可鋼化雙銀Low-E的膜系結(jié)構(gòu)

【中玻網(wǎng)】Low-E玻璃對(duì)長波紅外輻射具有良好的阻擋作用，而紫外及可見光基本通過，因而具備優(yōu)異的隔熱、保溫性能。為了獲得更高的透過率及更低的遮陽系數(shù)和U值，更高性能的雙銀Low-E玻璃，尤其是可鋼化雙銀Low-E玻璃更是不斷地被關(guān)注，本文要點(diǎn)介紹可鋼化雙銀Low-E玻璃的膜系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1    可鋼化雙銀Low-E玻璃結(jié)構(gòu)示意圖

　　（1）底層保護(hù)層材料：目前研究主要是TiO2及Si3N4，但究竟哪種材料能作為可鋼化雙銀Low-E玻璃的底層保護(hù)層卻眾說紛紜，為此我公司做了大量的對(duì)比試驗(yàn)，比較了這2種材料的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性能，如表1所示。此外，為了研究可異地加工的雙銀Low-E玻璃的氧化性能，同樣用上述3種材料做了水浸實(shí)驗(yàn)，見圖2、圖3、圖4。

表1    底層材料的耐磨性比較

圖2    用Si3N4做保護(hù)層在水中不同時(shí)段表面形貌圖

圖3    用TiOx做保護(hù)層在水中不同時(shí)段表面形貌圖

圖4    用Si3N4+TiOx做保護(hù)層在水中不同時(shí)間段的表面形貌

　　從以上3組水浸實(shí)驗(yàn)來看，變化的只有內(nèi)層保護(hù)膜，當(dāng)內(nèi)層保護(hù)膜單獨(dú)用Si3N4或者單獨(dú)用TiOx時(shí)，在水中浸泡4周時(shí)都受到不同程度的腐蝕；而浸泡半年后，膜層基本上已經(jīng)被完全破壞。當(dāng)使用Si3N4+TiOx作內(nèi)層保護(hù)膜，在水中浸泡4周，膜層幾乎沒有被氧化；在水中浸泡半年，膜層只有輕微的氧化。由于Si3N4+TiOx具有較好的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性能、舒緩反應(yīng)性能等，確定Si3N4+TiOx兩種材料混合使用作為可鋼化雙銀Low-E玻璃的底層保護(hù)層。

　　（2）中間介質(zhì)層：目前一些大型廠家嘗試采用其它材料取代ZnSnOx，例如AZO等材料。AZO是摻雜鋁（Al）的氧化鋅（ZnO），不僅具備表面平滑、結(jié)構(gòu)致密的特性，而且也具備高折射率以及良好的濺射效率，存在應(yīng)用于可鋼化雙銀Low-E玻璃的中間介質(zhì)層的可能性及可操作性，可廣泛應(yīng)用于可鋼化雙銀的中間介質(zhì)層。中間層結(jié)構(gòu)采用AZO材料后，可以改善結(jié)合率。由圖5可見，當(dāng)AZO的厚度超過3 nm以后，由于Ag膜可以光滑而一致地生長起來，故沉積在它上面的膜層的面電阻能夠始終保持在更低的水平上。而且，因?yàn)槲章实慕档停高^率還有所升高，這樣既提高了可見光透過率，又提升了復(fù)合產(chǎn)品的隔熱性能，更主要的是Ag層能很好地在AZO表面生長。

圖5    AZO薄膜的表面形貌

　�。�3）外層保護(hù)層：對(duì)于可鋼化雙銀Low-E玻璃而言，其外層保護(hù)層必須要具有優(yōu)異的機(jī)械性能、舒緩反應(yīng)性能和熱穩(wěn)定性能，而同時(shí)滿足上述特征的材料只有Si3N4。①在機(jī)械強(qiáng)度方面，如果是高真空的磁控濺射工藝，Si3N4的強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間的推移而更明顯地顯現(xiàn)，Si3N4的機(jī)械性能見表2。

表2    Si3N4的機(jī)械性能

　�、谠谟捕确矫�，Si3N4的莫氏硬度已經(jīng)達(dá)到了9以上，僅次于金剛石的硬度（10）。所以，用其作為可異地加工雙銀Low-E玻璃的外層介質(zhì)層可以充分地保護(hù)可異地加工雙銀Low-E玻璃不被外力劃傷。③在摩擦性能方面，Si3N4是摩擦系數(shù)較小的材料，還具有自潤滑的特點(diǎn)。在進(jìn)行摩擦?xí)r，因?yàn)楸∧ぶg或產(chǎn)生壓力的作用，這種壓力的作用會(huì)分解產(chǎn)生1層很薄的潤滑膜，降低了Si3N4之間的摩擦系數(shù)。④Si3N4的物理性能，由于氮和硅均是電負(fù)性較強(qiáng)的元素，Si3N4是強(qiáng)的共價(jià)化合物，所以，Si3N4薄膜是一種具備高硬度、高熔點(diǎn)、性能較其穩(wěn)定的非金屬材料。在超過1 900℃的高溫下也不會(huì)發(fā)生分解。

　　通過上述實(shí)驗(yàn)分析得出，目前，生產(chǎn)可鋼化雙銀Low-E玻璃的一種可行的基礎(chǔ)膜系結(jié)構(gòu)為：

　　Glass/Si3N4/TiOx/AZO/Ag/NiCr/ZnSn0x/ZnAl/Ag/NiCr/Si3N4該基礎(chǔ)膜系的設(shè)計(jì)，不僅在光學(xué)性能上克服了可鋼化雙銀Low-E膜層經(jīng)受700℃高溫后膜面顏色以及膜層光學(xué)特性發(fā)生變化的難題，也在工藝上為縮短交貨期以及補(bǔ)片提供便利，同時(shí)還克服了長途轉(zhuǎn)運(yùn)過程中膜層受到磨損的難題，大大降低了運(yùn)輸和倉儲(chǔ)成本，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。