薄膜涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供具有改进的光学和红外反射性质的低-E薄膜光学叠层及其制备方法。更具体地，本发明专利技术提供金属氧化物薄膜涂层，其显示出比其前身更低的辐射率值，因为在金属氧化物沉积过程中添加氧化剂如强酸如硝酸。本发明专利技术还提供提高本文所述的薄膜的涂布效率的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术概括地涉及低辐射率(“低-E”)涂层，更具体地涉及包含至少一层金属氧化物层作为红外(IR)反射层的低-E涂层。
技术介绍
特此通过援引全文纳入本文提及的所有美国专利和专利申请。在有抵触的情况中，以包括定义在内的本说明书为主。玻璃上的低辐射率(低-E)涂层的目的是允许可见光通过而反射并阻挡红外(IR) 辐射线的辐射。在建筑物窗、机动车和商业冰箱和冷藏室的门上的高可见光透射率和低辐射率的涂层可大大节省与环境控制相关的成本如加热和冷却的成本。概括而言，提供高可见光透射率和低辐射率的涂层由叠层组成，其典型地包含透明基材和光学涂层。此叠层可包含位于抗反射性电介质层之间的具有高的顶反射率和低的顶透射率的一或多层薄金属层。此抗反射性电介质层通常是为了提高可见光透射率而选择的透明材料。这些系统反射辐射热，并且隔离低温和太阳辐射。现今使用的大多数低-E 的叠层是基于夹在透明金属氧化物电介质层之间的金属层如银。一般而言，为了降低内部和外部的反射率而调整电介质层的厚度，从而使光透射率高(> 60% )。IR反射性金属层实际上可以是任何反射性金属，例如，银、铜或金。银(Ag)由于相对而言是中性色，故而最常用于此类应用。但是，虽然在多层叠层中并入溅射沉积的Ag层和电介质层的涂层可提供高性能的阳光控制产品(即，在反射和透射时均接近中性颜色)，在银层用于此类低-E光学叠层中时也会有显著缺点。首先，适合的银层不容许联机沉积方法，其中将涂层在其生产时即在它被切割并从生产线移去之前涂布于热玻璃带，而是通过脱机低压技术如磁控管溅射法涂布。溅射沉积的银层的此局限性延长最终涂布产品的生产时间。其次，此类涂层具有有限的化学和机械耐久性，在加工和运输期间需要小心保护和处理Jg的透明薄金属层，当它们在湿气或潮湿的条件下与各种腐蚀剂如大气中的氯化物、硫化物、二氧化硫等接触时，易被腐蚀。为了保护Ag层，可在Ag上沉积各种屏蔽层。然而，常规屏蔽层提供的保护通常不足。Ag的透明薄金属层在热处理、弯曲和/或回火时还易于退化。当回火或弯曲被涂布的玻璃时，涂层与玻璃一起在至多几分钟内被加热至600°C和更高的温度。这些热处理可使Ag涂层的光学性质不可逆地恶化。此恶化可能是因Ag被其上下层间扩散的氧氧化所致。恶化还可能是因为Ag与从玻璃迁移的碱性离子如钠(Na+)反应。在Ag上下的电介质层的恶化或结构改变可促进和增强氧或碱性离子的扩散。玻璃上的涂层必须能够耐受如此升高的温度。然而， 先前已知的用^Vg作为红外反射膜的多层涂层通常不能耐受如此温度而不使^Vg膜某种程度地恶化。因此，仍然需要低-E涂层的叠层(及其制备方法)，其克服本领域技术人员已知的上述各种问题。具体地，需要低-E光学涂层，其显示出持久或增强的外观美感，以及机械和/或化学耐久性，并且若期望则可被回火或热强化。令人期望的涂层可提供高性能的阳光控制玻璃窗而没有上述银涂层的缺点，并且优选地在反射和透射时接近中性颜色。基于锡氧化物或掺杂的锡氧化物的薄膜低-E红外反射涂层是避免用溅射涂布的 Ag红外反射层可能发生的各种所述问题的备选方案。低-E锡氧化物薄膜涂层是公知的。此类锡氧化物涂层提供若干优于溅射涂布的 Ag红外反射层之处。优点之一是锡氧化物涂层可被热解沉积于已加热的玻璃带的表面上。 换言之，此锡氧化物薄膜层可被联机热解沉积，这缩短最终期望的涂布产品的生产时间。另一优点是热解沉积的锡氧化物薄膜层是硬涂层。硬涂层通常具有比软涂层(如脱机溅射沉积的^Vg薄膜层)更高的机械和化学耐久性。此类硬涂层，在被并入低-E光学叠层中时，增强对热处理、回火或弯曲时退化的抵抗性。然而，基于锡氧化物的低-E薄膜层通常不具有近似于基于金属或Ag的低-E薄膜层的顶反射性质。