НИЗКОЭМИССИОННОЕ ПОКРЫТИЕ С НИЗКИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОПРИТОКА И УЛУЧШЕННЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ И МЕХАНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
LOW EMISSIVITY COATING WITH LOW SOLAR HEAT GAIN COEFFICIENT AND IMPROVED CHEMICAL AND MECHANICAL PROPERTIES, AND METHOD OF MAKING SAID COATING

Область техники
Настоящее изобретение относится к низкоэмиссионным покрытиям ("low-e" - от англ. low emissivity - с низкой излучательной способностью), в частности, к покрытиям с низким коэффициентом солнечного теплопритока (SHGC - от англ. Solar Heat Gain Coefficient или "low-g" от англ. low gain), и улучшенной механической и химической стойкостью.
Уровень техники
Все патенты США и патентные заявки, на которые приводятся ссылки, включая находящиеся в совместном рассмотрении заявки US 11/648913 и US 11/431915, предварительную заявку US 60/680,008, предварительную заявку US 60/736,876 и предварительную заявку US 60/750,782, полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки. В спорной ситуации настоящее описание, включая определения, является основным.
Покрытия на прозрачных панелях или подложках, регулирующие прохождение солнечного излучения, предназначены для пропускания видимого света и задерживания инфракрасного (ИК) излучения. Покрытия с высоким коэффициентом пропускания для видимого света и низкой излучательной способностью, нанесенные, например, на строительном остеклении или автомобильных стеклах, могут обеспечить существенное снижение затрат, связанных с управлением параметрами окружающей среды, например, затрат на обогрев или охлаждение.
Как правило, покрытия, обеспечивающие высокое пропускание видимого света и имеющие низкую излучательную способность, представляют собой многослойную систему, включающую прозрачную подложку и оптическое покрытие. Многослойная система включает один или более тонких металлических слоев, обладающих высоким коэффициентом отражения и низким пропусканием в ИК-диапазоне, расположенных между просветляющими диэлектрическими слоями. Такие системы отражают тепловое излучение и изолируют как от холода, так и солнечного излучения. Большая часть используемых сегодня низкоэмиссионных многослойных систем основана на использовании прозрачных диэлектриков. Как правило, толщина диэлектрических слоев подбирается, исходя из снижения внутреннего и наружного отражения для обеспечения высокого пропускания света (>60%). В отражающих ИК-излучение металлических слоях может быть использован практически любой отражающий металл, например, серебро, медь или золото. Серебро (Ag) используется в этих целях наиболее часто благодаря его относительно нейтральному цвету. Просветляющие диэлектрические слои обычно выполняются из прозрачных материалов, выбираемых исходя из обеспечения улучшенного пропускания видимого света.
Обычно в низкоэмиссионных покрытиях стараются обеспечить относительно постоянное отражение по всему видимому спектру, чтобы покрытие имело "нейтральный" цвет, то есть, по существу, было бесцветным. Однако в обычных низкоэмиссионных покрытиях сложно обеспечить резкое увеличение отражения отдельных цветов для достижения эстетического эффекта или иных потребностей.
Для получения требуемых свойств подложки с покрытием состав и толщина каждого слоя многослойного покрытия должны выбираться с особой тщательностью. Например, толщина слоя, отражающего инфракрасное (ИК) излучение, например, серебряного, должна тщательно выбираться. Известно, что излучательная способность слоя серебра падает с уменьшением поверхностного сопротивления слоя серебра. Таким образом, для достижения низкой излучательной способности слоя серебра, сопротивление слоя серебра должно быть минимально возможным. Однако при росте толщины слоя серебра ухудшается пропускание видимого света, что может привести в появлению нежелательной окраски. Было бы желательным повысить пропускание видимого света, снизив толщину слоя серебра, не увеличивая его поверхностного сопротивления и излучательной способности.
Тонкие прозрачные металлические слои серебра подвержены коррозии при соприкосновении, в условиях сырости, с различными коррозионно-активными веществами, например, присутствующими в атмосфере хлоридами, сульфидами, двуокисью серы и др. Для защиты слоев серебра, на серебро могут быть нанесены различные защитные слои. Однако защита, обеспечиваемая обычными защитными слоями, часто оказывается недостаточной.
Стекло с покрытием используется в различных случаях, где покрытие подвергается воздействию повышенных температур. Например, температура покрытий на стеклянных окнах в самоочищающихся кухонных плитах регулярно поднимается до температуры приготовления пищи 120-230°C, зачастую доходя, например, до 480°C во время циклов очистки. Кроме того, когда стекло с покрытием подвергается закалке или гибке, покрытие нагревается вместе со стеклом до температур порядка 600°C и выше в течение промежутков времени до нескольких минут. Эти тепловые воздействия могут привести к необратимым ухудшениям оптических свойств серебряных покрытий. Эти ухудшения являются следствием окисления серебра кислородом, диффундирующим сквозь слои над серебряным слоем и под ним. Ухудшение также может быть следствием реакции серебра с щелочными ионами, например, ионами натрия (Na+), мигрирующими из стекла. Диффузия кислорода или щелочных ионов может облегчаться и усиливаться деградацией или изменением структуры диэлектрических слоев над слоем серебра и под ним. Покрытия должны быть способны противостоять повышенным температурам. Однако, известные многослойные покрытия, использующие серебряную пленку в качестве отражателя инфракрасного излучения, не могут противостоять подобным температурам без какого-либо ухудшения серебряной пленки.
Низкоэмиссионные покрытия описаны в US 4749397 и US 4995895. Низкоэмиссионные покрытия вакуумного нанесения с серебром сегодня широко представлены на рынке окон.
В US 4995895 описывается использование окисляемых металлов в качестве наружных покрытий для снижения помутнения при защите подвергаемых закалке низкоэмиссионных покрытий. Этот патент относится к способам снижения помутнения, появляющегося после воздействия температур свыше 600°C.
Покрытия из металлов, сплавов металлов и оксидов металлов наносились на низкоэмиссионные серебряные покрытия для улучшения некоторых характеристик объекта с покрытием. В US 4995895 описан слой металла или сплава металла, который наносится в качестве самого наружного слоя на слои, наносимые на стеклянную основу. Этот слой металла или сплава металла окисляется и служит в качестве просветляющего покрытия. В US 4749397 описан способ нанесения слоя оксида металла в качестве просветляющего слоя. Слой серебра, заключенный между двумя просветляющими слоями, обладает оптимальными характеристиками пропускания.
К сожалению, оптические покрытия часто получают повреждения во время транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ, включая царапины и воздействие агрессивной среды. Низкоэмиссионные покрытия на основе серебра особенно подвержены агрессивным воздействиям. В большинстве применяемых в настоящее время низкоэмиссионных многослойных систем для решения этих проблем используются защитные слои, расположенные где-нибудь внутри или поверх системы тонких низкоэмиссионных слоев. Тонкие защитные слои служат для снижения коррозии серебряных слоев под действием водяного пара, кислорода или иных текучих сред. Некоторые снижают ущерб от механических повреждений низкоэмиссионной многослойной системы благодаря своей твердости, или снижая трение, если они образуют наружный слой.
В районах полупустынь, а также в местах с интенсивным солнечным воздействием, существующие изделия с высоким пропусканием и низкой излучательной способностью уже с успехом применяются, однако тепловая и световая нагрузка еще чрезмерно высока для достижения высокого теплового и светового комфорта внутри домов и зданий, в которых используются такие низкоэмиссионные продукты.
Имеется ряд многослойных систем с низкой излучательной способностью и пониженным пропусканием света, однако такие продукты обычно обладают по меньшей мере одним из следующих недостатков: высокое отражение, что снижает их эстетическую привлекательность, либо высокое затенение, что делает их непригодными для управления тепловой нагрузкой.
Очень немногие низкоэмиссионные продукты из имеющихся на рынке одновременно обладают требуемыми оптическими характеристиками и коэффициентом затенения. Однако и они требуют модификации, чтобы сделать их идеальными для технологических процессов и массового производства. Кроме того, такие низкоэмиссионные покрытия являются мягкими покрытиями, требующими большой осторожности при хранении и изготовлении стеклянных теплоизолирующих блоков. Необходимо улучшить механическую и химическую стойкость таких покрытий.
Изготовление многослойных систем различной конструкции на одной установке для нанесения покрытий также часто встречает трудности, поскольку требования к настройке установки не всегда совместимы для разных конструкций. Требуется создать различные покрытия, которые можно было бы изготавливать одновременно на установке для нанесения покрытий без простоя и перенастройки установки.
Более того, в настоящее время все больше стекла из соображений безопасности подвергается термической обработке для повышения его механической прочности и предотвращения ранений в случае его разрушения. Это особенно важно для продуктов, отличающихся низким коэффициентом солнечного теплопритока. Увеличение энергии, поглощаемой покрытием, увеличивает возможные тепловые напряжения на стекле, когда часть его находится под воздействием солнечной радиации, а часть находится в тени. Типичные низкоэмиссионные покрытия не предназначены для термического воздействия упрочнения или закалки. Подобные условия могут полностью повредить покрытие, уничтожить его эстетическую привлекательность, сделать его непригодным для использования.
Таким образом, остается насущной потребность в многослойных системах низкоэмиссионных покрытий (и способах их изготовления), в которых решены существующие проблемы. В частности, требуются низкоэмиссионные многослойные системы, обладающие малым коэффициентом солнечного теплопритока, с высокой эстетической привлекательностью, механической и (или) химической стойкостью, которые могут быть подвергнуты, при необходимости, закалке или термическому упрочнению. Более того, требуются многослойные системы, для создания которых не требовалось бы специальной, нестандартной установки для нанесения покрытий.
Раскрытие изобретения
Для решения проблем, относящихся к известным низкоэмиссионным покрытиям (с низкой излучательной способностью), в настоящем изобретении предлагаются усовершенствованные покрытия, в которых используются многослойные системы, обладающие низким коэффициентом солнечного теплопритока (то есть, многослойные low-g системы), эстетической привлекательностью и равной или лучшей химической и механической стойкостью по сравнению с обычными низкоэмиссионными системами. Более того, предложенные в изобретении продукты совместимы со стандартными технологиями производства. В частности, например, переход от стандартной установки для нанесения покрытия к установке для нанесения покрытия с низким коэффициентом солнечного теплопритока не потребует вентиляции или иных изменений в настройке установки. Далее, стеклянные подложки, покрытые в соответствии с настоящим изобретением, можно подвергнуть закалке или термическому упрочнению, не создавая опасности деградации слоев многослойной системы или оптических характеристик покрытой подложки, либо проявления других дефектов, обычно наблюдающихся при применении таких воздействий к низкоэмиссионным покрытиям.
В настоящем изобретении преодолены недостатки, свойственные известным низкоэмиссионным многослойным системам, путем увеличения поглощения таких систем введением по меньшей мере одного тонкого поглощающего слоя, либо повышением поглощения других слоев, например, защитных слоев. Подобный способ увеличения поглощения в многослойной системе снижает общее светопропускание без увеличения коэффициента отражения света. Такое повышенное отражение света зачастую создает проблемы, особенно, когда происходит на оконном стекле, обращенном внутрь здания.
Подходящий выбор поглощающего материала также дает возможность управлять цветовой характеристикой пропускания стекла с покрытием. В вариантах осуществления, поглощающий слой может быть размещен между слоем, защищающим слой, отражающий ИК-излучение, и закрывающим его диэлектриком. В других вариантах осуществления, для получения такого результата, защитный слой сам по себе может быть сделан более поглощающим. В таких вариантах осуществления, защитный слой, в результате, служит и защитным слоем и поглощающим слоем, и в данном описании называется "поглощающим защитным" слоем. Отражающий ИК-излучение слой, в предпочтительном варианте, выполняется из серебра (Ag), но может использоваться любой отражающий материал, например, медь или золото, и другие.
Соответственно, согласно одной особенности, в изобретении предлагается низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, в порядке от подложки наружу:
первый диэлектрический слой;
первый катализирующий (затравочный) слой;
первый слой серебра;
первый поглощающий защитный слой, содержащий оксид никеля и хрома и при этом примерно от 15 до 60 атомных процентов кислорода;
второй диэлектрический слой;
второй катализирующий слой;
второй слой серебра;
второй поглощающий защитный слой;
третий диэлектрический слой; и
при необходимости, верхний слой покрытия (слой верхнего покрытия),
при этом покрытие обеспечивает пропускание менее примерно 69% видимого света.
Дополнительный слой верхнего покрытия используется в вариантах осуществления, когда необходимо проведение закалки или термической обработки.
В частных вариантах осуществления по меньшей мере один из первого диэлектрического слоя, второго диэлектрического слоя или третьего диэлектрического слоя имеет субстехиометрический состав.
Второй поглощающий защитный слой содержит материал, выбранный из группы, состоящей из металла, сплава, силицида, поглощающего оксида и нитрида, в частности, содержит материал, выбранный из группы, состоящей из Ti, TiN, Si, NiCr, NiCrOx, Cr, Zr, Mo, W и ZrSi.
По меньшей мере один из первого или второго поглощающих защитного слоев способен уменьшить пропускание покрытия, или по меньшей мере один из первого или второго поглощающих защитного слоев способен увеличить поглощение покрытия.
Второй слой серебра предпочтительно толще первого слоя серебра, а первый поглощающий защитный слой толще второго поглощающего защитного слоя.
Отношение толщины первого слоя серебра к толщине второго слоя серебра предпочтительно составляет примерно от 0,8 до 1,2. Отношение толщины первого поглощающего защитного слоя к толщине второго поглощающего защитного слоя составляет примерно от 1,2 до 2,0.
