制备加热的玻璃窗的方法技术

本发明专利技术的主题是一种制备加热窗户的方法，其包括以下步骤：在玻璃片上沉积连续的透明导电氧化物薄膜，该薄膜具有在整个薄膜面积内均匀的薄膜电阻，以及对所述薄膜进行等离子体处理，其中面对所述薄膜的一个区域设置发射氧气等离子体激发物种的装置，然后使所述薄膜与该装置之间产生相对运动，以差别处理所述薄膜的不同区域，以至于所述薄膜在处理后包括具有薄膜电阻不同的区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及加热的窗户的领域，特别是用于航天器的加热的窗户。
技术介绍
加热的窗户通常包括至少一片涂覆有一或多层透明导电薄膜的玻璃片。在窗户至少相对的两边设置导电带，可使电流在薄膜中传导，从而由焦耳效应产生热量，所述热量用于为窗户除冰和/或除雾。透明导电薄膜通常基于金属，尤其是银，或者氧化物(被称为TC0)，特别是铟锡氧化物(ITO)。除了正方形或者长方形，加热窗户、特别是应用于航天器的加热窗户有时具有复杂的形状，其特别可以是梯形或者五边形。结果，对于均勻薄膜电阻的导电薄膜，即窗户一个区域相对于另一个区域具有基本相等的薄膜电阻，使得电能密度可能变得非常不均勻， 甚至根据窗户的具体区域波动4或5倍。因此，加热密度也非常取决于加热窗户的区域。一种解决该问题的方法包括局部调整薄导电膜的薄膜电阻，用以在窗的不同区域获得不同的薄膜电阻。由此可以计算出最适宜的薄膜电阻分布图。为了准确得到所述分布图，建议通过修改沉积条件，调整薄导电膜的局部厚度。更准确地说，当薄膜通过磁控溅射方法沉积时，建议在玻璃片和阴极之间设置可以自动控制的的移动的掩膜。生成具有不同厚度的区域、进而产生具有不同的薄膜电阻的区域会使得在加热窗户的整个范围内得到均勻的或者基本上均勻的电能密度。然而，该方法不是没有缺点的。沉积的时间被延长了 ；掩膜的维护需要沉积设备停止工作，并且掩膜上多余的沉积物可能会污染薄膜表面，从而减少该方法的收益。而且，薄膜的沉积条件必须根据每个窗户的几何形状进行精确定制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过提供一种制备加热窗户的方法而克服这些缺点，该方法包括以下步骤-在玻璃片上沉积连续的透明导电氧化物薄膜，该薄膜在整个薄膜范围内具有均勻的薄膜电阻，以及-对所述薄膜进行等离子体处理，其中面对所述薄膜的一个区域设置发射氧气等离子体激发物种的装置，然后使所述薄膜与该装置之间产生相对运动，以差别处理所述薄膜的不同区域，以使所述薄膜在处理后包括具有不同薄膜电阻的区域。本专利技术的另一个主题是一种加热的窗户，特别是根据本专利技术的方法得到的加热窗户，其包括至少一片涂覆有连续透明导电氧化物薄膜的玻璃片，该氧化物薄膜具有均勻的厚度，并包括具有不同薄膜电阻的区域。所述“氧气等离子体”是指一种用含氧气的气体得到的等离子体。该气体可以是氧气，或者优选空气。3等离子装置也称作等离子体焰炬，通常包含主体和喷嘴，在主体中的两个电极之间产生高压放电。通常为空气的等离子体进气通过进气区域流入，然后产生的等离子体通过喷嘴排出，到达待处理的表面。氧气等离子体的活性物种(离子，自由电子，自由基，分子碎片等)与薄导电膜之间的交互作用可能是通过氧化效应而局部加大了薄膜的电阻率，因此不用改变薄膜的厚度就可增大其薄膜电阻。通过移动装置(或者玻璃片)，并且根据待处理的区域，通过调整等离子体处理， 就能够得到具有不同薄膜电阻的区域，而没有前述方法的缺点。这是因为，在薄膜被处理前，薄膜通常在整个区域具有均勻的厚度，因此相当地简化了其沉积条件，并且特别能够高收益地快速沉积。所述处理优选在大气压力下进行。透明的导电氧化物选自铟锡氧化物(ITO)、铝或者镓掺杂的氧化锌、和氟或者锑掺杂的氧化锡。铟锡氧化物优选包含5-10原子％的锡。氟掺杂的氧化锡优选包含2-5原子％的氟。如果铝掺杂氧化锌，则掺杂剂的浓度(即氧化铝重量相对于总重量)优选低于3%。如果镓为掺杂剂，掺杂剂浓度可高些，优选5-6%。为了达到所需的薄膜电阻，薄膜厚度优选在40到1250nm之间，优选在100到 500nm之间，更优选150到400nm之间。在薄膜被处理之前，薄膜电阻优选为2-50欧姆，更优选10-20欧姆。