilien zerkratzt oder sogar durch Reibung mit Metallen verfärbt werden. Da an der Oberfläche dieser Platten Lebensmittel anhaften können oder diese Platten Probleme in Bezug auf Fingerabdrücke aufwerfen können, kann auch die Verwendung von Reinigungsmitteln wie z. B. stärker scheuernden Scheuerschwämmen eine zusätzliche Quelle für Kratzer sein.
Die Platten können im Übrigen verschiedene funktionale oder dekorative Beschichtungen aufweisen, von denen die gebräuchlichsten Emaille sind, die auf Glasfritte und Pigmenten basieren, und bestimmte hochtemperaturbeständige Lacke, zum Beispiel auf Basis von Silikonharzen. Es gibt auch andere Beschichtungen, z. B. solche, die auf Schichten oder Schichtstapeln basieren, wie z. B. reflektierende Schichten zum Erzielen von Kontrasteffekten, aber diese Beschichtungen sind im Allgemeinen kostspieliger und oft schwieriger herzustellen. Das Hinzufügen einer Beschichtung kann auch die Wartung der Platten komplizieren, da sich die Beschichtungen bei der Reinigung tatsächlich ändern oder die optischen oder mechanischen Eigenschaften der Glaskeramik verändern können.
Ein ständiges Anliegen im Bereich der Glaskeramik, gleich ob beschichtet oder unbeschichtet, ist es, ein Produkt anbieten zu können, das leicht zu pflegen ist und sein Aussehen und seine Eigenschaften über die Zeit beibehält.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die bisherigen Nachteile von Glaskeramikplatten in Bezug auf Beschädigungen im Zusammenhang durch Reibung mit Utensilien (Kratzer, Verfärbungen durch Metallreibung) zu überwinden, indem sie eine verbesserte Glaskeramikplatte vorschlägt, insbesondere eine neue Glaskeramikplatte, die zur Verwendung mit einem oder mehreren Heizelementen wie einer Kochplatte bestimmt ist, oder zur Verwendung als Möbeloberfläche bestimmt ist, wobei diese Platte es ermöglicht, das Auftreten von Kratzern auf ihrer Oberfläche beim täglichen Gebrauch zu begrenzen und auch das Auftreten von Verfärbungen aufgrund von Reibung mit Metallutensilien zu begrenzen, ohne die anderen für die Verwendung angestrebten Eigenschaften oder das ästhetische Aussehen zu beeinträchtigen.
Dieses Ziel wird durch das erfindungsgemäß entwickelte Glaskeramikprodukt erreicht, bei dem das Auftreten von Kratzern oder Verfärbungen durch das Aufbringen einer spezifischen Beschichtung reduziert wird, wobei diese Beschichtung nach genauen Kriterien ausgewählt wird, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Die Erfinder haben tatsächlich nachgewiesen, dass die Zugabe von Zirkonium zu einer Schicht aus hartem Material (einem Material wie z. B. Siliziumnitrid und/oder Aluminiumnitrid), die auf der Oberfläche der Glaskeramik abgeschieden wurde, und insbesondere die Abscheidung oder das Vorhandensein einer Schicht umfassend Siliziumzirkoniumnitrid mit einem bestimmten Atomverhältnis an Zirkonium auf der Oberfläche der Glaskeramik (vor allem auf der Seite, die für den Kontakt mit Utensilien vorgesehen ist, im Allgemeinen die Oberseite der Platte) sehr günstige Auswirkungen auf die Reduzierung von Kratzern und auf die Verringerung der Auswirkungen von Verfärbung durch Reibung mit Metall hatte.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher einen neuen Glaskeramikartikel, der mindestens ein Substrat, wie z. B. eine Platte, aus Glaskeramik umfasst, wobei das Substrat in mindestens einer Zone mit mindestens einer Schicht beschichtet ist, die Siliziumzirkoniumnitrid, Si_xZr_yN_z, mit einem Atomverhältnis von Zr zur Summe von Si + Zr, y / (x + y), von 10 % bis 90 % (oder mit anderen Worten zwischen 10 und 90 %, einschließlich, oder innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 %), vorzugsweise von 15 % bis 50 %, und insbesondere von 28 % bis 33 %, umfasst.
Die erfindungsgemäß abgeschiedene Beschichtung erhöht die Haltbarkeit der Platten, indem sie sowohl das Auftreten von Kratzern deutlich reduziert als auch das Auftreten von Verfärbungen aufgrund von Reiben durch Metallutensilien (z. B. Kochtöpfe) einschränkt.
Das erfindungsgemäße Produkt weist auch eine gute Haftung der Schicht auf dem Glaskeramiksubstrat (ohne dass eine vorherige Behandlung des Substrats und/oder die Verwendung eines Haftvermittlers, Primers oder einer Haftschicht erforderlich ist) oder auf einer eventuell auf dem Substrat vorhandenen angrenzenden Schicht auf. Insbesondere zeigt diese Schicht/Beschichtung nach einem Thermoschock (z. B. bei etwa 600 °C) kein Abblättern und ist beständig gegen hohe Temperaturen. Das beschichtete Substrat hat eine gute thermische Stabilität und kann mit verschiedenen Heizquellen (Induktion, Strahlung, usw.) verwendet werden. Die Schicht/Beschichtung schwächt das Glaskeramiksubstrat auch nicht mechanisch.