Первый катализирующий слой предпочтительно толще второго катализирующего слоя. Отношение толщины первого катализирующего слоя к толщине второго катализирующего слоя предпочтительно составляет примерно от 1,2 до 2,0,
По меньшей мере один из первого диэлектрического слоя, второго диэлектрического слоя и третьего диэлектрического слоя содержит нитрид или оксинитрид.
Коэффициент преломления третьего диэлектрического слоя ниже коэффициентов преломления как второго диэлектрического слоя, так и первого диэлектрического слоя.
По меньшей мере один из упомянутых поглощающих защитных слоев характеризуется отношением "кислород:кВт" (соотношением между потоком кислорода на киловатт мощности установки ионного распыления), равным 2:1.
Каждый из первого диэлектрического слоя, второго диэлектрического слоя и третьего диэлектрического по отдельности содержит материал, выбранный из группы, включающей оксид, нитрид, оксинитрид или их комбинации. В частности, по меньшей мере один из первого диэлектрического слоя, второго диэлектрического слоя и третьего диэлектрического слоя содержит оксид. В частности, оксид содержит до примерно 20 масс.% элемента, выбранного из группы, состоящей из Al и B, в частности, оксид содержит до примерно 10 масс.% элемента, выбранного из группы, состоящей из Al и B.
По меньшей мере один из катализирующих слоев содержит ZnAlOx.
Подложка предпочтительно выполнена из стекла.
Предлагаемое низкоэмиссионное покрытие характеризуется коэффициентом солнечного теплопритока (SHGC) менее примерно 0,31, в частности, примерно от 0,22 до 0,25. Пропускание света покрытия, измеренное в стеклопакете, предпочтительно составляет примерно от 42% до 46% или примерно от 58% до 62%. Цветовое пропускание покрытия характеризуется отрицательным a* и отрицательным b*Ю, или отрицательным a* и положительным b*.
Предлагаемое низкоэмиссионное покрытие также характеризуется устойчивостью к закалке или термическому упрочнению. При этом оптические свойства не ухудшаются после закалки или термического упрочнения.
В настоящем изобретении также предлагается автомобильное стекло, включающее описанное выше низкоэмиссионное покрытие, а также предлагается способ изготовления низкоэмиссионной многослойной системы, имеющей низкий коэффициент солнечного теплопритока (SHGC), при осуществлении которого наносят на подложку такое покрытие.
Согласно еще одной особенности, в изобретении предлагается низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, в порядке от подложки наружу:
первый диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy;
первый катализирующий слой, содержащий ZnAlOx;
первый слой, отражающий инфракрасное излучение, содержащий Ag;
первый поглощающий защитный слой, содержащий NiCrOx и при этом примерно от 15 до 60 атомных процентов кислорода;
второй диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy;
второй катализирующий слой, содержащий ZnAlOx;
второй слой, отражающий инфракрасное излучение, содержащий Ag;
второй поглощающий защитный слой, содержащий NiCrOx;
третий диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy; и
при необходимости, верхний слой покрытия,
при этом покрытие обеспечивает пропускание менее примерно 69% видимого света.
Покрытия в настоящем изобретении формируются нанесением слоев на подложку. В предпочтительном способе нанесение осуществляется магнетронным распылением.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 представлен вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью, предложенной в настоящем изобретении;
на фиг.2 представлен альтернативный вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы способностью, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью, включающей катализирующие слои для улучшения свойств слоев серебра;
на фиг.3 представлен другой вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;
на фиг.4 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;
на фиг.5 представлен вариант осуществления низкоэмиссионной многослойной системы для использования в автомобиле или ином транспортном средстве, включающей две стеклянных подложки, слой поливинилбутирата и покрытие в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.6А и 6Б приведены оптические константы типовых материалов, пригодных для использования в low-g поглотителях, предложенных в настоящем изобретении. На фиг.6А представлены данные, относящиеся к коэффициенту преломления (n), а на фиг.6Б представлены данные, относящиеся к коэффициенту поглощения (k);
на фиг.7 приведены зависимости коэффициента преломления и коэффициентов затухания для двух стехиометрических составов SiAlOxNy;
на фиг.8 приведены зависимости предпочтительных значений n и k для SiAlOxNy в многослойной системе с низким коэффициентом солнечного теплопритока, в соответствии изобретением;
на фиг.9 представлен альтернативный вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;
на фиг.10 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;
на фиг.11 представлен вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;
на фиг.12 представлен альтернативный вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью, включающий катализирующие слои для улучшения свойств слоев серебра;
на фиг.13 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью;
на фиг.14 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной низкоэмиссионной многослойной системы, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и (или) химической стойкостью, в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание осуществления изобретения
В приведенном ниже подробном описании делаются ссылки на некоторые конкретные варианты осуществления изобретения. Эти варианты осуществления описаны достаточно подробно для того, чтобы специалист был в состоянии практически осуществить изобретение, при этом подразумевается, что возможны и другие варианты осуществления, и что могут быть сделаны изменения в структуре и в соответствии с принципом действия, не противоречащие существу настоящего изобретения и не выходящие за пределы области его патентных притязаний.
В настоящем изобретении предложены улучшенные покрытия, которые образуют низкоэмиссионные многослойные системы, обладающие низким коэффициентом солнечного теплопритока (SHGC), привлекательным внешним видом и равной или улучшенной химической и механической стойкостью по сравнению с типичными низкоэмиссионными многослойными системами. Кроме того, в изобретении предложены продукты, совместимые со стандартными технологиями производства. В частности, например, переход от стандартной установки для нанесения покрытия к установке для нанесения покрытия с низким коэффициентом солнечного теплопритока не потребует вентиляции или иных изменений в настройке установки. Далее, стеклянные подложки, покрытые в соответствии с настоящим изобретением, можно с успехом подвергнуть закалке или термическому упрочнению, без проявления дефектов, обычно наблюдающихся при применении таких воздействий к низкоэмиссионным покрытиям.
В вариантах осуществления настоящего изобретения требуемые характеристики низкоэмиссионных многослойных систем достигаются увеличением поглощения таких систем посредством введения по меньшей мере одного тонкого поглощающего слоя, либо увеличением поглощения других слоем, например, защитных слоев (создавая, тем самым, "поглощающие защитные" слои). Такой способ увеличения поглощения многослойной системы уменьшает общее светопропускание без увеличения отражения света. Увеличенное отражение зачастую создает проблемы, особенно, когда оно возникает у оконного стекла, обращенного внутрь здания. Устойчивость к закалке может быть повышена путем подбора толщины диэлектрических или поглощающих защитных слоев, либо свойств поглощающих защитных слоев.
Согласно одной особенности, в изобретении используется низкоэмиссионная многослойная система, включая покрытие на подложке, причем покрытие содержит по меньшей мере один поглощающий слой. Поглощающий слой может быть дополнительным слоем к защитному слою. В альтернативном варианте, защитный слой может быть изменен так, чтобы также действовать как и поглощающий слой, становясь поглощающим защитным слоем, в результате чего исчезает необходимость в раздельных поглощающем и защитном слоях. Низкоэмиссионная многослойная система характеризуется величиной коэффициента солнечного теплопритока (SHGC), составляющей менее примерно 0,34, желательно, менее примерно 0,31. В некоторых вариантах осуществления, низкоэмиссионная многослойная система характеризуется величиной SHGC, составляющей примерно от 0,22 до 0,25. В различных вариантах осуществления, светопропускание многослойной системы составляет примерно от 42% до 46%. В некоторых описанных здесь вариантах, светопропускание может достигать примерно 62%. Во время закалки, пропускание поднимается примерно на 1-8%. В некоторых вариантах осуществления, многослойная система имеет цветовую характеристику пропускания с отрицательным a* и отрицательным b*. В альтернативных вариантах, многослойная система имеет цветовую характеристику пропускания с отрицательным a* и положительным b*.
Согласно другой особенности, в настоящем изобретении предложено низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, в порядке от подложки наружу, первый диэлектрический слой; первый слой, отражающий ИК-излучение; первый поглощающий защитный слой; второй диэлектрический слой, второй слой, отражающий ИК-излучение; второй поглощающий защитный слой; третий диэлектрический слой; и при необходимости, слой верхнего покрытия (верхний слой покрытия). Либо первый поглощающий защитный слой, либо второй поглощающий защитный слой используются в случае необходимости, то есть, использование двух таких слоев не обязательно. Используемый в случае необходимости слой верхнего покрытия применяется в вариантах осуществления, которые подвергаются закалке или термической обработке. В предпочтительном варианте осуществления, под один или более слои, отражающие ИК-излучение, наносится катализирующий слой.
Подложка, в предпочтительном варианте осуществления, делается стеклянной. В предпочтительных вариантах осуществления, два слоя, отражающие ИК-излучение, представляют собой слои серебра, и сбалансированы в соотношении Agl/Ag2 примерно 80% или более. В других вариантах осуществления, однако, соотношение может опускаться до 50%. Наличие сбалансированных слоев серебра дает различные преимущества, в частности, с точки зрения изготовления. Поскольку оба анода эродируют примерно с одинаковой скоростью, продолжительность процесса может быть сделана максимально возможной. Когда, например, второй слой серебра (Ag2) значительно толще, чем первый слой (Ag1), установка для нанесения покрытий требует проветривания в начале процесса, что отрицательно влияет на производственные расходы. В изобретении также используются покрытия, содержащие один слой серебра, вместо двух или более слоев серебра.
В предпочтительном варианте, поглощающий слой, если это отдельный слой, располагается между слоем, защищающим серебряный слой, и диэлектрическим закрывающим слоем. Поглощающий материал может включать металл, сплав, силицид, поглощающий оксид, поглощающий серый металл, нитрид, либо иной другой подходящий материал, который дает требуемый эффект. Предпочтительные для использования материалы включают Ti, TiN, Si, NiCr, NiCrOx, Cr, Zr, Mo, W и ZrSi, сплавы никеля или хрома, переходные металлы, их нитриды, субнитриды, и субоксиды, а также силициды и алюминиды, и другие вещества. В предпочтительных вариантах осуществления, как предназначенных для закалки, так и не закаляемых, поглощающий материал содержит NiCr. В вариантах осуществления, не подлежащих закалке, в качестве поглощаемого материала хорошо подходит Ti.
Надлежащим выбором поглощающего материала специалист может управлять цветовой характеристикой пропускания стекла с покрытием. Нейтральный цвет (предпочтительны отрицательные и хорошо сбалансированные значения а* и b* (по шкале CIE LAB). Минимальное требование состоит в том, чтобы значение а* было отрицательным, а значение b* было меньше +2 для пропускания и отражения со стороны стекла) эстетически более привлекателен, чем более зеленоватый или желтоватый оттенок. Нейтральное пропускание особенно желательно, поскольку это обеспечивает правильную цветопередачу стеклопакета, в котором вставлено стекло. Настоящее изобретение дает возможность получения, при необходимости, голубоватого оттенка.
Таким образом, было установлено, что некоторые материалы в конструкциях с низким коэффициентом солнечного теплопритока позволяют снизить пропускание низкоэмиссионных покрытий и обеспечить предпочтительный характер цветопередачи многослойной системы. В случае закаливаемых покрытий, предпочтительные для использования материалы также обладают температурной стабильностью в составе тонкопленочной многослойной системы. В качестве альтернативы поглощающим материалам, упомянутым выше, могут быть использованы и многие другие материалы. К ним относятся те, у которых интервалы значений коэффициента преломления (n) и коэффициента поглощения (k) обеспечивают выполнение функции снижения пропускания. В конструкции с низким коэффициентом солнечного теплопритока, позволяющей производить закалку, поглощающий слой будет обладать подходящими оптическими свойствами, а также и термостабильностью.
В том случае, если отдельный поглощающий слой не используется, один или более защитных слоев могут быть модифицированы для увеличения поглощения, благодаря чему достигаются те же требуемые оптические свойства, описанные выше. В предпочтительном варианте, такая модификация включает изменение уровней газа в этих слоях, как показано на приведенных ниже графиках. Эти графики показывают соотношение между потоком кислорода, соответствующего NiCrOx, на киловатт мощности установки ионного распыления, и коэффициентом (k) поглощения NiCrOx. По второй оси Y ординат показаны величины пропускания в видимой области (TY) или коэффициента солнечного теплопритока (SHGC), когда данный NiCrOx используется в низкоэмиссионной системе с двумя серебряными слоями, описанной в настоящем раскрытии.
В предпочтительном варианте, процентный состав NiCrOx базируется на распыляемой мишени длиной 2879 мм, к которой подводится энергия постоянного тока. Подводимая мощность обычно составляет от 15 до 45 кВт. Поток аргона составляет 300 стандартных кубических см.
В US 6,416,872, полностью введенном в настоящее описание посредством ссылки, упоминается использование конструкции для управления солнечным теплопритоком, в которой имеется тонкопленочная многослойная система типа Фабри-Перо (металл/диэлектрик/металл). Один из металлов является материалом, отражающим инфракрасное излучение (серебро), а другой является оптически поглощающим материалом. Оптически поглощающий материал описывается в терминах интервала соответствующих оптических констант. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения также используются многослойные системы Фабри-Перо с общей структурой слоев металл/металл/диэлектрик/металл/металл, или, более конкретно, металл/тонкий поглотитель-субоксид (защитный)/металл/диэлектрик/металл/тонкий поглотитель-субоксид (защитный)/металл. В каждом из этих случаев, один металл из пары "металл/металл" является, в предпочтительном варианте, металлом, отражающим ИК-излучение, а другой является, предпочтительно, поглощающим металлическим материалом. Поглощающий металлический материал с низким коэффициентом солнечного теплопритока может быть описан интервалом оптических констант, аналогичным тем, что предложены в US 6,416,872. Оптические константы типовых материалов, подходящих для оптического использования в качестве поглотителей с низким коэффициентом солнечного теплопритока представлены графическими зависимостями на фиг.6А и 6Б. На основе данных, представленных на фиг.6А, предпочтительным интервалом значений коэффициента преломления на длине волны 550 нм является, примерно, 1-5,5 для показанных металлических поглотителей. Согласно данным, представленным на фиг.6Б, для показанных металлических поглотителей коэффициент поглощения на длине волны 550 нм лежит в интервале примерно от 1,75 до 4,5. Дополнительным параметром, который может быть использован для определения подходящих материалов, является положительный наклон графика зависимости коэффициента преломления на длине волны 550 нм. Этот признак отличает металлические материалы от субоксидов и нитридов, которые на аналогичных графиках обычно имеют отрицательный наклон на 550 нм.
