Способ получения остекления, снабженного многослойным покрытием - RU2334706C2

Описание

Изобретение относится к способу получения остекления, снабженного многослойным покрытием, причем указанное многослойное покрытие наносят на стеклянный субстрат катодным распылением при пониженном давлении, и его можно подвергать термической обработке при повышенной температуре, такой как гнутье, отжиг или термическая закалка, или операция термического отпуска, а также оно относится к остеклению, снабженному многослойным покрытием, способному выдерживать термическую обработку при повышенной температуре.

Элементы остекления, снабженного многослойным покрытием, указанного в настоящем изобретении, используют, чтобы улучшить теплоизоляцию больших остекленных поверхностей и тем самым снизить энергетические потери и затраты на нагревание в период холодной погоды. Многослойное покрытие представляет собой покрытие с низким коэффициентом излучения, что понижает тепловые потери путем инфракрасного излучения с высокой длиной волны. Эти элементы остекления также могут быть использованы в качестве защиты от солнца, чтобы снизить риск чрезмерного перегревания в результате солнечного света в замкнутом пространстве, которое имеет большие застекленные поверхности, и тем самым понизить кондиционирование воздуха, используемое летом.

Эти элементы остекления предназначены для монтажа в зданиях, а также в автомобилях. Иногда необходимо подвергнуть остекление операции механического упрочнения, такого как термическая закалка или термический отпуск, чтобы улучшить его устойчивость к механическим напряжениям. В автомобильном секторе, например, часто также необходимо гнуть остекление, в частности, для придания формы ветрового стекла.

В процессах производства и придания формы элементам остекления имеются некоторые преимущества для проведения этих операций закалки и гнутья на субстрате, когда он уже имеет покрытие, вместо нанесения покрытия на субстрат, которому уже была придана форма. Однако эти операции проводят при относительно повышенной температуре, при которой покрытие имеет тенденцию разрушаться и терять свои оптические свойства и свойства относительно инфракрасного излучения.

Было обнаружено, что разрушение многослойного покрытия иногда происходит вследствие окисления слоя, предназначенного для отражения инфракрасного излучения, в ходе термической обработки. Решение, которое часто предлагают в попытке решить эту проблему и сформировать остекление, которое имеет требуемые характеристики после термической обработки, состоит в том, чтобы создать жертвенный (sacrificial) металлический слой, специально расположенный внутри покрытия. Этот жертвенный металл окисляется вместо слоя, предназначенного для отражения инфракрасного излучения, и предохраняет его.

Пример этого решения предложен в патенте ЕР 233003 В1, который описывает ламинирование слоев на основе серебра в качестве отражателя инфракрасного излучения, заключенных в оксид олова. Этот патент предусматривает дополнительный металлический слой, выбранный из алюминия, титана, цинка и тантала, расположенный на слое серебра, и возможно также, ниже серебра. Этот дополнительный металл захватывает кислород и окисляется в ходе термической обработки, тем самым предохраняя серебро от окисления.

В своей металлической форме дополнительный металл представляет собой абсорбент, и он имеет тенденцию понижать пропускание света покрытием. С целью получить конечный продукт с высоким пропусканием света этот патент предлагает использовать только достаточное количество металла, чтобы предохранить слой серебра на протяжении термической обработки, в то же время предотвращая сохранение дополнительного абсорбирующего металла в конечном продукте. Количество дополнительного металла, подлежащего использованию, следовательно, зависит от температуры и продолжительности термической обработки.

В соответствии с решением, предложенным в патенте ЕР 233003 В1, трудно получать продукт со стабильным качеством в течение длительного периода производства, и в случае остекления сложной формы может быть трудно получать равномерное качество по всей поверхности. Более того, когда необходимо гнуть или закаливать элементы остекления с различными толщинами или формами, температурные и временные условия термической обработки должны изменяться, поэтому необходимо изменять толщину дополнительного металла, чтобы приспосабливаться к этим изменениям условий обработки.

Настоящее изобретение относится к способу получения остекления, снабженного многослойным покрытием, причем указанное многослойное покрытие наносят на стеклянный субстрат катодным распылением при пониженном давлении, отличающемуся тем, что, по меньшей мере, первый прозрачный диэлектрический слой наносят на субстрат с последующим нанесением функционального слоя на основе материала, отражающего инфракрасное излучение, и тем, что в атмосфере, содержащей, максимум, 20% кислорода, наносят на указанный функциональный слой первый защитный слой с геометрической толщиной, максимум, 3 нм, состоящий из материала, электроотрицательность которого отличается от кислорода менее чем на 1,9 и величина электроотрицательности которого меньше, чем таковая у указанного материала, отражающего инфракрасное излучение, с последующим нанесением в атмосфере, содержащей, максимум, 50% кислорода, второго защитного слоя с геометрической толщиной, максимум, 7 нм, состоящего из материала, электроотрицательность которого отличается от кислорода более чем на 1,4, и тем, что затем наносят, по меньшей мере, второй прозрачный диэлектрический слой.

