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碳化硅在低辐射镀膜玻璃中的应用

2019-06-18 10:33:19
摘要 近年来,可钢化Low-E玻璃在我国得到一定的推广,但是整体质量并不高,因为现有的Low-E玻璃的抗机械划伤性能不够高,抗高温氧化能力还不够强,而高性能产品的成本很高,因此解决上述问...

       近年来,可钢化Low-E玻璃在我国得到一定的推广,但是整体质量并不高,因为现有的Low-E玻璃的抗机械划伤性能不够高,抗高温氧化能力还不够强,而高性能产品的成本很高,因此解决上述问题已经迫在眉睫。在大面积镀膜领域,SiNx介质层膜的应用越来越广泛。SiNx具有较好的抗腐蚀、抗机械划伤、抗高温氧化能力,因此SiNx作为最外层保护层来使用。目前市场上的可钢化Low-E玻璃的最外层用的也是SiNx材料。工业碳化硅(SiC)是以石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料,通过电阻炉高温熔炼而成的,又称碳硅石。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级,仅次于世界上最硬的金刚石(10级),具有优良的导热性能,是一种半导体,高温时能抗氧化。

       针对Low-E玻璃现状中的技术缺点,提出用一种既能满足常规介质层材料的性能,又能大幅度提高溅射速率的碳化硅材料代替表层材料。

       目前经典的5层单银Low-E膜层-glass/SiNx/NiGr/Ag/NiGr/SiNx—就是以碳化硅膜层代替表层的SiNx。

       与现有技术相比,本技术方案具有以下优点:(1)溅射速率快。同比硅铝靶提高了40%。(2)成膜质量好。硅铝使用的是氩氮反应溅射,而碳化硅使用的是纯氩气溅射。(3)节省阴极位。由于溅射效率提高,可以将以前的3个阴极位改为2个阴极位,节省出来的位置可以为制作复杂结构的玻璃留出空间。(4)玻璃运行速度快。在理想的同等条件下,可以提高40%的运行速度。(5)抗腐蚀、抗机械划伤、抗高温氧化能力强,可提高可钢化Low-E玻璃的耐热时间。

       膜层结构:以典型的单银5层膜结构为例说明。

       Glass/SiNx/NiGr/Ag/NiGr/SiNx(外层用SiC代替)第1层:SiNx厚度为25 nm;第2层:NiGr厚度为2 nm;第3层:Ag厚度为10 nm;第4层:NiCr厚度为4 nm;第5层:SiC厚度为50 nm。上述每层厚度为最优选择,实际生产可以存在0.5~3 nm的偏差,膜层的加工方法是真空磁控溅射技术。

       镀膜玻璃的性能比较:

       (1)SiC和SiNx玻面反射光谱见图1和图2。

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图1 SiC玻面反射光谱

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图2 SiNx玻面反射光谱


(2)SiC和SiNx玻璃膜面反射光谱见图3和图4。

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图3 SiC膜面反射光谱

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图4 SiNx膜面反射光谱


(3)SiC和SiNx玻璃透过光谱见图5和图6。

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图5 SiC玻璃透过光谱

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图6 SiNx玻璃透过光谱

       由上可知,用碳化硅靶材替代目前使用的硅铝靶,玻璃的光学性能变化很小,热学性能在金属层不变的情况下变化很小。应用在双银和三银中与单银的类似。SiC镀膜玻璃的抗机械划伤能力也远远高于现有的产品。试验表明,本技术方案的产品的耐摩擦能力是普通产品的20倍,在研磨机上研磨2000 r,颜色变化ΔE<3,远远高于50 r颜色变化ΔE<4的现行标准。因此其实用性非常高,而且更换简单快捷,对其它性能几乎没有影响。

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