В варианте осуществления изобретения, поглощающий слой, если он представляет собой отдельный слой, вводится в совершенно определенном месте многослойной системы. Это необходимо для оптимизации других характеристик, которые важны для изготовления и обработки стекла с покрытием, особенно стойкости к воздействиям и простоте изготовления.
В предпочтительном варианте, каждый из поглощающих слоев имеет толщину примерно от 0,1 нм до 8 нм. Если используется два поглощающих слоя, то толщина первого поглощающего слоя, желательно, больше толщины второго поглощающего слоя. В предпочтительном варианте, толщина первого поглощающего слоя составляет, примерно, от 1 нм до 6 нм, а лучше, от 1,5 нм до 4 нм. Толщина второго поглощающего слоя, в предпочтительном варианте, составляет примерно от 0,1 нм до 5 нм, а лучше, примерно, от 0,1 нм до 4 нм. В альтернативном варианте осуществления, первый поглощающий слой имеет толщину примерно 3 нм. В другом альтернативном варианте осуществления, второй поглощающий слой имеет толщину примерно 0,5 нм. Еще в одном альтернативном варианте осуществления, первый поглощающий слой имеет толщину примерно 3,6 нм. В другом альтернативном варианте осуществления, второй поглощающий слой имеет толщину примерно 0,1 нм. Указанные интервалы толщин в равной мере подходят для поглощающих защитных слоев, в том случае, если такие слои используются вместо отдельных поглощающих и защитных слоев.
2
2
+
Защитный слой (отдельный или как поглощающий защитный слой) защищает слой серебра от воздействия плазмы, когда поверх него распыляется диэлектрик. Он также повышает химическую устойчивость, сдерживая диффузию агрессивных частиц типа O, О, HO и Na. В предпочтительном варианте осуществления, защитный слой прозрачен. Защитный слой может включать, не ограничивая изобретение, NiCr, NiCrOx, TiOx, NiCrNxOy, NiCrNx, Ti или иной метал или металлы, либо их субнитриды и субоксиды. Предпочтительным материалом защитного слоя является NiCrOx. В таких слоях, особенно в первом (т.е., нижнем) NiCrOx слое, может содержаться примерно от 15 до 60 атомных процентов кислорода. В предпочтительном варианте, атомное процентное содержание кислорода составляет от 20% до 55%. Термостойкость для версий настоящего изобретения, предназначенных для закалки, улучшалась, когда первый слой NiCrOx содержал примерно 20 атомных процентов кислорода. В предпочтительных вариантах, (в частности, когда защитный слой модифицируется для придания ему свойства поглощения), защитный слой содержит NiCrOx и является тонким защитным слоем, распыленным на серебро и наносимым с планарных мишеней. В предпочтительном варианте, этот слой распыляется в смеси аргон/кислород. Соотнесение мощности и потока кислорода (ст. куб. см) представляет собой предпочтительный способ, используемый для оценки окисления в распыляемом NiCrOx. Отношение, используемое для полностью окисленного NiCrOx, составляет 10:1. Отношение, используемое в некоторых покрытиях, в соответствии с изобретениями, желательно составляет от 7,5:1 до 8,0:1.
В альтернативных предпочтительных вариантах осуществления, используется поглощающий защитный слой NiCr. Аналогично, этот тонкий защитный слой, в предпочтительном варианте, распыляется на серебро и наносится с планарных мишеней, питаемых постоянным током. В таких вариантах осуществления, слой (или слои) NiCr распыляются только в аргоне. Такие NiCr слои могут быть полностью металлическими, за исключением случайных примесей, которые, например, могут быть вызваны перетоком газа от соседних катодов.
2
5
4
0,4
5
В предпочтительных вариантах осуществления каждый диэлектрический слой независимо включает оксид, нитрид или оксинитрид. Когда диэлектрический слой включает оксид, оксид желательно распылять с мишени из Ti, Zn, Sn, сплава ZnSn, или Bi. Оксид может включать NbO. Оксид может включать до примерно 20 масс.%, желательно, до примерно 10 масс.% таких элементов, как, например, Al или В, или аналогичных. Эти легирующие добавки обычно используются для того, чтобы увеличить электропроводность мишеней установки для нанесения кремниевых покрытий. Когда диэлектрический слой включает нитрид или оксинитрид, нитрид или оксинитрид может быть нитридом или оксинитридом Si, SiAl, SiB, SiZr, или другого подходящего нитрида или оксинитрида, который дает желаемый эффект. Аналогично, нитрид или оксинитрид может включать до примерно 20 масс.%, желательно, до примерно 10 масс.% элемента, например, Al или B, или аналогичного им элемента, для придания проводимости мишени установки для нанесения покрытий. В предпочтительных вариантах диэлектриком является SiAlOxNy, который осаждается методом реактивного распыления с вращаемого катода, состоящего из кремния с 10% алюминия. В предпочтительном варианте поток реактивного газа примерно на 90% состоит из азота и на 10% из кислорода. Хотя от слоя к слою, и от партии к партии продукта имеются стехиометрические различия, состав материала, в предпочтительном варианте, является субстехиометрическим. В предпочтительных вариантах осуществления, в распыляемом газе имеется недостаточно азота и кислорода, чтобы SiAl стал полностью прореагировавшим оксинитридом. В некоторых вариантах осуществления, атомные отношения в слое примерно соответствуют SiON.
В предпочтительных вариантах осуществления, в которых используются три основных диэлектрика, по меньшей мере один из диэлектрических слоев имеет субстехиометрический состав. В более предпочтительном варианте выполнения, все три эти диэлектрика (например, SiAlOxNy) имеют субстехиометрический состав. Использование таких субстехиометрических слоев может давать различные преимущества. Например:
1. Скорость нанесения покрытия с использованием распылительной мишени из SiAl выше, если поверхность мишени имеет субстехиометрический состав. Выход выбивания для поверхности, обогащенной кремнием, выше, чем для поверхности, состоящей из более азотированного кремния. Более высокая скорость нанесения покрытия важна с точки зрения большей производительности установки для нанесения покрытий, что поднимает рентабельность.
2. Благодаря более высокому коэффициенту преломления субстехиометрических нитридов можно делать диэлектрические слои меньшей физической толщины при той же оптической толщине. Расходуется меньше материала мишени при использовании субстехиометрических слоев, чем еще увеличивается эффективность работы установки для нанесения покрытий.
3. Диэлектрики с более высоким коэффициентом преломления обеспечивают более высокую гибкость оптических характеристик конструкций низкоэмиссионных многослойных систем. Нужные цвета пропускания и отражения достигаются легче при использовании диэлектриков с высоким коэффициентом преломления, чем при использовании стехиометрических диэлектриков с меньшим коэффициентом преломления.
4. Субстехиометрические слои, как правило, имеют лучшие защитные химические свойства по сравнению со стехиометрическими. Этим обеспечивается более высокая химическая стабильность и коррозионная устойчивость многослойной системы с низкой излучательной способностью. Снижается вероятность попадания агрессивных химических веществ на легко повреждаемые серебряные слои.
5. Оптическое поглощение субстехиометрических диэлектриков способствует снижению пропускания и увеличению коэффициента солнечного теплопритока многослойной системы с низким коэффициентом солнечного теплопритока. Субстехиометрические диэлектрики, как правило, имеют более высокое поглощение в оптической части спектра и более прозрачны в инфракрасной. Таким образом, эти диэлектрики уменьшают пропускание видимого света, но не влияют на отражающие свойства серебряных слоев в ИК-диапазоне.
Металлические поглощающие слои обладают оптическим поглощением как в видимой, так и в инфракрасной части спектра. Когда металлические материалы используют для уменьшения пропускания в продуктах с низким коэффициентом солнечного теплопритока, ухудшается как пропускание в видимой части, так и отражение в инфракрасной части. Желательно, чтобы продукты с низким коэффициентом солнечного теплопритока обладали как можно более высоким отражением в ИК части спектра.
Эти преимущества, как правило, присущи субстехиометрическим оксидам, оксинитридам и нитридам, которые могут быть использованы в низкоэмиссионных многослойных системах.
4
0,4
5
Соотношение кремния и алюминия в предпочтительных для использования диэлектриках в этих многослойных системах с низким коэффициентом солнечного теплопритока характеризуется 10 масс.% Al. Могут быть использованы и другие соотношения Si:Al. В некоторых вариантах осуществления, атомные соотношения Si, O и N составляет примерно SiON. Основная функция верхнего слоя диэлектрика оксинитрида кремния состоит в создании оптической интерференции, обеспечивающей снижение отражения серебряного слоя. Материал выбирается отчасти исходя из его защитных свойств и твердости. Этим обеспечивается защита серебра, как механическая, так и химическая.
На фиг.7 приведены коэффициенты преломления и поглощения для оксинитрида кремния. Зависимости коэффициентов преломления и поглощения, построенные на графике, демонстрируют две стехиометрии SiAlOxNy. Эти зависимости представляют примерно верхний и нижний пределы стехиометрического состава SiAlOxNy, которые пригодны для использования в покрытиях с низким коэффициентом солнечного теплопритока. В предпочтительных вариантах осуществления, стехиометрия обычно находится между этими двумя границами. На фиг.8 приведены приблизительные значения n и k для SiAlOxNy в многослойных системах с низким коэффициентом солнечного теплопритока.
В предпочтительных вариантах осуществления, коэффициент преломления диэлектриков на длине волны 550 нм составляет примерно от 1,8 до 2,5, предпочтительнее, примерно от 2,1 до 2,3. В частности, в предпочтительных вариантах осуществления, верхний диэлектрик может иметь более низкий коэффициент преломления, чем нижний или средний диэлектрики. В таких вариантах осуществления, коэффициент преломления верхнего диэлектрика составляет примерно от 1,8 до 2,3, а коэффициент преломления нижнего или среднего диэлектриков составляет примерно от 2,0 до 2,5. В предпочтительных вариантах, коэффициент поглощения диэлектриков на длине волны 550 нм составляет, примерно от 0 до 0,05, желательно, примерно от 0,01 до 0,02.
В предпочтительных вариантах осуществления, покрытие дополнительно включает катализирующий слой между первым диэлектрическим слоем и первым слоем серебра. В альтернативном предпочтительном варианте осуществления, покрытие дополнительно включает второй катализирующий слой между вторым диэлектрическим слоем и вторым слоем серебра. Катализирующие слои улучшают свойства слоя серебра и обычно основаны на оксиде цинка, содержание которого достигает примерно 15% от остальных элементов, например, Al, Sn или их комбинации, или иных. В предпочтительных вариантах осуществления, распыляемые мишени, используемые для нанесения ZnO, содержат примерно 1,5% Al, обеспечивая получение слоев из Al ZnAlOx. В предпочтительном варианте, этот материал наносится реактивным распылением из цинкового вращаемого или планарного катода, содержащего 1,5 масс % алюминия. Распыляющий газ, в предпочтительном варианте состоит из аргона и достаточного количества кислорода для того, чтобы нанесенный оксид был в полностью окисленном состоянии. Катализирующие слои для серебра, например, те, что описаны в настоящем описании раскрытии, обычно описываются в патентной литературе, посвященной низкоэмиссионным покрытиям. В вариантах осуществления, настоящего изобретения, катализирующие слои предпочтительно имеют толщину примерно от 2 нм до 12 нм. В предпочтительных вариантах осуществления, нижний катализирующий слой имеет толщину большую, чем верхний катализирующий слой, с соотношением толщин примерно от 1,2 до 2,0. При такой конфигурации улучшается стойкость покрытия, особенно после термической обработки или закалки.
В предпочтительных вариантах осуществления, слои, отражающие ИК-излучение, содержат Ag, и напыляются в атмосфере чистого аргона. В альтернативном варианте, может быть добавлено небольшое количество кислорода. Кислород способствует достижению механической прочности, особенно в вариантах осуществления, подверженных термической обработке или закалке.
2
2
2
2
2
При использовании дополнительного верхнего покрытия, оно может положительно влиять на химическую и/или механическую стойкость. Этот слой может содержать, среди прочего. С, SiSn, ZrSi, SiSnO или силициды. Следует отметить, что перечисленные соединения не являются примером стехиометрических соотношений или соотношения атомов различных элементов. Например, ZrSi представляет собой распыляемый материал, в котором процентное содержание может изменяться от 0 до 100%, а слой может зернистую структуру. Этот слой может окисляться при нагревании. Как правило, свойства верхнего покрытия отличаются от свойств лежащего под ним диэлектрика. Если диэлектрик представляет собой оксид, то верхний слой желательно выбрать из приведенных выше материалов или нитрида, или оксинитрида, например, SiN или SixAlyNzOc. В альтернативном варианте, когда диэлектрик является нитридом или оксинитридом, верхнее покрытие выбирается из приведенного выше списка, либо может быть оксидом (например, ZrO, ZrSiO, SnO или ZrOxNy, TiO, либо другое подобное вещество, без ограничения какими-либо конкретными стехиометрическими соотношениями, упоминаемыми здесь). Предпочтительным материалом верхнего покрытия является углерод, который желательно использовать в случаях, когда продукт при изготовлении подвергается закалке. Подобное покрытие, обычно наносимое распылением, в предпочтительном варианте имеет толщину примерно 3-5 мкм и выгорает в процессе закалки. Этот материал, в предпочтительном варианте, наносится магнетронным распылением на постоянном токе в атмосфере аргона.