Величины электроотрицательности элементов, которые используют в настоящем изобретении, представляют собой средние величины, классифицируемые в соответствии со шкалой Полинга и полученные из термохимических данных. Для целей пояснения величины электроотрицательности, перечисленные ниже для некоторых элементов, следующие:

Назначение прозрачных диэлектрических слоев состоит, во-первых, в том, чтобы уменьшить отражение света покрытием путем явления интерференции, поскольку функциональный слой на основе материала, который отражает инфракрасное излучение, имеет тенденцию также отражать видимое излучение. Они благоприятствуют формированию остекления, отражающего инфракрасное излучение, с высоким пропусканием света. Эти прозрачные диэлектрические слои также обеспечивают некоторую защиту для функционального слоя от внешних физических или химических воздействий, и слой, нанесенный на субстрат, вносит благоприятный вклад в адгезию покрытия к остеклению. Эти прозрачные диэлектрические слои также имеют влияние на оттенок в пропускании и отражении полученного продукта.

В соответствии с изобретением материал первого защитного слоя, нанесенного непосредственно на функциональный слой, имеет ограниченную авидность в отношении к кислороду, так как отличие электроотрицательности от кислорода составляет менее 1,9, в то же время при сохранении также более высокой авидности по отношению к кислороду, чем у материала, отражающего инфракрасное излучение, чтобы предотвратить прохождение кислорода к указанному материалу. Это противоречит данным предшествующего уровня техники, так как это указывает нам, что функциональный слой должен быть защищен слоем с авидностью по отношению к кислороду, таким как Ti или Та, который будет поглощать кислород, чтобы защитить функциональный слой от окисления и тем самым от потери его важных свойств.

Мы неожиданно обнаружили, что изобретение обеспечивает способ получения, который благоприятствует формированию остекления стабильного и однородного качества. Способ в соответствии с изобретением позволяет получать остекление, снабженное многослойным покрытием, которое, в особенности, пригодно для обеспечения производственной линии, где его необходимо подвергать термической обработке при повышенной температуре, такой как операции гнутья, отжига или термической закалки. Фактически, даже если временные и температурные условия термической обработки необходимо заметно изменять в ходе производства или от одного производственного цикла к другому, эти изменения будут оказывать значительно меньше влияния на оптические и термические свойства готового остекления, чем в соответствии с технологиями предшествующего уровня техники, и в действительности не будут оказывать влияния, если структура покрытия выбрана подходящим образом. Следовательно, способ в соответствии с изобретением устраняет необходимость изменять структуру покрытия в соответствии с характеристиками термической обработки, которой нужно подвергать остекление.

Другое преимущество изобретения состоит в том, что при подходящем выборе прозрачных диэлектрических слоев способ в соответствии с изобретением позволяет получать остекление, снабженное многослойным покрытием, в котором будут малые или несущественные изменения в оптических свойствах в ходе термической обработки, и, следовательно, остекление, которое подвергают термической обработке, может быть помещено рядом с остеклением, которое получено тем же самым способом производства в соответствии с изобретением, но не подвергалось термической обработке, без эстетически нежелательных различий.

Причина для этого неожиданного эффекта не вполне понятна. Однако полагают, что присоединение первого и второго защитных слоев к функциональному слою в условиях, определяемых изобретением, играет фундаментальную роль. Полагают, в особенности, что, так как материал первого защитного слоя имеет относительно низкую авидность по отношению к кислороду, его степень окисления не изменяется резко, он не достигает насыщения слишком быстро и образует стабильный экран для функционального слоя. Поскольку он является тонким, так как его толщина не превышает 3 нм, первый защитный слой может иметь ограниченное воздействие на поглощение покрытия, и легче получить уровень окисления, который достаточен для хорошей прозрачности.

Этот первый защитный слой, следовательно, играет стабилизирующую роль в свойствах покрытия. Таким образом, материал второго защитного слоя имеет достаточную авидность в отношении кислорода, чтобы иметь тенденцию удерживать свой кислород и не отделяться от него слишком легко, и это позволяет использовать малую толщину для первого защитного слоя.

