一种屏蔽电磁波辐射的自清洁家电玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开的屏蔽电磁波辐射的自清洁家电玻璃是在白玻衬底的一面自下而上依次沉积氧化硅薄膜层、锑掺杂ＳｎＯ↓［２］薄膜层和氮掺杂ＴｉＯ↓［２］薄膜层而构成。采用全封闭隧道式多步镀膜工艺制备，首先用射频等离子增强化学气相沉积法沉积氧化硅薄膜，然后采用金属有机化学气相沉积法沉积锑掺杂ＳｎＯ↓［２］薄膜，再用直流反应磁控溅射法沉积氮掺杂ＴｉＯ↓［２］薄膜。本发明专利技术的家电玻璃综合了ＴＣＯ镀膜玻璃和自清洁镀膜玻璃的优势，兼具电磁波、红外辐射屏蔽及光催化自清洁的双重功效。膜层与玻璃结合牢固，适用于热弯、钢化等二次加工。产品具有重量轻、结构简单、附加成本低等优点。

Self cleaning household appliance glass capable of shielding electromagnetic radiation and preparation method thereof

The invention discloses a shielding electromagnetic radiation of the self cleaning appliance glass is a white glass substrate side from bottom to top of depositing a silicon oxide film layer, antimony doped SnO 2 film layer and the decrease of nitrogen doped TiO 2 thin film layer and the lower structure. Multi step coating process for preparing a fully enclosed tunnel, first by radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition of silicon oxide thin film, and then using metal organic chemical vapor deposition of antimony doped SnO: 2 Films by DC reactive magnetron sputtering deposition of nitrogen doped TiO 2 films. The home appliance glass of the invention integrates the advantages of TCO coated glass and self-cleaning coating glass, and has the double functions of electromagnetic wave, infrared radiation shielding and self-cleaning by photocatalysis. The film is firmly bonded to the glass. It is suitable for two processing, such as hot bending and tempering. The product has the advantages of light weight, simple structure and low added cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种家电镀膜玻璃及其制备方法，具体涉及兼具电磁波、红外辐射屏蔽和自清洁功能的家电镀膜玻璃及其制备方法。
技术介绍
现代厨房大量普及微波炉、消毒柜、冰柜、电烤箱、电冰箱等家用电器，这些电器的共同点在于1)电器的观察窗或门都采用透明的玻璃材质，以方便人们观察电器内的状况。2)电器在工作时会辐射微波、红外线等电磁波，或需要屏蔽来自外界的红外热辐射。在微波炉应用方面，微波辐照对人体会产生一定的负作用。医学研究表明，眼晶状体是人体对微波最为敏感的组织之一，人眼晶状体结构与功能的改变(如白内障、晶状体混浊等)与微波辐射累积剂量之间关系密切。即使低强度的微波，在长期的辐照积累下，也会对人眼造成损害(参见“低强度微波辐射致兔晶体上皮细胞超微结构的早期改变”，叶娟，姚克，吴仁毅等，中华眼科杂志，201，37(1)57)。为阻挡微波对普通玻璃材料的穿透，现有的微波炉炉门玻璃内表面都附上一层金属网。在满足一定的孔径和密度要求的前提下，这种金属网可以阻隔微波的穿透，但同时也严重妨碍了视线。换言之，目前微波炉炉门的材料结构无法兼顾透明观察和微波屏蔽的双重要求。加热型厨房电器(如电烤箱、微波炉等)工作时红外辐射能穿透炉门的普通玻璃，带走大量热量造成能源浪费。而冰柜、电冰箱的观察门、窗等需要有效屏蔽来自外界的热辐射。因此，设计、制造既能反射、屏蔽红外热辐射节约能源，又能满足透明观察的玻璃材质，也是家电玻璃产业面临的问题。近年推出的“光波炉”，结合了微波和红外的双重加热作用，而“光波炉”的炉门玻璃材料，需要同时承担可见光透明、中红外反射、微波阻隔这三方面的功能。这就对玻璃材料的综合性能提出了更高的要求。另外，中国人的饮食和烹饪习惯，决定了中式厨房具有油烟大、湿气重的特点。在这样的工作环境下，电器玻璃观察门、窗的表面容易附着油渍、水汽和灰尘，极易滋生细菌和霉斑。因此，具有抗菌、自清洁性能的功能镀膜玻璃是较理想的选择。TCO镀膜玻璃既有高的导电性，对中、远红外热辐射有较高反射性，又对可见光有很好的透光性，可以应用于电磁波和红外热辐射领域；TiO2自清洁镀膜玻璃在自然光照射下发生光催化和超亲水性现象，可以在TiO2薄膜表面自行分解有机物并形成薄水膜，使灰尘等污物不易黏附，起到自清洁的作用。