В предпочтительном варианте осуществления в изобретении предлагается низкоэмиссионное покрытие на подложке, при этом покрытие включает, считая от подложки наружу, первый диэлектрический слой толщиной до примерно 25 нм, желательно до примерно 23 нм; первый слой серебра толщиной примерно от 8 нм до 15 нм; первый поглощающий защитный слой толщиной примерно от 0,1 нм до 4 нм; второй диэлектрический слой толщиной примерно от 40 нм до 75 нм; второй слой серебра толщиной примерно от 8 нм до 15 нм; второй поглощающий защитный слой толщиной примерно от 0,1 нм до 4 нм; третий диэлектрический слой толщиной примерно от 10 нм до 40 нм; и при желании, слой верхнего покрытия. В другом варианте осуществления покрытие содержит катализирующий слой между первым диэлектрическим слоем и первым слоем серебра, причем катализирующий слой имеет толщину примерно от 4 нм до 12 нм. Еще в одном варианте осуществления покрытие содержит второй катализирующий слой между вторым диэлектрическим слоем и вторым слоем серебра, и толщина его составляет примерно от 2 нм до 8 нм. Многослойная система, толщина первого диэлектрического слоя которой составляет примерно 23 нм, лучше всего подходит для закалки.
В другом предпочтительном варианте осуществления, в изобретении предложено низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, считая от подложки наружу, первый диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy; первый катализирующий слой, содержащий ZnAlOx; первый слой, отражающий ИК-излучение, содержащий Ag; первый поглощающий защитный слой, содержащий NiCr; второй диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy; второй катализирующий слой, содержащий ZnAlOx; второй слой, отражающий ИК-излучение, содержащий Ag; второй поглощающий защитный слой, содержащий NiCr; третий диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy; и, при желании, слой верхнего покрытия. В альтернативных вариантах осуществления, поглощающие защитные слои содержат NiCrOx.
В другом предпочтительном варианте осуществления, в изобретении предлагается низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, считая от подложки наружу, первый диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy, толщиной до примерно 25 нм, желательно до примерно 23 мкм; первый катализирующий слой, содержащий ZnAlOx, толщиной от примерно 4 нм до 12 нм; первый слой серебра толщиной примерно от 8 нм до 15 нм; первый поглощающий защитный слой, содержащий NiCr, толщиной примерно от 0,1 нм до 4 нм; второй диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy, толщиной примерно от 40 нм до 75 нм; второй катализирующий слой, содержащий ZnAlOx, толщиной примерно от 2 нм до 8 нм; второй слой серебра толщиной примерно от 8 нм до 15 нм; второй поглощающий защитный слой, содержащий NiCr, толщиной примерно от 0,1 нм до 4 нм; третий диэлектрический слой, содержащий SiAlOxNy, толщиной примерно от 10 нм до 40 нм; и при желании, слой верхнего покрытия. В альтернативных вариантах осуществления, поглощающие защитные слои содержат NiCrOx. Многослойная система, толщина первого диэлектрического слоя которой составляет примерно 23 нм, лучше всего подходит для закалки.
x
y
w
xNy
w
x
y
w
В варианте осуществления настоящего изобретения используется низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, считая от подложки наружу, первый диэлектрический слой, содежащий SiAlNO, толщиной примерно от 3 нм до 25 нм; первый катализирующий слой, содержащий ZnAlyOx, толщиной примерно от 4 нм до 12 нм; первый слой серебра толщиной примерно от 8 нм до 12 нм; первый защитный слой, содержащий NiCrOx, толщиной примерно от 1 нм до 4 нм; первый поглощающий слой, содержащий NiCr, толщиной примерно от 1,5 нм до 4 нм; второй диэлектрический слой, содержащий SiAlO, толщиной примерно от 55 нм до 75 нм; второй катализирующий слой, содержащий ZnAlOx, толщиной примерно от 3 нм до 10 нм; второй слой серебра толщиной примерно от 10 нм до 15 нм; при необходимости, второй защитный слой, содержащий NiCrOx, толщиной примерно от 2 нм до 4 нм; второй поглощающий слой, содержащий NiCr, толщиной примерно от 0,7 нм до 2,2 нм; третий диэлектрический слой, содержащий SiAlNO, толщиной примерно от 24 нм до 40 нм; и, при необходимости, слой верхнего покрытия. В вариантах осуществления, отсутствует второй защитный слой, содержащий NiCrOx, поэтому второй поглощающий слой наносится непосредственно на второй слой серебра. В качестве альтернативы металлическому NiCr во втором поглощающем слое могут быть использованы напыляемые совместно NiCr и хром, двойной слой NiCr/Cr, либо любой поглощающий «серый» металл или сплав. К другим альтернативам можно отнести, не ограничиваясь ими, нихромовый сплав с любым соотношением Ni:Cr, слой NiCr с меняющимся соотношением Ni:Cr, слой NiCr, прореагировавший с азотом с образованием NiCrNx, и двойной слой оптического поглотителя, содержащий NiCr/NiCr, где каждый металл может иметь любое соотношение Ni и Cr.
Еще один пример осуществления изобретения, показанный на фиг.9, представляет собой низкоэмиссионное покрытие на подложке, включающее, считая от подложки наружу, первый диэлектрический слой; первый катализирующий слой; первый слой серебра; первый защитный слой; первый поглощающий оптическое излучение слой; второй диэлектрический слой; второй катализирующий слой; второй слой серебра; второй оптически поглощающий слой; третий диэлектрический слой; и, при необходимости, слой верхнего покрытия, желательно, устойчивый к царапинам. Толщина слоев приведена в настоящем описании. В альтернативном варианте осуществления изобретения, пример которого приведении на фиг.10, покрытие включает, считая от подложки наружу, SiAlOxNy/ZnO/Ag/NiCrOx/ металлический NiCr/SiAlOxNy/ZnO/Ag/металлический NiCr/SiAlOxNy/ при необходимости, верхнее покрытие. Таким образом, в данном варианте осуществления, второй металлический NiCr поглощающий слой наносится непосредственно на слой серебра. Такое покрытие может подвергаться закалке или термическому упрочнению без опасения, что эта закалка и термическое упрочнение вызовет деградацию слоев многослойной системы или оптических свойств подложки с покрытием, либо приведет к другим дефектам, обычно наблюдаемым при подобной обработке низкоэмиссионных покрытий. Помимо повышения устойчивости к закаливанию, данная конфигурация (в которой второй поглощающий слой нанесен непосредственно на второй слой серебра) отличается повышенной механической устойчивостью. Также отмечалось, что данный предпочтительный вариант осуществления отличается простотой настройки цветовых характеристик на соответствие заданным требованиям. В качестве альтернативы металлическому NiCr во втором поглощающем слое, могут быть использованы напыляемые совместно NiCr и хром, двойной слой NiCr/Cr, либо любой поглощающий «серый» металл или сплав. К другим альтернативам можно отнести, не ограничиваясь ими, нихромовый сплав с любым соотношением Ni:Cr, слой NiCr с меняющимся соотношением Ni:Cr, слой NiCr, прореагировавший с азотом с образованием NiCrNx, и двойной слой оптического поглотителя, содержащий NiCr/NiCr, где каждый металл может иметь любое соотношение Ni и Cr.
В изобретении дополнительно предложена низкоэмиссионная многослойная система, включающая по меньшей мере один поглощающий слой (который, как было показано, может быть отдельным слоем, либо защитным слоем, модифицированным для увеличения поглощения), причем низкоэмиссионная многослойная система характеризуется коэффициентом солнечного теплопритока (SHGC), составляющим менее примерно 0,34, желательно, менее 0,31 и, в некоторых предпочтительных вариантах, примерно от 0,22 до 0,25. В альтернативных вариантах осуществления, многослойная система включает стеклянную подложку толщиной примерно 1/8 дюйма, имеющую пропускание примерно от 42% до 46%. В альтернативных вариантах осуществления, многослойная система имеет цветовую характеристику пропускания, характеризующуюся отрицательным a* и отрицательным b*. В альтернативных вариантах, многослойная система имеет цветовую характеристику пропускания, характеризующееся отрицательным a* и положительным b*.
-4
-2
-3
-2
2
2
В изобретении дополнительно предложены способы изготовления многослойных систем, обладающих значением SHGC, согласно приведенному выше, включающие нанесение на подложку покрытия, описанного в данном раскрытии. Слои в многослойных покрытиях в настоящем изобретении могут наноситься с использованием обычных технологий химического и физического осаждения из газовой среды. Детали осуществления этих технологий хорошо известны и здесь приводиться не будут. Подходящие способы нанесения покрытий включают металлизацию напылением. К подходящим способам металлизации напылением относятся распыление на постоянном токе с использованием металлических мишеней, распыление на переменном токе и радиочастоте, с использованием металлических и неметаллических мишеней. Во всех этих способах может быть использовано магнетронное распыление. Напыление может производиться в атмосфере инертного газа, либо реактивно в химически активном газе. Полное давление газа может поддерживаться в интервале от 5×10 до 8×10 мбар, желательно, в интервале от 1×10 до 1×10 мбар. Напряжение напыления может составлять в интервале от 200 до 1200 В, желательно, от 250 до 1000 В. Скорости напыления на движущуюся подложку могут составлять от 25 до 4000 нм-мм/Вт·с, желательно, от 30 до 700 нм-мм/Вт·с. Установки для нанесения покрытий фирмы Leybold Systems GmbH, модели Тур A 2540Z 5 Н/13-22 и Тур А 2540 Z Н/20-29 подходят для нанесения напылением многослойных покрытий, предложенных в настоящем изобретении.
Как было показано, многослойные системы со слоями серебра в низкоэмиссионном покрытии, предложенные в настоящем изобретении, отличаются большей эффективностью отражения ИК-излучения и более резким переходом между пропускаемым и отражаемым излучением, чем это можно достичь с одним слоем серебра.
Многослойное покрытие, предложенное в настоящем изобретении, наносится на подложку, которая служит механической опорой покрытия. Поверхность подложки служит шаблоном для покрытия и влияет на топографию поверхности покрытия. В предпочтительном варианте осуществления, для достижения максимального пропускания видимого света, шероховатость поверхности подложки должна быть меньше длины волны света. Столь гладкая поверхность может быть получена, например, при затвердевании расплава подложки. Подложка может быть сделана из любого материала, у которого излучательная способность может быть снижена многослойным покрытием, предложенным в настоящем изобретении. Для применении в строительстве и автомобилестроении, подложку желательно выполнять из материала, отличающегося очень хорошими конструкционными характеристиками и минимальным поглощением в видимом и ближнем инфракрасном спектральных интервалах, где сосредоточена энергия излучения Солнца. Предпочтительными для применения материалами подложки являются кристаллический кварц, кварцевое стекло, известково-натриевое силикатное стекло и пластики, например, поликарбонаты и акрилаты.
В настоящем описании, термины "нанесенный на" или "нанесенный" означают, что вещество прямо, либо опосредованно нанесено на слой, о котором идет речь. Во втором случае, может быть один или более промежуточных слоев. Кроме того, если не указано обратное, описывая покрытия, предложенные в настоящем изобретении, использованием формата "[вещество 1]/[вещество 2]/[вещество 3]/…" или формата "первый слой [вещества 1]; первый слой [вещества 2]; второй слой [вещества 1]; второй слой [вещества 2];…", и пр., имеется ввиду, что каждое следующее вещество прямо или опосредованно нанесено на предыдущее вещество.
Покрытые изделия, в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, могут быть использованы в качестве окон зданий (например, стеклопакеты), автомобильных стекол, либо иных подходящих применений. Описанные здесь покрытые изделия могут быть, а могут и не быть термически обработаны в различных вариантах осуществления изобретения. На фиг.5 приведен вариант осуществления изобретения, пригодный для использования в автомобилях или других транспортных средствах (например, лобового стекла или аналогичного многослойного стекла). В варианте осуществления, приведенном в качестве примера, предложенное в изобретении покрытие включено в многослойную систему, которая также содержит две стеклянных подложки и слой поливинилбутирата (PVB). Покрытие может быть нанесено на первый лист либо на второй лист при условии, что оно обращено к PVB.
Некоторые термины имеют преимущественное использование в технологии нанесения покрытий на стекло, в частности, при определении свойств и характеристик взаимодействия покрытого стекла с солнечным излучением. Такие термины используются и в настоящем описании в соответствии с их общепринятым значением. Например:
x
x
Интенсивность отраженного света видимого диапазона волн, т.е. "коэффициент отражения", определяется в процентах и обозначается как RY или R (то есть величина RY относится к отражению дневного света, или TY относится к пропусканию дневного света), в то время как "X" может быть либо "G" (со стороны стекла от англ. glass), либо "F" (со стороны пленки от англ. film). "Сторона стекла" (то есть "G") соответствует наблюдению со стороны стеклянной подложки, противоположной той, на которой находится покрытие, в то время как "сторона пленки" (то есть "F") означает наблюдение с той стороны стеклянной подложки, на которой нанесено покрытие.
Цветовые характеристики измеряются и приводятся в настоящем описании с использованием координат и шкалы 1976 г. Международной Комиссии по Освещению (МКО) - CIE LAB 1976 a*, b* (то есть диаграмма a*b* цветности МКО 1976 г., источник типа D65, стандартный наблюдатель с полем зрения 10°), в которой:
L* представляет единицы освещенности согласно CIE 1976
a* представляет единицы красно-зеленого согласно CIE 1976
b* представляет единицы желто-голубого согласно CIE 1976.
