耐磨的AG+AR+AF玻璃及其制备方法与流程

本发明涉及一种耐磨的ag+ar+af玻璃及其制备方法。

背景技术：

随着户外和车载显示的发展，同时具备抗眩光、高透光及防指纹的ag+ar+af盖板备受人们青睐。但不耐磨的特点制约着ag+ar+af的应用范围。

目前ag+ar+af膜系结构中，采用新科隆ras溅射镀膜机在ag玻璃上叠加多层si3n4和sio2的ar膜系结构，表层sio2，如图1所示，再真空蒸发镀af。但是sio2膜层硬度不如玻璃，导致ag+ar+af耐磨性能不如ag+af。ras镀膜技术的核心是，镀膜过程的氧化还原反应被控制在玻璃基板表面，能大幅提升膜层与基板的附着力、膜层与膜层的附着力，并能使膜层处于微结晶状态，膜层拥有蒸发镀膜和普通磁控溅射镀膜无法比拟的硬度。将氧化还原反应控制基板上发生，当前只有batch式单腔体非连续镀膜设备上能够实现。单腔镀膜机如图2所示，玻璃基板随着转筒高速旋转，每转一圈镀在基板上的si材料不超过一个分子层，n+或o+离子可以将其完全氮/氧化。而连续镀膜机，玻璃在多腔室里面传送，每经过一个阴极镀制的材料有数个分子层（如果控制一个分子层以内，生产效率极低），无法再被完全n+或o+离子氮/氧化。故采用ras技术产能很低，无法应用到高效率的连续式镀膜线。

另外，还有一种方案是通过在ar的表层sio2表面增镀金刚石膜dlc或石墨，膜系结构如图3所示，实现ar表层超硬目的。但类金刚石膜dlc和石墨成分为碳，碳与af无法用化学键结合，两者只能物理吸附，摩擦测试时af极易脱落。af与ar中间附着力很差，耐磨测试出现af脱落和ar层无损伤的现象。故虽然ar耐磨，但af脱落后造成玻璃表面抗污能力下降和颜色变化，至今无法得到广泛应用。

技术实现要素：

本发明提供一种耐磨的ag+ar+af玻璃及其制备方法，在ar表面增加si3n4膜层，利用si3n4兼具硬度高和与af易结合的优点，大幅提升ag+ar+af玻璃的耐磨性能。

本发明的技术方案是，一种耐磨的ag+ar+af玻璃，包括玻璃基材，其上依次设有防眩光膜、增透膜和防指纹膜，增透膜层包括sio2和si3n4层，si3n4层位于sio2与防指纹膜之间。

进一步地，所述si3n4层的厚度为5nm以上。

进一步地，增透膜层靠防眩光膜侧为sio2层，靠防指纹膜侧为si3n4，中间依次叠加si3n4层和sio2层。

进一步地，所述的除与防指纹膜接触的si3n4层外，其余的si3n4层替换为nb2o5、tio2、al2o3或zro2。

另外，所述的si3n4层可以替换为sic层。进一步提供硬度。但由于sic吸光率大不透明，半透明的产品无法应用于显示屏的显示区。而且sic不导电，镀膜很困难，需要射频溅射得到。

所述的除与防指纹膜接触的si3n4层外，其余的si3n4层替换为nb2o5、tio2、al2o3或zro2。

进一步地，其中sio2层替换为mgf2、caf2或折射率低于玻璃基材的材料。

本发明还涉及所述玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1）在玻璃基材上设置防眩光膜；

2）在防眩光膜上设置增透膜，其中增透膜中的si3n4层采用反应磁控溅射的方式进行沉积；

3）在增透膜的上方设置防指纹膜，得到耐磨的ag+ar+af玻璃。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明将增透膜ar的表面设置si3n4层，使其与防指纹膜af接触，af与si3n4是化学键结合，si3n4兼具硬度高和与af易结合的优点，大幅提升ag+ar+af玻璃的耐磨性能。

