一種含鋯膜層的鍍膜玻璃及其制備方法

【中玻網】鍍膜玻璃由于其優(yōu)良的性能已經在各個領域得到了廣泛的應用，然而其在運輸和儲藏的過程中，基片膜層容易劃傷、磨損，并且其銀層容易被破壞。另外，鍍膜玻璃在進行各種冷加工和熱處理，如切片、磨邊，夾層等處理后，物理化學性能容易發(fā)生改變。針對此問題，本文提供了一種摻雜鋯的鍍膜玻璃及其制備方法。由于鋯摻雜薄膜具有高硬度且舒緩反應性強，膜層可避免使用PE農業(yè)生產體系貼膜等一系列問題，同時對基片膜層起到很好的保護效果，在運輸和儲藏的過程中，可以防止基片膜層劃傷、延緩銀層氧化速度。鋯膜層的玻璃鋼化后不僅透過率高，而且膜層不會被燃燒掉，在玻璃運輸、儲藏的過程中能更好地保護玻璃，防止劃傷，延緩氧化。

　　鋯石又稱錫蘭石和風信子石，主要成分為硅酸鋯Zr［SiO4］，具有較強的脆性。含鋯鍍膜玻璃包括：玻璃基片、鍍制于玻璃基片表面上的功能膜系層和鍍制于功能膜系層表面上的鋯混合摻雜膜層，其中功能膜系層可以是一層膜層，也可以是由保護層、功能層、電介質層組成的疊加，上述保護層、功能層、電介質層分別由一種或多種材料膜層組成。本文中所說的功能膜系層主要是指可鋼化低輻射膜系層，也可以在不可鋼化的低輻射膜系層或陽光控制膜系層中使用。較好的可鋼化低輻射膜系層材料包括NiCr、Ag、SiO2、ZnO等。

　　含鋯鍍膜玻璃的制備方法步驟如下：

　　①提供合格玻璃基片；②在玻璃基片表面沉積一層或多層功能膜系層；③在一層或多層功能膜系層表面沉積一層鋯混合摻雜膜層。步驟②和步驟③中的沉積方式為磁控濺射沉積。磁控濺射沉積是在真空級數(shù)為0.1Pa級的工作氣氛下，N2/O2比例不超過8的條件下進行的，如氬氣流量為500 sccm、氧氣流量為100 sccm、氮氣流量為600 sccm。前面所說的可鋼化或不可鋼化的低輻射膜系層包括NiCr、Ag、AgCu、Si3N4、Ti3N4、TiO2、SnO2、SiO2、ZnO或SnZnO3、AlZnOx、NbOx中的一種或多種的材料膜層。其中，功能膜系層外層較佳的為SiO2，沉積厚度為10~40 nm。SiO2與外層的結合力更，且在后面步驟③中鍍制鋯混合摻雜膜層通入反應氣體N2時，即使濺射過程中發(fā)生串氣（即一個腔室內的工作氣體滲入另一個腔室中），也不會影響彼此，可以減少隔氣位。鋯混合摻雜膜層的材料為SiNx和ZrSiOxNy的混合物，沉積厚度為5~50 nm。沉積鋯混合摻雜膜層的靶材選自ZrSiAl和SiAl。沉積時將靶材ZrSiAl和SiAl置于同一腔室進行濺射，通過調節(jié)2個靶材的安裝角度、擋板寬度，控制形成膜層中SiNx所占重量比例。

　　普通的鍍膜玻璃對紫外線的阻擋能力有限，而ZrSiOxNy同時具有高的折射率和紫外吸收能力，使用本文提供的技術方案可以解決上述問題。另外，通過調節(jié)ZrSiOxNy結構中的x、y值來調節(jié)可見光的折射率，調節(jié)范圍在1.6~2.8（波長550 nm）之間，消光系數(shù)降低到幾乎為0（波長550 nm）。表1、表2為外層鍍制鋯混合摻雜膜層的低輻射膜系與鍍制SiNx的普通外層低輻射膜系的研磨試驗和理化實驗對比，一組是外層為SiNx的結構，另一組是外層為SiNx和ZrSiOxNy的混合摻雜膜層結構。

　　數(shù)據(jù)測試：研磨試驗負荷為500 g；實驗室溫度（23±2）℃；用濃度為0.1 mol/L的鹽酸浸泡5 h進行耐酸試驗；用濃度為0.1 mol/L NaOH浸泡5 h進行耐堿試驗；鹽霧試驗，實驗室溫度（23±2）℃，飽和器溫度46℃，噴霧器壓力0.1MPa，NaCl水溶液濃度（5±0.1）%，試驗時間168 h。

表1    研磨前后鋯混合摻雜膜層外層的低輻射膜系與普通Low-E鍍膜玻璃的透光率變化

表2    在耐酸、堿、鹽霧條件下鋯混合摻雜膜層外層的低輻射膜系與普通Low-E鍍膜玻璃的透光率變化對比

　　由表1可以看出，鍍制SiNx和ZrSiOxNy的混合摻雜膜層結構的可鋼化Low-E的研磨性能要優(yōu)于常規(guī)鍍SiNx的產品。外層混合摻雜膜層結構厚度增加時，可見光透過有所降低，而耐磨性并沒有明顯改善；該厚度低于25 nm時，透過率呈現(xiàn)出下降趨勢。因此，除了為達到特定顏色效果外，該膜層膜厚度在25~30 nm更佳。外層鍍SiNx和ZrSiOxNy的混合摻雜膜層的結構產品，耐蝕、耐磨等各項性能指標均優(yōu)于SiNx結構的產品。

　　采用文中介紹的鍍膜玻璃的制備方法制得的外層含鋯膜層鍍膜玻璃，可以有效解決傳統(tǒng)鍍膜基片的不耐劃傷、不耐摩擦、耐氧化性弱等問題，具有較強的實際應用價值。