一种红外屏蔽热反射玻璃及其制备方法与流程

1.本发明涉及热反射玻璃技术领域，尤其涉及一种红外屏蔽热反射玻璃及其制备方法。


背景技术：

2.热反射玻璃又称阳光控制镀膜玻璃，是一种对太阳光具有反射作用的镀膜玻璃，通常是采用物理或化学方法在玻璃基片的表面镀一层或多层金属或金属氧化物薄膜而成的，其膜色使玻璃呈现丰富的色彩。热反射玻璃能够通过其镀膜层对波长范围为350nm～1800nm的太阳光产生一定的控制作用，即选择性地反射、透过和吸收太阳光，达到节能的效果。
3.传统的热反射玻璃，在镀膜层结构设计上较为简单，辐射率高，选择系数小，导致对可见光的遮蔽作用弱，隔热效果差，且颜色性能单一。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种红外屏蔽热反射玻璃及其制备方法，该红外屏蔽热反射玻璃在镀膜层对膜层结构进行功效细分优化组合，通过对功能层材料的选择和厚度的控制使镀膜层具有低辐射率，对吸收层材料的选择和厚度的控制使镀膜层的透过率可调节，使玻璃整体对可见光具有良好的遮蔽作用，对红外线有高的屏蔽效果，且提升了整个膜层结构耐热牢固性。
5.为实现上述目的，本发明提供一种红外屏蔽热反射玻璃的制备方法，该方法包括：
6.将清洗干燥后的玻璃基片置于磁控溅射区，在真空环境下对所述玻璃基片表面进行磁控溅射，依次溅射沉积形成第一介质组合层、吸收层、第二介质组合层、功能层、第三介质组合层，从而在所述玻璃基片表面形成镀膜层。
7.可选地，所述第一介质组合层包括氮化硅层和/或氮化硅铬层，所述第一介质组合层的厚度为18nm-40nm。
8.可选地，在溅射沉积所述第一介质组合层时，采用中频电源加旋转阴极在氩氮氛围中溅射沉积，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz。
9.可选地，所述吸收层包括铬层、镍铬合金层、钛层、硅层中的至少一种，所述吸收层的厚度为1nm-30nm。
10.可选地，在溅射沉积所述吸收层时，采用直流双极脉冲电源在氩气氛围中溅射沉积，溅射功率为2kw-30kw。
11.可选地，所述第二介质组合层为氮化硅层，所述第二介质组合层的厚度为60nm-100nm。
12.可选地，所述功能层包括氮化钛层、氮化钛铌层、氮化铌层、钛铌合金层、钛层、铌层、镍钒合金层中的至少一种，所述功能层的厚度为15nm-40nm。
13.可选地，所述第三介质组合层包括氮化硅层和/或氮化硅钛铝层，所述第三介质组
合层的厚度为16nm-40nm。
14.可选地，在溅射沉积所述第二介质组合层时，采用中频电源加旋转阴极在氩氮氛围中溅射沉积，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz；在溅射沉积所述功能层时，采用中频电源或直流脉冲电源加旋转阴极在氩气氛围或氩氮氛围中溅射沉积，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz，直流脉冲电源频率为8kw-40kw；在溅射沉积所述第三介质组合层时，采用中频电源加旋转阴极在氩氮氛围中溅射沉积，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz。
15.为实现上述目的，本发明还提供一种红外屏蔽热反射玻璃，包括玻璃基片及镀在所述玻璃基片表面的镀膜层，所述红外屏蔽热反射玻璃基于上述红外屏蔽热反射玻璃的制备方法制备得到，所述镀膜层包括自所述玻璃基片的一侧依次向外设置的第一介质组合层、吸收层、第二介质组合层、功能层、第三介质组合层。
16.本发明的红外屏蔽热反射玻璃，通过在玻璃基片表面依次镀上第一介质组合层、吸收层、第二介质组合层、功能层、第三介质组合层，对各膜层材料选择及厚度进行层间功效细分优化和组合，使热反射玻璃的辐射率得到降低，颜色多样化可调节幅度得到改善，整个膜层结构的耐热牢固性提升。同时，通过多个材料膜层在不同波段吸收的搭配来实现透过色可灵活调色、内反射可适当降低、外反射率可从低到高的自由选择。此外，还可以采用该膜层结构在白玻基片上镀膜从而替代着色玻璃镀膜颜色，解决着色基片短缺及价格昂贵影响交货期限的问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
18.图1为本发明红外屏蔽热反射玻璃的结构示意图；
