专利名称：单介质层离线镀膜低辐射玻璃的制作方法
技术领域：
本发明属于玻璃制造和节能环保技术领域。
背景技术：
低辐射玻璃是一种在玻璃表面沉积一层或多层透明导电薄膜的玻璃，可以透过 阳光中的大部分可见光，反射其中的部分红外线，并具有很低的远红外线发射率(辐射系 数)，隔热效果非常明显。在世界上发达国家，大部分建筑都采用这种低辐射玻璃。在我国， 低辐射玻璃的应用还不十分广泛，主要原因是成本问题。由于售价比普通白玻璃高得多，因 此只能用于高档建筑中，民用住宅很少采用。 低辐射玻璃分在线镀膜和离线镀膜两种，其中离线镀膜低辐射玻璃主要由银层和 保护介质层构成，介质层同时还起到减小光反射的作用。当前广泛采用的介质层包括氧化 锌、氧化锡和氧化钛，其中氧化钛折射率高达2. 3，光学性能好，颜色调整容易。上述三种介 质薄膜的共同缺点是能透过氧气，导致银层被缓慢氧化，性能降低，甚至失效。氧化钛介质 层的另一个缺点是溅射速率较低，生产成本相对较高。 已有离线镀膜低辐射玻璃需要在较短时间内封成中空结构，否则性能将大幅度降 低，这就导致异地加工困难，限制了大规模生产。即使封成中空，由于软性封接材料的弱呼 吸效应，氧气仍会慢慢进入其中，导致低辐射玻璃性能下降，甚至失效。虽然已经研制出可 以异地加工的离线镀膜低辐射玻璃，但需要较厚的氮化硅保护膜，性能较差，生产成本高， 限制了其应用。 由于离线镀膜低辐射玻璃存在的各种问题，使其在中国只能用于高档写字楼，还 很难大规模推广。当前需要解决的是降低低辐射玻璃的生产成本，在民居中大规模应用，适 应低碳经济的发展。
发明内容
本发明针对现有技术中离线低辐射玻璃存在的不足和缺点，提供一种低辐射玻 璃，使其不仅具有材料普通、性能稳定，完全不氧化等特点，而且解决了已有产品生产成本 高的问题，可以推动低辐射节能玻璃的大规模应用。
本发明的技术方案如下 低辐射玻璃，具有单银层结构，本发明的技术其特征在于其基本结构中，由下而 上依次包括玻璃板10、银层11、介质层12，其特征在于介质层12由1至IO个子层组成，构 成子层的材料包括氧化锌薄膜、氧化锡薄膜、氧化铟锡薄膜、硅薄膜、硅和其它金属组成的 以硅为主的硅合金薄膜、氧化硅薄膜、氧化硅合金薄膜、氮化硅薄膜、氮化硅合金薄膜等，构 成子层的材料还包括铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的氧化物和氮化物， 构成子层的材料还包括沿玻璃表面法线方向上组分和折射率渐变分布的硅氧薄膜、硅合金 氧薄膜、硅氮薄膜、硅合金氮薄膜、硅氧氮薄膜、硅合金氧氮薄膜，构成子层的材料还包括沿 玻璃表面法线方向上组分和折射率渐变分布的铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的氮薄膜。构成介质层的各个子层的薄膜可以相同，也可以不同，但至少有一个子层是 由硅薄膜和硅合金薄膜中的一种构成，或者由沿玻璃表面法线方向上组分和折射率渐变分 布的硅氧薄膜、硅合金氧薄膜、硅氮薄膜、硅合金氮薄膜、硅氧氮薄膜、硅合金氧氮薄膜中的 一种构成，或者由沿玻璃表面法线方向上组分和折射率渐变分布的铝、钛、锆、铪、铌、钽等 金属及这些金属之间合金的氮薄膜中的一种构成。 所述构成介质层中子层的组分和折射率渐变分布的硅氧薄膜、硅氮薄膜、硅氧氮 薄膜等是硅含量沿玻璃表面法线方向上逐渐变化的薄膜，以该子层的中心平面为对称平 面，组分和折射率在该中心平面的上下两侧成对称分布，硅组分和折射率最高的部分位于 该子层的中心平面，硅组分和折射率最低的部分位于该子层最外侧的两个平面。所述构成 介质层中子层的组分和折射率渐变分布的硅合金氧薄膜、硅合金氮薄膜、硅合金氧氮薄膜 等是硅合金含量沿玻璃表面法线方向上逐渐变化的薄膜，以该子层的中心平面为对称平 面，组分和折射率在该中心平面的上下两侧成对称分布，硅合金组分和折射率最高的部分 位于该子层的中心平面，硅合金组分和折射率最低的部分位于该子层最外侧的两个平面。 