专利名称：热稳定低辐射复合膜玻璃及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种玻璃，具体地说是一种热稳定低辐射复合膜玻璃，以及生产该玻璃的生产工艺。
背景技术：
玻璃被广泛应用于商用和民用建筑上用来采光。单层玻璃的传热系数通常比建筑物墙壁高得多，门窗的玻璃成为建筑物采暖和空调系统的重要耗能因素。因此，20世纪80年代以来，研究人员开发了低辐射膜中空玻璃，以降低玻璃窗的热损失，减少冬天采暖和夏天空调的能耗。建筑用低辐射膜大体有两种类型，一类为掺杂氧化物半导体低辐射膜，又称透明导电氧化物膜，例如采用在玻璃生产线上高温热分解制备氟掺杂氧化锡低辐射膜，这种低辐射膜具有导电性、金属性和红外反射性，其红外热辐射比较大，约0.20。这种低辐射膜玻璃的主要优点是在空气中稳定性很好，可以长期存放，并且，其在高温下热稳定性也较好，在空气中350℃加热一小时，其膜层不会受到破坏，进一步升温，其红外热辐射比逐步增加，光学性能也逐渐变差。另一类是银基低辐射复合膜，采用真空中磁控溅射技术在玻璃上沉积复合膜，其基本膜层结构为C1/Ag/C2/玻璃，其中金属银层Ag为红外反射层，C1和C2为电介质层。这类低辐射膜需要折射率较高的电介质层，电介质层主要采用氧化锡SnO2和氧化锌ZnO。这类低辐射膜具有较高的可见光透射比和较低的辐射比，辐射比在0.05-0.10之间，这种镀有银基低辐射膜的玻璃已经被广泛应用于建筑行业。但是这类低辐射膜玻璃主要缺点是热稳定性较差，不能在空气中长期存放，不耐高温烤烘，在空气中加热到200～300℃保持0.5～1小时后，膜层遭到破坏。这一膜层结构使得覆用C1/Ag/C2膜层结构的玻璃不能用来作真空玻璃，因为真空玻璃在制作过程中需要升温到450℃，且保持0.5～1小时。在1990年以后，出现了一种能达到热稳定的Ag基低辐射膜玻璃，能进行耐高温加工弯曲。这种低辐射膜是以通常的银基低辐射膜作基础，在银层和电介质层之间加上一薄层金属钛阻挡层，在高温加工过程中，利用金属钛层氧化来保护金属银层不被损坏。但是，这种低辐射膜玻璃在进行热加工过程中难度是很大的，如果钛金属层太薄，则保护作用不够，在加热后膜层将被破坏；如果钛金属层太厚，则加热后金属层未能充分氧化，导致膜的光学性能不一致。后来又采用镍铬合金替代金属钛阻挡层，抗氧化性能有进一步提高，但其性能效果仍然不尽如人意。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种加工方便、热稳定好、可见光透射比高、辐射比低的热稳定低辐射复合膜玻璃，以及生产该玻璃的生产工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是热稳定低辐射复合膜玻璃，在玻璃基片上沉积有由底层电介质层、保护层、银层和表层电介质层组成的复合膜，所述底层电介质层为氮化铝，厚度为40～55nm；所述保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm；所述银层的厚度为10～18nm；所述表层电介质层为氮化铝或氧化铝，厚度为40～65nm。
所述银层与表层电介质层之间还设有一层保护层，该保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm。
所述表层电介质层采用氮化铝时，厚度为40～55nm；所述表层电介质层采用氧化铝时，厚度为50～65nm。
热稳定低辐射复合膜玻璃，在玻璃基片上覆盖有由底层电介质层、保护层、第一银层、隔离电介质层、第二银层和表层电介质层组成的复合膜，所述底层电介质层为氮化铝，厚度为40～55nm；所述保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm；所述第一银层和第二银层的厚度为10～18nm；所述隔离电介质层为氮化铝，厚度为80～110nm；所述表层电介质层为氮化铝或氧化铝，厚度为40～65nm。
所述第二银层与表层电介质层之间还设有一层保护层，该保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm。
所述表层电介质层采用氮化铝时，厚度为40～55nm；所述表层电介质层采用氧化铝时，厚度为50～65nm。