0
Могут быть в равной мере использованы и другие аналогичные координаты, например, индекс "h" для обозначения обычного использования метода (или единиц) Хантера, с источником типа С, наблюдателем 10, либо координаты CIE LUV u*v*. Эти шкалы определены здесь в соответствии с документом ASTM D-2244-93 "Стандартная методика испытания для вычисления цветовых отличий от инструментально определенных цветовых координат" от 15 сентября 1993 г., с дополнением ASTM Е-308-95, Ежегодника стандартов Американского Общества специалистов по Испытаниям Материалов (ASTM), том 06.01 "Стандартный метод вычисления цвета объектов посредством системы МКО" и/или в соответствии с рекомендациями тома 1981 г.Справочника по Освещенности IES (Illumination Engineering Society - Общество Инженеров - Светотехников).
vis
IR
uv
solar
Термины "излучательная способность" (или коэффициент излучения) и "коэффициент пропускания" широко известны и используются здесь в соответствии с их общепринятым значением. Так, например, термином "коэффициент пропускания" здесь обозначается пропускание солнечного излучения, состоящее из пропускания видимого света (TY или T), пропускания инфракрасного излучения (T) и пропускания (T) ультрафиолетового излучения. Пропускание (TS или T) полного солнечного излучения может быть определено как взвешенное среднее этих величин. С учетом этих коэффициентов пропускания, коэффициент пропускания видимого света для строительных нужд может быть определен по стандартной методике с источником типа D65, наблюдателем с полем зрения 10°; при этом коэффициент пропускания видимого света для нужд автотранспорта может быть определен по стандартной методике с источником типа А, наблюдателем с полем зрения 2° (сведения по этим методикам, см., например, в ASTM Е-308-95, включенном в настоящее описание посредством ссылки). Для излучательной способности используется определенный инфракрасный диапазон (например, 2500-40000 нм).
пленки
h
n
"Излучательная способность" (или коэффициент излучения) ("Е" или "е") представляет собой меру, или характеристику вместе взятых поглощения и коэффициента отражения света на данных длинах волн. Обычно эта величина представляется формулой Е=1 - Коэффициент отражения. С учетом потребностей строительной индустрии, величина излучательной способности особенно важна в так называемом "среднем диапазоне", иногда называемом "дальним диапазоном" инфракрасной части спектра, то есть, примерно 2500-40000 нм, например, как это определено программой WINDOW 4.1, LBL-35298 (1994) Лабораторий Лоуренса в Беркли, упоминаемой ниже. Используемый здесь термин "излучательная способность" относится к величинам излучательной способности, измеренным в этом инфракрасном диапазоне, согласно Стандарту ASTM Е 1585-93 под названием "Стандартная методика испытаний для измерения и вычисления излучательной способности изделий из плоского строительного стекла с использованием радиометрических измерений". Этот Стандарт и его нормы включены в настоящее описание посредством ссылки. В этом Стандарте излучательная способность определена излучательной способностью в полусферу (E) и излучательной способностью по нормали (E).
Сбор фактических данных для измерения таких величин излучательной способности производится обычным путем и может быть сделан, например, посредством спектрофотометра Beckman Model 4260 с приставкой "VW" (Beckman Scientific Inst. Corp.). Этим спектрофотометром производится измерение спектральной зависимости отражения, по которой производится вычисление излучательной способности с использованием вышеупомянутого Стандарта ASTM 1585-93.
solar
Термин R относится к отражению полной солнечной энергии (со стороны стекла) и представляет собой взвешенное среднее коэффициента отражения ИК-излучения, коэффициента отражения видимого света и коэффициента отражения ультрафиолетового излучения. Этот параметр может быть вычислен в соответствии с известными стандартами DIN 410 и ISO 13837 (декабрь 1998) таблица 1, с.22 для использования в автотранспорте, и известного стандарта ASHRAE 142 для использования в строительстве, которые включены в настоящее описание посредством ссылки.
s
"Помутнение" определяется следующим образом. Рассеиваемый в разных направлениях свет вызывает потерю контраста. Термин "помутнение" определяется здесь в соответствии с ASTM D 1003, определяющего помутнение как часть (в процентах) света, который при прохождении отклоняется от направления падающего луча в среднем более чем на 2,5°. "Помутнение" может быть измерено нефелометром фирмы Byk Garden (все значения помутнения в данном описании получены таким измерителем помутнения и выражены в процентах рассеянного света). Еще один используемый в настоящем описании термин - это "поверхностное сопротивление". Поверхностное сопротивление (R) является распространенным понятием и используется в настоящем описании в соответствии со своим общепринятым значением. В данном случае эта величина измеряется в Ом на квадратные единицы поверхности. Вообще, этот термин относится к сопротивлению в Ом для любого квадратного участка слоистой системы на стеклянной подложке для тока, проходящего через слоистую систему. Поверхностное сопротивление показывает, насколько хорошо слой или слоистая система отражает инфракрасную энергию, и поэтому часто используется, вместе с излучательной способностью, для оценки этой характеристики. "Поверхностное сопротивление " может быть, например, легко измерено с использованием омметра с 4-точечным щупом, например, датчиком сопротивления с четырьмя одноразовыми щупами с измерительной головкой Magnetron Instruments Corp., Model M-800, выпускаемым Signatone Corp. из Санта-Клара, шт. Калифорния.
2
2
"Химическая стойкость" или "химически стойкий" в настоящем описании используются как синонимы терминам "химически устойчивый", "химическая устойчивость". Химическая стойкость определяется испытанием с погружением образца стеклянной подложки с покрытием размером 2 дюйма на 5 дюймов или 2 дюйма на 2 дюйма в примерно 500 мл раствора, содержащего 4,05% NaCl и 1,5% HO на 20 минут при примерно 36°C. Химическая стойкость также может быть определена тестом Кливленда или испытанием в климатической камере, в соответствии с приведенным ниже описанием.
Порядок испытания в камере Кливленда
Для этого испытания нарезаются образцы размером 4 дюйма на 12 дюймов или 6 дюймов на 12 дюймов. Вода нагревается до температуры 50±2°C, а температура в помещении поддерживается на уровне 23±3°C (73±5°F). Образцы размещаются над ванной с нагретой водой пленкой вниз. После нескольких минут выдержки образцы покрываются толстым слоем сконденсированной воды. Постепенно вода стекает с поверхности образца и на нем образуется новый конденсат. Сконденсированная вода присутствует на образцах в течение всего времени испытания.
Порядок испытания в климатической камере
Для этого испытания нарезаются образцы размером 4 дюйма на 6 дюймов. Для испытаний на статическую влагостойкость, относительная влажность (RH) поддерживается на уровне 98%, а температура циклически изменяется между 45° и 55°C в течение часа.
Выполняемые измерения
Образцы извлекаются для измерений после 1, 3 и 7 дней выдержки. Измеряются помутнение, излучательная способность и коэффициент отражения со стороны пленки.
Изменение помутнения рассчитывается по формуле:
Дельта помутнения = Матовость после испытаний - Матовость до испытаний
Для расчета дельта Е:
Дельта Е=(дельта L*^2+дельта а*^2+дельта b*^2)1/2, где дельта L*, a* и b* представляют собой разницу результатов измерения до испытаний и после испытаний.
Для расчета процентного изменения излучательной способности используется следующая формула:
Изменение излучательной способности = (Е после испытаний - Е до испытаний)/(Е стекла - Е до испытаний).
Используемое в настоящем описании понятие "устойчивость к царапанью" определяется следующим испытанием. Для испытания используется щеточный тестер Erichsen Model 494 и абразив Scotch Brite 7448 (изготавливается нанесением мелкозернистого карбида кремния на волокна прямоугольной накладки), в котором для прижима абразива к образцу используется щетка или модифицированный держатель щетки стандартного веса. Посредством щетки или держателя щетки выполняется 100-500 сухих или влажных проходов. Вызываемые царапанием повреждения могут быть оценены тремя способами: изменением излучательной способности, помутнения и Е для отражения со стороны пленки. Этот тест может быть совмещен с испытанием на погружение или тепловое воздействие для повышения заметности царапин. Хорошие результаты могут быть получены при использовании 200 сухих проходов по образцу при весе нагрузки, равном 135 г. При необходимости может быть уменьшено количество проходов или использован менее твердый абразив. Преимуществом этого испытания является то, что нагрузка и/или количество проходов может быть подобрано в зависимости от требуемой степени различения между образцами. Для лучшей классификации может быть применен более агрессивный тест. Повторяемость результатов теста может быть проверена выполнением нескольких тестов с одной и той же пленкой в течение заданного интервала времени.
Используемые в настоящем описании термины "термическая обработка" и "термически обработанный" означают нагревание изделия до температуры, достаточной для осуществления термического закаливания, гибки или распрямления изделия, содержащего стекло. Данное определение включает, например, нагревание изделия с покрытием до температуры по меньшей мере примерно 1100°F (например, до температуры примерно от 550°C до 700°C) в течение достаточно продолжительного времени для обеспечения закалки, термического распрямления или термической гибки.
Термин "Коэффициент Солнечного Теплопритока (или SHGC)" ("g") широко известен и характеризует соотношение прошедшего сквозь оконную систему полного солнечного теплопритока и падающего солнечного излучения.
Если не указано иное, приведенные ниже дополнительные термины в данном описании имеют следующие значения.
Ag - серебро.
2
TiO - двуокись титана.
x
NiCrO - сплав или смесь, содержащая оксид никеля и оксид хрома.
Окислительные состояния могут изменяться от стехиометрических до субстехиометрических.
NiCr - сплав или смесь, содержащая никель и хром.
x
x
2
SiAlN или SiN - реакционно напыленный алюмокремниевый нитрид. Распыляемая мишень обычно содержит 1-20 масс.% Al. Распыление производится в атмосфере смеси Ar и N3 и О. В зависимости от состава смеси и мощности распыления, поглощение материала может быть сделано большим или меньшим.
x
y
x
y
2
2
SiAlNO или SiNO - реакционно напыленный алюмокремниевый нитрид. Распыляемая мишень обычно содержит 1-20 масс.% Al. Распыление производится в атмосфере смеси Ar, N и O. В зависимости от состава смеси и мощности распыления, поглощение материала может быть сделано большим или меньшим.
y
x
2
ZnAlO - реакционно напыленный Zn-алюминиевый оксид. Распыляемая мишень обычно содержит 1-20 масс.% Al. Распыление производится в атмосфере смеси Ar и О.
x
y
z
w
2
ZnSnAlO - реакционно напыленный цинк-оловянный (алюминиевый) оксид. Распыляемая мишень обычно представляет собой сплав цинка с оловом с возможной присадкой алюминия. Состав сплава цинка с оловом может меняться в широких пределах от преобладания цинка до преобладания олова. Распыление производится в атмосфере смеси Ar и О.
Zr - цирконий.
Оптическое покрытие - одно или более покрытий на подложке, которые в совокупности изменяют оптические свойства подложки.
Низкоэмиссионная многослойная система - прозрачная подложка с покрытием, обладающим низкой тепловой излучательной способностью и состоящим из одного или более слоев.
Защитный слой - слой, нанесенный для защиты другого слоя во время обработки, может обеспечивать лучшую адгезию вышележащих слоев, может остаться, а может быть и удален после обработки.
Слой - толща материала, обладающего функциями и химическим составом, ограниченная с обеих сторон другими прилегающими толщами материала, имеющими другие функции и/или химический состав, при этом нанесенные слои могут остаться, а могут и пропасть после обработки в результате происходящих при обработке реакций. Понятие "слой", в настоящем описании, включает толщу материала, которая может граничить с воздухом или атмосферой (например, верхний или защитный слой покрытия в многослойном покрытии или слой, венчающий другие слои в многослойной системе).
Совместное напыление - одновременное напыление на подложку от двух или более отдельных распылительных мишеней двух или более различных материалов. Получившееся в результате покрытие может состоять из продуктов реакции различных материалов, непрореагировавшую смесь материалов от двух мишеней, либо то и другое.
Интерметаллическое соединение - определенная фаза в системе сплава, состоящего, в определенных стехиометрических соотношениях, из двух или более металлических элементов. Металлические элементы объединены скорее электронными связями или связями внедрения, нежели состоянием твердого раствора, типичного для обычных сплавов. Интерметаллические соединения часто обладают свойствами, заметно отличающимися от свойств составляющих элементов, особенно повышенной твердостью и хрупкостью. Повышенная твердость способствует повышенной устойчивости к царапинам, по сравнению с большинством стандартных металлов и металлических сплавов.
Механическая стойкость - этим термином, используемым в приведенных здесь примерах, обозначается (если не указано иначе) испытание на устойчивость к воздействию влажной щетки, проводимому на щеточном тестере Erichsen (Model 494) с использованием нейлоновой щетки (Номер для заказа 0068.02.32. Вес щетки 450 г. Диаметр отдельной щетинки 0,3 мм. Щетинки собраны в группы диаметром по 4 мм). В процессе испытания выполняется 1000 проходов (один проход соответствует полному циклу движения щетки вперед и назад). Образцы, погруженные в деионизированную воду, прочесываются с покрытой стороны.
