一种高耐候性镀膜玻璃及其制备方法

技术领域

本发明属于无机非金属镀膜玻璃领域，尤其是涉及一种高耐候性镀膜玻璃及其制备方法。

背景技术

在目前节能玻璃镀膜领域，绝大部分产品采用较低辐射率的金属(目前最常见的为高纯银)作为功能膜层，此类膜层在受到空气中水汽、污染性气体，盐雾，酸性气体等的侵蚀后会很快发生化学变化而失去节能性，需要镀膜之后及时封装后才能使用，从而使得在生产及使用过程中有着极大的检废及更换维护损耗。而非金属基的节能镀膜虽然不存在气体腐蚀的问题，但由于非金属材料较低的离子浓度和迁移率在辐射性能上远远满足不了现有节能需求，同时透过率低且霾度大，只能应用在对性能要求不高的产品配置上。

为获取较低的方块电阻，传统产品是通过不断增加导电功能层的厚度来实现，随着导电功能层的增多，导电性能越强，但导电功能层越多可见光透过率会越低，严重影响了可见光的透光率，同时产品的耐候性也受到了较大影响，造成后期维护更换成本较大，基于此亟待需要一款既能满足节能及透光要求又高耐候性的产品出现，以解决节能玻璃镀膜的瓶颈，同时高透的低阻产品也能缓解透明导电玻璃应用领域的困境。

基于此，亟待需要一款既能满足节能及透光要求又抵抗侵蚀的产品出现，以解决节能玻璃镀膜的瓶颈，缓解应用困境。

发明内容

有鉴于此，本发明目的之一在于提供一种高耐候性镀膜玻璃，高耐候性镀膜玻璃具有复合膜层结构。膜层的设计原理是采用三层减反膜(G∣HLHLHL∣A)作为设计结构，功能层和氧化物作为减反膜系的基本材料，另外，为了阻隔玻璃钠离子和空气中的酸碱物质对薄膜的侵蚀，在薄膜两侧放置阻隔层。为提高膜层的机械性能，在膜层最外层添加保护层。其由玻璃基片向外依次为：底部阻隔层、第一光学介质层、第一功能层、第二光学介质层、第二功能层、第三光学介质层、第三功能层、顶部阻隔层和顶部保护层，第一功能层、第二功能层、第三功能层均选用无机材料。

作为优选的，所述第一功能层、第二功能层、第三功能层均为SnFOx、InSnOx、ZnAlOx中的一种或多种材料制备，为了实现减反效果，第一功能层、第二功能层、第三功能层的厚度均为100～180nm，优选地，第一功能层、第二功能层、第三功能层的厚度均为110～130nm。

作为优选的，所述第一光学介质层、第二光学介质层、第三光学介质层均为TiOx、SiOx、NbOx、ZnAlOx、ZnSnOx中的一种或多种材料制备，为了实现减反效果，第一光学介质层、第二光学介质层、第三光学介质层的厚度均为5～130nm。

作为更优选地，第一光学介质层、第二光学介质层、第三光学介质层的厚度均为20-80nm。

作为优选的，所述顶部保护层为SiNx、TiOx、ZrOx中的一种或多种材料制备，为了实现保护效果，顶层保护层厚度为20～100nm。

作为更优选地，顶层保护层厚度为10-40nm。

作为优选的，所述底部阻隔层、顶部阻隔层均为SnOx、SiNx、Cr或NiCr合金的氮化物或者氮氧化物中一种或多种材料组成，为了实现阻隔效果，底部阻隔层、顶部阻隔层的厚度均为6～50nm。

作为更优选地，底部阻隔层、顶部阻隔层的厚度均为10-30nm。

本发明的目的之二在于提供一种镀膜玻璃的制备方法，通过真空磁控溅射工艺在玻璃基片上依次镀制形成底部阻隔层、第一光学介质层、第一功能层、第二光学介质层、第二功能层、第三光学介质层、第三功能层、顶部阻隔层和顶部保护层。

作为优选的，镀制底部阻隔层、顶部阻隔层时使用中频交流电源模式或直流溅射，溅射气体为纯氩气，反应气氛为纯氮气或者氮气和氧气混合气体。

作为优选的，镀制第一光学介质层、第二光学介质层、第三光学介质层、第一功能层、第二功能层、第三功能层时使用中频交流电源模式，溅射气体为纯氩气，反应气氛为纯氧气。

作为优选的，镀制顶部保护层时使用中频交流电源模式，溅射气体为纯氩气，反应气氛为纯氮气或纯氧气。镀膜结束后，将玻璃边部适当抛磨处理后，选用对流式电辐射炉或者激光对抛磨处理后的玻璃按照设定工艺进行热处理，得到所需产品。

本发明的目的之三在于提供一种镀膜玻璃在汽车玻璃、幕墙中的应用。

工作原理：利用半导体材料氧化铟锡(ITO)实现薄膜的低面电阻的特性，但随着ITO厚度增加薄膜的透过率下降明显，为了实现低面电阻高透过率的薄膜特性，将ITO分为三层，并搭配相应的光学介质层形成G∣HLHLHL∣A的减反结构，从而实现效果，在不牺牲导电性的条件下，透光率有了大幅提升，使产品应用的范围更广，另外，为了阻隔玻璃钠离子和空气中的酸碱物质对薄膜的侵蚀，在薄膜两侧放置阻隔层。为提高膜层的机械性能，在膜层最外层添加保护层。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1、本发明所述的高耐候性镀膜玻璃及其制备方法通过设置复合膜层结构从而获得了优良的电学、光学及热学性能，使用真空磁控溅射方法进行制备，可灵活选取基片类别尺寸及厚度，适用面广，制备出的高耐候性镀膜玻璃具有复合结构、低电阻、低U值、低辐射性，在获得优质导电性能的同时保持了超高的透过率，透光率可达90％，并可实现在常规环境下单片无封装长期使用，并且本产品具有在常规环境下良好的长期耐候特性。

