專利名稱：一種低輻射玻璃及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種特種玻璃及其制造方法，特別是一種不含銀低輻射玻璃及其制造方法。
背景技術：
目前，低輻射鍍膜玻璃的生產方法主要有兩種。一種是在線鍍膜，一般指在浮法玻璃生產過程中，在溫度較高的玻璃表面按一定配比噴涂某些化學試劑，使玻璃表面形成具有一定低輻射功能的化合物薄膜，具有較好的物理化學性能，因此較為適合在民用領域推廣。另一種是離線鍍膜。一般指將輻射率極低的銀或其他金屬化合物按一定比例通過真空磁控濺射的方式將其鍍在玻璃表面。例如，申請號為“200910093267”，名稱為“低輻射玻璃”的中國發明專利申請；申請號為“201010594602”，名稱為“一種低輻射玻璃”的中國發明專利申請；專利號為“201020252121”，名稱為“一種低輻射玻璃”的中國實用新型專利所公開的低輻射玻璃。在線鍍膜玻璃受其工藝影響，光學及熱學性能相對于離線低輻射鍍膜玻璃要差很多，且原色變化及遮陽性能較難控制，顏色單一，所以不如離線鍍膜使用廣泛。目前離線鍍膜工藝生產的低輻射玻璃主要有兩種加工方式一種是先鋼化后鍍膜，另一種是先鍍膜后鋼化。在傳統的低輻射玻璃加工過程中，為了能實現較好的U值和選擇系數Lsg，就必須增加膜層中的銀層厚度來降低玻璃膜層的輻射率，以得到理想的選擇系數，但是增加銀層厚度就意味著可見光透過率降低、外觀顏色呈現干擾色，影響玻璃的使用。而市場上所推廣的可鋼化低輻射鍍膜產品，因采用先鍍膜后鋼化的加工方式，在后續加工過程中會導致如下問題1、在鋼化熱處理過程中，玻璃結構中的堿金屬離子活性增強，部分離子會滲透到膜層中，破壞電介子層及銀層；2、在鋼化熱處理過程中，高溫空氣中的氧氣很容易滲透到膜層中，使膜層部分氧化甚至全部氧化；3、在生產包裝及日后加工運輸過程中，為防止銀層的氧化采用防潮、隔絕空氣包裝，加大了生產及運輸成本。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種具有良好的外觀顏色，膜層不易脫落、不氧化的低輻射玻璃及其制造方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種低輻射玻璃，包括玻璃基片和附著在所述玻璃基片上的膜層，其中，所述膜層包括依次疊合的底層電介質組合層、功能層、阻擋層和頂層電介質組合層，所述底層電介質組合層貼附在所述玻璃基片上。上述的低輻射玻璃，其中，所述功能層為摻鎢氧化鋁鋅電介質層。上述的低輻射玻璃，其中，所述摻鎢氧化鋅鋁電介質層采用化學計量比為aiO/Al203/ff = 96 2 2的熔鑄式靶材。
上述的低輻射玻璃，其中，所述摻鎢氧化鋅鋁電介質層的厚度為190 230nm。上述的低輻射玻璃，其中，所述底層電介質組合層包括Ti02、ZnSnOX, SnO2, ZnO, SiO2, Ta205> BiO2, Al2O3, ZnAl2O4, Nb2O5 和 Si3N4 中的一種或幾種。上述的低輻射玻璃，其中，所述底層電介質組合層的厚度為25 35nm。上述的低輻射玻璃，其中，所述阻隔層的材料包括Ni、Cr、NiCrOX和NiCrNX中的一種或幾種。上述的低輻射玻璃，其中，所述頂層電介質組合層包括T0i2、ZnSnOX, SnO2, ZnO, SiO2, Ta205> BiO2, Al2O3, ZnAl2O4, Nb2O5 和 Si3N4 中的一種或幾種。