19.图2为本发明红外屏蔽热反射玻璃实施例一的结构示意图；
20.图3为本发明红外屏蔽热反射玻璃实施例二的结构示意图。
21.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后厖)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
24.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技
术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
25.本发明提出一种红外屏蔽热反射玻璃的制备方法，该制备方法包括：将清洗干燥后的玻璃基片置于磁控溅射区，在真空环境下对所述玻璃基片10表面进行磁控溅射，依次溅射沉积形成第一介质组合层21、吸收层22、第二介质组合层23、功能层24、第三介质组合层25，从而在所述玻璃基片表面形成镀膜层20。
26.本发明的制备方法制备出的红外屏蔽热反射玻璃100，对各膜层材料选择及厚度进行层间功效细分优化和组合，使热反射玻璃的辐射率得到降低，颜色多样化可调节幅度得到改善，整个膜层结构的耐热牢固性提升，同时，通过多个材料膜层在不同波段吸收的搭配来实现透过色可灵活调色、内反射可适当降低、外反射率可从低到高的自由选择，此外，还可以采用该膜层结构在白玻基片上镀膜从而替代着色玻璃镀膜颜色，解决着色基片短缺及价格昂贵影响交货期限的问题。
27.在本发明红外屏蔽热反射玻璃的制备方法中，在溅射沉积第一介质组合层21时，采用中频电源加旋转阴极在氩氮氛围中溅射沉积形成sicrn
x
层和/或sin
x
层，沉积sicrn
x
层时氩气和氮气的气流值比为3:2，沉积sin
x
层时氩气和氮气的气流值比为3:2，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz。
28.在溅射沉积吸收层22时，采用直流双极脉冲电源在氩气氛围中溅射沉积形成cr层、nicr层、ti层、si层中的至少一种，溅射功率为2kw-30kw。
29.在溅射沉积第二介质组合层23时，采用中频电源加旋转阴极在氩氮氛围中溅射沉积形成sin
x
层，沉积sin
x
层时氩气和氮气的气流值比为3:2，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz。
30.在溅射沉积功能层24时，采用中频电源或直流脉冲电源加旋转阴极在氩气或氩氮氛围中溅射沉积形成tin
x
层、tinbn
x
层、nbn
x
层、tinb层、ti层、nb层、niv层中的至少一种，在溅射沉积单金属或合金层(tinb层、ti层、nb层、niv层)时，采用氩气氛围和直流脉冲电源，溅射功率为8kw-40kw，在溅射沉积金属氮化物层(tin
x
层、tinbn
x
层、nbn
x
层)时，采用氩氮氛围和中频电源，根据不同的金属氮化物类型调节氩气与氮气的气流值比，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz。
31.在溅射沉积第三介质组合层25时，采用中频电源加旋转阴极在氩氮氛围中溅射沉积形成sin
x
层和/或sitialn
x
层，沉积sin
x
层时氩气和氮气的气流值比为3:2，沉积sitialn
x
层时氩气和氮气的气流值比为2:3，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz。
32.本发明还提出一种红外屏蔽热反射玻璃。如图1所示，本发明提出的红外屏蔽热反射玻璃100，包括玻璃基片10及设置与所述玻璃基片10一侧的镀膜层20，镀膜层20包括自玻璃基片10的一侧依次向外设置的第一介质组合层21、吸收层22、第二介质组合层23、功能层24、第三介质组合层25。
33.本发明的红外屏蔽热反射玻璃100，通过在玻璃基片的表面依次镀上第一介质组合层21、吸收层22、第二介质组合层23、功能层24、第三介质组合层25，吸收层22可以控制整
个镀膜层20的透过率，功能层24具有低辐射率，各介质组合层具有耐热处理和耐磨性，对镀膜层20中的各膜层厚度进行调节，使得红外屏蔽热反射玻璃对红外线有很高的屏蔽效果，对可见光的透射具有较好的遮蔽作用，对可见光波长范围内的吸收和反射有很好的选择性，其节能指标为辐射率e≤0.23和光热比lsg≥1，具有良好的颜色可调性、隔热性和钢化耐热性。