然而，将TCO功能薄膜与TiO2功能薄膜复合，制备同时兼具电磁波、红外热辐射屏蔽及光催化自清洁功效的镀膜玻璃产品，至今尚未见文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种兼具电磁波、红外辐射屏蔽和自清洁功能的家电镀膜玻璃及其制备方法。本专利技术的屏蔽电磁波辐射的自清洁家电玻璃是在白玻衬底的一面自下而上依次沉积氧化硅薄膜层、锑掺杂SnO2薄膜层和氮掺杂TiO2薄膜层而构成。上述的氧化硅薄膜层阻挡玻璃中的金属离子向外扩散，起内保护层的作用；锑掺杂SnO2薄膜层起反射中、远红外热辐射以及屏蔽微波的作用，同时阻挡金属离子进一步向外扩散；氮掺杂TiO2薄膜层具有光催化和亲水性能，起自清洁作用，同时隔离了锑掺杂SnO2薄膜与大气环境地接触，起外保护层作用。为了使光、电、热学性能控制在最佳状态，以实现综合功能的匹配，通常膜厚控制在氧化硅阻挡薄膜层的厚度为20-50nm，锑掺杂SnO2薄膜层的厚度为200-400nm，氮掺杂TiO2薄膜层的厚度为200-400nm。本专利技术的屏蔽电磁波辐射的自清洁家电镀膜玻璃的制备方法，采用全封闭隧道式多步镀膜工艺，步骤如下1)以普通白玻作为镀膜衬底，将衬底清洗干净后用托辊传送装置送入全封闭隧道式多步镀膜的第一工作室中，本底真空度3×10-3Pa，采用射频等离子增强化学气相沉积法(RF-PECVD)沉积氧化硅薄膜，沉积前，衬底在氮气氛下等离子体轰击10min，沉积氧化硅的各工作参数如下衬底温度150-350℃，反应压强为20-50Pa，反应源气体为用氮气稀释后的浓度5-15％硅烷和浓度5-15％氧化二氮，硅烷∶氧化二氮的流量比为1∶1-1.2；2)将已沉积氧化硅薄膜的玻璃传送至第二工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用金属有机化学气相沉积法(MO-PECVD)沉积锑掺杂SnO2薄膜，各工作参数如下衬底温度100-300℃，反应压强20-50Pa，反应源气体按摩尔比为单丁基三氯化锡∶三氯化锑∶氧化二氮＝1-10∶0.5-5∶1-12；3)将步骤2)制得的镀膜玻璃传送至第三工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用直流反应磁控溅射法沉积氮掺杂TiO2薄膜，各工作参数如下衬底温度280-500℃，工作压强0.5-5Pa，工作气氛为N2O和Ar，N2O∶Ar的流量比为0.1-1.0∶0.85，靶材为纯钛靶材。本专利技术的家电镀膜玻璃用于微波炉、消毒柜、电烤箱等家电时，将镀膜玻璃的TiO2膜面一侧朝向家电工作室外，这样，里侧的SnO2功能薄膜可以屏蔽或反射由室内向室外的电磁波、远红外热辐射，而外侧的TiO2膜面在一定的光照条件下可以分解有机污物、具有自清洁作用；在用于冰柜、食品展示柜、电冰箱等家电时，采用反向安装，这样，SnO2功能薄膜可以反射来自家电工作室外的中、远红外热辐射以保持室内低温，而TiO2膜面的光催化性能可起自清洁作用、超亲水特性可以消除结露现象。本专利技术的有益效果在于1)镀膜玻璃综合了TCO镀膜玻璃和自清洁玻璃的优势，同时具有屏蔽电磁波、红外热辐射及光催化自清洁的双重功效，使其使用范围和综合性能大为提高。2)氧化硅层、锑掺杂SnO2层和氮掺杂TiO2层三层功能薄膜相互匹配，同时阻隔了金属离子和大气环境对复合膜体系性能的破坏。可以将其涂覆在单片玻璃上使用，无需复杂结构的双层中空玻璃。3)复合薄膜与玻璃基板具有牢固的化学键合，因而镀膜玻璃可以进行热弯、钢化等二次加工。产品具有重量轻、结构简单、附加成本低等优点。附图说明图1是屏蔽电磁波辐射的自清洁家电镀膜玻璃示意图。具体实施例方式参照图1，本专利技术的屏蔽电磁波辐射的自清洁家电镀膜玻璃是在白玻衬底1的一面自下而上依次沉积氧化硅薄膜层2、锑掺杂SnO2薄膜层3和氮掺杂TiO2薄膜层4而构成。实施例11)以普通白玻作为衬底材料，将衬底经过常规化学清洗，去离子水滤洗后，置于托辊传送装置上，经烘干后送入全封闭隧道式多步镀膜工作室中(本底真空度3×10-3Pa)开始依次沉积薄膜。在第一工作室中采用RF-PECVD在衬底沉积氧化硅，先将衬底在氮气氛下等离子体轰击10min，然后加热衬底至250℃，反应压强为40Pa，反应源气体为用氮气稀释后的浓度5-15％硅烷SiH4和用氮气稀释后的浓度5-15％氧化二氮N2O，SiH4∶N2O的流量比为1∶1.1。2)将已沉积氧化硅薄膜的玻璃传送至第二工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用MO-PECVD沉积锑掺杂SnO2薄膜，各工作参数如下衬底温度200℃，反应压强20Pa，反应源气体按摩尔比为单丁基三氯化锡C4H9SnCl3∶三氯化锑SbCl3∶氧化二氮N2O＝5∶1∶6。3)将上步制得的镀膜玻璃传送至第三工作室，本底真空度3×10-3Pa，采用直流反应磁控溅射法沉积氮掺杂TiO2薄膜，各工作参数如下衬底温度500℃，工作压强5Pa，工作气氛为N2O和Ar，N2O∶Ar的流量比为1.3∶1.7，靶材是纯度为99.9％的钛靶材。本例制得的镀膜玻璃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屏蔽电磁波辐射的自清洁家电玻璃，其特征是在白玻衬底（１）的一面自下而上依次沉积氧化硅薄膜层（２）、锑掺杂ＳｎＯ↓［２］薄膜层（３）和氮掺杂ＴｉＯ↓［２］薄膜层（４）而构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：平柏战，张溪文，
申请(专利权)人：杭州钱塘江特种玻璃技术有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]