热稳定低辐射复合膜玻璃，在玻璃基片上覆盖有由底层电介质层、银层、保护层和表层电介质层组成的复合膜，所述底层电介质层为氮化铝，厚度为40～55nm；所述银层的厚度为10～18nm；所述保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm；所述表层电介质层为氮化铝或氧化铝，厚度为40～65nm。
所述表层电介质层采用氮化铝时，厚度为40～55nm；所述表层电介质层采用氧化铝时，厚度为50～65nm。
热稳定低辐射复合膜玻璃，在玻璃基片上覆盖有由底层电介质层、第一银层、隔离电介质层、第二银层、保护层和表层电介质层组成的复合膜，所述底层电介质层为氮化铝，厚度为40～55nm；所述第一银层和第二银层的厚度为10～18nm；所述隔离电介质层为氮化铝，厚度为80～110nm；所述保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm；所述表层电介质层为氮化铝或氧化铝，厚度为40～65nm。
所述表层电介质层采用氮化铝时，厚度为40～55nm；所述表层电介质层采用氧化铝时，厚度为50～65nm。
热稳定低辐射复合膜玻璃的生产工艺，所述复合膜采用真空溅射技术沉积制备铝靶在氩气和氮气的混合气体中采用中频反应溅射沉积氮化铝表层电介质层、隔离电介质层或底层电介质层；铝靶在氩气和氧气的混合气体中采用中频反应溅射沉积氧化铝表层电介质层；银靶在氩气中通过直流溅射沉积银层；不锈钢或镍铬合金靶在氩气中通过直流溅射沉积不锈钢保护层或镍铬合金保护层；不锈钢或镍铬合金靶在氩气和氮气的混合气体中或在氩气和氧气的混合气体中溅射沉积不锈钢或镍铬合金的部分氮化物或部分氧化物保护层。
沉积电介质层的溅射气压为0.2～0.6Pa；沉积保护层的溅射气压为0.2～0.5Pa；沉积银层的溅射气压为0.09～0.3Pa。
在制备复合膜的过程中通过调节溅射靶功率和玻璃基片通过溅射镀膜室的速度来调节各层的厚度。
由于本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃采用了氮化铝或氧化铝作为电介质层，加上不锈钢、镍铬合金层作为保护层，其优点是空气中热稳定性很好，能长期存放；空气中高温下热稳定性也很好，低辐射膜在经过450-550℃高温加热1小时过程后，膜层不损坏，光学性能几乎未发生变化。本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃的可见光透射比达到了0.50～0.80，其辐射比只有0.05～0.10，因此，本发明同时具有了高热稳定性和低辐射比的优点，可广泛应用于节能建筑玻璃、汽车玻璃等行业，降低玻璃热损，减少冬天采暖和夏天空调能耗。在本发明中，采用氧化铝电介质层与采用氮化铝电介质层的复合膜玻璃相比较，高温空气中热稳定性较好，但底层电介质采用氮化铝层的低辐射膜玻璃可见光透射比要比氧化铝高。采用保护层与没有保护层比较，低辐射复合膜耐高温热稳定性增强，但膜层的可见光透射比降低。采用只有一层保护层低辐射膜玻璃与两层保护层比较，耐高温热稳定性稍差，耐高温的温度稍低，但膜层的可见光透射比较高。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃的第一种实施例的结构示意图；图2为本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃的第二种实施例的结构示意图；图3为本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃的第三种实施例的结构示意图；图4为本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃的第四种实施例的结构示意图；图5为本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃的第五种实施例的结构示意图；图6为本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃的第六种实施例的结构示意图。
具体实施例方式