34.具体而言，第一介质组合层21包括sicrn
x
层和/或sin
x
层，sicrn
x
中x的范围为1.0-2.33，sin
x
中x的范围为0.5-1.33。使用sicrn
x
层，可以使层间结合牢固，其对光的吸收大，折射率低，可以调整玻璃结构的整体透过率，且sicrn
x
层抗耐热处理，在进行磁控溅射制备时沉积溅射速率高。sin
x
层可以防止玻璃基片10中的钠元素扩散迁移至镀膜层20中，第一介质组合层21的厚度为18nm-40nm。
35.吸收层22包括cr层、crni层、ti层、si层中的至少一种，吸收层22的厚度为1nm-30nm。吸收层22可以对整个镀膜层的透过率起控制作用，利用对太阳光中的红外光的高反射率，产生红外屏蔽的效果。
36.第二介质组合层23为sin
x
层，sin
x
中x的范围为0.5-1.33。第二介质组合层23位于吸收层22和功能层24之间，吸收层22多为金属材料，功能层24多为金属氮化物或金属材料，第二介质层中23的sin
x
可以防止吸收层22和功能层24中的不同材料相互扩散发生混合，同时使各膜层间的结合牢固。第二介质组合层23厚度为60nm-100nm。
37.功能层24包括tin
x
层、tinbn
x
层、nbn
x
层、tinb层、ti层、nb层、niv层中的至少一种，tin
x
中x的范围为0.67-1.33，tinbn
x
中x的范围为1.33-3.0，nbn
x
中x的取值范围为0.6-1.5。功能层24具有低辐射率，可以满足热反射玻璃对降低辐射率的要求。功能层24的厚度为15nm-40nm。
38.第三介质组合层25包括sin
x
层和/或sitialn
x
层，sin
x
中x的范围为0.5-1.33，sitialn
x
中x的范围为1.5-3.67。第三介质组合层25为镀膜层20中距离玻璃基片10最远的膜层，sin
x
和具有硬度高、抗磨损能力强的特性，可以提高镀膜层20的机械性能。sitialn
x
具有良好的热处理稳定性，在对玻璃进行高温加工时可以保护镀膜层结构。第三介质组合层25的厚度为16nm-40nm。
39.下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述。
40.实施例一
41.一种红外屏蔽热反射玻璃，如图2所示，包括玻璃基片以及镀在玻璃基片表面的镀膜层，镀膜层采用磁控溅射方法在玻璃基片的表面镀膜而成，由玻璃基片一侧向外依次为：
42.氮化硅铬层(sicrn
x
，sicrn
x
中x的范围为1.0-2.33，在氩氮氛围中采用中频电源加旋转阴极进行磁控溅射，氩气与氮气的气流量值比为3:2，膜层厚度为8nm，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz)；
43.氮化硅层(sin
x
，sin
x
中x的范围为0.5-1.33，在氩氮氛围中采用中频电源加旋转阴极进行磁控溅射，氩气与氮气的气流量值比为3:2，膜层厚度为13nm，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz)；
44.镍铬合金层(nicr，膜层厚度为2nm，在氩气氛围中采用直流双极脉冲电源进行磁控溅射，溅射功率为2kw-10kw)；
45.氮化硅层(sin
x
，sin
x
中x的范围为0.5-1.33，在氩氮氛围中采用中频电源加旋转阴
极进行磁控溅射，氩气与氮气的气流量值比为3:2，膜层厚度为30nm，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz)；
46.氮化钛层(tin
x
，tin
x
中x的范围为0.67-1.33，在氩氮氛围中采用中频电源加旋转阴极进行磁控溅射，氩气与氮气的气流量值比为6:1，膜层厚度19nm，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz)；
47.氮化硅钛铝层(sitialn
x
，sitialn
x
中x的范围为1.5-3.67，在氩氮氛围中采用中频电源加旋转阴极进行磁控溅射，氩气与氮气的气流量值比为2:3，膜层厚度为15nm，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz)。