Die vorstehende Schicht besteht vorteilhafterweise im Wesentlichen (zu mindestens 85 Gew.-%) oder sogar ausschließlich (mit Ausnahme von eventuell vorhandenen Verunreinigungen, die in diesem Fall nicht mehr als 5 % der Schicht ausmachen) aus Silizium, Zirkonium und Stickstoff und wird im Folgenden einfacher als „Siliziumzirkoniumnitrid-Schicht“ bezeichnet. Die Bezeichnung „Siliziumzirkoniumnitrid“ schließt gegebenenfalls das Vorhandensein anderer chemischer Elemente nicht aus und sagt nichts über die tatsächliche Stöchiometrie der Schicht aus. Vor allem kann die Siliziumzirkoniumnitrid-Schicht dotiert sein oder eine geringe Menge eines oder mehrerer chemischer Elemente, typischerweise Aluminium oder Bor, enthalten, die als Dotierstoffe in die verwendeten Targets eingebracht werden, um deren elektronische Leitfähigkeit zu erhöhen und so die Abscheidung durch die Magnetron-Sputtertechnik zu erleichtern. Die erfindungsgemäß ausgewählte Schicht ist insbesondere entweder eine Schicht aus (oder von) Siliziumzirkoniumnitrid, SixZryNz, oder eine Schicht aus aluminiumdotiertem Siliziumzirkoniumnitrid, SixZryNz:AI. Der Gehalt an Dotierstoff(en) (insbesondere Aluminium) beträgt jedoch weniger als 15 Gew.-% (im Target und in der Schicht), vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, oder sogar Null. Allgemeiner ausgedrückt: Der Gehalt an (einer) anderen Komponente(n) als Silizium, Zirkonium und Stickstoff in der Schicht beträgt weniger als 15 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-% oder sogar Null.
Das Atomverhältnis von Zr zur Summe von Si + Zr, y / (x + y) in der ausgewählten erfindungsgemäßen Siliziumzirkoniumnitrid-Schicht beträgt 10 % bis 90 %, vorzugsweise 15 % bis 50 % und insbesondere 28 % bis 33 %, wie zuvor angegeben. Eine solche Schicht kann insbesondere mit einem Target abgeschieden werden, das z. B. 85-60 Atom-% Si zu 15-40 Atom-% Zr enthält, wobei dieses Target in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre zerstäubt wird.
Die erfindungsgemäß ausgewählte Schicht kann außerdem eine Nitrierungszahl z im Bereich von 4/3 (x + y) von 5/3 (x + y) aufweisen.
Die Schicht aus Siliziumzirkoniumnitrid (oder jede Schicht aus Siliziumzirkoniumnitrid, wenn es mehr als eine gibt, wie nachstehend aufgeführt), die zur Beschichtung der Glaskeramik zum Zweck der Verbesserung der Haltbarkeit der Glaskeramik verwendet wird, ist vorteilhafterweise eine dicke Schicht, insbesondere dicker als die dünnen Schichten, die üblicherweise durch Magnetron abgeschieden werden (deren (physische) Dicke die Größenordnung von 100 nm nicht überschreitet), wobei die (physische) Dicke der Schicht vor allem in einem Bereich von 200 bis 5000 nm, insbesondere von 700 bis 2500 nm und vorzugsweise von 1000 bis 1500 nm liegt.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Schicht aus Siliziumzirkoniumnitrid eine Härte H größer als 14 GPa, insbesondere größer als 20 GPa oder sogar größer als 30 GPa auf. Diese Schicht hat auch einen Elastizitätsmodul E von mehr als 140 GPa, insbesondere mehr als 150 GPa, oder sogar 200 GPa oder mehr, wobei die Härte H und der Elastizitätsmodul E auf der als ebene Fläche (mit einem Überdeckungsgrad von 100 %) auf der Glaskeramik abgeschiedenen Schicht mit einem Nanoindenter vom Typ DCMII-400, der von CSM Instruments vertrieben wird, gemessen werden, wobei die verwendete Spitze eine pyramidenförmige Diamantspitze vom Typ Berkovich mit 3 Seiten gemäß der Norm NF EN ISO 14577 ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine einzige Schicht aus Siliziumzirkoniumnitrid ausreichend, um die erfindungsgemäßen Verbesserungen zu erzielen. Mit Schicht ist eine gleichmäßige Schicht aus demselben Material gemeint, auch wenn diese Schicht z. B. in mehreren Durchgängen aus demselben Target gewonnen wurde. Die erfindungsgemäße Beschichtung mit der ausgewählten Schicht kann also vorteilhafter Weise nur eine Siliziumzirkoniumnitrid umfassende Schicht oder sogar nur diese Schicht enthalten.
Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, mehrere Schichten von Siliziumzirkoniumnitrid innerhalb derselben Beschichtung zu verwenden, um das verbesserte Produkt gemäß der Erfindung zu erhalten, oder einen Schichtstapel zu verwenden, der die vorstehende Schicht und eine oder mehrere andere Schichten enthält (oder mit anderen Worten eine oder mehrere andere Schichten auf oder unter der vorstehenden Siliziumzirkoniumnitrid-Schicht), wobei die aus diesen Schichten gebildete Beschichtung (oder der Stapel) die Haltbarkeit der Platten durch das Vorhandensein der erfindungsgemäßen Siliziumzirkoniumnitrid-Schicht erhöht.
Die erfindungsgemäße Beschichtung mit mindestens einer Schicht aus Siliziumzirkoniumnitrid kann z. B. zwischen dem Substrat und einer der vorstehenden Schichten mindestens eine Schicht oder einen Stapel von Schichten enthalten, die z. B. das reflektierende Aussehen der Platte beeinflussen oder dazu dienen können, eine mögliche Ionenmigration zu blockieren oder die als Haftschicht dienen können usw., wie z. B. eine Siliziumoxynitrid- oder Siliziumnitridschicht oder auch eine Haftschicht aus Siliziumdioxid oder SiOx, wobei die (physische) Dicke dieser Schicht oder dieser Schichten vorzugsweise im Bereich von 1 bis 30 nm liegt.