Предпочтительно, первый защитный слой состоит из материала, отличие электроотрицательности которого от кислорода составляет менее 1,8 и, предпочтительно, менее 1,7. При принятии таких отличий электроотрицательности относительно кислорода, существует тенденция усиливать стабилизирующий эффект первого слоя.

Предпочтительно, второй защитный слой состоит из материала, отличие электроотрицательности которого от кислорода составляет более 1,6 и, предпочтительно, более 1,8. Это усиливает притяжение второго слоя к кислороду таким образом, что он легче сохраняет свой кислород в ходе термической обработки, тем самым предотвращая диффузию кислорода к функциональному слою.

Предпочтительно, величина электроотрицательности материала первого защитного слоя составляет, по меньшей мере, на 0,05 меньше, чем таковая у материала, отражающего инфракрасное излучение. Это снижает риск прохождения кислорода от первого защитного слоя к функциональному слою в ходе термической обработки.

Предпочтительно, материал второго защитного слоя имеет величину электроотрицательности, по меньшей мере, на 0,1 и, преимущественно, на, по меньшей мере, 0,2, меньше, чем величина электроотрицательности материала первого защитного слоя.

Обнаружено, что фактически материал, где величина электроотрицательности меньше таковой для первого защитного слоя, используют для материала второго защитного слоя, усиливая положительный результат изобретения. Думается, что различие между этими двумя материалами снижает риск прохождения кислорода к функциональному слою в ходе термической обработки, потому что второй защитный слой имеет более высокую авидность к кислороду, чем первый защитный слой, и потому второй защитный слой, следовательно, имеет тенденцию более легко удерживать кислород.

Функциональный слой на основе материала, отражающего инфракрасное излучение, представляет собой металлический слой, например, на основе алюминия, меди, цинка, никеля или благородного металла, такого как золото, серебро, платина или палладий. Материал, отражающий инфракрасное излучение, представляет собой, предпочтительно, материал на основе серебра. Серебро является материалом, который хорошо пригоден для использования в качестве функционального слоя, так как он имеет превосходные свойства отражения инфракрасного излучения относительно его стоимости и его легко использовать в устройствах для осаждения слоя катодным распылением при пониженном давлении. Это может быть чистое серебро, сплав серебра, например, с медью, алюминием, или серебро с малым количеством, порядка от 0,5 до 5% палладия, меди, алюминия, золота или платины и, предпочтительно, палладия.

Первый защитный слой может быть на основе материала, выбранного, например, из цинка, меди, никеля, хрома, индия, нержавеющей стали или олова и их сплавов, в виде металла или в виде субоксида.

Предпочтительно, первый защитный слой представляет собой материал на основе Ni и, преимущественно, на основе сплава NiCr. Сплав, который является особенно подходящим, представляет собой сплав NiCr 80/20. Сплав Ni может быть нанесен в чистом металлическом состоянии или в состоянии субоксида или в азотированном состоянии или в форме оксинитрида. Было обнаружено, что этот материал особенно хорошо подходил для формирования стабилизированного первого защитного слоя с очень малой толщиной, который способствует формированию остекления с высоким пропусканием света.

Предпочтительно, материал второго защитного слоя выбран из титана, алюминия или тантала и их сплавов, преимущественно, титана. Эти элементы в значительной степени удерживают кислород и образуют прозрачные оксиды и, следовательно, наиболее пригодны в качестве второго защитного слоя для целей изобретения.

Предпочтительно, первый защитный слой наносят толщиной в интервале между 0,5 нм и 2,5 нм, преимущественно, между 0,5 нм и 2 нм и, наиболее желательно, между 0,6 нм и 1,5 нм. Это обеспечивает лучший стабилизирующий эффект, который был обсужден выше.

Предпочтительно, второй защитный слой наносят толщиной в интервале между 2 нм и 6 нм. Было обнаружено, что этот интервал толщин для материала второго защитного слоя был благоприятен для удержания кислорода и предохранения функционального слоя.

Материал второго защитного слоя может быть нанесен в виде металла или в форме субоксида, полученных из металлической мишени в нейтральной или слегка окислительной атмосфере. Он может также быть осажден из керамической мишени, сформированной оксидом металла в относительно нейтральной атмосфере, например, содержащей от 10 до 20% кислорода, остальное - аргон. Он, преимущественно, тогда по существу полностью окисляется окислительной плазмой в ходе осаждения оксида металла, формирующего часть второго прозрачного диэлектрического слоя, так что он прозрачен после осаждения, что облегчает формирование высокого пропускания света. После того как все покрытие было нанесено, второй защитный слой, преимущественно, формировали из TiO₂, Та₂O₅ или Al₂О₃.

