СОЛНЦЕЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ И СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ СОЛНЦЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
SUNSCREEN COATINGS AND METHODS OF FORMING SUNSCREEN COATINGS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к солнцезащитным покрытиям и способам формирования таких покрытий.
Уровень техники
Широко распространенным является нанесение на подложки, используемые в широком спектре областей применения, включающем архитектурные области применения, автомобильные области применения, бытовое электронное оборудование и тому подобное, покрытий, имеющих функциональное и/или эстетическое назначение. Например, солнцезащитные покрытия обычно наносят на прозрачные архитектурные и автомобильные подложки для отражения и/или поглощения света. Например, солнцезащитные покрытия обычно используют для блокирования или отфильтровывания определенных диапазонов электромагнитного излучения в целях уменьшения количества солнечной энергии, поступающей в транспортное средство или здание. Данное уменьшение пропускания солнечной энергии содействует уменьшению нагрузки по энергии на охлаждающие установки транспортного средства или здания.
Солнцезащитные покрытия могут быть нанесены на различные подложки, такие как стеклянные подложки, при использовании различных методик, включающих химическое осаждение из паровой фазы («CVD»), спрей-пиролиз и вакуумное осаждение при магнетронном напылении («MSVD»). Технологические процессы MSVD являются в особенности хорошо подходящими для сложных покрытий, включающих один или несколько слоев покрытий, поскольку они делают возможным осаждение для более широкого набора материалов покрытий при меньших толщинах на более широком спектре подложек. Однако, несмотря на то, что MSVD представляет собой желательную методику осаждения сложных покрытий, включающих один или несколько слов покрытия, некоторые материалы надлежащим образом не осаждаются при использовании MSVD. В частности, для случая осаждения при использовании методики MSVD в окружающей среде при 80% кислорода – 20% аргона со следующим далее нагреванием, оксид олова, легированный сурьмой, формирует тонкую пленку, которая не поглощает видимый свет.
Поэтому желательным является предложение новых солнцезащитных покрытий, которые блокируют или отфильтровывают определенные диапазоны электромагнитного излучения. Также желательным является и предложение способов нанесения солнцезащитных покрытий, сформированных из определенных материалов, которые придают улучшенные солнцезащитные свойства.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение относится к изделию с нанесенным покрытием, включающему подложку и покрытие, нанесенное поверх по меньшей мере части подложки. Покрытие включает по меньшей мере один металлический слой, содержащий одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов групп от 3 до 15 периодической таблицы элементов. Например, металлический слой может содержать одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 4 до 14 периодической таблицы элементов. В некоторых примерах соединение серебра легировано металлом, выбранным из олова, железа, хрома, кобальта, никеля, марганца, меди, золота, цинка или их комбинации. Легированное соединение серебра может дополнительно содержать по меньшей мере 50% серебра при расчете на совокупную массу твердого вещества легированного соединения серебра.
Покрытие настоящего изобретения может дополнительно включать по меньшей мере два отдельных диэлектрических слоя таким образом, чтобы указанный металлический слой располагался бы между этими двумя отдельными диэлектрическими слоями. В некоторых примерах поверх металлического слоя нанесен по меньшей мере один грунтовочный слой. Грунтовочный слой может быть сформирован из материала, содержащего титан, сплавы, содержащие никель и хром, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, оксинитрид кремния, никель-хром, цирконий, алюминий, сплавы кремния и алюминия, сплавы, содержащие кобальт и хром, или их комбинации.
Металлический слой также может включать непрерывный металлический слой или прерывистый слой. Покрытие также может включать по меньшей мере один дополнительный металлический слой. Дополнительный металлический слой может быть сформирован из материала, содержащего золото, медь, серебро, алюминий или их комбинации. Помимо этого, в некоторых примерах подложка представляет собой стекло, такое как теплоизоляционный стеклопакет.