In dem Fall, in dem die Beschichtung mehrere Siliziumzirkoniumnitrid-Schichten umfasst (d. h. Siliziumzirkoniumnitrid SixZryNz umfasst), ist das Atomverhältnis von Zr zur Summe von Si + Zr, y / (x + y) für jede dieser Schichten vorzugsweise von 10 bis 90%, aber es ist nicht notwendigerweise für alle diese Schichten aus Siliziumzirkoniumnitrid gleich (es ist also möglich, dass das Verhältnis y / (x + y) für zwei vorhandene Schichten aus Siliziumzirkoniumnitrid SixZryNz unterschiedlich ist).
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Siliziumzirkoniumnitrid-Schicht oder mindestens eine erfindungsgemäße Siliziumzirkoniumnitrid-Schicht direkt in Kontakt mit dem Glaskeramiksubstrat (oder mit anderen Worten, ist im Produkt (direkt) in Kontakt mit der Glaskeramik), auf mindestens einer seiner Seiten (vorzugsweise auf der Seite, die in der Gebrauchslage dem Benutzer zugewandt sein soll, oder der Ober- oder Außenseite, wobei die andere (Unter- oder Innen-) Seite in der Gebrauchslage im Allgemeinen verborgen ist), ohne irgendeine andere darunterliegende Beschichtungsschicht abgeschieden.
In einer weiteren alternativen oder kumulativen Ausführungsform bildet die erfindungsgemäße Siliziumzirkoniumnitrid-Schicht oder mindestens eine Siliziumzirkoniumnitrid enthaltende Schicht die äußere (oder Außenschicht der Beschichtung, d. h. die atmosphärenseitige oder von der Glaskeramik oder der sichtbaren Schicht am weitesten entfernte) Schicht der Beschichtung, einschließlich der auf der Glaskeramik vorhandenen.
Die vorstehende Schicht kann alternativ mit einer oder mehreren anderen Schichten (atmosphärenseitig) beschichtet werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die auf dem erfindungsgemäßen Glaskeramiksubstrat abgeschiedene Beschichtung somit neben einer Schicht aus erfindungsgemäßem Siliziumzirkoniumnitrid eine oder mindestens eine (vor allem äußere) Schicht mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten (kleiner als 0,25), z. B. eine Schicht aus oder auf Basis von: Titanoxid TiOx oder TiZrOx oder BN oder ZrOx (die eine oder andere dieser Schichten kann auch dotiert sein) usw., wobei diese Schicht schmierende Eigenschaften aufweist und das Vorhandensein dieser Schicht es ermöglicht, die Empfindlichkeit des Stapels gegenüber Kratzern und Verfärbung weiter zu verringern, wobei die Dicke dieser Schicht vorzugsweise weniger als 20 nm, vor allem weniger als oder gleich 10 nm, vorzugsweise zwischen 2 und 10 nm, vor allem in der Größenordnung von 4-8 nm, beträgt. Insbesondere kann die Beschichtung auf dem erfindungsgemäßen Glaskeramiksubstrat ausschließlich aus einer Kombination der folgenden zwei Schichten bestehen: einer Schicht aus erfindungsgemäßem Siliziumzirkoniumnitrid, die mit der Glaskeramik in Kontakt steht, und einer Schicht mit einem Reibungskoeffizienten kleiner als 0,25 atmosphärenseitig, wobei die Schicht mit dem niedrigen Reibungskoeffizienten die Schicht aus erfindungsgemäßem Siliziumzirkoniumnitrid bedeckt. Der Reibungskoeffizient wird mit einem von CSM Instruments vertriebenen CSM-Microscratch-Gerät gemessen, wobei eine konstante Kraft von 1 N auf eine Edelstahlkugel mit 1 cm Durchmesser ausgeübt wird, die sich mit konstanter Geschwindigkeit über eine Strecke von 2 cm bewegt, wobei insgesamt dreißig Durchgänge (15 Hin- und Herbewegungen) durchgeführt werden, wobei der Reibungskoeffizient das Verhältnis zwischen der Tangentialkraft und der von Sensoren gemessenen Normalkraft ist.
Die verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können natürlich auch miteinander kombiniert werden. Vorzugsweise besteht die zum Erzielen der erfindungsgemäßen verbesserten Eigenschaften abgeschiedene Beschichtung aus der erfindungsgemäß definierten Einzelschicht aus Siliziumzirkoniumnitrid oder aber, ausgehend vom Substrat, sukzessive aus der genannten Schicht und einer Schicht mit niedrigem Reibungskoeffizienten (kleiner als 0,25) (z. B. TiO₂) wie zuvor beschrieben.
Die Gesamtdicke der Beschichtung (einschließlich der Schicht und eventueller weiterer Schichten) liegt vorzugsweise zwischen 200 und 5000 nm.
Die Schicht oder die Beschichtung (oder der Stapel), die die Schicht enthält, kann unter Umständen nur einen Teil des Substrats oder eine ganze Seite (insbesondere eine Hauptseite) bedecken, z. B. die Oberseite in der Gebrauchslage, die besonders der Reinigung ausgesetzt ist. Insbesondere ist das Glaskeramiksubstrat auf seiner Ober- oder Außenseite mit der erfindungsgemäßen Siliziumzirkoniumnitrid-Schicht, allein oder als Teil eines Schichtstapels, versehen.