此外，玻璃上的此类热解法涂层是耐热的，并且玻璃可被热强化或回火而不破坏涂层。因此，在本领域中仍然需要可克服与溅射沉积的金属或Ag的薄膜层相关的上述问题的基于金属氧化物的低-E薄膜层。具体地，本领域中仍然需要基于金属氧化物的低-E 薄膜层，其具有近似于溅射沉积的金属或^Vg的薄膜层的红外反射性质。专利技术概述本专利技术提供具有改进的光学性质的低-E薄膜光学叠层，以及所述改进的低-E薄膜光学叠层的制备方法。本专利技术的一个方面，提供改进低-E薄膜光学叠层的光学和/或红外反射性质的方法。本专利技术的另一方面，提供通过在掺杂的锡氧化物薄膜的热解沉积期间加入氧化性化学添加剂改进低-E薄膜光学叠层的光学和/或红外反射性质的方法。在本专利技术的另一方面，在热解沉积步骤中加入的氧化性化学添加剂可导致最终的涂布产品，在其被并入隔热玻璃单元IGU中时赋予所述IGU改进的光学和/或红外反射性质。在本专利技术的又一专利技术，在热解沉积步骤中加入的氧化性化学添加剂可导致大于 20%的涂布效率增加。附图说明图1表示本专利技术的一个方面的光学叠层结构。图2表示本专利技术的另一方面的光学叠层结构。图3表示包含图1的光学叠层结构的隔热玻璃单元。图4表示包含图2的光学叠层结构的隔热玻璃单元。专利技术详述虽然可用许多不同的形式体现本专利技术，但本文描述若干示例性实施方案，应理解本公开提供本专利技术原理的实施例，并且这些实施例并非意在将本专利技术限于本文描述和/或解说的优选实施方案。详细地公开各种实施方案，足以使本领域技术人员能够实施本专利技术。 应理解可采用其它实施方案，并且在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下可进行结构上及合乎逻辑的改变。本专利技术提供具有改进的光学和红外反射性质的低-E薄膜光学叠层，以及制备所述低-E薄膜光学涂布叠层的方法。本专利技术所述的方法可提供图1中所示的低-E薄膜光学叠层。所述低-E光学叠层具有通用结构玻璃基材/Si0C/Sn02:F。本专利技术所述的方法还可适用于布置于多层底涂层和/或成核层上的低-E层，诸如图2中所示的那些。所述低-E光学叠层可具有通用结构 玻璃基材/Ti02/Si02/Sn02:F。在此结构中，以SiO2形式沉积的底涂层还可包含硅氧化物 (其中氧低于化学计量，表示为“SiOx”或“SiOC”)以及含有金属掺杂剂如Al和Sn的那些硅氧化物。本领域技术人员了解并理解此类备选的多层结构。在本文提及时，“E2+”或“Comfort E2+”表示系统玻璃基材(GS)/Si0C/Sn02:F， 其中按照本领域技术人员已知的热解化学气相沉积法在氧化性化学添加剂存在下沉积掺杂氟的锡氧化物薄膜。在此系统中，所述氧化性化学添加剂是hno3。此类系统的锡氧化物薄膜厚度可以为150nm-800nm，更优选约430nm。“底涂层层”或“底涂层”或UC可包含厚度为400埃-1000埃，更优选约720埃的不同厚度的氧碳化硅(silicon oxycarbide)层。UC提供颜色抵消所需的折射率，由此有助于改进整个光学叠层的透射率，另外起屏蔽作用抑制钠离子从玻璃基材迁移至低-E薄膜。“浮法玻璃”或“平板玻璃”是指在浮法生产线上通过熔融玻璃的连续流漂浮在熔融锡浴上制得的玻璃。熔融玻璃铺展在金属的表面上，产生高质量的一致水平的玻璃板。制备玻璃的此方法是生产玻璃的标准方法。实际上，世界平板玻璃产量的95%以上是浮法玻璃。除非另外说明，当本文提及玻璃时，是指通过浮法生产线制备的玻璃。“联机法”或“联机”是玻璃涂层领域技术人员公知本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．制备薄膜的方法，其包括：ａ）提供基材；ｂ）将第一涂层沉积于至少部分的所述基材上；ｃ）将包含金属氧化物的第二涂层沉积于至少部分的第一涂层上，其中在升高的温度下在除了水、空气或氧之外的氧化剂存在下沉积所述第二涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·R·科丁，E·蒂克松，A·舒茨，
申请(专利权)人：北美AGC平板玻璃公司，AGC玻璃欧洲公司，
类型：发明
国别省市：US