Покрытие настоящего изобретения также может включать: первый диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части подложки; первый металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первого диэлектрического слоя; второй диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первого металлического слоя; второй металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части второго диэлектрического слоя; и третий диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части второго металлического слоя. Кроме того, по меньшей мере один из металлических слоев сформирован из материала, содержащего одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 периодической таблицы элементов. Также, по меньшей мере один из металлических слоев может представлять собой непрерывный металлический слой или прерывистый металлический слой. В некоторых примерах поверх третьего диэлектрического слоя сформирован третий металлический слой, а поверх по меньшей мере части третьего металлического слоя сформирован четвертый диэлектрический слой. В дополнение к этому, поверх по меньшей мере одного из металлических слоев может быть сформирован по меньшей мере один грунтовочный слой.
Настоящее изобретение также включает изделие с нанесенным покрытием, включающее: подложку и покрытие, нанесенное поверх по меньшей мере части подложки, у которого покрытие включает один или несколько металлических слоев и один или несколько диэлектрических слоев. Кроме того, по меньшей мере один из диэлектрических слоев включает оболочку (капсулу), содержащую первую пленку из нитрида кремния, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, и вторую пленку из нитрида кремния, сформированную поверх по меньшей мере части металлического слоя.
Металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, может содержать материал, который поглощает по меньшей мере часть электромагнитного излучения, проходящего через покрытие. Например, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, может содержать титан, кремний, диоксид кремния, никель-хромовые сплавы, цирконий, алюминий, сплавы кремния и алюминия, сплавы, содержащие кобальт и хром, или их комбинации. В некоторых примерах металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, содержит никель-хромовые сплавы, сплавы, содержащие кобальт и хром, или их комбинации. Помимо этого, по меньшей мере один из металлических слоев может представлять собой прерывистый металлический слой и/или непрерывный металлический слой. Металлический слой также может представлять собой субоксид или субнитрид. Например, металлический слой может представлять собой субнитрид кремния, субнитрид никеля или субнитрид кремния-никеля.
Изделие с нанесенным покрытием также может включать облицовочное покрытие. Облицовочное покрытие может включать оболочку, содержащую первую пленку из нитрида кремния, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, и вторую пленку из нитрида кремния, сформированную поверх по меньшей мере части металлического слоя.
Настоящее изобретение может, кроме того, включать изделие с нанесенным покрытием, включающее подложку и покрытие, нанесенное поверх по меньшей мере части подложки, у которого покрытие включает: первый диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части подложки; первый металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первого диэлектрического слоя; второй диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первого металлического слоя; второй металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части второго диэлектрического слоя; третий диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части второго металлического слоя, и облицовочное покрытие, сформированное поверх по меньшей мере части третьего диэлектрического слоя. Кроме того, по меньшей мере один представитель, выбранный из диэлектрических слоев и/или облицовочного покрытия, включает оболочку, содержащую первую пленку из нитрида кремния, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, и вторую пленку из нитрида кремния, сформированную поверх по меньшей мере части металлического слоя.
Покрытие может дополнительно включать третий металлический слой, сформированный поверх третьего диэлектрического слоя, и четвертый диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части третьего металлического слоя. В таких примерах облицовочное покрытие сформировано поверх по меньшей мере части четвертого диэлектрического слоя.
Настоящее изобретение также направлено на способ формирования слоя покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, поверх подложки. Способ включает: (а) нанесение на подложку оксида олова, легированного сурьмой, в газовой атмосфере, содержащей кислород и благородный газ, при использовании устройства для нанесения покрытия методом MSVD, причем газовая атмосфера содержит по меньшей мере 15% кислорода; и (b) нагревание подложки с нанесенным покрытием выше температуры размягчения подложки. В некоторых примерах газовая атмосфера содержит от 15% кислорода до 25% кислорода. В еще одном примере газовая атмосфера содержит более, чем 25% кислорода. Кроме того, благородный газ, используемый в настоящем способе, может представлять собой аргон.
Помимо этого, оксид олова, легированный сурьмой, может содержать от 20 мас. % до 80 мас. % оксида олова при расчете на совокупную массу оксида олова, легированного сурьмой. Соотношение между сурьмой и оксидом олова также может быть выбрано в пределах диапазона массовых соотношений от 40 : 60 до 60 : 40 между сурьмой и оксидом олова.