所述构成介质层中子层的组分和折射率渐变分布的铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属 之间合金的氮薄膜是铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的含量沿玻璃表面法 线方向上逐渐变化的薄膜，以该子层的中心平面为对称平面，组分和折射率在该中心平面 的上下两侧成对称分布，铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的组分和折射率 最高的部分位于该子层的中心平面，铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的组 分和折射率最低的部分位于该子层最外侧的两个平面。 为了进一步改善离线镀膜低辐射玻璃的可靠性和寿命，可以在银层的上下两侧或
单侧设置保护层兼界面改善层，该层采用钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、镍、钴等金属薄膜
或这些金属之间的合金薄膜，也可采用不锈钢薄膜，该薄膜厚度小于3纳米。 所述的以硅为主的硅合金薄膜包括硅与铜、银、镁、铝、钛、锆、钒、铌、钽、铬、钼、
钨、锰、铬、铁、钴、镍等金属组成的二元合金，也包括硅与上述金属之间构成的多元合金；硅
合金氧薄膜包括硅与铜、银、镁、铝、钛、锆、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、铬、铁、钴、镍金属组成
的二元合金氧薄膜，也包括硅与上述金属之间构成的多元合金氧薄膜；硅合金氮薄膜包括
硅与铜、银、镁、铝、钛、锆、钒、铌、钽、铬、钼、鸨、锰、铬、铁、钴、镍金属组成的二元合金氮薄
膜，也包括硅与上述金属之间构成的多元合金氮薄膜；硅合金氧氮薄膜包括硅与铜、银、镁、
铝、钛、锆、钒、铌、钽、铬、钼、鸨、锰、铬、铁、钴、镍金属组成的二元合金氧氮薄膜，也包括硅
与上述金属之间构成的多元合金氧氮薄膜。 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本发明所提供的低辐射玻 璃的介质层的折射率可以在1. 5到4之间任意调整，大大增加了结构设计的灵活性。这些 薄膜致密，能阻止氧或水汽的透过，大大提高了低辐射玻璃的性能稳定性。所述的薄膜沉积 速率高，可以大大提高生产率，降低成本。本发明所采用的介质层中有一些是对光可见光或 红外线有吸收作用的薄膜，如硅、组分渐变的铝氮、钛氮、钽氮、锆氮等，包括这些薄膜的低 辐射玻璃可以具备一定的遮阳效果。 与已有的低辐射玻璃相比，稳定性大大提高，可在空气中长期存放。由于不存在氧 化问题，封成中空结构后，不怕弱呼吸作用，即使氧进入中空玻璃中，性能也不会降低，更不 会出现薄膜脱离现象。这些为大批量生产和广泛应用提供了很好的前提条件。本发明完全克服了已有各类低辐射玻璃的缺点，可以使低辐射玻璃的应用得到极大的推广，对建筑节 能的发展起到很好的推动作用。
图1为本发明提供的单银薄膜低辐射玻璃结构示意图。该低辐射玻璃依次包括玻 璃板10、银层11、介质层12。 图2为本发明提供的具有附着力强化层的单银薄膜低辐射玻璃结构示意图。该低 辐射玻璃依次包括玻璃板10、保护层兼界面改善13、银层11、保护层兼界面改善14、介质层 12。 图3为介质层中硅组分和折射率分布示意图，其中&代表最高硅组分和折射率最 高的部位，N2代表最高硅组分和折射率最低的部位。
具体实施例方式