玻璃片优选进行热回火或者化学回火，并且在等离子体处理后其保持由回火得到的性质。经回火的玻璃片在其每个表面都具有高的压缩应力。这些高的应力提高了玻璃片的强度，使其更能够承受冲击。出于安全的原因，许多窗户必须经过回火处理，但是加热玻璃会造成应力在贯穿玻璃厚度上的分布均一化，从而失去回火的有益效果(被称为“去回火”)。根据本专利技术的等离子体处理的优点在于不用实质性地加热玻璃片，因此可防止任何去回火。热回火包括加热玻璃，然后用强力的气体喷射突然进行冷却。在化学回火过程中， 离子交换在熔盐浴中进行，在该交换过程中，玻璃片中的某种离子(典型的是钠离子)在玻璃片表面上被较大的离子(典型的是钾离子)替换。玻璃片可以由钠钙硅玻璃或者其他硼硅酸盐玻璃或铝硼硅酸盐玻璃组成。当玻璃片进行化学回火或者必须化学回火时，优选其组成遵循专利申请W098/46537中的教导，并且包含以下组分，各组分重量范围给出以下SiO255-71%Al2O3 >2%MgO4-11%,以及>8%，如果 Al203<5%Na2O9-16.5%K2O4-10%玻璃片的厚度一般在2-12mm之间，优选3_6mm，特别优选3_4mm。玻璃片的面积优选 0. l-5m2，优选 0. 5-2m2。经过化学回火处理的玻璃片的表面压缩应力一般在200_500MPa之间变化。有几种可选择的或者可叠加的能够使不同区域的薄膜差异化处理的方式。优选改变至少一个选自以下的参数1，薄膜与等离子体装置之间的距离；2，薄膜与等离子体装置之间相对移动的速度；3，等离子体装置面对薄膜经过的次数；4，等离子体装置的电功率；5，等离子体供应气体的流速；和6，等离子体供应气体中氧气的浓度。减少薄膜与等离子体装置之间的距离，或者降低相对移动的速度，或者增加所述装置经过的次数、等离子体焰炬的功率、等离子供应气体的流速或者等离子供应气体中氧气的浓度都会使处理强度增加，因此使薄膜电阻局部增加。每一种前面提到的六个参数都可以单独使用，或者与其它一个或多个参数组合使用。例如，可以使用下面的参数组合1+2,1+3，1+4，1+5，1+6，1+2+3，1+2+4，1+2+5，1+2+6，1+3+4，1+3+5，1+3+6，1+4+5， 1+4+6,1+2+3+4,1+2+3+5,1+2+3+6,1+3+4+5,1+3+4+6,1+4+5+6,1+2+3+4+5,1+2+3+4+6， 1+2+3+5+6,2+3,2+4,2+5,2+6,2+3+4,2+3+5,2+3+6,2+4+5,2+4+6,2+5+6, 2+3+4+5， 2+3+4+6，3+4，3+5，3+6，3+4+5，3+4+6，3+5+6，3+4+5+6，4+5，4+6，4+5+6，5+6。为了简化的目的，玻璃片优选是静止的，且发射氧气等离子体激发物种的装置能够在三个维度上移动，所述装置被自动控制，从而可以调节发射氧气等离子激发物种的装置的喷嘴与薄膜之间的距离z，和/或可以调节发射氧气等离子体激发物种的装置在玻璃片的x-y平面上的移动速度。对自动控制器编程，以得到需要的薄膜电阻分布图。根据等离子体的功率调整的距离ζ优选在I-IOmm之间波动，更优选2_5mm之间，或者甚至在3_5mm。 x-y平面上的移动速度也根据离子体的功率调整。典型的速度在lcm/s-lm/s之间波动，特别是在10-50cm/s之间。等离子体装置的电功率优选1000-5000W。功率密度(特定时刻分配到被处理表面的功率)优选100-600W/cm2。经过等离子体处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备加热的窗户的方法，其包括以下步骤：－在玻璃片上沉积连续的透明导电氧化物薄膜，该薄膜具整个薄膜的面积内具有均匀的薄膜电阻；以及－对所述薄膜进行等离子体处理，其中面对所述薄膜的一个区域设置发射氧气等离子体激发物种的装置，然后使所述薄膜与所述装置之间产生相对运动，以差别处理所述薄膜的不同区域，以使所述薄膜在处理后包括具有不同薄膜电阻的区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G·扎加杜，P·肖萨德，V·勒古瓦，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃公司，
类型：发明
国别省市：FR