如图1所示，该实施例是一种单银层结构的热稳定低辐射复合膜玻璃，它是在玻璃基片上依次设有由氮化铝组成的底层电介质层、由不锈钢或镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物组成的保护层、银层和由氮化铝或氧化铝组成的表层电介质层，即其膜层结构是玻璃基片/底层电介质层/保护层/银层/表层电介质层。其中，氮化铝底层电介质层的厚度可以取40～55nm之间的任一数值；不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物保护层的厚度可以取1～10nm之间的任一数值；银层的厚度可取10～18nm之间任一数值；表层电介质层在使用氮化铝时，厚度可以取40～55nm之间任一数值，表层电介质层采用氧化铝时，厚度可以取50～65nm之间的任一数值。
如图2所示，该实施例是另一种单银层结构的热稳定低辐射复合膜玻璃，它是在图1所示实施例的基础上，在银层与表层电介质层之间添加了一层保护层，即其模层结构是玻璃基片/底层电介质层/第一保护层/银层/第二保护层/表层电介质层。通过置两个保护层起到了更好的保护作用，使成品玻璃具有更好的热稳定性。两层保护层都是采用不锈钢或镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度在1～10nm之间，其余膜层的成分与厚底与图1所示实施例相同。
如图3所示，该实施例是再一种单银层结构的热稳定低辐射复合膜玻璃，它是在玻璃基片上依次设有由氮化铝组成的底层电介质层、银层、由不锈钢或镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物组成的保护层和由氮化铝或氧化铝组成的表层电介质层，即其膜层结构是玻璃基片/底层电介质层/银层/保护层/表层电介质层。其中，氮化铝底层电介质层的厚度可以取40～55nm之间的任一数值；银层的厚度可取10～18nm之间任一数值；不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物保护层的厚度可以取1～10nm之间的任一数值；表层电介质层在使用氮化铝时，厚度可以取40～55nm之间任一数值，表层电介质层采用氧化铝时，厚度可以取50～65nm之间的任一数值。
如图4所示，该实施例是一种双银层结构的热稳定低辐射复合膜玻璃，它是在玻璃基片上依次设有由氮化铝组成的底层电介质层、由不锈钢或镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物组成的保护层、第一银层、由氮化铝组成的隔离电介质层、第二银层和由氮化铝或氧化铝组成的表层电介质层，即其膜层结构是玻璃基片/底层电介质层/保护层/第一银层/隔离电介质层(第二电介质层)/第二银层/表层电介质层。其中，氮化铝底层电介质层的厚度可以取40～55nm之间的任意数值；不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物保护层的厚度可以取1～10nm之间的任一数值；第一银层和第二银层的厚度可取10～18nm之间任一数值；氮化铝隔离电介质层的厚度可取80～110nm之间的任一数值；表层电介质层在使用氮化铝时，厚度可以取40～55nm之间任一数值，表层电介质层采用氧化铝时，厚度可以取50～65nm之间的任一数值。
如图5所示，该实施例是另一种双银层结构的热稳定低辐射复合膜玻璃，它是在图4所示实施例基础上，在第二银层与表层电介质层之间添加了一层保护层，即其膜层结构是玻璃基片/底层电介质层/第一保护层/第一银层/隔离电介质层/第二银层/第二保护层/表层电介质层，两层保护层起到了更好的保护作用，使成品玻璃具有更好的热稳定性。两层保护层同样都采用不锈钢或镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度在1～10nm之间，其余膜层的成分与厚度与图4所示实施例相同。
如图6所示，该实施例是再一种双银层结构的热稳定低辐射复合膜玻璃，它是在玻璃基片上依次设有由氮化铝组成的底层电介质层、第一银层、由氮化铝组成的隔离电介质层、第二银层、由不锈钢或镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物组成的保护层和由氮化铝或氧化铝组成的表层电介质层，即其膜层结构是玻璃基片/底层电介质层/第一银层/隔离电介质层/第二银层/保护层/表层电介质层。其中，氮化铝底层电介质层的厚度可以取40～55nm之间的任意数值；第一银层和第二银层的厚度可取10～18nm之间任一数值；氮化铝隔离电介质层的厚度可取80～110nm之间的任一数值；不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物保护层的厚度可以取1～10nm之间的任一数值；表层电介质层在使用氮化铝时，厚度可以取40～55nm之间任一数值，表层电介质层采用氧化铝时，厚度可以取50～65nm之间的任一数值。
