一种基于电介质膜的镜面镀膜玻璃及其生产工艺的制作方法

本发明涉及镜面玻璃，尤其涉及一种基于电介质膜的镜面镀膜玻璃及其生产工艺。

背景技术：

传统的镜面玻璃的镜面膜一般为铝膜和银膜，制备方法一般采用真空磁控溅射、真空蒸发镀膜和化学方法。真空磁控溅射方法是在玻璃表面溅射沉积一定厚度的铝膜和银膜，将纯铝和纯银作为溅射靶材，将靶材绑定在溅射阴极装置上，利用直流和中频方法在真空状态下，利用辉光放电产生的正离子在电场作用下加速后轰击银靶面和铝靶面，使被轰击出的粒子在玻璃基板上沉积的技术。真空蒸发镀膜法是在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的银和铝原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸汽流，入射到固体(称为衬底或基片)表面，凝结形成固态薄膜的方法。银镜面玻璃化学方法是将一定量的新鲜的银氨溶液和一定量的还原液同时喷涂到有活化层的玻璃基片上，经过一定时间的氧化还原反应，银氨还原液中的银离子还原成金属银，沉淀于玻璃基片表面上形成银膜反射层。现有技术中的镜面玻璃主要存在如下缺陷：

首先，传统的镜面玻璃的镜面膜一般为铝膜和银膜，铝镜中的铝膜抗氧化能力差，寿命短，铝镜已经逐步被淘汰。镜面玻璃中的银膜在日常中还在使用，但是主要应在家具、工艺品、装饰装修、浴室镜子、化妆镜子等，镀银玻璃镜镀层上面要加保护作用的漆料并加热固化，起到防腐、装饰作用，否则镀银玻璃镜镀层很快就会氧化和腐蚀，失去镜面效果；

其次，传统的镀银镜面玻璃的膜层为纯金属银，将纯银制作成真空磁控溅射用的靶材价格昂贵，生产制造成本高，真空磁控溅射制备的银膜不耐划伤，银膜在空气中放久了，表面也会渐渐变暗，发黑。另外，空气中夹杂着微量的臭氧，它也能和银直接作用，生成黑色的氧化银，必须在极短的时间内在银膜表面覆盖保护漆，否则将无法使用；

此外，传统中用化学方法制备镜面玻璃不环保，产生的废液对环境产生不利影响。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种抗氧化和抗腐蚀性能更佳，无需对膜层表面进行保护，同时具备高反射率和透过率的镜面镀膜玻璃及其生产工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种基于电介质膜的镜面镀膜玻璃，其包括有玻璃基板，所述玻璃基板的表面沉积有第一硅层，所述第一硅层的表面沉积有二氧化硅层，所述二氧化硅层的表面沉积有第二硅层。

优选地，所述第一硅层的厚度为17nm～19nm。

优选地，所述二氧化硅层的厚度为115nm～117nm。

优选地，所述第二硅层的厚度为28nm～30nm。

优选地，所述第一硅层和第二硅层的折射率均为4.4，所述二氧化硅层的折射率为1.46。

一种基于电介质膜的镜面镀膜玻璃生产工艺，其包括有如下步骤：步骤s1，准备玻璃基板；步骤s2，利用真空磁控溅射设备在所述玻璃基板的表面沉积厚度为17nm～19nm的第一硅层；步骤s3，在所述第一硅层的表面沉积厚度为115nm～117nm的二氧化硅层；步骤s4，在所述二氧化硅层的表面沉积厚度为28nm～30nm的第二硅层。

优选地，所述步骤s2和步骤s4中，选用单晶硅或多晶硅作为平面磁控溅射靶材，靶材的纯度为99.99％，采用矩形平面直流磁控阴极装置，工作在直流溅射模式，所述步骤s3中，选用纯度为99.99％的二氧化硅靶材，采用矩形平面射频磁控阴极装置，工作在射频溅射模式。

优选地，所述真空磁控溅射设备的镀膜室真空度抽至2-4e-3pa本底真空度，之后通过气体质量流量计向真空室注入氩气，直至工作压强达到3-4.5e-1pa。

优选地，所述步骤s1中包括钢化处理步骤：对厚度为1.1mm～2.8mm的玻璃基板进行化学钢化，化学钢化条件设置为：预热温度380℃，预热时间3h，化钢温度为440℃，离子交换时间3h，主炉滴液0.5h后冷却3h，热水浸泡20min，冷水浸泡10min后用清洗机进行清洗；或者，对厚度为3mm～8mm的玻璃基板进行物理钢化，物理钢化条件设置为：将玻璃基板加热到钢化温度670℃～690℃，保持预设时间，之后通过上下风栅进行迅速淬冷，然后进入循环往冷却段，出炉后用清洗机进行清洗。