Если следующий слой представляет собой диэлектрический слой, осажденный в активной атмосфере азота или смеси азота с кислородом, второй защитный слой может быть нитридом или оксинитридом, например, после осаждения покрытия, такого как AlN или AlN_xO_y, которые являются прозрачными.

Если намеченная цель относительно конечных оптических свойств производимого остекления состоит в более низком пропускании света, второй защитный слой может оставаться частично абсорбирующим материалом и содержать абсорбирующие соединения, такие как TiN или CrN или отражающие соединения, такие как ZrN.

Элементы, специфические для второго защитного слоя, имеют более высокую авидность в отношении кислорода, чем в отношении азота. Даже когда они частично или полностью азотированы, они сохраняют авидность в отношении кислорода и поэтому способны к захвату кислорода и удержанию его.

Однако, предпочтительно, материал второго защитного слоя наносят в виде металла или в форме субоксида, и он полностью окисляется окислительной плазмой при нанесении следующего слоя. Таким образом, можно осаждать оксид из металлической мишени, чтобы формировать второй прозрачный диэлектрический слой.

Предпочтительно, второй прозрачный диэлектрический слой имеет в основе различные элементы из материала второго защитного слоя. Это облегчает выбор элементов, которые определенно лучше подходят для различных ролей, которые играют два различных слоя.

Первый и второй прозрачные диэлектрические слои можно формировать из любого прозрачного оксида, карбида, оксикарбида, нитрида или оксинитрида, используемых способом, известным, по сути, в области покрытий, формируемых катодным распылением при пониженном давлении. В частности, может быть перечислено следующее: нитриды, оксинитриды или оксиды кремния, хрома, циркония или алюминия; карбиды или оксикарбиды титана, тантала или кремния; карбиды или оксикарбиды хрома; оксиды олова, цинка, титана, висмута, магния, тантала, ниобия, индия; а также сплавы этих различных элементов. Некоторые элементы могут также быть, преимущественно, легированы, такие как, например, оксид цинка или оксид кремния, легированные алюминием.

Предпочтительно, по меньшей мере, один из первого или второго прозрачных диэлектрических слоев содержит оксид металла на основе цинка. Когда в качестве материала, отражающего инфракрасное излучение, используют серебро, этот оксид металла имеет благоприятный эффект для пассивирования серебра, и это делает функциональный слой более устойчивым к химическому разрушению, например, в ходе термической обработки. Цинк также представляет собой металл, который хорошо подходит для катодного распыления при пониженном давлении.

Предпочтительно, указанный оксид металла представляет собой оксид сплава на основе цинка и олова. Как указано выше, оксид цинка особенно благоприятен. Однако он имеет тенденцию становиться пористым при большой толщине. Сплав цинк-олово особенно выгоден, так как он снижает эту тенденцию. Преимущественно, по меньшей мере, один из первого и второго диэлектрических слоев содержит два слоя из оксида сплавов на основе цинка и олова в различных пропорциях. Это позволяет долю цинка в сплаве приспосабливать так, чтобы диэлектрик, ближайший к функциональному слою, имел максимальную концентрацию цинка, что благоприятствует положительному эффекту цинка, и так, чтобы другая часть диэлектрика имела более низкую концентрацию цинка, чтобы снизить риск пористости слоя.

Преимущественно, каждый из первого и второго диэлектрических слоев содержит оксид металла на основе цинка. Тем самым обеспечивается положительный эффект цинка для всего покрытия.

Указанное выше относится только к одному функциональному слою. Этот тип покрытия способен дать элементы остекления с низким коэффициентом излучения, которые легко получать, и которые очень полезны для теплоизоляции в периоды холодной погоды. Изготавливая функциональный слой более толстым, также можно получать остекление для повышенной защиты от солнца. Однако когда требуется увеличить защиту от солнца при сохранении очень высокого пропускания света со специфическим эстетически привлекательным видом, как это обычно имеет место для ветрового стекла в автомобиле, необходимо наносить два и даже три функциональных слоя. Следовательно, в предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с изобретением наносят, по меньшей мере, два функциональных слоя на основе материала, отражающего инфракрасное излучение, за каждым следует нанесение, по меньшей мере, одного промежуточного диэлектрического слоя между указанными функциональными слоями.

Преимущественно, многослойное покрытие завершают нанесением тонкого конечного защитного слоя на основе хрома, молибдена, нержавеющей стали, никеля или титана, а также их сплавов, и предпочтительно, на основе титана. Это обеспечивает эффективное предохранение против образования царапин.

Изобретение также охватывает способ получения изогнутого или закаленного остекления, снабженного многослойным покрытием, отличающийся тем, что субстрат, покрытый в соответствии со способом, описанным выше, затем подвергают операции гнутья или закалки.