在生产上述热稳定低辐射复合膜玻璃时，玻璃上的复合膜可以通过真空溅射技术沉积制备将玻璃基片依次通过各溅射镀膜室，在各溅射镀膜室中分别利用真空溅射技术分别镀上电介质层、保护层、银层等。通过控制溅射靶的功率和玻璃基片通过溅射镀膜室的速度可以控制各镀层的厚度。
下面以生产图2所示实施例的过程来说明本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃的生产工艺。
(1)未镀膜的原片玻璃基片通过铝靶溅射镀膜室，在铝靶溅射镀膜室中，铝靶在氩气和氮气的混合气体中采用中频反应溅射沉积氮化铝底层电介质层，沉积电介质层的溅射气压控制在0.2～0.6Pa，通过控制溅射靶功率和玻璃基片通过溅射镀膜室的速度来控制底层电介质层达到所需要的厚度；(2)将镀好底层电介质层的玻璃基片送入不锈钢靶溅射镀膜室，在不锈钢靶溅射镀膜室中，不锈钢靶在氩气中通过直流溅射沉积不锈钢保护层，沉积不锈钢保护层的溅射气压控制在0.2～0.5Pa，通过控制溅射靶功率和玻璃基片通过溅射镀膜室的速度来控制保护层达到所需要的厚度；(3)将镀好底层电介质层和第一个保护层的玻璃基片送入银靶溅射镀膜室，在银靶溅射镀膜室中，银靶在氩气中通过直流溅射沉积银层，沉积银层的溅射气压应控制在0.09～0.3Pa，通过控制溅射靶功率和玻璃基片通过溅射镀膜室的速度来控制银层达到所需要的厚度；(4)将从银靶溅射镀膜室出来的镀完银层的玻璃基片送入不锈钢靶溅射镀膜室，重复步骤(2)所述步骤，为玻璃基片在银层镀上第二层保护层；(5)将镀完第二层保护层的玻璃基片送入铝靶溅射镀膜室，重复步骤(1)所述步骤，为玻璃基片在第二保护层镀上表层电介质层，得到带有复合膜的热稳定低辐射复合膜玻璃。
在步骤(2)或(4)所述的生产工序中，将不锈钢靶换成镍铬合金靶就可以直流溅射沉积镍铬合金层了。通过不锈钢靶在氮气和氩气的混合气体中可以直流溅射沉积不锈钢的部分氮化物保护层；通过不锈钢靶在氧气和氩气的混合气体中可以直流溅射沉积不锈钢的部分氧化物保护层；通过镍铬合金靶在氮气和氩气的混合气体中可以直流溅射沉积镍铬合金的部分氮化物保护层；通过镍铬合金靶在氧气和氩气的混合气体中可以直流溅射沉积镍铬合金的部分氧化物保护层。无论采用哪种溅射靶和哪种溅射气体，其溅射气压都应控制在0.2～0.5Pa之间，并且通过控制溅射靶功率和玻璃基片通过溅射镀膜室的速度都可以起到控制保护层厚度的目的。
在步骤(5)所述的生产工序中，将溅射气体换成氧气和氩气的混合气体，气压仍控制在0.2～0.6Pa，可以通过直流溅射沉积氧化铝材料的表层电介质层。同样，通过控制溅射靶功率和玻璃基片通过溅射镀膜室的速度可以控制该表层电介质层的厚度。
如果要加工其它实施例的热稳定低辐射复合膜玻璃，只需要在上述生产工艺的基础上增加或减少相应的步骤即可。
为了提高这种热稳定性低辐射镀膜玻璃的生产速度，可增加沉积底层电介质层氮化铝、隔离电介质层氮化铝，和表层电介质层氮化铝或氧化铝的溅射镀膜室的数量。并且隔离电介质层氮化铝溅射镀膜室的数量，是底层电介质氮化铝镀膜室数量的二倍。下面以生产图2所示的复合膜为例，生产溅射镀膜室的数量为，底层电介质层镀膜室2个/第一保护层镀膜室1个/银层镀膜室1个/第二保护层镀膜室1个/表层电介质层镀膜室2个，或底层电介质层镀膜室3个/第一保护层镀膜室1个/银层镀膜室1个/第二保护层镀膜室1个/表层电介质层镀膜室3个。
权利要求
1.热稳定低辐射复合膜玻璃，在玻璃基片上沉积有由底层电介质层、保护层、银层和表层电介质层组成的复合膜，其特征在于，所述底层电介质层为氮化铝，厚度为40～55nm；所述保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm；所述银层的厚度为10～18nm；所述表层电介质层为氮化铝或氧化铝，厚度为40～65nm。
2.根据权利要求1所述的热稳定低辐射复合膜玻璃，其特征在于，所述银层与表层电介质层之间还设有一层保护层，该保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm。