下面通过几个具体的实施例对本发明的具体实施进行说明。 实施例l :低辐射玻璃，其结构依次为玻璃板、10纳米厚的银层、11纳米厚的介质 层。介质层采用硅氧薄膜，硅组分最高的部位，折射率控制在4. O，硅组分最低的部位，折射 率为1.5。该低辐射玻璃的可见光透过率超过75%，阳光透过率超过55%，辐射系数小于 0. 05。 实施例2 :低辐射玻璃，其结构依次为玻璃板、10纳米厚的银层、12纳米厚的介质 层。介质层采用硅铝氮薄膜，硅铝之间原子数目比为15 : l，硅铝组分最高的部位，折射率 控制在3. 8，硅组分最低的部位，折射率为2. 0。该低辐射玻璃的可见光透过率超过80%，阳 光透过率超过60%，辐射系数小于0. 05。 实施例3 :低辐射玻璃，其结构依次为玻璃板、10纳米厚的银层、20纳米厚的介质 层。介质层采用硅氧氮薄膜，硅组分最高的部位，折射率控制在3. O，硅组分最低的部位，折 射率为1.6。该低辐射玻璃的可见光透过率超过80%，阳光透过率超过60%，辐射系数小于 0. 05。 实施例4 :低辐射玻璃，其结构依次为玻璃板、2纳米厚的钛保护层兼界面改善、 9纳米厚的银层、2纳米厚的钛保护层兼界面改善、12纳米厚的介质层。介质层采用硅氧薄 膜，硅组分最高的部位，折射率控制在4.0，硅组分最低的部位，折射率为1.5。该低辐射玻 璃的可见光透过率超过65%，阳光透过率超过50%，辐射系数小于0. 05。
实施例5 :低辐射玻璃，其结构依次为玻璃板、10纳米厚的银层、介质层，介质层 采用两个子层，分别是5纳米厚的氧化锌和12纳米厚的硅氮。硅氮子层中，硅组分最高的 部位，折射率控制在3. 5，硅组分最低的部位，折射率为2. 0 ;该低辐射玻璃的可见光透过率 超过70%，阳光透过率超过50%，辐射系数小于0. 05。 实施例6 :可钢化的低辐射玻璃，其结构依次为玻璃板、10纳米厚的银层、介质 层，介质层采用3个子层，分别是2纳米厚的氧化锌、5纳米厚的硅和50纳米厚的二氧化硅。 该低辐射玻璃的可见光透过率超过75%，阳光透过率超过55%，辐射系数小于0. 05。由于 二氧化硅的保护作用，该低辐射玻璃进行钢化处理后性能基本不变。
实施例7 :低辐射玻璃，其结构依次为玻璃板、20纳米厚的银层、介质层。介质层
5采用3个子层，分别是2纳米厚的氧化锌、10纳米厚的硅和20纳米厚的二氧化硅。该低辐 射玻璃的可见光透过率超过70% ，红外透过率小于30% ，辐射系数小于0. 05。
实施例8 :低辐射玻璃，其结构依次为玻璃板、10纳米厚的银层、介质层，介质层 采用2个子层，分别是10纳米厚的组分渐变的铝氮薄膜和20纳米厚的二氧化硅，其中铝氮 薄膜中，中心部位的折射率控制在3. 0。该低辐射玻璃的可见光透过率超过40%，阳光透过 率为40%，辐射系数小于0. 05。
权利要求
低辐射玻璃，具有单银层结构，其基本结构中，由下而上依次包括玻璃板10、银层11、介质层12，其特征在于介质层12由1至10个子层组成，构成子层的材料包括氧化锌薄膜、氧化锡薄膜、氧化铟锡薄膜、硅薄膜、硅和其它金属组成的以硅为主的硅合金薄膜、氧化硅薄膜、氧化硅合金薄膜、氮化硅薄膜、氮化硅合金薄膜等，构成子层的材料还包括铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的氧化物和氮化物薄膜，构成子层的材料还包括沿玻璃表面法线方向上组分和折射率渐变分布的硅氧薄膜、硅合金氧薄膜、硅氮薄膜、硅合金氮薄膜、硅氧氮薄膜、硅合金氧氮薄膜，构成子层的材料还包括沿玻璃表面法线方向上组分和折射率渐变分布的铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的氮薄膜；构成介质层的各个子层的薄膜可以相同，也可以不同，但至少有一个子层是由硅薄膜和硅合金薄膜中的一种构成，或者由沿玻璃表面法线方向上组分和折射率渐变分布的硅氧薄膜、硅合金氧薄膜、硅氮薄膜、硅合金氮薄膜、硅氧氮薄膜、硅合金氧氮薄膜中的一种构成，或者由沿玻璃表面法线方向上组分和折射率渐变分布的铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的氮薄膜中的一种构成。