В соответствии с другим аспектом, изобретение относится к остеклению, снабженному многослойным покрытием, отличающемуся тем, что оно включает стеклянный субстрат, на который нанесен, по меньшей мере, один функциональный слой на основе материала, отражающего инфракрасное излучение, причем функциональный слой или, по меньшей мере, один из функциональных слоев заключен в, по меньшей мере, один прозрачный диэлектрический слой, и что на его стороне, противоположной субстрату и непосредственно в контакте с ним, указанный функциональный слой покрыт первым защитным слоем с геометрической толщиной, максимум, 3 нм, состоящим из материала на основе металла или полуметалла в виде металла или в азотированной форме или форме субоксида, отличие электроотрицательности которого от кислорода составляет менее 1,9 и величина электроотрицательности которого составляет меньше, чем таковая у материала, отражающего инфракрасное излучение, за которым следует второй защитный слой с геометрической толщиной, максимум, 7 нм, состоящий из материала на основе металла или полуметалла в по существу полностью окисленной форме, отличие электроотрицательности которого от кислорода составляет более 1,4 и который отличается от материала прозрачного диэлектрического слоя, непосредственно примыкающего к нему.

В соответствии с еще одним аспектом, изобретение относится к изогнутому или закаленному остеклению, снабженному многослойным покрытием, отличающемуся тем, что оно включает стеклянный субстрат, на который нанесен, по меньшей мере, один функциональный слой на основе материала, отражающего инфракрасное излучение, причем функциональный слой или, по меньшей мере, один из функциональных слоев заключен в, по меньшей мере, один прозрачный диэлектрический слой, и что на его стороне, противоположной субстрату и непосредственно в контакте с ним, указанный функциональный слой покрыт первым защитным слоем с геометрической толщиной, максимум, 3 нм, состоящим из материала из металла или полуметалла в окисленной форме или форме субоксида, отличие электроотрицательности которого от кислорода составляет менее 1,9, за которым следует второй защитный слой с геометрической толщиной, максимум, 7 нм, состоящий из материала на основе металла или полуметалла в по существу полностью окисленной форме, отличие электроотрицательности которого от кислорода составляет более 1,4 и который отличается от материала прозрачного диэлектрического слоя, непосредственно примыкающего к нему. В соответствии с этим аспектом изобретения, "изогнутое или закаленное остекление, снабженное многослойным покрытием", как должно быть понятно, означает, что термическая обработка по закалке или гнутью происходит после операции нанесения слоя, следовательно, субстрат, на который уже нанесено покрытие, подвергают процессу закалки или гнутья.

Особенности, обсуждаемые выше, относящиеся к структуре, составу и последовательности различных слоев в отношении способа изобретения, также применимы к деталям, касающимся элементов остекления до и после термической обработки.

Предпочтительные практические варианты осуществления изобретения далее будут описаны посредством нескольких неограничивающих примеров.

Пример 1

Лист обычного натриево-кальциево-силикатного стекла размером 2 м на 1 м и толщиной 4 мм помещают в устройство для катодного распыления при пониженном давлении магнетронного типа, производимого ВОС. Его сначала пропускают в первую камеру распыления, в которой атмосфера состоит из 20% аргона и 80% кислорода, при существенно пониженном давлении относительно атмосферного давления. Сначала наносят на стеклянном листе первый прозрачный диэлектрический слой. Используя катод из сплава цинка и олова, содержащего 53% цинка и 48% олова, сначала наносят слой толщиной 20 нм из ZnSnO_x. В такой же атмосфере на ZnSnO_x затем наносят другой слой из ZnSnO_x толщиной 12 нм, получая его из мишени из сплава цинка и олова, сформированного из 90% цинка и 10% олова. Стеклянный лист затем пропускают в другую камеру распыления, где атмосфера состоит из 100% аргона. Функциональный слой, сформированный из 10 нм серебра, получаемого из мишени из практически чистого серебра, наносят на слой ZnSnOx. Затем в той же атмосфере наносят на серебро первый защитный слой, в настоящем примере этот первый защитный слой представляет собой слой толщиной 1 нм из NiCr, получаемый из мишени, состоящей из сплава, сформированного из 80% Ni и 20% Cr. В атмосфере из 10% кислорода и 90% аргона затем наносят второй защитный слой на слой NiCr, здесь сформированный из слоя TiO_x толщиной 5 нм, получаемого из керамической мишени из TiO_x, при этом x находится в интервале между 1,6 и 1,9. В другой камере, где атмосфера является окислительной, то есть состоит из 80% кислорода и 20% аргона, затем наносят на слой TiOx второй прозрачный диэлектрический слой. Для этого сначала наносят слой ZnSnO_x толщиной 10 нм, получаемый из металлической мишени из сплава ZnSn, сформированного из 90% Zn и 10% Sn. Необходимо отметить, что окислительная атмосфера плазмы заканчивает окисление нижнего слоя TiO_x таким образом, что в конце процесса нанесения слоя ZnSnO_x титан, по существу, полностью окислен, образуя компактный барьер из TiO₂. Нанесение второго прозрачного диэлектрического слоя сопровождается осаждением в атмосфере из 80% кислорода и 20% аргона слоя ZnSnO_x толщиной 15 нм, получаемого из мишени из сплава ZnSn, сформированного из 52% Zn и 48% Sn. Покрытие затем завершают нанесением конечного защитного слоя из 3 нм TiO_x. Необходимо заметить, что все слои ZnSnO_x достаточно окислены, чтобы они были настолько прозрачными, насколько возможно.