Данный способ также осуществляют в различных условиях. Например, оксид олова, легированный сурьмой, может быть нанесен при давлении в пределах диапазона от 1 мТорр до 3 мТорр при комнатной температуре. Напряжение в устройстве MSVD также может быть отрегулировано в целях получения указанного уровня процентного содержания кислорода. Например, напряжение может быть выбрано таким образом, чтобы газовая атмосфера поддерживалась бы в переходном режиме.
В некоторых примерах подложка представляет собой стекло, и подложку с нанесенным покрытием нагревают до температуры, составляющей по меньшей мере 800°F. Кроме того, слой покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, может поглощать по меньшей мере 3 % видимого света. Слой покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, также может пропускать нейтральный и/или синий свет.
Осуществление изобретения
В соответствии с использованием в настоящем документе термины расположения или направления в пространстве, такие как «левый», «правый», «внутренний», «наружный», «верхний», «нижний» и тому подобное, относятся к изобретению в том виде, как оно демонстрируется на фигурах чертежей. Однако, как это необходимо понимать, изобретение может воспринимать и различные альтернативные ориентации, и, в соответствии с этим, такие термины не должны рассматриваться в качестве ограничивающих. Кроме того, в соответствии с использованием в настоящем документе все числа, выражающие размеры, физические характеристики, технологические параметры, количества ингредиентов, условия проведения реакции и тому подобное и использующиеся в описании изобретения и формуле изобретения, должны пониматься как во всех случаях модифицированные термином «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указываться на противоположное, численные значения, представленные в следующих далее описании изобретения и формуле изобретения, могут варьироваться в зависимости от желаемых свойств, получения которых добиваются в настоящем изобретении. В самом крайнем случае и не в порядке попытки наложения ограничений на область применения доктрины эквивалентов для объема формулы изобретения, каждый численный параметр должен, по меньшей мере, восприниматься в свете количества представленных значащих численных разрядов и при использовании обычных методик округления. Помимо этого, все диапазоны, раскрытые в настоящем документе, должны пониматься как включающие начальное и конечное значения диапазона и все без исключения поддиапазоны, заключенные в него. Например, установленный диапазон «от 1 до 10» должен рассматриваться как включающий все без исключения поддиапазоны в промежутке от (и с включением) минимального значения 1 до (и с включением) максимального значения 10; то есть, все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения, составляющего 1 и более, и заканчивающиеся максимальным значением, составляющим 10 и менее, например, от 1 до 3,3, от 4,7 до 7,5, от 5,5 до 10 и тому подобное. Кроме того, в соответствии с использованием в настоящем документе термины «сформированный поверх», «осажденный поверх» или «полученный поверх» подразумевают формирование, осаждение или получение на поверхности, но необязательно в контакте с поверхностью. Например, слой покрытия, «сформированный поверх» подложки, не исключает присутствия одного или нескольких представителей, выбираемых из других слоев или пленок покрытия, характеризующихся идентичными или отличающимися композициями и расположенных между сформированным слоем покрытия и подложкой.
В дополнение к этому, все документы, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только этим: выданные патенты и патентные заявки, упомянутые в настоящем документе, должны рассматриваться как «включенные посредством ссылки на них в настоящий документ» во всей своей полноте. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «пленка» относится к области покрытия, характеризующейся желаемой или выбранной композицией покрытия. Один «слой» может включать одну или несколько «пленок», а «покрытие» или «стопка покрытия» могут включать один или несколько «слоев». Термин «критическая толщина» подразумевает толщину, выше которой материал покрытия формирует непрерывный сплошной слой, а ниже которой материал покрытия формирует прерывистые области или острова из материала покрытия, а не непрерывный слой. Термин «субкритическая толщина» подразумевает толщину, меньшую, чем критическая толщина таким образом, что материал покрытия формирует изолированные несоединенные области из материала покрытия. Термин «островной» подразумевает не присутствие материала покрытия в виде непрерывного слоя, а скорее осаждение материала с образованием изолированных областей или островов.