為了更好地實現上述目的，本發明還提供了一種低輻射玻璃的制造方法，其中，包括如下步驟a、玻璃基片準備，清洗玻璃基片，干燥后置于磁控濺射區；b、沉積底層電介質組合層，采用中頻電源加旋轉陰極濺射在玻璃基片上沉積底層電介質組合層；C、沉積功能層，采用中頻電源加旋轉陰極濺射在底層電介質組合層上沉積功能層；d、沉積阻擋層，采用直流電源加脈沖濺射在功能層上沉積阻擋層；e、沉積頂層電介質組合層，采用中頻電源加旋轉陰極濺射在阻擋層上沉積頂層電介質組合層。上述的低輻射玻璃的加工方法，其中，所述功能層為摻鎢氧化鋅鋁電介質層，采用化學計量比為ai0/Al203/W = 96 2 2的熔鑄式靶材，將其鍍覆在所述底層電介質組合層上。本發明的技術效果在于本發明的低輻射玻璃不含銀，玻璃通過鋼化使摻鎢氧化鋅鋁膜層結構發生改變而具有低輻射功能，鋼化后輻射率可達到0. 15以下。該玻璃具有良好的外觀顏色、膜層不易脫落、不氧化等特點。可單片或合中空使用，也可夾層使用，在中空使用時不用邊部除膜，節約了生產成本，提高了生產效率。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1為本發明一實施例的低輻射玻璃結構示意圖；圖2為本發明一實施例的低輻射玻璃的制造方法流程圖。其中，附圖標記1玻璃基片2 膜層21底層電介質組合層22功能層23阻擋層M頂層電介質組合層a e 步驟
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述參見圖1，圖1為本發明一實施例的低輻射玻璃結構示意圖。本發明的低輻射玻璃，包括玻璃基片1和附著在所述玻璃基片1上的膜層2，所述膜層2包括依次疊合的底層電介質組合層21、功能層22、阻擋層23和頂層電介質組合層對，所述底層電介質組合層21 貼附在所述玻璃基片1上。本實施例中，所述功能層22優選為摻鎢氧化鋁鋅電介質層。所述摻鎢氧化鋅鋁電介質層優選采用化學計量比為ai0/Al203/W = 96 2 2的熔鑄式靶材。所述摻鎢氧化鋅鋁電介質層的厚度優選為190 230nm，更優選的膜層2厚度為200 220nm。本實施例中，所述底層電介質組合層21可包括Ti02、ZnSnOX, SnO2, ZnO, SiO2, Ta2O5, BiO2, A1203、ZnAl2O4, Nb2O5和Si3N4中的一種或幾種。優選材料SiO2,即用氧化硅層， 并可配選使用ZnAl204、Si3N4等材料，優選的膜層厚度為25 35nm，更優選的膜層厚度為 29 33nm，最優選的膜層厚度為30 31nm。所述阻隔層的材料可包括Ni、Cr、NiCrOX和 NiCrNX中的一種或幾種。阻擋層23，一般采用材料Ni、Cr、NiCrOX和NiCrNX中的一種或幾種構成。優選的材料為NiCr，并可配選Ti等材料，優選膜層厚度為0 5nm，更優選的厚度為1 3nm。所述頂層電介質組合層M所采用的材料一般為金屬氧化物或氮化物，可包括 TiO2, ZnSnOX、SnO2, ZnO, SiO2, Ta2O5, Bi02、A1203、ZnAl2O4, Nb2O5 和 Si3N4 中的一種或幾種，優選材料SiO2,即用氧化硅層，并可配選使用ZnAl2CV Si3N4等材料，優選的膜層厚度為33 40m，更優選的膜層厚度為35 38nm，最優選的膜層厚度為36 37nm。