離線雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系開發(fā)淺談

【中玻網(wǎng)】0引言
　　
　　目前國內使用的Low-E鍍膜玻璃產(chǎn)品主要是單銀Low-E鍍膜玻璃，只有少數(shù)幾家玻璃加工企業(yè)可以生產(chǎn)雙銀Low-E鍍膜玻璃（以下簡稱雙銀Low-E），且具有較成熟的生產(chǎn)技術，而這幾家玻璃企業(yè)所生產(chǎn)的雙銀Low-E多為自產(chǎn)自用。隨著國家建筑節(jié)能要求的不斷提升，建筑節(jié)能性能更高的雙銀Low-E的需求量也在不斷提高。目前國內Low-E玻璃市場中，雙銀Low-E使用量不到單銀Low-E使用量的10％。限制雙銀Low-E推廣和使用的原因主要有兩點：一是雙銀Low-E鍍膜玻璃工藝技術難度非常大，生產(chǎn)技術整體不夠成熟；二是雙銀Low-E市場價格較高。所以，只有了解雙銀Low-E膜系的開發(fā)過程，解決雙銀Low-E在生產(chǎn)中的關鍵技術問題，實現(xiàn)雙銀Low-E鍍膜玻璃的產(chǎn)品質量和產(chǎn)量的穩(wěn)定，才能夠使這種節(jié)能性能更高的產(chǎn)品的成本降低，并得到更廣泛的推廣和使用。本文即通過雙銀Low-E膜系開發(fā)過程的分析，明確了在雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系的開發(fā)過程中應注意的問題，并從實際生產(chǎn)的角度提出了一些對于雙銀Low-E膜系開發(fā)的建議。
　　
　　1技術背景
　　
　　真空磁控濺射鍍膜技術是通過真空磁控濺射鍍膜機實現(xiàn)的，鍍膜機內由不同級別的真空泵抽氣，在系統(tǒng)內營造出一個鍍膜所需的真空環(huán)境，真空度要達到Low-E鍍膜所需的本底真空，一般在（1~5）×10-8Pa。在真空環(huán)境中向靶材（陰較）下充入工藝氣體氬氣（Ar），氬氣在外加電場（由直流或交流電源產(chǎn)生）作用下發(fā)生電離生成氬離子（Ar+），同時在電場E的作用下，氬離子加速飛向陰較靶并以高能量轟擊靶表面，使靶材產(chǎn)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子（或分子）沉積在玻璃基片上形成薄膜。同時被濺射出的二次電子在陰較暗區(qū)被加速，在飛向基片的過程中，落入設定的正交電磁場的電子阱中，直接被磁場的洛倫茲力束縛，使其在磁場B的洛倫茲力作用下，以旋輪線和螺旋線的復合形式在靶表面附近作回旋運動。電子e的運動被電磁場束縛在靠近靶表面的等離子區(qū)域內，使其到達陽較前的行程大大增長，大大增加碰撞電離幾率，使得該區(qū)域內氣體原子的離化率增加，轟擊靶材的高能Ar+離子增多，從而實現(xiàn)了磁控濺射高速沉積的特點。在運用該機理開發(fā)Low-E膜系的過程中，要注意以下幾個問題：①保證整體工藝中各個環(huán)節(jié)的可靠性。具體包括靶材質量、工藝氣體純度、原片新鮮程度、原片清洗質量等基礎因素，這一系列因素會對Low-E鍍膜玻璃產(chǎn)品的較終質量產(chǎn)生影響。②選擇合適的靶材。要建立的膜系是通過對陰較的前后順序布置實現(xiàn)的。③控制好各環(huán)節(jié)的工藝性能及參數(shù)。如適合的本底真空度、靶材適用的濺射功率、工藝氣體和反應氣體用量與輸入均勻性、膜層厚度等�？傊挥锌刂坪靡陨细饕蛩�，才能夠保證所開發(fā)的雙銀Low-E鍍膜玻璃具有穩(wěn)定的顏色、優(yōu)異的機械性能和可加工性。
　　
　　此外，在雙銀膜系開發(fā)過程中，原始數(shù)據(jù)的積累和歸納分析非常重要。原始數(shù)據(jù)應該包括：膜層結構、各個單層膜的厚度和均勻性調試數(shù)據(jù)、雙銀Low-E樣片的光學參數(shù)、面電阻及理化性能試驗數(shù)據(jù)等。
　　
　　2雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系的開發(fā)過程
　　
　　雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系開發(fā)過程中有3個必要條件必須保證：一是硬件的保證。離線雙銀Low-E產(chǎn)品的實現(xiàn)是基于可生產(chǎn)大面積建筑用鍍膜玻璃的真空磁控濺射設備；二是合理的膜層結構設計。基于對各膜層材料性能充分理解掌握的基礎上，進行合理的膜層結構設計，才能確保產(chǎn)品在機械性能、舒緩反應性能、可加工性上的優(yōu)異表現(xiàn)；三是有清晰的開發(fā)流程。明確開發(fā)流程各階段的關鍵參數(shù)及工作要點，重視原始數(shù)據(jù)的記錄和分析。
　　
　　2.1儀器和設備
　　
　　目前，國內雙銀Low-E鍍膜玻璃的膜系開發(fā)和生產(chǎn)基本都是在相關生產(chǎn)企業(yè)內完成的，一般在開發(fā)過程中所需要的儀器和設備見表1。

　　2.2膜層結構設計
　　
　　隨著量子化學和凝聚態(tài)物理理論上的不斷打破以及計算機技術的飛速發(fā)展，人們可以根據(jù)所需要的材料結構和性能，設計出滿足要求的材料，即材料設計（materialsdesign）方法�，F(xiàn)代膜層的結構設計從原子、分子層次進行，即按照應用目標，可以先運用相關商業(yè)軟件（MS或者其他專項使用軟件）進行設計，獲得預期目標，掌握各個因素在膜層中所起的作用，例如各膜層的成玻璃深加工分，厚度，匹配順序等對產(chǎn)品綜合性能的影響，再與實際生產(chǎn)經(jīng)驗相結合，可以科學指導膜層設計，降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期。材料制備技術的整體提升，更得以使原子、分子為起點設計的材料合成，在微觀尺度上控制其結構的目標實現(xiàn)。例如，在高真空條件下的磁控濺射、分子束外延、納米粒子組合、調制、膠體化學方法等，使材料研究、薄膜制備設備對設計加以驗證，進而擴大到工業(yè)化生產(chǎn)，實現(xiàn)具有自主知識產(chǎn)權的技術研發(fā)與生產(chǎn)全過程。