3
4
y
z
x
y
z
y
z
Термин «нитрид кремния» подразумевает и включает соединение, содержащее атом кремния и атом азота. Оно может включать стехиометрические количества атомов кремния и азота таким образом, как для случая SiN или SiN, где 2,9 ≤ y ≤ 3,1 и 3,9 ≤ z ≤ 4,1, и может, кроме того, содержать атом алюминия (то есть, SiAlN). Оно также включает и нестехиометрические количества атомов кремния и азота таким образом, как для случая SiN, где 0,5 ≤ y ≤ 3,1 и 0,5 ≤ z ≤ 4,1.
Термины «металл» и «оксид металла» включают кремний и диоксид кремния, соответственно, а также традиционно признаваемые металлы и оксиды металлов, даже несмотря на то, что кремний обыкновенно может и не рассматриваться в качестве металла.
Как это необходимо понимать для целей следующего далее подробного описания изобретения, изобретение может воспринимать различные альтернативные вариации и последовательности стадий за исключением случаев однозначного указания на противоположное. Помимо этого, в отличие от того, что имеет место в любых рабочих примерах или для случаев указания на другое, все числа, выражающие, например, количества ингредиентов, использованные в описании изобретения и формуле изобретения, должны пониматься как во всех случаях модифицированные при использовании термина «приблизительно». В соответствии с этим, если только не будет указываться на противоположное, то численные параметры, представленные в следующем далее описании изобретения и прилагающейся формуле изобретения, будут представлять собой приближения, которые могут варьироваться в зависимости от желаемых свойств, получаемых в настоящем изобретении. В самом крайнем случае и не в порядке попытки наложения ограничений на область применения доктрины эквивалентов для объема формулы изобретения, каждый численный параметр должен, по меньшей мере, восприниматься в свете количества приведенных значащих численных разрядов и при использовании обычных методик округления.
Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, представляющие широкий объем изобретения, являются приближениями, численные значения, представленные в конкретных примерах, приводятся по возможности наиболее точно. Однако, любое численное значение по самой своей природе включает определенные погрешности, обязательным образом получающиеся в результате наличия среднеквадратического отклонения, встречающегося в измерениях при их соответствующих испытаниях.
Как это также необходимо понимать, любой численный диапазон, приведенный в настоящем документе, предполагает включение всех поддиапазонов, заключенных в него. Например, диапазон «от 1 до 10» предполагает включение всех поддиапазонов в промежутке от (и с включением) приведенного минимального значения 1 до (и с включением) приведенного максимального значения, равного 10, то есть, при наличии минимального значения, равного или большего 1, и максимального значения, равного или меньшего 10.
В данной заявке использование единственного числа будет включать использование множественного числа, а множественное число будет охватывать единственное число, если только конкретно не будет утверждаться другое. В дополнение к этому, в данной заявке использование термина «или» будет подразумевать «и/или», если только конкретно не будет утверждаться другое, даже несмотря на возможность недвусмысленного использования термина «и/или» в определенных случаях. Кроме того, в данной заявке использование терминов «один» или «некий» подразумевает «по меньшей мере один», если только конкретно не будет утверждаться другого.
Кроме того, в соответствии с использованием в настоящем документе термины «сформированный поверх», «осажденный поверх» или «полученный поверх» подразумевают формирование, осаждение или получение на поверхности, но необязательно в контакте с поверхностью. Например, слой покрытия, «сформированный поверх» подложки, не исключает присутствия одного или нескольких представителей, выбираемых из других слоев или пленок покрытия, характеризующихся идентичными или различными композициями и расположенных между сформированным слоем покрытия и подложкой.
Помимо этого, термины «полимер» или «полимерный» включают олигомеры, гомополимеры, сополимеры и терполимеры, например, полимеры, полученные из двух и более типов мономеров или полимеров. Термины «видимая область» или «видимый свет» относятся к электромагнитному излучению, характеризующемуся длиной волны в диапазоне от 380 нм до 800 нм. Термины «инфракрасная область» или «инфракрасное излучение» относятся к электромагнитному излучению, характеризующемуся длиной волны в диапазоне от более, чем 800 нм до 100000 нм. Термины «ультрафиолетовая область» или «ультрафиолетовое излучение» подразумевают электромагнитную энергию, характеризующуюся длиной волны в диапазоне от 300 нм до менее, чем 380 нм.