下面，以脈沖磁控濺射方法為例，具體說明本發明無銀低輻射玻璃的制備。參見圖 2，圖2為本發明一實施例的低輻射玻璃的制造方法流程圖。本發明的低輻射玻璃的制造方法，包括如下步驟a、玻璃基片1準備，清洗玻璃基片1，干燥后置于磁控濺射區；b、沉積底層電介質組合層21，采用中頻電源加旋轉陰極濺射在玻璃基片1上沉積底層電介質組合層21 ；C、沉積功能層22，采用中頻電源加旋轉陰極濺射在底層電介質組合層21上沉積功能層22 ；d、沉積阻擋層23，采用直流電源加脈沖濺射在功能層22上沉積阻擋層23 ；e、沉積頂層電介質組合層對，采用中頻電源加旋轉陰極濺射在阻擋層23上沉積頂層電介質組合層對。其中，所述功能層22優選為摻鎢氧化鋅鋁電介質層，采用化學計量比為SiO/ Al203/ff = 96 2 2的熔鑄式靶材，將其鍍覆在所述底層電介質組合層21上。首先，提供玻璃基片1，并通過清洗機對玻璃基片1進行清洗、吹干處理，將玻璃基片1送入磁控濺射腔室，準備鍍膜濺射。沉積鍍膜時，鍍膜線配置保持系統背景真空真空度在3X IO-6Hibar以上的無油分子泵；鎳鎘靶的鄰近隔倉位配置有用于吸收水分的低溫泵；中頻電源加旋轉陰極濺射是在設備功率為30 50kw的氬氮氛圍或設備功率為30 50kw的氬氧氛圍中進行，頻率為40kHz ；直流電源加脈沖濺射是在氬氣氛圍或氬氧氛圍中進行，功率為2 ^w。
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其中，中頻電源加旋轉陰極濺射沉積形成氧化物層時在氬氧氛圍中進行，而沉積形成氮化物層時在氬氮氛圍內進行；直流電源加脈沖濺射沉積形成金屬層或合金層時在氬氣氛圍中進行，而沉積形成氧化物層時在氬氧氛圍中進行。本發明低輻射玻璃的制備采用真空磁控濺射鍍膜，每一膜層可以由單一物質沉積形成，也可以由幾種不同的物質依次沉積形成。本實施例中，在玻璃基片1上濺射鍍覆底層電介質組合層21，所用靶材優選SiO2, 功率為30kw 40kw，所用工作氣氛為氬氣和氮氣混合氣體，其比例為1 2，選配其它金屬氧化物時，所用工作氣氛為氬氣和氧氣混合氣體，比例同樣為1 2，所用工作氣氛為氬氣和氧氣混合氣體，比例為500sccm lOOOsccm。生產時工藝真空度優選為2. OX 10_3mbar 8X l(T3mbar，更優選的工藝真空度為 2. 5X l(T3mbar 3. 5X l(T3mbar ；在底層電介質組合層21上濺射鍍覆第一層摻鎢氧化鋅鋁電介質阻擋層23，所用功率為190kw 200kw，所用工作氣體為純氬氣Ar，氣體流量為2000sccm ；在摻鎢氧化鋅鋁電介質阻擋層23上鍍覆阻擋層23，優選材料為NiCr，直流電源加脈沖濺射沉積，濺射功率為2kw 6kw，所用工作氣體為純氬氣Ar，氣體流量為2000sCCm ；在最外層濺射鍍覆底層電介質組合層21，所用靶材優SiO2,功率為40kw 50kw， 所用工作氣氛為氬氣和氮氣混合氣體，其比例為1 2，選配其它金屬氧化物時，所用工作氣氛為氬氣和氧氣混合氣體，比例同樣為1 2，所用工作氣氛為氬氣和氧氣混合氣體，比例為 500sccm lOOOsccm。在各膜層按順序鍍覆完成后，本實施例中的低輻射玻璃在后續加工中可承受磨邊工藝的加工，磨邊時玻璃邊部不會產生劃傷或脫膜現象；可承受680 720V的高溫鋼化熱處理加工工藝，鋼化后膜層2表面無外觀缺陷；同時，本發明的低輻射玻璃在鋼化熱處理工藝后，可承受中空純水洗刷3次以上而不會產生不可接受的劃傷、脫膜等外觀缺陷。這說明本發明的低輻射玻璃的膜層結構穩定，理化性能及機械性能優良。在光學性能方面，本發明實施例單片顏色如下表一。在本發明實施例中，鍍膜玻璃的光學性能為美國Hunter lab公司生產的Color QuestXE光學儀器測定，顏色參數為按國際慣例對色度空間的定義。表一