3.根据权利要求1或2所述的热稳定低辐射复合膜玻璃，其特征在于，所述表层电介质层采用氮化铝时，厚度为40～55nm；所述表层电介质层采用氧化铝时，厚度为50～65nm。
4.热稳定低辐射复合膜玻璃，在玻璃基片上沉积有由底层电介质层、保护层、第一银层、隔离电介质层、第二银层和表层电介质层组成的复合膜，其特征在于，所述底层电介质层为氮化铝，厚度为40～55nm；所述保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm所述第一银层和第二银层的厚度为10～18nm；所述隔离电介质层为氮化铝，厚度为80～110nm；所述表层电介质层为氮化铝或氧化铝，厚度为40～65nm。
5.根据权利要求4所述的热稳定低辐射复合膜玻璃，其特征在于，所述第二银层与表层电介质层之间还设有一层保护层，该保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm。
6.根据权利要求4或5所述的热稳定低辐射复合膜玻璃，其特征在于，所述表层电介质层采用氮化铝时，厚度为40～55nm；所述表层电介质层采用氧化铝时，厚度为50～65nm。
7.热稳定低辐射复合膜玻璃，在玻璃基片上覆盖有由底层电介质层、银层、保护层和表层电介质层组成的复合膜，其特征在于，所述底层电介质层为氮化铝，厚度为40～55nm；所述银层的厚度为10～18nm；所述保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm；所述表层电介质层为氮化铝或氧化铝，厚度为40～65nm。
8.根据权利要求7所述的热稳定低辐射复合膜玻璃，其特征在于，所述表层电介质层采用氮化铝时，厚度为40～55nm；所述表层电介质层采用氧化铝时，厚度为40～65nm。
9.热稳定低辐射复合膜玻璃，在玻璃基片上覆盖有由底层电介质层、第一银层、隔离电介质层、第二银层、保护层和表层电介质层组成的复合膜，其特征在于，所述底层电介质层为氮化铝，厚度为40～55nm；所述第一银层和第二银层的厚度为10～18nm；所述隔离电介质层为氮化铝，厚度为80～110nm；所述保护层为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或部分氮化物，厚度为1～10nm；所述表层电介质层为氮化铝或氧化铝，厚度为40～65nm。
10.根据权利要求9所述的热稳定低辐射复合膜玻璃，其特征在于，所述表层电介质层采用氮化铝时，厚度为40～55nm；所述表层电介质层采用氧化铝时，厚度为50～65nm。
11.热稳定低辐射复合膜玻璃的生产工艺，所述复合膜采用真空溅射技术沉积制备铝靶在氩气和氮气的混合气体中采用中频反应溅射沉积氮化铝表层电介质层、隔离电介质层或底层电介质层；铝靶在氩气和氧气的混合气体中采用中频反应溅射沉积氧化铝表层电介质层；银靶在氩气中通过直流溅射沉积银层；不锈钢或镍铬合金靶在氩气中通过直流溅射沉积不锈钢保护层或镍铬合金保护层；不锈钢或镍铬合金靶在氩气和氮气的混合气体中或在氩气和氧气的混合气体中溅射沉积不锈钢或镍铬合金的部分氮化物或部分氧化物保护层。
12.根据权利要求11所述的热稳定低辐射复合膜玻璃的生产工艺，其特征在于，沉积电介质层的溅射气压为0.2～0.6Pa；沉积保护层的溅射气压为0.2～0.5Pa；沉积银层的溅射气压为0.09～0.3Pa。
13.根据权利要求11或12所述的热稳定低辐射复合膜玻璃的生产工艺，其特征在于，在制备复合膜的过程中通过调节溅射靶功率，和玻璃基片通过溅射镀膜室的速度来调节各层的厚度。
全文摘要
本发明公开了一种热稳定低辐射复合膜玻璃及其生产工艺。本发明是在玻璃基片上覆盖有由底层电介质层、第一保护层、银层、第二保护层和表层电介质层组成的复合膜，所述底层电介质层为氮化铝，厚度为40～55nm；所述两个保护层都为不锈钢、镍铬合金或它们的部分氧化物或氮化物，厚度为1～10nm；所述银层的厚度为10～18nm；所述表层电介质层为氮化铝或氧化铝，厚度为40～65nm。本发明的热稳定低辐射复合膜玻璃可以广泛应用于节能建筑玻璃、汽车玻璃等行业，降低玻璃热损，减少冬天采暖和夏天空调能耗。
文档编号C03C17/36GK1948201SQ200610138438
公开日2007年4月18日 申请日期2006年11月14日 优先权日2006年11月14日
发明者章其初, 王双, 陈革, 池华敬 申请人:山东温屏节能玻璃有限公司