В различных вариантах осуществления, низкоэмиссионные многослойные системы с низкой излучательной способностью имеют следующие независимые характеристики: TY составляет примерно от 30 до 60, желательно, примерно от 35 до 55, в наилучшем варианте, примерно от 40 до 50; величина a* на пропускание, имеющая отрицательный знак, в наиболее предпочтительном варианте составляет примерно от -1 до -6; предпочтительная величина b* имеет отрицательный знак, примерно от 0 до -6; RgY составляет примерно от 8 до 20, желательно, примерно от 10 до 18, в наиболее предпочтительном варианте, примерно от 11 до 17; величина Rga*, имеющая отрицательный знак, в наиболее предпочтительном варианте составляет примерно от -1 до -7; в предпочтительном варианте, величина Rgb* имеет отрицательный знак, и в наиболее предпочтительном случае составляет примерно от -1 до -7; RfY составляет примерно от 2 до 12, в более предпочтительном варианте - примерно от 2 до 10, и в наиболее предпочтительном - примерно от 2 до 8; величина Rfa*, имеющая отрицательный знак, в наиболее предпочтительном варианте составляет примерно от -2 до -20; предпочтительное значение Rfb* составляет примерно от -10 до +10, а наиболее предпочтительное - примерно от -6 до +6; и величина SHGC составляет примерно от 0,10 до 0,30, вплоть до примерно 0,34, в более предпочтительном варианте составляет примерно от 0,15 до 0,28, и наиболее предпочтительном варианте - примерно от 0,20 до 0,25.
Ниже также приводятся примеры, иллюстрирующие, но не ограничивающие изобретение.
ПРИМЕР 1
2
5
В настоящем примере, иллюстрация которого приведена на фиг.4, низкоэмиссионное покрытие нанесено на стеклянную подложку с образованием многослойной системы со следующей конфигурацией: Стекло/ 12 нм оксида/ 10 нм Ag/ 2 нм NiCrOx/ 4 нм NiCr/ 72 нм оксида/ 13 нм Ag/ 2 нм NiCrOx/ 3 нм NiCr/ 23 нм оксида/ 7 нм SiN. Оксид может распыляться из мишени, состоящей из Ti, Zn, Sn, сплава ZnSn или Bi. Оксид может содержать NbO. Оксид может содержать примерно до 20 масс.%, желательно, примерно до 10 масс.% элемента, например, Al или B, либо аналогичного элемента для обеспечения проводимости мишени в установке для нанесения покрытий. Слой SiN может наноситься при необходимости. Покрытие в этом примере обладает привлекательными свойствами цветового пропускания, характеризуемого отрицательными величинами a* и b*. Величина SHGC составляет менее 0,30. Покрытие обладает приемлемой механической и химической стойкостью.
ПРИМЕР 2
В данном примере, низкоэмиссионное покрытие наносится на стеклянную подложку с образованием многослойной системы, имеющей следующую конфигурацию: Стекло толщиной примерно 1/8 дюйма/ диэлектрический слой 0-15 нм/ катализирующий слой 2-10 нм/ 8-18 нм Ag/ защитный слой 0,1-4 нм/ поглощающий слой 0,2-8 нм/ диэлектрический слой 40-75 нм/ катализирующий слой 2-10 нм/ 8-18 нм Ag/ защитный слой 0,1-4 нм/ поглощающий слой 0,2-8 нм/ диэлектрический слой 10-40 нм/ верхнее покрытие. В качестве диэлектрика может быть использован оксид (как в примере 1), либо нитрид или оксинитрид Si, SiAl, SiB, SiZr, который может содержать примерно до 20 масс.%, а лучше, примерно до 10 масс.% элемента, например, Al или B, для обеспечения проводимости мишени установки для нанесения покрытий. Катализирующий слой улучшает характеристики слоя серебра и обычно в основе имеет оксид цинка, а 15 масс.% его составляют другие элементы, например, Al, Sn или их комбинации.
2
2
Защитный слой защищает серебро от воздействия плазмы при напылении на него диэлектрика. Защитный слой также улучшает химическую стойкость, ограничивая диффузию агрессивных элементов, например, О, O, HO и Na+. Подходящие защитные слои включают NiCr, NiCrOx, NiCrNxOy, TiOx, Ti и другие металлы.
2
2
z
2
Как уже указывалось, верхнее покрытие может использоваться по желанию. При его нанесении, оно положительно влияет на химическую и механическую устойчивость покрытия. Подходящие верхние покрытия включают С, ZrSi или силициды, а также и другие материалы. Обычно характеристики верхнего покрытия контрастируют с характеристиками подстилающего диэлектрика. Если в качестве диэлектрика используется оксид, верхнее покрытие может быть выполнено из одного из упомянутых выше материалов, либо нитрида или оксинитрида (например, SiN или SixAlyNzOc). В альтернативном варианте, когда диэлектрик является нитридом или оксинитридом, в качестве верхнего покрытия желательно использовать оксид, например, ZrO, ZrSiO, SnO, ZrOxNy или TiO, либо какой-либо иной оксид.
ПРИМЕР 3
2
2
2
1
В настоящем примере, низкоэмиссионное покрытие наносится на стеклянную подложку с образованием многослойной системы, имеющей следующую конфигурацию: стекло толщиной примерно 1/8 дюйма/3-15 нм SiAlxNyOw/ 3-10 нм ZnAlyOx/ 8-12 нм Ag/ 1-4 нм NiCrOx/ 1,5-3,0 нм NiCr/ 55-65 нм SiAlxNyOw/ 3-10 нм ZnAlyOx/10-15 нм Ag/ 1-4 нм NiCrOx/ 0,7-2,2 нм NiCr/ 24-32 нм SiAlxNyOw/ слой верхнего покрытия, при необходимости. Верхнее покрытие, при его нанесении, может быть выбрано из слоев углерода толщиной 1-5 нм, ZrO или ZrSiO толщиной 1-10 нм, или иных материалов. Покрытие в данном примере обладает светопропусканием примерно от 42% до 46%, при измерении на стеклопакете, коэффициентом солнечного теплопритока менее примерно 0,30 и нейтральной характеристикой цветового пропускания, которой может быть придан зеленоватый или голубоватый оттенок. Стеклопакет включает стекло толщиной 1/8 дюйма с покрытием в положении 2, и непокрытое стекло толщиной 1/8 дюйма с зазором между ними / дюйма. Покрытие улучшило механическую и химическую стойкость. Двойной слой NiCrOx/NiCr помогает достичь заданных характеристик. Вследствие специфического расположения NiCr, покрытие может быть нанесено с использование существующих установок, которые, в основном, предназначены для низкоэмиссионных покрытий. При этом не требуется специальной изоляции распыляемой мишени NiCr. Характеристики вышеупомянутых многослойных систем, использованных в качестве примера, сведены в следующей ниже таблице.
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Эстетические характеристики
нейтральные
нейтральные
нейтральные
SHGC
ниже 0,30
ниже 0,30
ниже 0,30
Эстетические характеристики
хорошие
хорошие
хорошие
Угловая стабильность
хорошая
хорошая
хорошая
Влагостойкость
хорошая
хорошая
хорошая
Химическая стойкость
хорошая
хорошая
хорошая
Механическая стойкость
хорошая
хорошая
хорошая
ПРИМЕР 4
Настоящий пример представляет предпочтительный вариант осуществления незакаливаемого покрытия, толщина слоев которого соответствует предложенным в изобретении. Толщины измерялись посредством Профилометра DekTak. При измерении толщин, первоначальное измерение толщины выполнялось на всем пакете многослойной системы. Затем верхний слой был снят в установке для нанесения покрытий и снова произведено измерение толщины пакета минус верхний слой SiAlOyNx. Слои снимались по одному и измерения толщины повторялись до тех пор, пока не доходила очередь до измерения толщины нижнего слоя SiAlOyNx. Точность измерения составляла приблизительно ±0,5 нм.
Слой
Толщина отдельного слоя (нм)
Верхний SiAlOxNy
33,4
Верхний NiCr
0,5
Ag
13,5
ZnAlOx
6,2
Средний SiAlOxNy
68,2
Нижний NiCr
3,0
NiCrOx
1,3
Ag
10,6
ZnAlOx
9,0
Нижний SiAlOxNy
23,0
ПРИМЕР 5
Настоящий пример представляет предпочтительный вариант осуществления закаливаемого покрытия, включающего, согласно предложенному изобретению, углеродное верхнее покрытие. Толщины измерялись посредством Профилометра DekTak, как и в приведенном выше Примере 4. В этих измерениях, толщины верхнего слоя SiAlOxNy и слоя углерода не разделялись. Толщина слоя углерода оценивалась приблизительно в 5 нм, что дает толщину верхнего слоя SiAlOxNy равной приблизительно 33 нм.
Слой
Толщина отдельного слоя (нм)
Верхний SiAlOxNy + верхнее покрытие углерода
38,6
Верхний NiCr
0,1
Ag
13,2
ZnAlOx
9,4
Средний SiAlOxNy
67,4
Нижний NiCr
3,6
NiCrOx
1,0
Ag
9,8
ZnAlOx
10,7
Нижний SiAlOxNy
23,3
ПРИМЕР 6
В приведенной ниже таблице представлены результаты оптических и электрических измерений, выполненных с покрытиями, предложенными в изобретении. Продукт "А" с низким коэффициентом солнечного теплопритока (low-g А) подвергнут отжигу и не подвергался термической обработке. Продукт "Т" с низким коэффициентом солнечного теплопритока (low-g Т) представляет собой закаливаемый продукт, имеющий верхнее покрытие, согласно настоящему изобретению. "ВВ" (before bake - перед термообработкой) представляет результаты измерений, проведенных до закалки, а "АВ" (after bake - после термообработки) представляет результаты измерений, выполненных после закалки. Обозначение "N/A" соответствует случаю, когда в процессе получения данных по этому конкретному примеру измерения не проводились.
Low-g А (без термообработки)
Low-g T
Только ВВ
ВВ
АВ
Пропускание Y (интегрально по стеклу 1/8 дюйма)
44,7
42,9
45,37
a*t (на пропускание): (интегрально по стеклу 1/8 дюйма)
-5,1
-0,51
5,3
b*t (на пропускание): (интегрально по стеклу 1/8 дюйма)
-4,3
1,59
-4,3
RtY (отражение снаружи): (интегрально по стеклу 1/8 дюйма)
11,5
11,4
11,9
a*t (на отражение снаружи): (интегрально по стеклу 1/8 дюйма)
-1,7
-4,8
-2,7
b*t (на отражение снаружи): (интегрально по стеклу 1/8 дюйма)
-4,2
-6,7
-4,6
SHGC: (в стеклопакете)
0,23
N/A
N/A
SC
0,26
N/A
N/A
Т<sub>ультрафиолет</sub>
0,178
N/A
N/A
R<sub>s</sub>
2,3
2,3
1,9
Пропущено ΔЕ* (дельта L*a*b*) (интегрально по стеклу 1/8 дюйма)
12,1
Отражение со стороны стекла ΔЕ* (дельта L*a*b*) (интегрально по стеклу 1/8 дюйма)
3,1
ПРИМЕР 7
В данном примере приводится сводка характеристик покрытий, предложенных в настоящем изобретении. Оптические и электрические свойства предпочтительных вариантов осуществления незакаливаемых и закаливаемых покрытий в соответствии с изобретением находятся в пределах характеристик, приведенных в нижеследующей таблице.
Цветовая характеристика покрытия с низким коэффициентом солнечного теплопритока при нормальном падении
Пропускание
Отражение со стороны стекла
Отражение со стороны пленки
TY
a*
b*
RGY
а*
b*
RFY
а*
b*
NC Rs
SHGC
Мин.
42,0
-6,0
-4,5
10,0
-3,0
-3,0
2,0
-18,0
-4,0
2,0
0,22
Макс.
46,0
-3,0
-1,5
12,0
-1,0
-6,0
6,0
-10,0
4,0
2,4
0,25
ПРИМЕР 8
В настоящем примере представлена подложка с покрытием в соответствии с изобретением. Как отмечалось выше, в вариантах осуществления, подвергаемых закалке или термической обработке, может быть использовано, при необходимости, верхнее покрытие из углерода, с толщиной, в предпочтительном варианте, примерно от 3 нм до 5 нм. Верхнее покрытие желательно не включать в варианты осуществления, в которых не предполагается закалка или тепловая обработка. В настоящем раскрытии такие варианты осуществления называются "отожженными". Толщины слоев для использованного в качестве примера варианта осуществления указаны приблизительно. Точность для диэлектрических и серебряных слоев лежит в пределах ±20%. Толщина слоев NiCr может составлять плюс 200% минус 20%. В отожженных покрытиях, слои ZnAlOx обычно тоньше и их толщина может составлять до 60% от величины, указанной в таблице.
Слой
Толщина отдельного слоя (нм)
Верхний SiAlOxNy
31
Верхний NiCr
1,6
Ag
11,4
ZnAlOx
8,4
Средний SiAlOxNy
79,7
Нижний NiCR
1,1
Ag
11,2
ZnAlOx
7,7
Нижний SiAlOxNy
24,2
Подложка
Описание упомянутых в таблице материалов приведено ниже:
4
0,4
5
SiAlOxNy - в вариантах осуществления, представляемых настоящим примером, этот материал наносится реактивным ионным распылением с вращаемого или планарного кремниевого катода, содержащего 10 масс.% алюминия. Распыляющий газ состоит из аргона и кислорода, в количестве достаточном для того, чтобы оксид был нанесен в полностью окисленном состоянии. Этот материал используется для нижнего, среднего и верхнего основных диэлектрических слоев. Хотя от слоя к слою и от партии к партии могут возникать изменения стехиометрии материала, все слои SiAlOxNy в настоящем примере являются субстехиометрическими. Для того чтобы SiAl мог превратиться в полностью прореагировавший окси-нитрид, в распыляющем газе недостаточно азота и кислорода. Атомные отношения в слое примерно определяются как SiON.