优选地，采用平面清洗机对钢化后的玻璃基板进行超纯水清洗，要求超纯水质电阻率大于18mω.cm。

本发明公开的基于电介质膜的镜面镀膜玻璃中，利用连续真空磁控溅射镀膜设备制备电介质膜，得到的镜面镀膜玻璃有非常好的抗氧化和抗腐蚀性能，不需要在膜层表面进行保护，同时，本发明镜面镀膜玻璃可制成内表面镜也可以制成外表面镜，在保持高反射率的同时还具有一定的透过率，适合在镜面广告机产品中推广应用，并具有较好的市场前景。

附图说明

图1为本发明镜面镀膜玻璃的膜层结构示意图；

图2为本发明镜面镀膜玻璃的反射率曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种基于电介质膜的镜面镀膜玻璃，请参见图1，其包括有玻璃基板1，所述玻璃基板1的表面沉积有第一硅层2，所述第一硅层2的表面沉积有二氧化硅层3，所述二氧化硅层3的表面沉积有第二硅层4。

上述镜面镀膜玻璃中，利用连续真空磁控溅射镀膜设备制备电介质膜，得到的镜面镀膜玻璃有非常好的抗氧化和抗腐蚀性能，不需要在膜层表面进行保护，同时，本发明镜面镀膜玻璃可制成内表面镜也可以制成外表面镜，在保持高反射率的同时还具有一定的透过率，适合在镜面广告机产品中推广应用，并具有较好的市场前景。

关于各膜层的具体尺寸，本实施例中，所述第一硅层2的厚度为17nm～19nm。所述二氧化硅层3的厚度为115nm～117nm。所述第二硅层4的厚度为28nm～30nm。

本实施例在玻璃基板上真空磁控溅射第一层si(硅)纳米膜,物理膜厚度控制在18nm-20nm间；在第二层是在第一层si纳米膜上真空磁控溅射sio2(二氧化硅)纳米膜，物理膜厚控制在115nm-117nm之间；在第三层是在第二层sio2(二氧化硅)纳米膜上真空磁控溅射si(硅)纳米膜，物理膜厚控制在28nm-30nm之间，光学指标控制，最高反射率控在80％左右。同时，本实施例将第一层和第三层全部选用单晶硅或多晶硅作为平面磁控溅射靶材，靶材的纯度为纯度为99.99％，采用矩形平面直流磁控阴极装置，直流(dc)溅射模式。第二层选用纯度为99.99％的sio2(二氧化硅)靶材，采用矩形平面射频磁控阴极装置，射频(rf)溅射模式。

本实施例在玻璃基板上沉积3层纳米膜的镜面膜系，根据按膜层结构设计和物理膜厚度要求，确定每层靶材种类及矩形平面阴极靶位数量，确保每层膜厚到达要求。整个镀膜室的真空度抽至2-4e-3pa本底真空度，在达到工艺要求的本地真空度后通过气体质量流量计向(除两端的进片室和出片室)的真空室冲入工作气体氩气，并达到工作压强3-4.5e-1pa。此外，本实施例采用的玻璃基材厚度为1.1-8mm。厚度在1.1-2.8mm之间的玻璃基板采用化学钢化处理，压应力cs＞450mpa,应力层深度dol≥12μm,弯曲度小于0.1％。厚度在3--8mm之间的玻璃基板采用物理钢化处理,弯曲度小于0.15％，钢化后在被砸位置80mm以外框出50mmx50mm的范围内颗粒数必须在45-90颗粒，钢化强度为500g钢球，距离玻璃1.2m高度自由落体在玻璃中间，玻璃不可出现破碎现象。

作为一种优选方式，所述第一硅层2和第二硅层4的折射率均为4.4，所述二氧化硅层3的折射率为1.46。

本实施例采用具有沉积速率很高的高折射率硅膜层和低折射率的二氧化硅膜层复合膜系组成。这种电介质镜面膜的主要优点是抗腐蚀能力方面，和银镜和铝镜比较其化学性质非常稳定，在常温下很难和其它物质发生反应，在可见光范围内反射率比银镜和铝镜略低。本膜系选用材料折射率：si折射率4.4和和二氧化硅折射率1.46。请参见图2，在可见光范围内，这种三层膜系的镜面镀膜玻璃的光谱反射率可通过改变膜层的厚度调整可见光范围内的光谱反射率的最大位置来实现。