Когда свежепокрытое остекление выходит из устройства осаждения слоя, оно имеет следующие свойства при рассмотрении со стороны этого слоя:

ПС=80%; L=23; а=-2; b=-13; коэффициент излучения = 0,08.

Остекление с покрытием подвергают операции термического отпуска, в ходе которой его подвергают воздействию температуры 690°С в течение 4 минут, затем быстро охлаждают струей холодного воздуха. В ходе этой термической обработки, слой NiCr окисляется достаточно, чтобы стать прозрачным, в то же время также образуя эффективный и устойчивый экран, чтобы предохранять серебро. По-видимому, слой TiO₃, в свою очередь, удерживает свой кислород, так как, как будет показано ниже в свойствах покрытия после закалки, слой серебра не окисляется, несмотря на очень малую толщину экрана NiCr. Следовательно, сочетание первого и второго защитных слоев имеет особенно положительный эффект в отношении функционального слоя серебра.

После этой обработки покрытое и закаленное остекление имеет следующие свойства при рассмотрении со стороны нанесенного слоя:

ПС=88%; L=24,4; а=-1,6; b=-8,6; коэффициент излучения = 0,05;

электрическое поверхностное сопротивление покрытия составляет 3,8 Ом на квадратный метр, и коэффициент теплопередачи k (U value) составляет менее 1,2 Вт/(м²·К).

Это остекление с покрытием затем собирают в виде двойного остекления с другим прозрачным стеклянным листом толщиной 4 мм, причем покрытие располагают на стороне внутреннего пространства двойного остекления. Следующие свойства отмечают, когда двойное остекление рассматривают со стороны слоя, расположенного в положении 3, то есть каждый видит сначала прозрачный стеклянный лист без этого слоя, затем остекление, снабженное покрытием, рассматриваемым со стороны этого слоя:

ПС=79,2%; L=34,5; а=-1,4; b=-4.

В этом примере, как и в следующих примерах, если не указано иное, пропускания света (ПС) установлены относительно источника света С, а величины L, а и b представляют собой величины в соответствии с лабораторной системой Хантера (Hunter).

В качестве варианта, второй защитный слой из TiO_x осаждают из металлической мишени в атмосфере из 20% кислорода вместо использования керамической мишени, все остальное остается неизменным. Свойства, полученные для покрытого остекления, идентичны.

Пример 2

Нанесение покрытия проводят процессом осаждения, идентичным во всех аспектах процессу, описанному в примере 1, за исключением того, что его проводят на стеклянном листе, который имеет толщину 6 мм вместо 4 мм.

Остекление, снабженное покрытием, подвергают операции термического отпуска, в ходе которого его подвергают воздействию температуры 690°С в течение 6 минут, затем быстро охлаждают струей холодного воздуха. После этой обработки покрытое и закаленное остекление имеет следующие свойства при рассмотрении со стороны слоя:

ПС=87,4%; L=23,1; а=-1,3; b=-8,9; коэффициент излучения = 0,05;

электрическое поверхностное сопротивление покрытия составляет 3,7 Ом на квадратный метр.

Это остекление с покрытием затем собирают в виде двойного остекления с другим прозрачным стеклянным листом толщиной 4 мм, причем покрытие располагают со стороны внутреннего пространства двойного остекления. Следующие свойства отмечены, когда двойное остекление рассматривают со стороны слоя, расположенного в положении 3:

ПС=77,8%; L=34,0; а=-1,2; b=-4,2.