Der Glaskeramikartikel (oder das Glaskeramikprodukt) gemäß der Erfindung ist insbesondere eine Kochplatte oder eine -vorrichtung oder ein -gerät oder ein beliebiger Einrichtungsartikel, der mindestens ein Substrat aus Glaskeramik (glaskeramischem Material) enthält (oder umfasst oder daraus gebildet ist), (wobei das Substrat am häufigsten in Form einer Platte vorliegt, die in das Möbelstück integriert oder montiert und/oder mit anderen Elementen zum Möbelstück kombiniert wird), wobei das Substrat gegebenenfalls Displayzonen (z. B. in Kombination mit Licht emittierenden Quellen) oder dekorierte Zonen aufweisen oder mit Heizeinheiten kombiniert sein kann. In seiner häufigsten Anwendung ist der erfindungsgemäße Artikel dazu bestimmt, als Kochplatte zu dienen, wobei eine solche Platte im Allgemeinen dazu bestimmt ist, in ein Kochfeld oder einen Herd integriert zu werden, das bzw. der ebenfalls Heizeinheiten, beispielsweise Strahlungs- oder Halogenherde, oder Induktionsheizelemente umfasst. In einer weiteren vorteilhaften Anwendung handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Artikel um eine Glaskeramik-Arbeitsplatte oder eine Mittelinsel, eventuell mit verschiedenen Displays und nicht notwendigerweise mit Kochzonen, oder sogar um ein Möbelstück vom Konsolentyp (das Substrat bildet z. B. den oberen Teil) usw.
Das Substrat (oder der erfindungsgemäße Artikel selbst, wenn er ausschließlich aus dem Substrat gebildet ist) liegt in der Regel als (in Form einer) Platte vor, die vor allem zur Verwendung mit, insbesondere zur Abdeckung oder Aufnahme von, mindestens einer Lichtquelle und/oder eines Heizelements oder zur Verwendung als Möbeloberfläche vorgesehen ist. Dieses Substrat (bzw. diese Platte) hat im Allgemeinen eine geometrische Form, insbesondere rechteckig oder auch quadratisch oder auch kreisförmig oder oval usw., und weist im Allgemeinen eine in Gebrauchslage dem Benutzer zugewandte Seite (oder Sicht- bzw. Außenseite, im Allgemeinen die Oberseite in Gebrauchslage), eine andere, im Allgemeinen in Gebrauchslage verborgene Seite, z. B. in einem Möbelrahmen oder -gehäuse (oder Innenseite, im Allgemeinen die Unterseite in Gebrauchslage), und einen Rand (oder Kante oder Dicke) auf. Die Ober- oder Außenseite ist im Allgemeinen eben und glatt, kann aber auch lokal mindestens eine erhabene Zone und/oder mindestens eine vertiefte Zone und/oder mindestens eine Öffnung und/oder abgeschrägte Kanten aufweisen, wobei diese Formvariationen vor allem kontinuierliche Variationen der Platte darstellen. Die untere oder Innenseite kann auch eben und glatt oder mit Zacken versehen sein.
Die Dicke des Glaskeramiksubstrats beträgt im Allgemeinen mindestens 2 mm, vor allem mindestens 2,5 mm, und liegt vorteilhafterweise unter 15 mm, vor allem im Bereich von 3 bis 15 mm, insbesondere im Bereich von 3 bis 8 mm oder im Bereich von 3 bis 6 mm. Das Substrat ist vorzugsweise eine ebene oder fast ebene Platte (insbesondere mit einer Durchbiegung von weniger als 0,1 % der Plattendiagonale, und vorzugsweise in der Größenordnung von Null).
Das Substrat kann auf einer beliebigen Glaskeramik basieren, wobei dieses Substrat vorteilhafterweise einen CTE von Null oder fast Null, insbesondere weniger (als absoluten Wert) als 30.10^-7K^-1 zwischen 20 und 700 °C, vor allem weniger als 15.10^-7K^-1, oder sogar weniger als 5.10^-7K^-1 zwischen 20 und 700 °C aufweist.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für Substrate mit dunklem Erscheinungsbild, auf denen Kratzer leichter zu sehen sind, wobei diese Substrate eine geringe Lichtdurchlässigkeit und eine geringe Streuung aufweisen und vor allem auf einer beliebigen Glaskeramik basieren, die intrinsisch eine Lichtdurchlässigkeit TL von weniger als 40 %, vor allem weniger als 5 %, vor allem 0,2 bis 2 % für Glaskeramiken mit einer Dicke von bis zu 6 mm und eine optische Transmission (bestimmt in bekannter Weise durch das Verhältnis zwischen der durchgelassenen Intensität und der einfallenden Intensität bei einer bestimmten Wellenlänge) zwischen 0,5 und 3 % bei einer Wellenlänge von 625 nm im sichtbaren Bereich aufweist. Unter „intrinsisch“ versteht man, dass das Substrat diese Transmission an sich besitzt, ohne dass irgendeine Beschichtung vorhanden ist. Die optischen Messungen werden nach der Norm EN 410 durchgeführt. Insbesondere wird die Lichttransmission TL nach der Norm EN 410 mit der Lichtart D65 gemessen und ist die Gesamttransmission (vor allem integriert im sichtbaren Bereich und gewichtet mit der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges) unter Berücksichtigung sowohl der direkten Transmission als auch der möglichen diffusen Transmission, wobei die Messung beispielsweise mit Hilfe eines mit einer Ulbricht-Kugel ausgestatteten Spektralphotometers (insbesondere mit dem von der Firma Perkin Elmer unter der Bezeichnung Lambda 950 vertriebenen Spektralphotometer) erfolgt.
Insbesondere handelt es sich um ein Substrat mit schwarzem oder braunem Aussehen, das in Kombination mit darunter platzierten Lichtquellen die Darstellung von Leuchtzonen oder Dekorationen ermöglicht, während eventuell darunter liegende Elemente verdeckt werden. Es kann vor allem auf einer schwarzen Glaskeramik basieren, die Kristalle mit β-Quarzstruktur innerhalb einer restlichen glasartigen Phase umfasst, wobei der Absolutwert ihres Ausdehnungskoeffizienten vorteilhafterweise kleiner oder gleich 15.10^-7K^-1, oder sogar 5.10^-7K^-1ist, wie z. B. die Glaskeramik der Platten, die unter dem Namen Kerablack+ von der Firma Eurokera vertrieben werden. Es kann sich vor allem um eine Glaskeramik mit einer Zusammensetzung handeln, wie sie in der Patentanmeldung EP0437228 oder US5070045 oder FR2657079 beschrieben ist, oder um eine mit Zinn veredelte Glaskeramik mit einem Gehalt an Arsenoxiden von vorzugsweise weniger als 0,1 %, wie sie zum Beispiel in der Patentanmeldung WO 2012/156444 beschrieben ist, oder auch um eine mit Sulfid(en) veredelte Glaskeramik, wie sie in der Patentanmeldung WO2008053110 beschrieben ist, usw.