48.玻璃制品的结构为：glass/sicrn
x
/sin
x
/nicr/sin
x
/tin
x
/sitialn
x
。
49.在本实施例中，由于各介质层种的氮化物具有极好的耐热处理和耐磨性，功能层tin
x
具有低辐射率、吸收层nicr可以控制整个膜层透过率等特性，吸收层和功能层中的材料兼顾使玻璃对可见光透射率有较好的遮蔽作用、对红外线有很高的屏蔽效果，使可钢化热反射产品的辐射率得到降低、颜色多样化可调节幅度得到改善、提升了整个膜层结构耐热牢固性，并通过多个材料膜层在不同波段吸收的搭配来实现透过色可灵活调色、内反射可适当降低、外反射率可从低到高的自由选择。制备出的红外屏蔽热反射玻璃具有辐射率e≤0.23，钢化前后单片可见光透过率t变化小于2％，可夹层、可不除膜合中空，可以替代透过率≤55％的在线低辐射玻璃产品，膜层与夹层玻璃用pvb(polyvinyl butyral，聚乙烯醇缩丁醛)膜和玻璃的附着力满足中空产品国家行业标准，与中空胶和玻璃的附着力满足中空产品国家行业标准，光学性能稳定、颜色多样、超耐候性能等特点，使用范围可推广到汽车玻璃和民用建筑
50.实施例二
51.一种红外屏蔽热反射玻璃，如图3所示，包括玻璃基片以及镀在玻璃基片表面的镀膜层，镀膜层采用磁控溅射方法在玻璃基片的表面镀膜而成，由玻璃基片一侧向外依次为：
52.氮化硅铬层(sicrn
x
，sicrnx中x的范围为1.0-2.33，在氩氮氛围中采用中频电源加旋转阴极进行磁控溅射，氩气与氮气的气流量值比为3:2，膜层厚度为20nm，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz)；
53.氮化硅层(sin
x
，sinx中x的范围为0.5-1.33，在氩氮氛围中采用中频电源加旋转阴极进行磁控溅射，氩气与氮气的气流量值比为3:2，膜层厚度为18nm，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz)；
54.铬层(cr，膜层厚度为3nm，在氩气氛围中采用直流双极脉冲电源进行磁控溅射，溅射功率为2kw-10kw)；
55.氮化硅层(sin
x
，sin
x
中x的范围为0.5-1.33，在氩氮氛围中采用中频电源加旋转阴极进行磁控溅射，氩气与氮气的气流量值比为3:2，膜层厚度为80nm，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz)；
56.钛层(ti，在氩气氛围中采用直流双极脉冲电源加旋转阴极进行磁控溅射，膜层厚度15nm，溅射功率为8kw-40kw)；
57.氮化硅钛铝层(sitialn
x
，sitialn
x
中x的范围为1.5-3.67，在氩氮氛围中采用中频电源加旋转阴极进行磁控溅射，氩气与氮气的气流量值比为2:3，膜层厚度为21nm，溅射功率为50kw-70kw，中频电源频率为40khz)。
58.玻璃制品的结构为：glass/sicrn
x
/sin
x
/cr/sin
x
/ti/sitialn
x
。
59.在本实施例中，由于各介质层中的氮化物有极好的耐热处理和耐磨性，功能层ti具有低辐射率、吸收层cr可以控制整个膜层透过率等特性，两种材料兼顾使该玻璃对可见光透射率有较好的遮蔽作用、对红外线有很高的屏蔽效果，使可钢化热反射产品的辐射率得到降低、颜色多样化可调节幅度得到改善、提升了整个膜层结构耐热牢固性，并通过多个材料膜层在不同波段吸收的搭配来实现透过色可灵活调色、内反射可适当降低、外反射率可从低到高的自由选择。制备出的红外屏蔽热反射玻璃具有辐射率e≤0.23，钢化前后单片可见光透过率t变化小于2％，可夹层、可不除膜合中空，可以替代透过率≤40％的在线低辐射玻璃产品，膜层与夹层玻璃用pvb膜和玻璃的附着力满足中空产品国家行业标准，与中空胶和玻璃的附着力满足中空产品国家行业标准，光学性能稳定、颜色多样、超耐候性能等特点，使用范围可推广到汽车玻璃和民用建筑。
60.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
61.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。