權利要求
1.一種低輻射玻璃，包括玻璃基片和附著在所述玻璃基片上的膜層，其特征在于，所述膜層包括依次疊合的底層電介質組合層、功能層、阻擋層和頂層電介質組合層，所述底層電介質組合層貼附在所述玻璃基片上。
2.如權利要求1所述的低輻射玻璃，其特征在于，所述功能層為摻鎢氧化鋁鋅電介質層。
3.如權利要求2所述的低輻射玻璃，其特征在于，所述摻鎢氧化鋅鋁電介質層采用化學計量比為Zn0/Al203/W = 96 2 2的熔鑄式靶材。
4.如權利要求3所述的低輻射玻璃，其特征在于，所述摻鎢氧化鋅鋁電介質層的厚度為 190 230nm。
5.如權利要求1、2、3或4所述的低輻射玻璃，其特征在于，所述底層電介質組合層包括TiO2, ZnSnOX、SnO2, ZnO, SiO2, Ta2O5, Bi02、A1203、ZnAl2O4、Nb2O5 和 Si3N4 中的一種或幾種。
6.如權利要求5所述的低輻射玻璃，其特征在于，所述底層電介質組合層的厚度為25 35nm。
7.如權利要求1、2、3、4或6所述的低輻射玻璃，其特征在于，所述阻擋層的材料包括Ni、Cr、NiCrOX和NiCrNX中的一種或幾種。
8.如權利要求1、2、3、4或6所述的低輻射玻璃，其特征在于，所述頂層電介質組合層包括 TiO2, ZnSnOX、SnO2, ZnO, SiO2, Ta2O5, Bi02、A1203、ZnAl2O4、Nb2O5 和 Si3N4 中的一種或幾種。
9.一種低輻射玻璃的制造方法，其特征在于，包括如下步驟a、玻璃基片準備，清洗玻璃基片，干燥后置于磁控濺射區；b、沉積底層電介質組合層，采用中頻電源加旋轉陰極濺射在玻璃基片上沉積底層電介質組合層；C、沉積功能層，采用中頻電源加旋轉陰極濺射在底層電介質組合層上沉積功能層；d、沉積阻擋層，采用直流電源加脈沖濺射在功能層上沉積阻擋層；e、沉積頂層電介質組合層，采用中頻電源加旋轉陰極濺射在阻擋層上沉積頂層電介質組合層。
10.如權利要求9所述的低輻射玻璃的加工方法，其特征在于，所述功能層為摻鎢氧化鋅鋁電介質層，采用化學計量比為ai0/Al203/W = 96 2 2的熔鑄式靶材，將其鍍覆在所述底層電介質組合層上。
全文摘要
一種低輻射玻璃及其制造方法，該低輻射玻璃包括玻璃基片和附著在所述玻璃基片上的膜層，所述膜層包括依次疊合的底層電介質組合層、功能層、阻擋層和頂層電介質組合層，所述底層電介質組合層貼附在所述玻璃基片上。該制造方法包括如下步驟玻璃基片準備、沉積底層電介質組合層、沉積功能層、沉積阻擋層和沉積頂層電介質組合層。本發明的玻璃具有良好的外觀顏色、膜層不易脫落、不氧化等特點。可單片或合中空使用，也可夾層使用，在中空使用時不用邊部除膜，節約了生產成本，提高了生產效率。
文檔編號C03C17/36GK102582167SQ20111045131
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者劉霄楓, 曾小棉, 杜彥, 王爍, 陳可明 申請人:中國南玻集團股份有限公司, 天津南玻節能玻璃有限公司