Die vorliegende Erfindung kann auch in dem Fall angewendet werden, in dem das Substrat heller ist, z. B. für ein transparentes Substrat, das gegebenenfalls auf seiner Unterseite mit einer opakisierenden Beschichtung, im Allgemeinen in Lack, versehen ist, wie z. B. eine Platte, die unter dem Namen Keralite® von der Firma Eurokera vertrieben wird.
Erfindungsgemäß ist das betreffende Glaskeramiksubstrat in einer oder mehreren Zonen beschichtet (oder mindestens ein Bereich des Substrats ist beschichtet), insbesondere an der Oberfläche, auf mindestens einem Teil einer Seite, vorteilhafterweise auf mindestens einem Teil der in Gebrauchslage dem Benutzer zugewandten und/oder eine Verringerung der Sichtbarkeit von Kratzern und Verfärbungen erfordernden Seite, im Allgemeinen die Ober- oder Außenseite in Gebrauchslage, und ist insbesondere ganzflächig beschichtet. Es ist mit mindestens (oder durch mindestens) eine erfindungsgemäße Schicht oder eine Beschichtung, die diese Schicht umfasst, beschichtet.
Das erfindungsgemäße Substrat kann gegebenenfalls mit weiteren Beschichtungen oder Schichten mit funktionaler (Anti-Spill-Schicht, opakisierende Schicht usw.) und/oder dekorativer Wirkung, insbesondere lokal, versehen werden, wie z. B. üblichen Motiven auf Emaille-Basis (z. B. auf der Oberseite zur Bildung einfacher Motive oder Logos) oder einer opakisierenden Lackschicht auf der Unterseite des Substrats usw. Insbesondere kann das Substrat mit mindestens einer Emaille- und/oder Lackschicht, insbesondere vom glänzenden Typ, lokal oder nicht, zumindest teilweise oder vollständig auf (insbesondere atmosphärenseitig) oder unter (insbesondere in Kontakt mit dem Substrat) der gemäß der Erfindung definierten Schicht oder (zumindest teilweise oder vollständig) auf oder unter dem Stapel, der die erfindungsgemäße Schicht enthält, beschichtet sein, wobei die Emaille- oder Lack-/Glanzschicht mit der erfindungsgemäßen Schicht in Kontakt sein kann. Unter Lack vom glänzenden Typ versteht man insbesondere einen Lack, der aus Metalloxiden besteht und keine Pigmente enthält, wobei dieser Lack oder Glanz vor allem einen Brechungsindex größer als 1,54 aufweist. Die Dicke einer solchen Lackschicht kann vor allem zwischen 10 und 100 nm betragen.
Der erfindungsgemäße Artikel kann ferner eine oder mehrere Lichtquellen und/oder ein oder mehrere Heizelemente (oder Heizeinheiten, wie z. B. ein oder mehrere Strahlungs- oder Halogenelemente und/oder einen oder mehrere atmosphärische Gasbrenner und/oder ein oder mehrere Induktionsheizmittel) umfassen, die im Allgemeinen auf der Unterseite des Substrats angeordnet sind, und zwar in Verbindung oder in Kombination mit dem Substrat. Die Quelle(n) kann/können in eine oder mehrere anzeigeartige Strukturen, in ein elektronisches Bedienfeld mit Sensortasten und Digitalanzeige usw. integriert oder an diese gekoppelt sein und wird/werden vorteilhafterweise durch mehr oder weniger beabstandete Leuchtdioden gebildet, die möglicherweise mit einem oder mehreren Lichtleitern verbunden sind.
Der Artikel kann auch mit (oder in Verbindung mit) (einem) zusätzlichen Funktionselement(en) (Rahmen, Stecker, Kabel, Bedienelement(e) usw.) versehen sein.
Die Erfindung hat es somit ermöglicht, ein Glaskeramikprodukt mit einer Oberfläche zu entwickeln, die an den gewünschten Stellen (z. B. auf einer ganzen Seite oder in nur wenigen Zonen, z. B. Zonen, die stärker der Handhabung oder Kratzern ausgesetzt sind, wie z. B. Heizzonen) widerstandsfähiger gegen Kratzer und Verfärbungen ist, während das Produkt gleichzeitig die für verschiedene Verwendungszwecke (vor allem für die Verwendung als Kochplatte) erforderliche mechanische Festigkeit beibehält. Die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es also, auf einfache und wirtschaftliche Weise, ohne komplexe Arbeitsgänge (die Schicht kann durch Abscheidetechniken bei reduziertem Druck, wie z. B. Sputtern, abgeschieden werden, wie nachstehend angegeben), auf dauerhafte Weise und mit hoher Flexibilität Zonen mit größerer Beständigkeit gegen Kratzer und Verfärbungen in jeder gewünschten Zone des Produkts zu erhalten, und dies auch dann, wenn diese Zonen hohen Temperaturen ausgesetzt werden sollen. Vor allem hat der erfindungsgemäße Artikel eine gute thermische Beständigkeit, die mit der Verwendung verschiedener Typen von Heizungen kompatibel ist, und führt nicht zu Wartungsproblemen. Insbesondere unterliegt das erfindungsgemäße Produkt keinem thermischen Abbau bei Temperaturen von über 400 °C, die vor allem bei Anwendungen wie der Verwendung als Kochplatten erreicht werden können.
