Brevet FR2009886A1 — publié le 19700213

La présente invention a trait Q un procédé d'obtention de couches minees teintées claires en transparence, par vaporisation sous vide poussé, sur un support transparent, simultanément ou successi- vement, d'au moins un composant absorbant ainsi que d'un composant non absorbant vitreux formé par l'évaporation d'un mélange d'au moins deux composants comprenant un composant SiO2 et un composant B2O3. Il est connu de préparer des couches minces absorbantes par évaporation simultanée ou intermittente de corps absorbants et non absorbants. De tels dépôts sont utilisés par exemple pour des verres de protection solaire ou des verres filtrants. Des difficultés particulières sont rencontrées lorsqu l'on exife une reproduetibi- lit du degré d'absorption, de la nuance, der caractéristiques n- caniques et ou chimiques, ainsi que de la résistance au vieillissement et à la température.Avec les procédés connus jusqu'à présent il se produit, par suite de phénomènes de diffusion entre le compo- sant absorbant et le composant non absorbant, une variation de l'ab- mertion totale, et la couche mince déposée présente un aspect tacheté. Cette variation d'absortion produite par vieillissement est vi cible par abservation sans qu'il soit besoin de faire appel à des moyens auxiliaires et se manifeste déjà aussitôt l'opération de vaperisation terminée ou très peu de temps après. Des e@sais cnt montré que lors de la vaporisation de corps abserbants, par exemple de métaux, d'oxydes métalliques, de sulfures, de sé@éniures ou de corps organiques et de SiO en atmosphère conte nut de l'exygène il se forme, en tant que composant non absorbant, des couches dont la teinte varie déjà à la température ambiante, rendant ainsi impossible la reproductibilité d'un degré d'absorption déterminé et, par conséquent d'une teinte déterminée.Una amélioration @ de ces propriétés défavorables des couches obtenues consiste, selon un procédé connu, à utiliser SiO2 comme corps non absorbant, ou un verre à teneur en SiO2 suffisamment élevée, par vaporisation à partir de sources d'évaporation chauffées directement ou indirectement. Nais d'autres inconvénients se manifestent alors, si par exemple on utilise SiO2 pur cens corps non absorbant, il se forme une couche qui, on ce qui concerne le degré d'absorption, ne se comporte pas non plu do façon stable. On@'a donc pas réussi avec les moyens connus jusqu'à présent à préparer de couches minces teintées présentant un degré d'absorption reproductible. L'invention a pour but, sans dégrader les autres propriétés de telles couches minces teintées, d'en améliorer la résistance au vieillissement et à la température et d'assurer que leur transparence soit très homogène. La base sur laquelle repose l'inven- tion est un procédé de préparation de couche minces teintées clai- res en transparence par vaporisation sur un support transparent et sous vide poussé, simultanément ou successivement, d'au moins un composant absorbant et un composant non absorbant vitreux produit par l'évaporation d'un mélange d'au moins deux composants incluant un composant SiO2 et un composant B2O3.Pour atteindre le but visé, l'invention prévoit que le mélange dont la fusion doit s'ef- fectuer sous vide est composé de particules ayant une granulomé- trie inférieure à 50 et présente une teneur en B2O3 comprise entre 5 à 30% en poids. Il a été consté qu'une teneur aussi élevée on B20) exerçait un effet stabilisant on ce qui concerme les phénomènes de diffusion qui se produisent entre le composant absorbant et le composant non absorbant. Il a en outre été constaté que bien que de tels verres au silicate de bore paraissaient avan- tageux pour influencer favorablement ces phénomènes de diffusion, ils devaient cependant être améliorés plus avant afin que des couches complètement homogènes puissent être obtenues. Au cours de processus de vaporisation de ces verres au silicate de bore, des particules asses grosses, de dimension parfois située dans le domaine du visible, sont projetées sur la surface & revêtir, de sorte qu'il se forme