一种含锆膜层的镀膜玻璃及其制备方法

镀膜玻璃由于其优良的性能已经在各个领域得到了广泛的应用，然而其在运输和储藏的过程中，基片膜层容易划伤、磨损，并且其银层容易被破坏。另外，镀膜玻璃在进行各种冷加工和热处理，如切片、磨边，夹层等处理后，物理化学性能容易发生改变。针对此问题，本文提供了一种掺杂锆的镀膜玻璃及其制备方法。由于锆掺杂薄膜具有高硬度且抗氧化性强，膜层可避免使用PE有机贴膜等一系列问题，同时对基片膜层起到很好的保护效果，在运输和储藏的过程中，可以防止基片膜层划伤、延缓银层氧化速度。锆膜层的玻璃钢化后不仅透过率高，而且膜层不会被燃烧掉，在玻璃运输、储藏的过程中能更好地保护玻璃，防止划伤，延缓氧化。锆石又称锡兰石和风信子石，主要成分为硅酸锆Zr［SiO4］，具有较强的脆性。含锆镀膜玻璃包括：玻璃基片、镀制于玻璃基片表面上的功能膜系层和镀制于功能膜系层表面上的锆混合掺杂膜层，其中功能膜系层可以是一层膜层，也可以是由保护层、功能层、电介质层组成的叠加，上述保护层、功能层、电介质层分别由一种或多种材料膜层组成。本文中所说的功能膜系层主要是指可钢化低辐射膜系层，也可以在不可钢化的低辐射膜系层或阳光控制膜系层中使用。较好的可钢化低辐射膜系层材料包括NiCr、Ag、SiO2、ZnO等。含锆镀膜玻璃的制备方法步骤如下：①提供合格玻璃基片；②在玻璃基片表面沉积一层或多层功能膜系层；③在一层或多层功能膜系层表面沉积一层锆混合掺杂膜层。步骤②和步骤③中的沉积方式为磁控溅射沉积。磁控溅射沉积是在真空级数为0.1Pa级的工作气氛下，N2/O2比例不超过8的条件下进行的，如氩气流量为500sccm、氧气流量为100sccm、氮气流量为600sccm。前面所说的可钢化或不可钢化的低辐射膜系层包括NiCr、Ag、AgCu、Si3N4、Ti3N4、TiO2、SnO2、SiO2、ZnO或SnZnO3、AlZnOx、NbOx中的一种或多种的材料膜层。其中，功能膜系层最外层较佳的为SiO2，沉积厚度为10~40nm。SiO2与最外层的结合力最好，且在后面步骤③中镀制锆混合掺杂膜层通入反应气体N2时，即使溅射过程中发生串气（即一个腔室内的工作气体渗入另一个腔室中），也不会影响彼此，可以减少隔气位。锆混合掺杂膜层的材料为SiNx和ZrSiOxNy的混合物，沉积厚度为5~50nm。沉积锆混合掺杂膜层的靶材选自ZrSiAl和SiAl。沉积时将靶材ZrSiAl和SiAl置于同一腔室进行溅射，通过调节2个靶材的安装角度、挡板宽度，控制最终形成膜层中SiNx所占重量比例。普通的镀膜玻璃对紫外线的阻挡能力有限，而ZrSiOxNy同时具有高的折射率和紫外吸收能力，使用本文提供的技术方案可以解决上述问题。另外，通过调节ZrSiOxNy结构中的x、y值来调节可见光的折射率，调节范围在1.6~2.8（波长550nm）之间，消光系数降低到几乎为0（波长550nm）。表1、表2为最外层镀制锆混合掺杂膜层的低辐射膜系与镀制SiNx的普通最外层低辐射膜系的研磨试验和理化实验对比，一组是最外层为SiNx的结构，另一组是最外层为SiNx和ZrSiOxNy的混合掺杂膜层结构。数据测试：研磨试验负荷为500g；实验室温度（23±2）℃；用浓度为0.1mol/L的盐酸浸泡5h进行耐酸试验；用浓度为0.1mol/LNaOH浸泡5h进行耐碱试验；盐雾试验，实验室温度（23±2）℃，饱和器温度46℃，喷雾器压力0.1MPa，NaCl水溶液浓度（5±0.1）%，试验时间168h。表1研磨前后锆混合掺杂膜层最外层的低辐射膜系与普通Low-E镀膜玻璃的透光率变化表2在耐酸、碱、盐雾条件下锆混合掺杂膜层最外层的低辐射膜系与普通Low-E镀膜玻璃的透光率变化对比

由表1可以看出，镀制SiNx和ZrSiOxNy的混合掺杂膜层结构的可钢化Low-E的研磨性能要优于常规镀SiNx的产品。最外层混合掺杂膜层结构厚度增加时，可见光透过有所降低，而耐磨性并没有明显改善；该厚度低于25nm时，透过率呈现出下降趋势。因此，除了为达到特定颜色效果外，该膜层膜厚度在25~30nm最佳。最外层镀SiNx和ZrSiOxNy的混合掺杂膜层的结构产品，耐蚀、耐磨等各