2、本发明所述的高耐候性镀膜玻璃其制备方法由于具有优良的电学、光学及热学性能，其产品应用广泛，可以广泛应用于汽车玻璃、幕墙上，高耐候镀膜玻璃用于汽车前档，由于具有良好的导电性，其导电性能越强，加热的功率越大，汽车前档玻璃除雪除霜的效果越好，高耐候镀膜玻璃用于幕墙玻璃，由于对远红外线具有反射的性能，既可以有效地阻挡高温场向低温场的热流辐射，又能有效地阻止夏季热能进入室内和冬季热能的外泄，具有双向节能的效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的镀膜玻璃简单结构示意图。

附图标记说明：

1-玻璃基片；2-底部阻隔层；3-第一光学介质层；4-第一功能层；5-第二光学介质层；6-第二功能层；7-第三光学介质层；8-第三功能层；9-顶部阻隔层；10-顶部保护层。

具体实施方式

为更好的说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明，但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的授权范围以权利要求书为准。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，所述镀膜玻璃包括玻璃基片以及依次设于玻璃基片上的底部阻隔层、第一光学介质层、第一功能层、第二光学介质层、第二功能层、第三光学介质层、第三功能层、顶部阻隔层和顶部保护层。

其制备方法包括以下步骤：通过高真空磁控溅射装置在玻璃基片上依次溅射形成底部阻隔层、第一光学介质层、第一功能层、第二光学介质层、第二功能层、第三光学介质层、第三功能层、顶部阻隔层和顶部保护层。

实施例1-6

本实施例提供了一种高耐候性镀膜玻璃及其制备方法，所述镀膜玻璃由玻璃基片向外依次为：底部阻隔层、第一光学介质层、第一功能层、第二光学介质层、第二功能层、第三光学介质层、第三功能层、顶部阻隔层和顶部保护层。

其制备方法包括以下步骤：

(1)基片清洗：对切割好的圆柱状玻璃用去离子水进行清洗；

(2)抽真空：真空度为。1*E-7mbar。

(3)镀制底部阻隔层：将玻璃基片送入镀膜室，在玻璃基片上溅射形成底部阻隔层，底部阻隔层的材料选用为SiAl合金；

(4)镀制第一光学介质层：在(3)中镀膜玻璃上溅射形成第一光学介质层，第一光学介质层为TiOx或SiAl合金；

(5)镀制第一功能层：在(4)中镀膜玻璃上溅射形成第一功能层，第一功能层为InSnOx，作为功能性的导电膜层；

(6)镀制第二光学介质层：在(5)中镀膜玻璃上溅射形成第二光学介质层，第二光学介质层为SiAl或NbOx合金；

(7)镀制第二功能层：在(6)中镀膜玻璃上溅射形成第二功能层，第二功能层为InSnOx，作为功能性的导电膜层；

(8)镀制第三光学介质层：在(7)中镀膜玻璃上溅射形成第三光学介质层，第三光学介质层为SiAl或NbOx合金；

(9)镀制第三功能层：在(8)中镀膜玻璃上溅射形成第三功能层，第三功能层为InSnOx，作为功能性的导电膜层；

(10)镀制顶部阻隔层：在(9)中镀膜玻璃上溅射形成顶部阻隔层，顶部阻隔层为SiAl或NiCrOx合金；

(11)镀制顶部保护层：在(10)中镀膜玻璃上溅射形成顶部保护层，顶部保护层为SiAl或ZrOx合金，顶部保护层起到保护作用；

(12)出真空；

(13)边部处理：镀膜结束后，将镀膜玻璃边部适当抛磨处理；

(14)热处理：对抛磨处理后的镀膜玻璃，选用对流式电辐射炉(700℃-5min)进行热处理，得到所需产品。

实施例1-6中溅射形成的各个膜层的厚度见表2。

表1镀膜玻璃各层的镀制工艺表

对比例1

对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于第一功能层、第二功能层、第三功能层的厚度均为80nm，低于实施例中的厚度。

对比例2

对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于第一光学层、第二光学层、第三光学层的厚度均为150nm，高于实施例中的厚度。

对比例3

对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于顶部保护层的厚度为60nm，高于实施例中的厚度。

表2实施例和对比例的镀膜单片中的膜层厚度对比表

对实施例1-6和对比例1-3制得的镀膜玻璃进行光学性能的测定，测试结果如表3所示。

表3光学性能测试结果

从以上实例中可以看到，实施例1-6透光率在90.2％-92.0％，且面电阻都在5Ω左右，既实现了高透光也实现了低面电阻的性能，对比例1的功能层ITO减薄之后透光率能满足，面电阻变得很差；对比例2在功能层ITO不变的情况下，提高了光学介质层的厚度，面电阻很好，但透光率不能满足要求；对比例3提高了保护层的厚度，面电阻很好，但透光率也不能满足要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。