В соответствии с использованием в настоящем документе термин «пленка» относится к области покрытия, характеризующейся желаемой или выбранной композицией покрытия. Один «слой» может включать одну или несколько «пленок», а «покрытие» или «стопка покрытия» могут включать один или несколько «слоев». Термин «критическая толщина» подразумевает толщину, выше которой материал покрытия формирует непрерывный сплошной слой, а ниже которой материал покрытия формирует прерывистые области или острова из материала покрытия, а не непрерывный слой. Термин «субкритическая толщина» подразумевает толщину, меньшую, чем критическая толщина таким образом, что материал покрытия формирует изолированные несоединенные области из материала покрытия. Термин «островной» подразумевает не присутствие материала покрытия в виде непрерывного слоя, а скорее осаждение материала с образованием изолированных областей или островов.
Как это было указано, настоящее изобретение относится к солнцезащитным покрытиям, нанесенным на подложку. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «солнцезащитное покрытие» относится к покрытию, образованному из одного или нескольких представителей, выбранных из слоев или пленок, которые оказывают воздействие на характеристики взаимодействия с солнечным излучением изделия с нанесенным покрытием, такие как нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: количество солнечного излучения, например, видимого, инфракрасного или ультрафиолетового излучения, отраженного от изделия с нанесенным покрытием, поглощенного им или проходящего через него; коэффициент затенения; излучательная способность и тому подобное. Солнцезащитное покрытие может блокировать, поглощать или отфильтровывать выбранные части спектра солнечного излучения, такие как нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: спектры в ИК, УФ- и/или видимом диапазонах.
Солнцезащитные покрытия обычно наносят на подложки, которые демонстрируют наличие определенной степени прозрачности для видимого света, такие как флоат-стекло или полимерные материалы, которые могут быть включены в систему остекления, такую как теплоизоляционный стеклопакет (IGU). Как это необходимо понимать, солнцезащитные покрытия настоящего изобретения могут быть реализованы на практике при использовании различных типов подложек. Например, солнцезащитные покрытия настоящего изобретения могут быть нанесены на ламинированные или неламинированные окна для жилых и/или коммерческих помещений, теплоизоляционные стеклопакеты и/или остекление кабин для наземных, воздушных, космических, надводных и подводных транспортных средств. Другие неограничивающие примеры подходящих для использования подложек включают металлические подложки, включающие нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: сталь, гальванизированная сталь, нержавеющая сталь и алюминий; керамические подложки; подложки теплозащитных плиток; пластмассовые подложки (такие, как для случая акриловых полимеров, таких как полиакрилаты; полиалкилметакрилатов, таких как полиметилметакрилаты, полиэтилметакрилаты, полипропилметакрилаты и тому подобное; полиуретанов; поликарбонатов; полиалкилтерефталатов, таких как полиэтилентерефталат (РЕТ), полипропилентерефталаты, полибутилентерефталаты и тому подобное; полисилоксансодержащих полимеров; или сополимеров любых мономеров для получения данных материалов или любых их смесей); или смеси или комбинации из любых вышеупомянутых представителей.
В соответствии с представленным прежде описанием изобретения подложка может включать прозрачную подложку. Как это необходимо понимать, несмотря на возможность демонстрации типичной прозрачной подложкой достаточного пропускания видимого света таким образом, что материалы могут быть видны вследствие наличия прозрачности, прозрачность необязательно должна соответствовать прозрачности для видимого света, но может соответствовать и полупрозрачности (просвечиваемости) или непрозрачности. В дополнение к этому, прозрачность подложки может характеризоваться пропусканием и/или отражением любого желаемого представителя, выбранного из видимого света, инфракрасного излучения или ультрафиолетового излучения. Например, подложка может характеризоваться пропусканием видимого света любой желаемой величины, например, в диапазоне от более, чем 0% и вплоть до 100%.