Der erfindungsgemäße Glaskeramikartikel kann hergestellt werden durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Glaskeramikartikels, ausgehend von einem Glaskeramiksubstrat, bei dem mindestens eine gemäß der Erfindung ausgewählte Schicht auf mindestens einer Zone des Substrats abgeschieden (oder aufgebracht) wird.
Das Aufbringen oder Abscheiden der Schicht (oder gegebenenfalls jeder Schicht) aus Siliziumzirkoniumnitrid gemäß der Erfindung kann durch jede geeignete und schnelle Technik erfolgen, die es ermöglicht, vor allem gleichmäßige ebene Flächen oder Schichten dieses Schichttyps zu erzeugen, vor allem durch ein Abscheideverfahren unter vermindertem Druck wie Sputtern, vor allem magnetronunterstützt, oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD), gegebenenfalls plasmafeld-(PECVD-) unterstützt, wobei das Aufbringen vorzugsweise durch Sputtern, vor allem magnetronunterstützt, erfolgt, wobei diese Abscheidung mit guter Ausbeute und guter Abscheidegeschwindigkeit erfolgt. Eventuelle weitere Oxid- oder Nitridschichten derselben Beschichtung können gegebenenfalls auch durch dasselbe Abscheideverfahren abgeschieden werden (wobei die Abscheidungen vor allem aufeinander folgen), wobei eventuell andere auf dem Substrat vorhandene Schichten (Emaille, Glanz) unabhängig davon durch jede übliche Technik (z. B. Siebdruck oder Tintenstrahl bei Emaillen) abgeschieden werden können.
Das bevorzugt eingesetzte Sputterverfahren ist vom AC-(Wechselstrom-)Typ, DC-(Gleichstrom-)Typ oder, besonders bevorzugt, gepulsten DC-Typ, je nach Typ des Generators, der zum Polarisieren der Kathode verwendet wird. Die Targets sind zum Beispiel plan.
Die Abscheidung der (oder jeder) Schicht aus Siliziumzirkoniumnitrid erfolgt vor allem mit Hilfe eines Siliziumzirkonium-Targets mit einem Atomverhältnis von Zr zur Summe von Si + Zr, y / (x + y), das zwischen 10 % und 90 % liegt, in einer Atmosphäre, die aus einem Plasmagas (im Allgemeinen Argon) und Stickstoff besteht. Insbesondere wird ein Siliziumzirkonium-Target, das optional mit Aluminium oder Bor dotiert ist, um seine elektronische Leitfähigkeit zu erhöhen, in einer Atmosphäre aus Argon und Stickstoff verwendet.
Die aktiven Spezies des Plasmas entfernen durch den Beschuss des Targets die genannten Elemente, die sich auf dem Substrat unter Bildung der gewünschten Schicht ablagern und/oder mit dem im Plasma enthaltenen Gas reagieren, um die genannte Schicht zu bilden.
Vorteilhafterweise umfasst die Atmosphäre (bestehend aus Plasmagas) während der Abscheidung in der Kammer, in der die betreffende Abscheidung stattfindet, weniger als 1 Vol.-% Sauerstoff (der in der Kammer als Rest verbleiben oder eventuell zugeführt werden kann) oder ist sogar frei von Sauerstoff. Vorzugsweise ist der Sauerstofffluss während der Abscheidung der Schicht gleich Null, d. h. es wird kein Sauerstoff absichtlich in die Sputteratmosphäre des Targets eingebracht).
Der Abscheidedruck (bzw. Druck während der Abscheidung) der erfindungsgemäßen Schicht liegt insbesondere bei höchstens 2,5 µbar, vorzugsweise im Bereich von 1,5 µbar bis 2,3 µbar. Unter „Abscheidedruck“ versteht man den Druck, der in der Kammer herrscht, in der diese Schicht abgeschieden wird. Die Aufbringung des gewählten Drucks in der/den jeweiligen Abscheidekammer(n) trägt dazu bei, eine Schicht mit guter mechanischer und Abriebfestigkeit zu erhalten.
Die Abscheideleistung der Schicht(en) liegt ebenfalls vorzugsweise im Bereich von 2 bis 10 W/cm² des Targets, wenn die Schicht(en) abgeschieden wird(werden), und die Laufgeschwindigkeit des Substrats unter den verschiedenen Targets liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 3 m/min.
Insbesondere wird die Abscheidung auf dem bereits keramisierten und unbeheizten Substrat durchgeführt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das beschichtete Substrat anschließend einer Wärmebehandlung, insbesondere einer Abschreckbehandlung oder einem Glühen, bei einer Temperatur von beispielsweise in der Größenordnung von 750 °C bis 900 °C für etwa zehn Minuten unterzogen, wobei diese Behandlung eine Entspannung und eine weitere Erhöhung der Härte der erfindungsgemäßen Schicht ermöglicht.
Zur Erinnerung: Die Herstellung von Glaskeramikplatten geschieht in der Regel wie folgt: In einem Schmelzofen wird Glas der gewählten Zusammensetzung geschmolzen, um die Glaskeramik zu bilden, dann wird das geschmolzene Glas zu einem Standard-Band oder einer -Platte gewalzt, indem das geschmolzene Glas zwischen Walzen hindurchgeführt wird, und das Glasband wird auf die gewünschten Abmessungen zugeschnitten. Die somit zugeschnittenen Platten werden dann in an sich bekannter Weise keramisiert, wobei die Keramisierung darin besteht, die Platten gemäß dem gewählten thermischen Profil zu brennen, um das Glas in das als „Glaskeramik“ bekannte polykristalline Material umzuwandeln, das einen Ausdehnungskoeffizienten von Null oder fast Null hat und gegen Temperaturschocks, insbesondere bis zu 700 °C, beständig ist. Die Keramisierung umfasst im Allgemeinen einen Schritt der allmählichen Erhöhung der Temperatur bis zum Keimbildungsbereich, einen Schritt des Durchlaufens des Keimbildungsintervalls (z. B. zwischen 650 und 830 °C) in mehreren Minuten (z. B. zwischen 5 und 60 Minuten), eine weitere Temperaturerhöhung, um das Wachstum der Kristalle zu ermöglichen (Keramisierung in einem Bereich von z. B. 850 bis 1000 °C, wobei die Temperatur der Keramisierungsstufe mehrere Minuten lang (z. B. 5 bis 30 Minuten) gehalten wird, gefolgt von schnellem Abkühlen auf Raumtemperatur.