为了更好地描述本发明的技术方案，本发明还公开了一种基于电介质膜的镜面镀膜玻璃生产工艺，请参见图1，其包括有如下步骤：

步骤s1，准备玻璃基板1；

步骤s2，利用真空磁控溅射设备在所述玻璃基板1的表面沉积厚度为17nm～19nm的第一硅层2；

步骤s3，在所述第一硅层2的表面沉积厚度为115nm～117nm的二氧化硅层3；

步骤s4，在所述二氧化硅层3的表面沉积厚度为28nm～30nm的第二硅层4。

上述方法中，采用倾斜7度角连续真空磁控溅射镀膜技术,采用多层纳米复合纳米膜组合设计，电介质膜的镜面镀膜玻璃的制备是在立式直线多靶位连续真空镀膜生产线上连续沉积多层纳米膜一次完成的。在直线式多箱体连续真空镀膜设备生产线上镀膜沉积纳米薄膜，必须根据按膜层结构设计，排列确定每层靶材种类及阴极靶位数量，确保每层膜厚到达要求。直线式多箱体连续真空镀膜设备生产线14真空室组成。依次为近片室、近片过渡室、近片缓冲室、中央连续镀膜室、出片缓冲室、出片过渡室、出片室，各真空室之间的隔离阀门采用由气缸驱动的翻板阀门，隔气效果好运行可靠，真空镀膜抽气系统的主泵采用分子泵，前机泵采用用罗茨泵和干泵.在中央连续镀膜室增设快速循环水汽深冷泵系统,水汽是典型的最具反应性的污染气体必须尽量去除。

进一步地，所述步骤s2和步骤s4中，选用单晶硅或多晶硅作为平面磁控溅射靶材，靶材的纯度为99.99％，采用矩形平面直流磁控阴极装置，工作在直流溅射模式，所述步骤s3中，选用纯度为99.99％的二氧化硅靶材，采用矩形平面射频磁控阴极装置，工作在射频溅射模式。

本实施例中，第一层和第三层采用直流磁控溅射，恒功率模式，第一层根据设计控制物理膜厚为18nm-20nm间，需要配置两个个直流矩形平面磁控阴极靶位，电源为美国ae公司的10kw直流电源，两个靶功率分别设定为4.5kw。当本地真空度抽达到2-4e-3pa时，通过气体质量流量计向镀膜真空室冲入工作气体氩气，并达到工作压强3-4.5e-1pa，逐次开启靶电源，电源功率爬升到设定值后，烘靶30分钟，清除靶面的杂质及异物层。为了不影响第一层和第三层成膜质量，第二层sio2(二氧化硅)膜层采用射频(rf)方式进行。如果用单晶硅或多晶硅作为靶材，通过气体质量流量计通入氧气进行中频反应磁控溅射，溅射沉积速率虽然高于射频溅射，但反应气体氧气在真空室内的漂移将无法控制，严重影响了第一层和第三层si(硅)纳米膜纯度，将造成膜缺陷，达不到膜层设计要求。因此发明第二层sio2(二氧化硅)膜层采用射频(rf)方式，配置9个射频溅射靶，每个靶的功率设定为5kw,反射功率控制在10％以下，由于是直接溅射出的是二氧化硅，沉积过程中没有氧气的参与，不存在膜层结构中缺陷的产生，在磁控溅射中每一层膜互补干扰，成膜质量好，容易控制，良品率高。

作为一种优选方式，所述真空磁控溅射设备的镀膜室真空度抽至2-4e-3pa本底真空度，之后通过气体质量流量计向真空室注入氩气，直至工作压强达到3-4.5e-1pa。

相比现有技术而言，本发明实现成了型尺寸制成工艺，先切割、磨边、钢化等到达客户要求的加工尺寸和钢化技术参数后再进行磁控溅射镀膜。采用此种制成工艺方式，采用了装载基片架和溅射靶材倾斜7度角的连续真空磁控溅射镀膜设备，在保证连续镀膜的同时玻璃基材不用任何夹具，产品在完成镀膜后无夹具印痕，镜面镀膜玻璃无需再进行后续加工。即可直接用于镜面广告机等产品的制作。

本实施例中，所述步骤s1中包括钢化处理步骤：

对厚度为1.1mm～2.8mm的玻璃基板1进行化学钢化，化学钢化条件设置为：预热温度380℃，预热时间3h，化钢温度为440℃，离子交换时间3h，主炉滴液0.5h后冷却3h，热水浸泡20min，冷水浸泡10min后用清洗机进行清洗；

或者，对厚度为3mm～8mm的玻璃基板1进行物理钢化，物理钢化条件设置为：将玻璃基板1加热到钢化温度670℃～690℃，保持预设时间，之后通过上下风栅进行迅速淬冷，然后进入循环往冷却段，出炉后用清洗机进行清洗。

作为一种优选方式，本实施例采用平面清洗机对钢化后的玻璃基板1进行超纯水清洗，要求超纯水质电阻率大于18mω.cm。具体清洗流程为：入料→风切→高压喷淋→风切→药济刷洗→风切+喷淋→循环水喷淋→风切→二室循环水刷洗→di水喷淋→风刀干燥→出料。清洗的目的是提高玻璃基板的表面洁净度,提高膜层与玻璃基板的附着性,同时减少膜层缺陷。

本发明公开的基于电介质膜的镜面镀膜玻璃及其生产工艺，其加工后的电介质膜的镜面镀膜玻璃的镜面膜可以在6个月存放，表面不发生变化，耐候性极强，更适合户外镜面产品。相比现有技术而言，本发明的电介质膜的镜面镀膜玻璃选用的靶材价格低，产品生产成本低。因此适合应用于星级宾馆、星级餐厅、高级俱乐部、高级会所、时装店等高消费场所的镜面广告机。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。