Сравнивая примеры 1 и 2, обнаружили, что при том же самом процессе нанесения слоя с той же самой структурой покрытия изменение в условиях температуры и продолжительности операции термического отпуска между этими двумя примерами существенно не изменило оптические, колориметрические и термические свойства. Следовательно, способ в соответствии с изобретением позволяет сформировать устойчивое покрытие, которое мало зависит от термической обработки, которой оно подвергнуто.

Пример 3

Нанесение покрытия проводят процессом осаждения, идентичным во всех аспектах процессу, описанному в примере 1, за исключением того, что его проводят на стеклянном листе, который имеет толщину 8 мм вместо 4 мм.

Остекление, снабженное покрытием, подвергают операции термического отпуска, в ходе которой его подвергают воздействию температуры 690°С в течение 8 минут, затем быстро охлаждают струей холодного воздуха. После этой обработки покрытое и закаленное остекление имеет следующие свойства, когда его рассматривают со стороны слоя:

ПС=86,4%; L=33,2; а=-1,6; b=-9,4; коэффициент излучения = 0,05;

электрическое поверхностное сопротивление покрытия составляет 3,6 Ом на квадратный метр.

Это покрытое остекление затем собирают в виде двойного остекления с другим прозрачным стеклянным листом толщиной 4 мм, причем покрытие располагают со стороны внутреннего пространства двойного остекления. Отмечают следующие свойства, когда двойное остекление рассматривают от стороны слоя, расположенного в положении 3:

ПС=77,4%; L=34,0; a=-1,2; b=-4,0.

Сравнивая примеры 1 и 3, обнаружили, что при том же самом процессе нанесения слоя с той же самой структурой покрытия, изменение в условиях температуры и продолжительности операции термической закалки между этими двумя примерами существенно не изменило оптические, колориметрические и термические свойства, хотя период повышенной температуры был удвоен. Способ в соответствии с изобретением, следовательно, позволяет получать устойчивое покрытие, которое мало зависит от термической обработки, которой оно подвергнуто.

Пример 4

В устройстве магнетронного типа для катодного распыления при пониженном давлении покрытие наносят на стеклянный лист толщиной 6 мм в следующей последовательности. Первый прозрачный диэлектрический слой наносят так, чтобы сформировать слой нитрида алюминия толщиной 10 нм, за ним слой оксида цинка, легированного 5% алюминия, толщиной 20 нм. Нитрид алюминия наносят из алюминиевой мишени в атмосфере, состоящей из 60% аргона и 40% азота. Оксид цинка наносят из мишени из цинка, легированного 5% алюминия, в атмосфере, которая состоит из 70% кислорода и 30% аргона. Затем в нейтральной атмосфере, которая состоит из 95% аргона и 5% кислорода, наносят функциональный слой, который формируют из 10,5 нм серебра, легированного 1% палладия. В той же самой нейтральной атмосфере наносят первый защитный слой, который формируют из 0,8 нм цинка, затем второй защитный слой, который формируют из 4 нм тантала. Затем наносят второй прозрачный диэлектрический слой, который формируют из 15 нм оксида цинка, легированного 5% алюминия, за ним следуют 17 нм нитрида кремния. В окислительной атмосфере из 70% O₂ и 30% Ar наносят оксид цинка, легированный алюминием и наносят Si₃N₄ в среде из 40% Ar и 60% азота.

Свойства остекления, покрытого осаждением, таковы, когда его рассматривают со стороны слоя:

ПС=84%; L=25; а=0; b=-12; коэффициент излучения = 0,06.

Это остекление с покрытием затем собирают в виде двойного остекления с другим прозрачным стеклянным листом толщиной 6 мм, причем покрытие располагают со стороны внутреннего пространства двойного остекления. Следующие свойства отмечены, когда двойное остекление рассматривают от стороны слоя, расположенного в положении 3:

ПС=75%; L=36; а=0; b=-6.

Одиночное остекление, снабженное покрытием, подвергают операции термического отпуска, в ходе которого его подвергают воздействию температуры 690°С в течение 6 минут, затем быстро охлаждают струей холодного воздуха. После этой обработки покрытое и закаленное остекление имеет следующие свойства, когда его рассматривают от стороны этого слоя:

ПС=86%; L=23; а=-1; b=-10; коэффициент излучения = 0,04;

электрическое поверхностное сопротивление покрытия составляет 3,4 Ом на квадратный метр.

Анализируя свойства остекления, обнаружили, что покрытие выдерживало операцию закалки очень хорошо без какой-либо деградации функционального слоя.