ZnAlOx - в вариантах осуществления, представленных настоящим примером, этот материал наносится реактивным распылением из цинкового вращаемого или планарного катода, содержащего 1,5 масс.% алюминия. Распыляющий газ состоит из аргона и кислорода, количество которого достаточно для того, чтобы оксид наносился в полностью окисленном состоянии. Эти слои служат в качестве катализирующих слоев для серебра и соответствуют таким слоям, обычно описываемым в патентной литературе по покрытиям с низкой излучательной способностью.
Ag - в вариантах осуществления, представляемых настоящим примером, слои серебра распыляются в чистом аргоне либо, в альтернативном варианте, может добавляться небольшое количество кислорода. Кислород способствует достижению механической прочности в варианте с закалкой, но не является всегда необходимым.
NiCr - в вариантах осуществления, представляемых настоящим примером, этот тонкий защитный слой, напыляемый на серебро, наносится с планарных мишеней на постоянном токе, и распыляется только в аргоне. В данном примере, эти слои являются чисто металлическими, за исключением случайных примесей, например, вызванных перетоком газа от соседних катодов.
Углерод - закаливаемые версии приведенного для примера варианта осуществления используют в качестве самого верхнего слоя углеродное покрытие толщиной 3-5 нм, получаемого магнетронным распылением на постоянном токе в аргоне.
В настоящем примере, распределение газа для всех материалов симметрично в направлении движения в установке. В поперечном направлении, потоки газа для материалов, вступающих в реакцию, могут быть изменены для настройки однородности в направлении поперек направления движения в установке.
В различных вариантах осуществления, описанных в настоящем раскрытии, желательно, чтобы верхний слой серебра был толще нижнего слоя серебра, а нижний поглощающий защитный слой был толще верхнего поглощающего защитного слоя. В настоящем примере, для поглощающих защитных слоев используется NiCr, однако, как отмечалось, в альтернативных вариантах для таких слоев используется NiCrOx. Такие противоположные соотношения толщин имеют преимущество при достижении нужного цвета в многослойном покрытии. Также желательно, чтобы нижний диэлектрический слой (SiAlOxNy, в данном примере) был толще среднего и верхнего диэлектрических слоев. Такая конфигурация также способствует достижению нужных цветов. Кроме того, желательно, чтобы нижний катализирующий слой (ZnAlOx, в данном примере) был толще верхнего катализирующего слоя. В такой конфигурации достигается повышенная механическая и химическая стойкость. В предпочтительных вариантах осуществления, соотношения толщин многослойной системы в основном попадают в следующие интервалы:
нижний Ag/верхний Ag: примерно от 0,8 до 1,0
нижний NiCr/верхний NiCr: примерно от 1,2 до 2,0
нижний ZnAlOx/верхний ZnAlOx: примерно от 1,2 до 2,0
нижний SiAlOxNy/верхний SiAlOxNy: примерно от 0,4 до 0,8
средний SiAlOxNy верхний SiAlOxNy: примерно от 1,5 до 2,5.
Также выгодно, чтобы диэлектрик верхнего слоя имел коэффициент преломления меньше, чем диэлектрик нижнего или среднего слоев.
Предпочтительные интервалы включают:
коэффициент преломления верхнего диэлектрического слоя: примерно от 1,8 до 2,3;
нижнего или среднего слоев: примерно от 2,0 до 2,5.
Данный пример иллюстрирует цветовые характеристики и характеристики взаимодействия с солнечным светом.
Интегральные цветовые характеристики покрытия с низким солнечным теплопритоком на 1/8 - дюймовой стеклянной подложке при нормальном падении:
Low G А
Пропускание
Отражение (со стороны без покрытия)
Отражение (со стороны с покрытием)
TY
a*
b*
RGY
a*
b*
RFY
a*
b*
NC R<sub>s</sub>
SHGC
Мин.
42,0
-6,0
-4,0
12,0
-3,0
-3,0
2,0
-12,0
-4,0
2,0
0,22
Макс.
46,0
-3,0
-1,0
16,0
-1,0
-6,0
6,0
-4,0
2,0
2,4
0,25
s
Через "NC R" обозначено бесконтактное поверхностное сопротивление, измеряемое в Омах на квадрат.
В вариантах осуществления с закалкой, обусловленный закалкой цветовой сдвиг или ΔЕ, превышает 3 для цвета отражения со стороны стекла. Это связано с выгоранием слоя углерода.
ПРИМЕР 9
Материал
Отожженная многослойная система (в нм)
Закаливаемая многослойная система (в нм)
Углерод
Нет
0,14
Верхний SiAlOxNy
36,4
36,2
Верхний NiCrOx
5,7
4,7
Верхний Ag
10,2
11,6
Верхний ZnAlOx
6,5
5,3
Средний SiAlOxNy
71,0
71,1
Нижний NiCrOx
2,4
5,2
Нижний Ag
14,8
14,1
Нижний ZnAlOx
3,9
16,5
Нижний SiAlOxNy
22,4
24,3
Стеклянная подложка
3 мм
3 мм
В данном примере представлена подложка с покрытием в соответствии с изобретением. Как отмечалось, при необходимости углеродное верхнее покрытие (не показано) может быть использовано в вариантах осуществления, которые предполагается подвергать закалке или термической обработке, и, в предпочтительном варианте, его толщина составляет примерно от 3 нм до 5 нм. В предпочтительном случае, добавочное верхнее покрытие не включается в вариантах, не предназначенных для закалки или термической обработки. В настоящем раскрытии такие варианты осуществления называются "отожженными". Толщины слоев для использованного в качестве примера варианта осуществления указаны приблизительно.
Для использованного в качестве примера варианта осуществления, измерения толщины выполнялись профилометром Dektak. На слайды с выполненными типографской краской линиями наносился полный пакет слоев для достижения полной толщины многослойной системы. Готовились дополнительные образцы послойным снятием катода самого верхнего материала, пока не оставался только нижний слой SiAlOxNy. Линии краски удалялись изопропиловым спиртом, и результат измерялся профилометром Dektak. Толщина отдельных слоев вычислялась вычитанием толщины оставшейся нижней части пакета. Поэтому точность выдерживания толщины отдельных слоев зависит от точности выдерживания толщины слоев под ними. Точность толщины слоев диэлектриков (SiAlOxNy) и слоев серебра(Ag) составляет в пределах ±20%. Толщина слоя NiCrOx лежит в интервале±100%. В отожженных вариантах осуществления покрытий, в соответствии с изобретением, нижний слой ZnAlOx обычно получается тоньше, чем в закаляемых вариантах.
Описание упомянутых в использованных для примера вариантах осуществления материалов приведено ниже:
SiAlOxNy - в вариантах осуществления, представляемых настоящим примером, этот материал наносится реактивным ионным распылением из вращаемого кремниевого катода, содержащего 10 масс.% алюминия. Реактивный газ представляет на 90% поток азота, и на 10% - кислорода. Этот материал используется для нижнего, среднего и верхнего основных диэлектрических слоев.
ZnAlOx - в вариантах осуществления, представленных настоящим примером, этот материал наносится реактивным распылением из цинкового вращаемого или планарного катода, содержащего 1,5 масс.% алюминия. Распыляющий газ состоит из аргона и кислорода, количество которого достаточно для того, чтобы оксид наносился в полностью окисленном состоянии. Эти слои служат в качестве катализирующих слоев для серебра, и соответствуют таким слоям, обычно описываемым в патентной литературе по низкоэмиссионным покрытиям.
Ag - в вариантах осуществления, представляемых настоящим примером, слои серебра распыляются в чистом аргоне либо, в альтернативном варианте, может добавляться небольшое количество кислорода. Кислород способствует достижению механической прочности в варианте с закалкой.
NiCrOx - в вариантах осуществления, представляемых настоящим примером, этот тонкий защитный слой, напыляемый на серебро, наносится с планарных мишеней на постоянном токе, и распыляется в смеси аргона и кислорода. Окисление напыляемого NiCrOx оценивается по методу отношения мощности к потоку кислорода (станд. куб. см). Отношение, используемое для достижения полного окисления NiCrOx, составляет 10:1. Отношение, используемое в предпочтительных вариантах покрытий в соответствии с приведенным здесь для примера вариантом осуществления, может меняться от 7,5:1 до 8,0:1.
Углерод - закаливаемые версии приведенного для примера варианта осуществления используют в качестве самого верхнего слоя углеродное покрытие толщиной 3-5 нм. Этот материал наносится магнетронным распылением на постоянном токе в аргоне.
В настоящем примере, распределение газа для всех материалов симметрично в направлении движения в установке. В поперечном направлении, потоки газа для материалов, вступающих в реакцию, могут быть изменены для настройки однородности в направлении поперек направления движения в установке.
Данный пример обладает следующими оптическими характеристиками:
Оптические свойства
Отожженные
Закаливаемые
Интегрально
Стеклопакет
Интегрально
Стеклопакет
Tvis
65,5%
59,8%
69,3%
63,1%
a*t
-3,29
-3,73
-1,13
-1,87
b*t
3,67
3,66
1,95
2,08
Отражение снаружи (со стороны стекла)
11,0%
14,4%
12,2%
15,9%
a*g
-1,56
-2,06
-1,48
-1,49
b*g
-7,41
-5,36
-3,56
-2,31
Отражение изнутри (со стороны пленки)
5,7%
12,4%
8,9%
15,0%
a*
-13,3
-6,09
-15,9
-9,09
b*
1,36
1,13
2,92
2,28
SHGC
0,346
0,305
0,371
0,329
SC
0,40
0,35
0,43
0,38
Tuv
0,27
0,23
0,30
0,25
Данный пример иллюстрирует цветовые характеристики и характеристики взаимодействия с солнечным светом.
G в среднем ИК
TY
a*t
b*t
RgY
a*g
b*g
RfY
a*f
b*f
NS R<sub>s</sub>
SHGC
Мин.
63%
-4
0
10%
-4
-7
5%
-16
0
1,5
0,25
Макс.
67%
0
4
12%
-1
-3
9%
-8
8
2,5
0,32
s
Через "NC R" обозначено безконтактное поверхностное сопротивление, измеряемое в Омах на квадрат.
В вариантах осуществления с закалкой, ДЕ имеет следующие значения:
- 6 цветовых единиц для передачи.
- 10 цветовых единиц для отражения со стороны стекла.
- 14 цветовых единиц для отражения со стороны пленки.
Цветовой сдвиг обусловлен выгоранием слоя углерода.
ПРИМЕР 10
Настоящий пример включает покрытие, имеющее следующую структуру, которая характеризуется соотношением "поток кислорода/мощность" в слое NiCr, равном 2:1.
Слой
Верхний SiAlOxNy
Верхний NiCr
Ag
ZnAlOx
Средний SiAlOxNy
Нижний NiCr
Ag
ZnAlOx
Нижний SiAlOxNy
Подложка
Данные по режиму работы установки для нанесения покрытий приведены в таблице:
Настройки установки соответствуют закалке NiCrOx с атомным отношением 2:1.
Катод
Мишень
Напряж., (В)
Ток, (А)
Мощн., (кВт)
Ar. (Ст. см<sup>3</sup>)
O<sub>2</sub> (Ст. см<sup>3</sup>)
N<sub>2</sub>, (Ст. см<sup>3</sup>)
Давление, (×10<sup>-3</sup> гПа)
Отношение "реактивный газ:кВт"
1
SiAl
425,9
194,1
51.9
300
30
344
3,66
6,63
2
SiAl
601,3
149,7
51,9
300
30
344
4,22
6,63
5
ZnAl
431,1
179,3
39,3
150
420
0
2,65
0,00
7
ZnAl
328.7
178,4
39,4
150
420
0
1,88
10,66
10
Ag
436,3
29,8
13
100
20
0
1,12
1,54
20
NiCr
531,8
73,2
39
300
76,4
0
1,96
4
SiAl
604,2
193,5
67,8
300
35
482
1,29
7.11
12
SiAl
615,2
208,3
68,3
300
30
482
4,87
7,06
13
SiAl
581
202,1
68
300
30
482
4,25
7,09
15
SiAl
540,5
212,3
67,7
300
30
482
7,12
17
SiAl
549,8
207,5
67,8
300
30
482
4,45
7,11
17А
SiAl
505,8
213,7
67,5
300
30
482
4,59
7,14
21
ZnAl
329,9
133,3
39,5
150
500
0
1,66
0,00
23
Ag
565,4
14,6
8,2
100
20
0
1,56
0,00
19
NiCr
536,2
31,8
17,1
300
35,6
0
1,56
2,08
26
SiAl
471,6
130,7
35,1
300
30
254
0,85
27
SiAl
500,6
118,6
35,3
300
30
254
0,85
28
SiAl
484,4
121,9
35,2
300
30
254
4,58
7,22
30
SiAl
560,8
128,2
35,4
300
30
254
7,18
18
С
519,1
133,4
34,2
500
0
0
2,93
0,00
ПРИМЕР 11
В настоящем примере представлен вариант покрытия с отжигом, в соответствии с настоящим изобретением.
Описание конфигурации многослойной системы и характеристик даны в приведенных ниже таблицах. В представленном в качестве примера варианте осуществления, используются поглощающие защитные слои, содержащие NiCrOx.
Толщина материала (нм)
Отожженный
-40%
+40%
Слой
Предпочтительный интервал
Наиболее предпочтительный интервал
Пример
Нижний SiN
13-31 нм
18-27 нм
22,38 нм
13
3..
Нижний ZnOx
2-5 нм
3-5 нм
3,92
2
..
Чижний Ag
9-21 нм
12-18 нм
14,76
9
2..
Нижний NiCrOx
1-3 нм
2-3 нм
2,42
1
..
Средний SiN
43-99 нм
57-85 нм
70,98
43
9..
Верхний ZnOx
4-9 нм
5-8 нм
6,52
4
..