В некоторых примерах подложка представляет собой обыкновенный теплоизоляционный стеклопакет. Примеры таких подложек описываются в публикации заявки США № 2011/0236715, которая во всей своей полноте посредством ссылки на нее включается в настоящий документ. Например, и в соответствии с описанием изобретения в публикации заявки США № 2011/0236715 подложка представляет собой обыкновенный теплоизоляционный стеклопакет, который включает первый слой, имеющий первую основную поверхность и противолежащую вторую основную поверхность. Подложка также может включать второй слой, имеющий наружную (первую) основную поверхность и внутреннюю (вторую) основную поверхность, которая отстоит в пространстве от первой прослойки. Первый и второй слои могут быть соединены друг с другом любым подходящим образом, таким как в результате клеевого соединения с обыкновенной дистанционной рамкой. Между двумя слоями формируются зазор или камера. Камера может быть заполнена выбранной атмосферой, такой как воздух или нереакционноспособный газ, такой как газообразные аргон или криптон. Неограничивающие примеры теплоизоляционных стеклопакетов также описываются в патентах США №№ 4,193,236; 4,464,874; 5,088,258; и 5,106,663, которые во всей своей полноте посредством ссылки на них включаются в настоящий документ.
Для случая использования теплоизоляционного стеклопакета прослойки могут представлять собой идентичные или различные материалы. Например, одна или нескольких прослоек могут быть прозрачными или полупрозрачными для видимого света. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «полупрозрачный» относится к подложке, которая делает возможным прохождение электромагнитной энергии (например, видимого света), но которая рассеивает энергию таким образом, что предметы на противоположной стороне не являются ясно видимыми для наблюдателя. Например, одна или несколько прослоек могут включать обыкновенные натриево-кальциево-силикатное стекло, боросиликатное стекло или хрустальное стекло. Стекло может быть бесцветным стеклом, таким как нетонированное или неокрашенное стекло. В альтернативном варианте, стекло может быть тонированным или другим образом окрашенным стеклом. Стекло может быть отожженным или термообработанным стеклом. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «термообработанный» подразумевает понятия «закаленный» или «по меньшей мере частично закаленный». Стекло может относиться к любому типу, такому как для случая обыкновенного флоат-стекла, и может характеризоваться любой композицией, обладая любыми оптическими свойствами, например, при демонстрации любого значения пропускания видимого света, пропускания ультрафиолетового излучения, пропускания инфракрасного излучения и/или пропускания совокупной солнечной энергии. Кроме того, в соответствии с использованием в настоящем документе термин «флоат-стекло» относится к стеклу, полученному при использовании обыкновенного технологического флоат-процесса, при котором расплавленное стекло осаждают на ванну из расплавленного металла и контролируемым образом охлаждают для получения ленты флоат-стекла. Примеры технологических процессов получения флоат-стекла раскрываются в патентах США №№ 4,466,562 и 4,671,155, которые во всей своей полноте посредством ссылки на них включаются в настоящий документ.
Как это было указано, солнцезащитное покрытие осаждено поверх по меньшей мере части подложки. Например, солнцезащитное покрытие может быть осаждено поверх по меньшей мере части по меньшей мере одной основной поверхности одного из стеклянных слоев теплоизоляционного стеклопакета. В соответствии с настоящим изобретением солнцезащитное покрытие включает по меньшей мере один металлический слой, содержащий одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов или из элементов из групп от 4 до 14 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов. Таким образом, настоящее изобретение включает подложку, такую как прозрачная подложка, с по меньшей мере частично нанесенным солнцезащитным покрытием, включающим по меньшей мере один металлический слой, содержащий одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов. Например, настоящее изобретение включает подложку, такую как прозрачная подложка, с по меньшей мере частично нанесенным солнцезащитным покрытием, включающим по меньшей мере один металлический слой, содержащий одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из олова, железа, хрома, кобальта, никеля, марганца, меди, золота и цинка.
В соответствии с использованием в настоящем документе термин «легированное соединение серебра» в отношении слоя покрытия относится к слою покрытия, сформированному при использовании соединения серебра и по меньшей мере одного другого материала, добавленного к слою покрытия. Поэтому термин «металлический слой, содержащий соединение серебра, легированное по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14» относится к слою покрытия, сформированному из соединения серебра и по меньшей мере одного металла, выбранного из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14.