2. 根据权利要求1所述的低辐射玻璃，其特征在于所述构成介质层中子层的组分和 折射率渐变分布的硅氧薄膜、硅氮薄膜、硅氧氮薄膜等是硅含量沿玻璃表面法线方向上逐 渐变化的薄膜，以该子层的中心平面为对称平面，组分和折射率在该中心平面的上下两侧 成对称分布，硅组分和折射率最高的部分位于该子层的中心平面，硅组分和折射率最低的 部分位于该子层最外侧的两个平面；所述构成介质层中子层的组分和折射率渐变分布的硅 合金氧薄膜、硅合金氮薄膜、硅合金氧氮薄膜等是硅合金含量沿玻璃表面法线方向上逐渐 变化的薄膜，以该子层的中心平面为对称平面，组分和折射率在该中心平面的上下两侧成 对称分布，硅合金组分和折射率最高的部分位于该子层的中心平面，硅合金组分和折射率 最低的部分位于该子层最外侧的两个平面；所述构成介质层中子层的组分和折射率渐变分 布的铝、钛、锆、铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的氮薄膜是铝、钛、锆、铪、铌、钽等金 属及这些金属之间合金的含量沿玻璃表面法线方向上逐渐变化的薄膜，以该子层的中心平 面为对称平面，组分和折射率在该中心平面的上下两侧成对称分布，铝、钛、锆、铪、铌、钽等 金属及这些金属之间合金的组分和折射率最高的部分位于该子层的中心平面，铝、钛、锆、 铪、铌、钽等金属及这些金属之间合金的组分和折射率最低的部分位于该子层最外侧的两 个平面。
3. 根据权利要求1所述的低辐射玻璃，其特征在于在银层的上下两侧或单侧设置保 护层兼界面改善层，该层采用钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、镍、钴等金属薄膜或这些金属 之间的合金薄膜，也可采用不锈钢薄膜，该薄膜厚度小于3纳米。
4. 根据权利要求1所述的低辐射玻璃，其特征在于所述的以硅为主的硅合金薄膜包 括硅与铜、银、镁、铝、钛、锆、钒、铌、钽、铬、钼、鸨、锰、铬、铁、钴、镍等金属组成的二元合金， 也包括硅与上述金属之间构成的多元合金；硅合金氧薄膜包括硅与铜、银、镁、铝、钛、锆、 钒、铌、钽、铬、钼、鸨、锰、铬、铁、钴、镍金属组成的二元合金氧薄膜，也包括硅与上述金属之 间构成的多元合金氧薄膜；硅合金氮薄膜包括硅与铜、银、镁、铝、钛、锆、钒、铌、钽、铬、钼、 钨、锰、铬、铁、钴、镍金属组成的二元合金氮薄膜，也包括硅与上述金属之间构成的多元合 金氮薄膜；硅合金氧氮薄膜包括硅与铜、银、镁、铝、钛、锆、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、铬、铁、 钴、镍金属组成的二元合金氧氮薄膜，也包括硅与上述金属之间构成的多元合金氧氮薄膜。
全文摘要
一种低辐射玻璃，属于节能技术领域，具有单银层结构。该低辐射玻璃只采用一个介质层，其基本结构中，由下而上依次包括玻璃基底10、银层11、介质层12；所述的介质层由1到10个子层构成，子层由硅薄膜、硅合金薄膜、硅氧薄膜、硅氮薄膜、硅氧氮薄膜、硅合金氧薄膜、硅合金氮薄膜、硅合金氧氮薄膜、过渡金属氮薄膜等构成。采用本发明的低辐射玻璃，不仅性能稳定，可靠性高，而且生产效率高，可大大降低成本，有利于大规模推广应用。
文档编号C03C17/36GK101708960SQ20091023853
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者李德杰 申请人:李德杰