2、采用现有的ras镀膜技术生产ar表层为sio2层的ag+ar+af玻璃时，由于单腔体非连续镀膜设备产能低，无法实现连续式镀膜。本发明中采用反应磁控溅射镀膜技术，可以在高产能的连续式镀膜设备上使用。具体镀膜时，磁控溅射辉光的作用下，ar气电离为ar+离子，加速撞击负电位的靶材，如si靶；si靶表面在辉光的作用下，与所通入的反应气体（如n2气）发生氧化还原反应生成si3n4；ar+离子撞击si靶表面的si3n4，使si3n4逃逸出靶表面，沉积到玻璃上。

3、同等镀膜条件下，si3n4硬度优于sio2，si3n4与af在化学键结合下附着力优异；而且本发明提供的技术可以用于高产能的连续镀膜线，优势明显。

附图说明

图1是ar表层为sio2层的ag+ar+af玻璃膜系结构图

图2是背景技术中提到的ras镀膜技术涉及的单腔镀膜机工作示意图。

图3是ar表面增加超硬层的ag+ar+af玻璃膜系结构图。

图4是本发明实施例1中ag+ar+af玻璃膜系结构图。

图5是本发明af与si3n4层结合的原理图。

图6是连续镀膜线示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐明本发明。

对比例1：

常见的ag+ar+af玻璃膜系结构中ar的表层为sio2层。

以5层ar为例，具体结构依次为玻璃基板、ag膜（光泽度为110）、sio2层（56.07nm）、nb2o5（13.31nm）、sio2层（32.8nm）、nb2o5（110.97nm）sio2层（75.21nm）、af膜10nm。

得到玻璃的反射颜色y值为0.23，l*为2.12，a*为-0.10，b*为-0.38。

实施例1：

ag+ar+af玻璃膜系中，ar表层设置sio2层和si3n4层，si3n4层外设置af层，结构如图4所示。

如果直接在对比文件1的基础上增加si3n4层，势必造成ag+ar+af成品颜色的变化，因此膜系内每层厚度需要重新计算，ag+ar+af成品反射颜色以无色为目标。

其具体的结构及膜层设置为：玻璃基板、ag膜（光泽度为110）、sio2层（23.72nm）、nb2o5（14.22nm）、sio2层（31.57nm）、nb2o5（111.18nm）sio2层（58.34nm）、si3n4（7nm）、af膜10nm。

具体制备时：

1）在玻璃基材上设置防眩光膜；

2）在防眩光膜上设置增透膜，其中增透膜中的si3n4层采用反应磁控溅射的方式进行沉积；

3）在增透膜的上方设置防指纹膜，得到耐磨的ag+ar+af玻璃。

制备时采用反应磁控溅射镀膜技术，采用连续磁控溅射镀膜线（如图6所示）提高生产效率。也可以采用设备简单廉价的真空蒸发镀膜设备与相应工艺，si3n4颗粒在高热的电子作用下气化，自由扩散沉积到玻璃上。

得到玻璃的反射颜色y值为0.38，l*为3.42，a*为-0.23，b*为-0.63。

本发明af与si3n4层结合的原理图如图5所示，其中硅基材料si3n4提供si+键，af分子提供o-键，两者形成稳定的化学键。

对比文件1和实施例1中的玻璃进行水滴角测试。

对比文件1初始角度为114.7°，摩擦200次即出现af层脱落；实施例1中的玻璃初始角度为113.3°，摩擦700次后水滴角为100.7°，摩擦800次后水滴角为96.3°，摩擦900次后水滴角为89.8°。耐磨性能大幅提高。

实施例2：

ag+ar+af玻璃膜系中，ar层结构依次设置为：nb2o5/sio2/nb2o5/sio2/si3n4；所得玻璃进行水滴角测试，初始角度为115°，摩擦800次后水滴角为93°。

实施例3：

ag+ar+af玻璃膜系中，ar层结构依次设置为：nb2o5/sio2/si3n4/sio2/si3n4；所得玻璃进行水滴角测试。初始角度为116°，摩擦800次后水滴角为99°。

实施例4：

ag+ar+af玻璃膜系中，ar层结构依次设置为：si3n4/sio2/si3n4/sio2/si3n4；所得玻璃进行水滴角测试。

上述水滴角测试时，磨头为2*2cm，砝码为1000g，速度为60cycle/min。初始角度为115°，摩擦800次后水滴角为96°。