Верхний Ag
6-14 нм
8-12 нм
10,20
6
1..
Верхний NiCrOx
3-8 нм
5-7 нм
5,68
3
..
Верхний SiN
22-51 нм
29-44 нм
36,42
22
5..
Низкоэмиссионные характеристики
Характеристика
Общие
Более предпочтительные
Наиболее предпочтительные
R<sub>s</sub> (Ом на квадрат)
</=5,0
</=2,0
</=1,5
En
</=0,07
</=0,04
</=0,03
Интегрально по солнечному излучению
Характеристика
Общие
Более предпочтительные
Пример
TY (D65, 10°)
>/=64%
>/=66%
65,5%
a*<sub>t</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -4,0 до -2,0
-3,29
b*<sub>t</sub> (D65, 10°)
0-4,0
2,0-4,0
3,67
RgY (D65, 10°)
4%-14%
10%-12%
11%
a*<sub>g</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -4,0 до -1,0
-1,56
b*<sub>g</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -7,0 до -3,0
-7,41
RfY (D65, 10°)
4%-14%
5%-9%
5,7%
a*<sub>f</sub> (D65, 10°)
От -20 до 0,0
От -16 до -8,0
-13,3
b*<sub>f</sub> (D65, 10°)
0,0-10
0,0-8,0
1,36
SHGS
</=0,40
</=0,35
0,346
SC
</=0,49
</=0,46
0,40
Tuv
</=0,35
</=0,30
0,27
Tuv dw (ISO)
</=0,49
</=0,46
0,514
Солнечные хар-ки стеклопакета
Характеристика
Общие
Более предпочтительные
Пример
TY (D65, 10°)
>/=58%
>/=60%
59,8%
a*<sub>t</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -4,0 до -2,0
-3,73
b*<sub>t</sub> (D65, 10°)
0-4,0
2,0-4,0
3,66
RgY (D65, 10°)
4%-20%
10%-15%
14,4%
a*<sub>g</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -4,0 до -1,0
-2,06
b*<sub>g</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -7,0 до -3,0
-5,36
RfY (D65, 10°)
4%-20%
10%-15%
12,4%
a*<sub>f</sub> (D65,10°)
От -20 до 0,0
От -16 до -8,0
-6,09
b*f (D65, 10°)
0,0-10
0,0-8,0
1,33
SHGS
</=0,35
</=0,30
0,305
SC
</=0,43
</=о,40
0,35
Величина U
0,20-0,30
0,22-0,25
0,24
Tuv
</=0,30
</=0,25
0,23
Tuv dw (ISO)*
</=0,49
</=0,46
0,464
Tuv dw (ISO) - Tuv с учетом весового коэффициента повреждающего действия (damage weighted) излучения в интервале длин волн УФ и видимого света 300-500 нм (по ISO)
Настройки установки соответствуют отожженному покрытию. Тест №24
Катод
Мишень
Напряж., (В)
Ток, (А)
Мощн., (кВт)
Ar, (Ст. см<sup>3</sup>)
O<sub>2</sub> (Ст. см<sup>3</sup>)
N<sub>2</sub>, (Ст. см<sup>3</sup>)
Давление, (×10<sup>-3</sup> гПа)
Отношение "реактивный газ:кВт"
1
SiAl
537,6
197,9
55,1
300
30
358
3,28
6,50
2
SiAl
494,2
206,6
55
300
30
358
3,44
6,51
6
SiAl
511,6
231,7
55,7
300
30
358
3,09
6,43
5
ZnAl
448,5
111,4
29,3
150
350
0
1,61
11,95
9
Ag
526
52,1
27,5
100
0
0
?
0,00
20
NiCr
574,7
41,4
23,8
100
185
0
?
7,77
11
SiAl
656,8
222,8
66,7
300
30
405
3,37
6,07
4
SiAl
495,9
247,1
66,1
300
35
405
2,93
6,13
12
SiAl
671,3
212,7
66,4
300
30
405
5,25
6,10
13
SiAl
579,9
217,5
66.1
300
30
405
4,74
6,13
14
SiAl
474
255,9
66
300
30
405
4,24
6,14
15
SiAl
531,8
222,6
65,9
300
30
405
1,03
6,15
16
SiAl
480,3
209,9
65,9
300
30
405
4,29
6,15
17
SiAl
583,3
211,8
65,9
300
30
405
4,57
6,15
17А
SiAl
545,7
229,1
65,8
300
30
405
4,43
6,16
18А
ZnAl
361,1
147,6
29,8
150
390
0
1,18
13,09
22
Ag
667,2
26,2
17,5
100
0
0
?
0,00
19
NiCr
612,6
38,1
23,3
100
192
0
?
8,24
25
SiAl
483,8
194,3
47,7
300
30
339
1,72
7,11
26
SiAl
443,9
195,8
47,9
300
30
339
4,99
7,08
27
SiAl
489
177,5
48
300
30
339
2,03
7,06
28
SiAl
384,3
186
47,8
300
30
339
5,1
7,09
29
SiAl
479,7
185,2
47,9
300
30
339
5,66
7,08
30
SiAl
524,9
177,7
48
300
30
339
3,83
7,06
Образец
№505АС31, отожженный
Характеристики интегрально по солнечному излучению и для стеклопакета
Характеристика
Интегрально по солнечному излучению
Для стеклопакета
TY (065, 10°)
65,5%
59,8%
a*<sub>t</sub> (D65, 10°)
-3,29
-3,73
b*<sub>t</sub> (D65, 10°)
3,67
3,66
RgY (D65, 10°)
11%
14,4%
a*<sub>g</sub> (D65, 10°)
-1,56
-2,06
b*<sub>g</sub> (D65, 10°)
-7,41
-5,36
RfY (D65, 10°)
5,7%
12,4%
a*<sub>f</sub> (D65, 10°)
-13,3
-6,09
b*<sub>f</sub> (D65, 10°)
1,36
1,33
SHGS
0,346
0,305
SC
0,40
0,35
Tuv
0,27
0,23
Tuv dw (ISO)
0,514
0,464
ПРИМЕР 12
В настоящем примере представлен вариант закаливаемого покрытия, в соответствии с настоящим изобретением.
Описание конфигурации многослойной системы и характеристик даны в приведенных ниже таблицах. В представленном в качестве примера варианте осуществления используются поглощающие защитные слои, содержащие NiCrOx.
Толщина материала (нм)
Закаливаемый
-40%
+40%
Слой
Предпочтительный интервал
Наиболее предпочтительный интервал
Пример
Нижний SiN
15-34 нм
19-29 нм
24,32 нм
15
34
Нижний ZnOx
10-23 нм
13-20 нм
16,50
10
23
Нижний Ag
8-20 нм
11-17 нм
14,06
8
20
Нижний NiCrOx
3-7 нм
4-6 нм
5,24
3
7
Средний SiN
43-100 нм
57-85 нм
71,10
43
100
Верхний ZnOx
3-7 нм
4-6 нм
5,34
3
7
Верхний Ag
7-16 нм
9-14 нм
11,60
7
16
Верхний NiCrOx
3-7 нм
4-6 нм
54,74
3
7
Верхний SiN
22-51 нм
29-43 нм
36,24
22
51
Верхний Углерод
1-10 нм
3-5 нм
0,14
0
0
Низкоэмиссионные характеристики
Характеристика
Общие
Более предпочтительные
Наиболее предпочтительные
R<sub>s</sub> (Ом на квадрат)
</=5,0
</=2,0
</=1,5
En
</=0,07
</=0,04
</=0,03
Толщина материала (нм)
Закаливаемый
-40%
+40%
Слой
Предпочтительный интервал
Наиболее предпочтительный интервал
Пример
Интегрально по солнечному излучению
Характеристика
Общие
Более предпочтительные
Пример
TY (D65, 10°)
>/=64%
>/=66%
69,3%
a*<sub>t</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -4,0 до -2,0
-1,13
b*<sub>t</sub> (D65, 10°)
0-4,0
2,0-4,0
3,67
RgY (D65, 10°)
4%-14%
10%-12%
12,2%
a*<sub>g</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -4,0 до -1,0
-1,48
b*<sub>g</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -7,0 до -3,0
-3,56
RfY (D65, 10°)
4%-14%
5%-9%
8,9%
a*<sub>f</sub> (D65, 10°)
От -20 до 0,0
От -16 до -8,0
-15,9
b*<sub>f</sub> (D65, 10°)
0,0- 10
0,0-8,0
2,92
SHGS
</=0,40
</=0,35
0,371
SC
</=0,49
</=0,46
0,43
Tuv
</=0,35
</=0,30
0,297
Tuv dw (ISO)
</=0,49
</=0,46
0,5159
Солнечные характеристики стеклопакета
Характеристика
Общие
Более предпочтительные
Пример
TY (D65, 10°)
>/=58%
>/=60%
63,1%
a*<sub>t</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -4,0 до -2,0
-1,87
b*<sub>t</sub> (D65, 10°)
0-4,0
2,0-4,0
2,08
RgY (D65, 10°)
4%-20%
10%-15%
15,9%
a*<sub>g</sub> (D65, 10°)
От- 10 до 0,0
От -4,0 до -1,0
-1,49
b*<sub>g</sub> (D65, 10°)
От -10 до 0,0
От -7,0 до -3,0
-2,31
RfY (D65, 10°)
4%-20%
10%-15%
15,0%
a*<sub>f</sub> (D65, 10°)
От -20 до 0,0
От -16 до -8,0
-9,09
b*<sub>f</sub> (D65, 10°)
0,0-10
0,0-8,0
2,28
SHGS
</=0,35
</=0,30
0,329
SC
</=0,43
</=0,40
0,38
Величина U
0,20-0,30
0,22-0,25
0,24
Tuv
</=0,30
</=0,25
0,248
Tuv dw (ISO)
</=0,49
</=0,46
0,501
Настройки установки соответствуют закаливаемому покрытию. Тест №38
Закаливаемое
Отожженное
Катод
Мишень
Напряж. (В)
Ток, (А)
Мощн. (кВт)
Ar, (Ст. см<sup>3</sup>
O<sub>2</sub> (Ст. см<sup>3</sup>
N<sub>2</sub>, (Ст.см<sup>3</sup>)
Давление (×10<sup>-3</sup> гПа)
Отношение "реактивный газ:кВт"
Отношение "реактивный газ:кВт"
1
SiAl
458,9
179,8
43,2
300
30
328
0
7,59
6,50
2
SiAl
463
178,1
43,3
300
30
328
3,53
7,58
6,51
6
SiAl
436,9
195,8
43,7
300
30
328
3,45
7,51
6,43
5
ZnAl
439,8
129,2
34,2
150
330
0
2,02
9,65
11,95
7
ZnAl
325,8
160,6
34,6
150
330
0
1,1
9,54
0,00
10
Ag
527,8
44,1
23,3
100
40
0
0,644
1,72
7,77
20
NiCr
532,4
47,9
25,5
100
196
0
0,155
7,69
6,07
11
SiAl
558,4
161,8
39,1
300
30
264
3,86
6,75
6,13
4
SiAl
476,9
163,2
38,8
300
30
264
2,65
6,80
6,10
12
SiAl
519,7
162,6
39
300
30
264
5,09
6,77
6,13
13
SiAl
497,7
155,8
38,7
300
30
264
4,57
6,82
6,14
14
SiAl
410,9
182,6
38,6
300
30
264
4,07
6,84
6,15
15
SiAl
444,4
165,9
38,7
300
30
264
1,15
6,82
6,15
16
SiAl
449,7
157,4
38,7
300
30
264
4,93
6,82
6,15
17
SiAl
477,4
157,4
38,7
300
30
264
4,31
6,82
6,16
17А
SiAl
474
160,3
38,4
300
30
264
0
6,88
13,09
18А
ZnAl
366,9
168,5
34,8
150
440
0
1,42
12,64
0,00
23
Ag
486,7
21,4
10,4
100
40
0
0,661
3,85
8,24
19
NiCr
605,9
39,8
24,1
100
194
0
0,578
8,05
7,11
26
SiAl
461,2
141,3
32,8
300
30
257
3,46
7,84
7,08
27
SiAl
443,3
138,5
33
300
30
257
1,39
7,79
7,06
28
SiAl
445,6
136,8
32,8
300
30
257
5,38
7,84
7,09
29
SiAl
435,2
145,5
32,4
300
30
257
4,37
7,93
7,08
30
SiAl
474,5
138,6
33
300
30
257
4,14
7,79
7,06
18
С
506,9
123,7
30,9
500
0
0
3,78
Образец
№521АС31, закаливаемый
Характеристики интегрально по солнечному излучению и для стеклопакета
Характеристика
Интегрально по солнечному излучению
Для стеклопакета
TY (D65, 10°)
69,3%
63,1%
a*<sub>t</sub> (D65, 10°)
-1,13
-1,87
b*<sub>t</sub> (D65, 10°)
1,95
2,08
RgY (D65, 10°)
12,2%
15,9%
a*<sub>g</sub> (D65, 10°)
-1,48
-1,49
b*<sub>g</sub> (D65, 10°)
-3,56
-2,31
RfY (D65, 10°)
8,9%
15,0%
a*<sub>f</sub> (D65, 10°)
-15,9
-9,09
b*<sub>f</sub> (D65, 10°)
2,92
2,28
SHGS
0,371
0,329
SC
0,43
0,38
Tuv
0,297
0,248
Tuvdw(ISO)
0,559
0,501
В то время как настоящее изобретение было описано на примере конкретных вариантов осуществления, оно не сводится к приведенным конкретным деталям, а охватывает различные изменения и модификации, которые может представить себе специалист и которые попадают в область патентных притязаний изобретения, определенного следующей формулой.