Кроме того, металлический слой на основе серебра может содержать по меньшей мере 50 мас. % серебра или по меньшей мере 60 мас. % серебра или по меньшей мере 70 мас. % серебра или по меньшей мере 80 мас. % серебра или по меньшей мере 90 мас. % серебра или по меньшей мере 95 мас. % серебра или по меньшей мере 98 мас. % серебра или по меньшей мере 99 мас. % серебра при расчете на совокупную массу твердого вещества слоя металлического покрытия на основе серебра. Как таковой, металлический слой на основе серебра может содержать 50 мас. % и менее одного или нескольких металлов, выбранных из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14, или 40 мас. % и менее одного или нескольких металлов, выбранных из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14, или 30 мас. % и менее одного или нескольких металлов, выбранных из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14, или 20 мас. % и менее одного или нескольких металлов, выбранных из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14, или 10 мас. % и менее одного или нескольких металлов, выбранных из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14, или 5 мас. % и менее одного или нескольких металлов, выбранных из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14, или 2 мас. % и менее одного или нескольких металлов, выбранных из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14, или 1 мас. % и менее одного или нескольких металлов, выбранных из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14, при расчете на совокупную массу твердого вещества слоя металлического покрытия на основе серебра.
Металлический слой на основе легированного серебра также может содержать дополнительные материалы. Например, металлический слой на основе легированного серебра также может содержать дополнительный металлический элемент, который не легирован с металлическим серебром, но который добавлен совместно с ним во время первоначального нанесения металлического серебра. Металлический слой на основе легированного серебра также может содержать дополнительный металлический элемент, который не является элементом из групп от 3 до 15. В альтернативном варианте, металлический слой на основе легированного серебра содержит только серебро, легированное одним или несколькими металлами, выбранными из элементов из групп от 3 до 15. Как таковой, в некоторых примерах металлический слой на основе легированного серебра свободен от материалов, отличных от серебра и одного или нескольких легирующих металлов из элементов из групп от 3 до 15.
Прежде описанный металлический слой на основе легированного серебра может быть осажден с образованием непрерывного слоя или прерывистого слоя. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «непрерывный слой» относится к слою покрытия, который формирует непрерывную пленку из материала, и который не имеет изолированных областей покрытия. В противоположность этому, термин «прерывистый слой» относится к слою покрытия, который формирует прерывистую пленку из материала, и который в реальности включает изолированные области покрытия. Как это необходимо понимать, металлический слой на основе легированного серебра может быть осажден ниже критической толщины (что также обозначается термином «субкритические слои») с образованием дискретных областей или островов прерывистого слоя, а не непрерывного слоя. Данные прерывистые слои поглощают электромагнитное излучение в результате наличия эффекта, известного под наименованием поверхностный плазмонный резонанс. Данные субкритические слои обычно характеризуются более высоким оптическим поглощением в видимой области, чем непрерывный слой из того же самого материала, а также характеризуются более низкой отражательной способностью для солнечной энергии.
Как это было установлено, добавление одного или нескольких металлов, выбранных из элементов из групп от 3 до 15 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов, дополнительно увеличивает поглощение как не нагретых, так и отпущенных слоев покрытия на основе серебра. Например, добавление по меньшей мере одного металла, выбранного из по меньшей мере одного из олова, железа, хрома, кобальта, никеля, марганца, меди, золота и цинка, как это было установлено, увеличивает поглощение как не нагретых, так и отпущенных слоев покрытия на основе серебра.
В соответствии с представленным прежде описанием изобретения солнцезащитные покрытия настоящего изобретения могут включать дополнительные слои покрытия. Например, солнцезащитное покрытие может включать два и более металлических слоя, содержащих одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов. Солнцезащитное покрытие также может включать один или несколько дополнительных слоев покрытия, которые отличаются от по меньшей мере одного металлического слоя, содержащего одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов. Например, солнцезащитное покрытие может включать прежде описанный металлический слой на основе легированного серебра, расположенный в промежутке между двумя отдельными диэлектрическими слоями, такими как диэлектрический слой, описанный более подробно в настоящем документе. Как это необходимо понимать, солнцезащитные покрытия могут включать различные типы дополнительных слоев покрытия, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: грунтовочные слои и различные металлические слои (субкритические и несубкритические металлические слои). Такие слои покрытия и комбинации из слоев покрытия описываются более подробно в публикации заявки США № 2011/0236715, которая во всей своей полноте посредством ссылки на нее включается в настоящий документ.