sur la couche déposée par vaporisation, soit déjA durant l'opération, soit au cours d'un nettoyage ultérieur, des endroits dépourvus d'effet absorbant (trous). C'est pourquoi l'invention prévoit également de maintenir aussi petite que possible au-dessous de 5% en poids du mélange à évapo- rer la quantité de Na2O éventuellement présent dans le composant vitreux. Si cette quantité reste inférieure à cette limite, les phénomènes de dépôt irrégulier et de projection de particules grossières mentionnés ci-dessus ne se produisent plus avec autant d' ampleur. D'autre part, plus les exigences de clarté et de transparence sont sévères, plus la quantité de Na20 doit être réduite. Il y a donc intérêt, pratiquement dans tous les cas, à s'efforcer d'avoir une quantité de Na2O aussi réduite que possible. Il se forme avec la teneur élevée en B203 une couche mince teintée uniformément, résistant au vieillissement, et dont le degré d'absorp- tion peut être aisément reproduit à tout moment. En ce qui concerne la teneur en B2O3 une quantité de 5 à 10% en poids parait dé- jà opérer une stabilisation suffisante, à la température ambiante, des phénomènes de diffusion nuisibles. Lorsque les objets doivent être sousmis à des températures élevées, par exemple supérieures & 1002 C, la teneur en B2O3 doit, selon la température de service envisagée, être augmentée jusqu'à un maximum de 30%. Il peut y avoir intérêt à exécuter la vaporisation du composant non absorbant et du composant absorbant de manière telle que le taux d'évaporation du composant non absorbant soit maintenu constant durant l'opération. Il se produit alors une variation du taux d'évaporation du composant absorbant de la valeur zéro à une valeur de régime correspondantes, et l'on surveille à l'aide d'un instrument de mesure connu en soi ltabsorption croissante de la couche mince déposée. Dès que 11 absorption de cette couche atteint une valeur inférieure de quelques points à la valeur désirée, on abaisse progressivement le taux d'évaporation du composant absorbant juequ' & ce que ce taux retombe finalement à la valeur séro lorsque l'absorption désirée est atteint. Lorsque la réflexion de la couche mince teintée ne doit pas être plue élevée que celle du composant non absorbant utilisé, le nombre de molécules évaporées du composant non absorbant vitreux doit strie au moins égal au nombre de molécules évaporées du corps absorbant. Pour des raisons de sécurité il y a avantage à choisir un rapport de 2:1 (nombre de molécules du composant vitreux nom bre de molécules du composant absorbant). Au cours do la mise en oeuvre du procédé il a été constaté que la dureté et l'adhérence de la couche mince dépendaient égale mont de l'angle d'incidence des molécules non absorbantes. C'est pourquoi il y a intérêt à disposer la source d'évaporation et les substrats de façon telle que les moléc@les évaporées arrivent au moine sensiblement perpendiculairement sur le substrat. REVENDICATIONS 1- Procédé de préparation de couches minces teintées claires en transparence par vaporisation sur un support transparent et sous vide poussé, simultanément ou successivement, d'au moins un composant absorbant et un composant non absorbant vitreux produit par l'évaporation d'un mélange dtau moins deux composants incluant un composant SiO2 et un composant B20D, ce procédé étant remarquable en ce que le mélange à fondre sous vide est composé de particules ayant une granulométrie inférieure à 50p et présente une teneur en B205 comprise entre 5 et 30% en poids. 2- Procédé selon la revendication 1, remarquable en ce que la quantité de Na20 éventuellement présent dans le composant vitreux est maintenue aussi petite que possible au-dessous de 5% en poids du mélange à évaporer. 3- Procédé selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce que le composant non absorbant est vaporisé en continu à un taux d'évaporation constant, tandis que le taux d'évaporation du composant absorbant va de zéro i une valeur maximale puis redescend jusqu'à atteindre à nouveau zéro lorsque le degré d'absorption prédéterminé est atteint.