Gegebenenfalls umfasst das Verfahren auch einen Schneidvorgang (im Allgemeinen vor der Keramisierung), z. B. durch Wasserstrahl, mechanisches Abziehen mit einem Schneidrad usw., gefolgt von einem Formgebungsvorgang (Schleifen, Fasen usw.).
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, schränken sie aber nicht ein.
In diesen Beispielen wurden 20 cm mal 20 cm große Plättchen desselben durchscheinenden schwarzen Glaskeramiksubstrats verwendet, das unter der Bezeichnung KeraBlack+ von der Firma Eurokera vertrieben wird, wobei diese Plättchen eine glatte Oberseite und eine mit Zacken versehene Unterseite und eine Dicke von 4 mm aufweisen.
Auf diesen Plättchen wurde eine 1200 nm dicke Schicht aus Si_xZr_yN_z mit einem Atomverhältnis von Zr zur Summe von Si + Zr, y / (x + y), von 32 % durch magnetronunterstütztes Sputtern im gepulsten Gleichstrom bei einem niedrigen Druck in der Größenordnung von 2 µbar abgeschieden, mit einer Leistungsdichte pro Flächeneinheit des Targets von weniger als 6 W/cm² und einem Stickstoffgehalt zwischen 55 und 65 %.
Die Härte H und der Elastizitätsmodul E der blanken Glaskeramik und dann der Glaskeramik mit der zuvor abgeschiedenen Schicht wurden dann mit einem Nanoindenter vom Typ DCMII-400 gemessen, wobei als Spitze eine pyramidenförmige Diamantspitze vom Typ Berkovich (3 Seiten) gemäß der Norm NF EN ISO 14577 verwendet wurde.
Es wurde festgestellt, dass die blanke Glaskeramik eine Härte von 7,5 GPa aufwies und dass die Abscheidung einer dicken Schicht Siliziumzirkoniumnitrid die Härte auf etwa 14,5 GPa erhöhte. Der Elastizitätsmodul (oder E-Modul) E der Schicht betrug 140 GPa.
Anschließend wurde die beschichtete Glaskeramik 10 Minuten lang bei 850 °C getempert (oder abgeschreckt), was zu noch höheren Werten der Härte des beschichteten Substrats und des Elastizitätsmoduls E der Schicht führte: H=15,5-20,5 GPa und E=155 GPa.
Die Abriebfestigkeit dieser Proben wurde auch mit einem von Norton vertriebenen Schleifpapier vom Typ P800 mit Siliziumkarbidkörnern mit einem mittleren Äquivalentdurchmesser von 20 µm gemessen, indem das Papier über eine Strecke von 3,81 cm mit einer Geschwindigkeit von 15 Hin- und Herbewegungen pro Minute und einem angewandten Druck von 5 N/cm² über die Glaskeramikoberfläche (blank oder beschichtet) hin und her bewegt wurde. Die Messungen hinsichtlich der Anzahl von Kratzern wurden anhand von Fotos vorgenommen, die durch Beleuchten der Proben mit 3-farbigen Leuchtdioden in einer Lichtbox aufgenommen wurden. Zur Analyse der aufgenommenen Fotos wurde eine Bildverarbeitung (binärisiert in schwarz-weiß, um die Kratzer als schwarze Pixel und den nicht zerkratzten Teil als weiße Pixel darzustellen) durchgeführt. Es wurde ein „Kratzfestigkeitsindex“ ausgewertet, der einen Index x angibt, der der Anzahl y schwarzer Pixel entspricht, die auf einem aus 132.000 Pixeln bestehenden Bild festgestellt wurden, dividiert durch 10.000 (x=y/10.000, wobei der Index x beispielsweise 1 ist, wenn es 10.000 schwarze Pixel gibt, 2, wenn es 20.000 schwarze Pixel gibt, usw.). Die blanke Glaskeramik erhielt einen Index von 4, während die erfindungsgemäß beschichtete Glaskeramik einen Index von 2 vor der thermischen Glühbehandlung und von 1 nach der thermischen Glühbehandlung bei einer Temperatur in der Größenordnung von 850 °C für die Dauer von etwa zehn Minuten erhielt, was eine erhebliche Verringerung der Anzahl von Kratzern im Vergleich zu einer blanken Glaskeramik zeigt.
Der Reibungskoeffizient wurde auch mit einem von CSM Instruments vertriebenen CSM-Microscratch-Gerät gemessen. Eine konstante Kraft von 1 N wurde auf eine Edelstahlkugel mit einem Durchmesser von 1 cm ausgeübt, die sich mit konstanter Geschwindigkeit über eine Strecke von 2 cm bewegte, wobei insgesamt 30 Durchläufe ausgeführt wurden. Der gemessene Reibungskoeffizient war das von Sensoren gemessene Verhältnis zwischen der aufgebrachten Tangentialkraft und der ausgeübten Normalkraft. Der gemessene Reibungskoeffizient für die blanke Glaskeramik (Kontakt Glaskeramik/Metall) betrug 0,3, der für beschichtete Glaskeramik war auf 0,2 verringert. Im Vergleich dazu lag der Reibungskoeffizient, der bei Verwendung einer harten SiN-basierten Beschichtung (ohne Zirkonium) mit der gleichen Dicke wie die erfindungsgemäße Beschichtung erzielt wurde, mit 0,4 höher.