Это покрытое и закаленное остекление затем собирают в виде двойного остекления с другим прозрачным стеклянным листом толщиной 6 мм, причем покрытие располагают со стороны внутреннего пространства двойного остекления. Следующие свойства отмечены, когда двойное остекление рассматривают со стороны слоя, расположенного в положении 3:

ПС=77%; L=34; а=-1; b=-5.

Заметно, что оптические свойства практически не меняются, и что элементы остекления, закаленного или нет, могут быть легко помещены вместе в одном здании.

Пример 5

В устройстве магнетронного типа для катодного распыления при пониженном давлении наносят покрытие на стеклянный лист толщиной 2 мм в следующей последовательности. Наносят первый прозрачный диэлектрический слой толщиной 30 нм, который формируют из смешанного оксида цинка и олова, осаждаемого из металлической мишени, состоящей из сплава цинка и олова, 90% цинка и 10% олова, в атмосфере из 100% кислорода. Функциональный слой из 10 нм серебра затем наносят в нейтральной атмосфере из 100% аргона. Первый защитный слой из 0,7 нм NiCr 80/20 наносят на слой серебра в атмосфере из 100% аргона. На этом первом защитном слое располагают второй защитный слой, состоящий из 3 нм TiO_x, получаемый из металлической титановой мишени в атмосфере из 20% кислорода. Затем таким же образом как и первый прозрачный диэлектрический слой наносят промежуточный прозрачный диэлектрический слой, который формируют из 70 нм ZnSnO_x. Слой TiO_x полностью окисляется плазмой при осаждении ZnSnO_x. Наносят второй функциональный слой из 10 нм серебра, за ним 1,5 нм первого защитного слоя из NiCr, причем эти два слоя наносят в атмосфере 5% кислорода. Затем осаждают в 20% кислорода 2,5 нм второго защитного слоя TiO_x из металлической мишени. Второй прозрачный диэлектрик формируют из 20 нм ZnSnO_x, осажденного в 100% кислорода. Плазма при осаждении второго диэлектрика полностью окисляет непосредственно подстилающий слой TiO_x. Конечный защитный слой 3 нм на основе титана наносят, чтобы предохранить покрытие.

Свойства покрытого остекления после нанесения, когда его рассматривают со стороны слоя, являются следующими:

ПС=60%; L=45; a=+3; b=+11; коэффициент излучения = 0,05.

Остекление в соответствии с этим примером предназначено для формирования ветрового стекла автомобиля, где покрытие обеспечивает защиту от солнца, чтобы предотвратить чрезмерное нагревание в пассажирском салоне.

Остекление с покрытием подвергают операции гнутья при 650°С в течение 12 минут, чтобы придать форму, которую должно иметь ветровое стекло.

После этой обработки покрытое и согнутое остекление имеет следующие свойства, если его рассматривают со стороны слоя:

ПС=74%; L=39; а=+5; b=+9; коэффициент излучения = 0,02;

электрическое поверхностное сопротивление покрытия составляет 2,4 Ом на квадратный метр, что составляет хорошую величину для функционирования в качестве нагревающего слоя.

Покрытое и изогнутое остекление собирают, чтобы сформировать ламинированное остекление с листом чистого стекла толщиной 2 мм с помощью пленки поливинилбутираля толщиной 0,76 мм.

Свойства ламинированного остекления со слоем в положении 2 (положение 1 является наружной стороной относительно ветрового стекла, установленного в транспортном средстве) следующие:

ПС=75,5%; L=35; а=-3; b=-4; пропускание энергии (ПЭ) по Муну (Moon)=45%; отражение энергии по Муну = 34%; пропускание света определяется здесь относительно источника света А.

Обнаружили, что покрытие выдерживает операцию гнутья очень хорошо.

Реферат

Изобретение относится к способу получения элемента остекления, снабженного многослойным покрытием, нанесенным катодным распылением, к элементу остекления, снабженного многослойным покрытием, и к изогнутому или закаленному элементу остекления, снабженного многослойным покрытием. В соответствии с изобретением наносят, по меньшей мере, один первый прозрачный диэлектрический слой, за которым следует функциональный слой на основе материала, который отражает инфракрасное излучение. Затем наносят первый защитный слой, максимально, 3 нм из материала, имеющего отличие электроотрицательности от кислорода менее 1,9, с последующим нанесением второго защитного слоя, максимально, 7 нм из материала с отличием электроотрицательности от кислорода более 1,4. Затем наносят, по меньшей мере, один второй прозрачный диэлектрический слой. Это изобретение особенно полезно для формирования элементов остекления с низким коэффициентом излучения или для защиты от солнца, которое изгибают или закаливают после нанесения покрытия. Техническая задача изобретения - повышение качества остекления. 5 н. и 23 з.п. ф-лы.

Формула