Dieselben Proben wurden einem Test mit metallischer Reibung auf einem (von Taber vertriebenen) 5750 Linear Abraser mit einem flachen Scheuerpad aus rostfreiem Stahl unterzogen, wobei sich der Arm, der das Scheuerpad trägt, über eine Strecke von 3,81 cm mit einer Geschwindigkeit von 60 Zyklen pro Minute und einer Andruckkraft von 2 MPa bewegt. Der Test bestand darin, Hin- und Herbewegungen auszuführen und die Anzahl der Zyklen zu bestimmen, nach denen eine metallische Ablagerung auf der Oberfläche beobachtet wurde; dabei ermöglicht es dieser Test, die Bewegung eines Kochtopfs auf der Oberfläche einer Glaskeramik zu simulieren, wobei die Bewegung der Kochtöpfe zwei Typen von Beschädigung erzeugt: Kratzer in Form von metallischen Ablagerungen von der Pfanne und plastische Verformungen oder Risse oder Abschürfungen der Glaskeramik.
Auf der blanken Glaskeramik zerkratzte das Scheuerpad die Oberfläche in weniger als zwanzig Zyklen, ebenso wie bei Proben, die nur eine Abscheidung (von der gleichen Dicke wie die erfindungsgemäße Schicht) aus TiOx oder TiZrOx trugen, wobei die Probe mit einer Schicht aus SiN nach etwa dreißig Zyklen zu metallischen Ablagerungen führte.
Die erfindungsgemäße Probe (mit der vorgenannten SiZrN-Schicht) wurde erst nach etwa 60 Zyklen zerkratzt, also nach doppelt so vielen Zyklen wie die beste der vorhergehenden Vergleichsproben.
Die Zugabe einer 5 nm dicken Schicht aus TiOx bzw. TiZrOx, mit einem Reibungskoeffizienten von 0,17 bzw. 0,15, zu der bereits erwähnten SiZrN-Schicht verbesserte diese Ergebnisse weiter, so dass weit über hundert Zyklen überschritten werden konnten.
Verschiedene Tests zur Reinigung von Oberflächen mit Spuren von Kaffee, Milch, Essig, angebrannter Tomatensoße, sowohl kalt als auch heiß, mit verschiedenen Haushaltsprodukten (z. B. Produkte der Marke VitroClen der Firma Reckitt Benckiser oder ein Induktions- und Glaskeramikreiniger der Firma Kiraviv) zeigten ebenfalls, dass Glaskeramiken, die mit der gemäß der Erfindung ausgewählten Schicht beschichtet sind, leicht zu reinigen waren und dass die Schicht nicht chemisch beschädigt wurde. Die Beschichtung blätterte auch nicht nach thermischen Schocks bei 620 °C ab, noch wies sie nach 100 Stunden bei 580 °C eine Beschädigung auf.
Die erfindungsgemäßen Artikel können vor allem vorteilhafter Weise zur Herstellung einer neuen Reihe von Kochplatten für Herde oder Kochfelder oder einer neuen Reihe von Arbeitsplatten, Konsolen, Anrichten, Mittelinseln usw. verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0437228 A [0033]
US 5070045 A [0033]
FR 2657079 [0033]
WO 2012156444 A [0033]
WO 2008053110 [0033]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm NF EN ISO 14577 [0017, 0054]
Norm EN 410 [0032]

Claims

Glaskeramikartikel, der mindestens ein Substrat, wie z. B. eine Platte, aus Glaskeramik umfasst, wobei das Substrat in mindestens einer Zone mit mindestens einer Schicht beschichtet ist, die Siliziumzirkoniumnitrid, Si_xZr_yN_z, mit einem Atomverhältnis von Zr zur Summe von Si + Zr, y / (x + y), von 10 % bis 90 %, vorzugsweise von 15 % bis 50 %, und insbesondere von 28 % bis 33 %, umfasst.
Glaskeramikartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine Schicht aus Siliziumzirkoniumnitrid ist, die aus mindestens 85 Gew.-%, oder sogar nur, mit Ausnahme von eventuell vorhandenen Verunreinigungen, die in diesem Fall nicht mehr als 5 % der Schicht ausmachen, aus Silizium, Zirkonium und Stickstoff besteht.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht in einem Bereich von 200 bis 5000 nm, insbesondere 700 bis 2500 nm, und vorzugsweise 1000 bis 1500 nm, liegt.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine Härte H größer als 15 GPa, insbesondere größer als 20 GPa oder sogar größer als 30 GPa, und einen Elastizitätsmodul E größer als 140 GPa, insbesondere größer als 150 GPa, aufweist.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit der genannten Schicht nur eine einzige Schicht aus Siliziumzirkoniumnitrid enthält oder nur die genannte Schicht enthält.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit mindestens einer Emaille- und/oder Lackschicht, insbesondere vom glänzenden Typ, auf oder unter der Siliziumzirkoniumnitrid enthaltenden Schicht beschichtet ist.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht direkt, ohne irgendeine andere darunterliegende Beschichtungsschicht, mit dem Glaskeramiksubstrat in Kontakt ist.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Schicht oder mindestens eine Schicht, die Siliziumzirkoniumnitrid enthält, die äußere Schicht der Beschichtung bildet, die diese auf der Glaskeramik enthält.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit mindestens einer Schicht mit einem Reibungskoeffizienten von weniger als 0,25 beschichtet ist.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine Nitrierungszahl z im Bereich von 4/3 (x + y) bis 5/3 (x + y) aufweist.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Dotierstoff(en), insbesondere Aluminium, im verwendeten Target sowie in der Schicht, oder der Anteil anderer Komponente(n) in der Schicht weniger als 15 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-% oder sogar Null beträgt.
Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Kochvorrichtung handelt, die zusätzlich ein oder mehrere Heizelemente umfasst.