В некоторых примерах солнцезащитное покрытие может включать слой основы или первый диэлектрический слой, осажденный поверх по меньшей мере части поверхности подложки. Первый диэлектрический слой может быть единым слоем или может включать более чем одну пленку из противоотражающих материалов и/или диэлектрических материалов, таких как нижеследующее, не ограничивающихся только этим: оксиды металлов, оксиды металлических сплавов, нитриды, оксинитриды или их смеси. Первый диэлектрический слой также может быть прозрачным для видимого света. Неограничивающие примеры оксидов металлов, подходящих для использования в первом диэлектрическом слое, включают оксиды титана, гафния, циркония, ниобия, цинка, висмута, свинца, индия, олова или их смесей. Данные оксиды металлов могут содержать маленькие количества других материалов, таких как марганец в оксиде висмута, олово в оксиде индия и тому подобное. В дополнение к этому, могут быть использованы оксиды металлических сплавов или металлических смесей, такие как оксиды, содержащие цинк и олово, (например, станнат цинка), оксиды олово-индиевых сплавов, нитриды кремния, нитриды кремния-алюминия или нитриды алюминия. Кроме того, могут быть использованы легированные оксиды металлов, такие как оксиды олова, легированные сурьмой или индием, или оксиды кремния, легированные бором. Первый диэлектрический слой может представлять собой по существу однофазную пленку, такую как пленка из оксида металлического сплава, например, станната цинка, или может представлять собой смесь из фаз, образованных из оксидов цинка и олова, или может быть образован из множества пленок.
Кроме того, первый диэлектрический слой (слой, включающий либо одинарную пленку, либо множество пленок) может иметь толщину в диапазоне от 100 Å до 600 Å, таким образом, как от 200 Å до 500 Å, таким образом, как от 250 Å до 350 Å, таким образом, как от 250 Å до 310 Å, таким образом, как от 280 Å до 310 Å, таким образом, как от 300 Å до 330 Å, таким образом, как от 310 Å до 330 Å.
Как это было отмечено прежде, первый диэлектрический слой может включать многопленочную структуру. Например, первый диэлектрический слой может включать многопленочную структуру, включающую первую пленку, например, пленку из оксида металлического сплава, осажденную поверх по меньшей мере части подложки, и вторую пленку, например, пленку из оксида металла или смеси из оксидов металлов, осажденную поверх первой пленки из оксида металлического сплава. Один неограничивающий пример первого диэлектрического слоя, включающего многопленочную структуру, описывается в публикации заявки США № 2011/0236715 в абзацах от [0036] до [0039], которая посредством ссылки на нее включается в настоящий документ.
Солнцезащитное покрытие может включать первый металлический слой, осажденный поверх первого диэлектрического слоя. Первый металлический слой может включать отражающий или неотражающий металл, такой как нижеследующее, но не ограничивающийся только этим: металлические золото, медь, палладий, алюминий, серебро или их смеси, сплавы или комбинации. Первый металлический слой также может включать прежде описанный металлический слой на основе серебра, легированный по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов или из элементов из групп от 4 до 14 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов. В некоторых примерах первый металлический слой является непрерывным слоем. В альтернативном варианте, первый металлический слой является прерывистым слоем.
Солнцезащитные покрытия могут дополнительно включать первый грунтовочный слой, расположенный поверх первого металлического слоя. Первым грунтовочным слоем может быть слой, включающий либо одинарную пленку, либо множество пленок. Первый грунтовочный слой может содержать улавливающий кислород материал, который может жертвовать собой во время технологического процесса осаждения в целях предотвращения разложения или окисления первого отражающего слоя во время технологического процесса напыления или последующих технологических процессов нагревания. Первый грунтовочный слой также может поглощать по меньшей мере часть электромагнитного излучения, такого как видимый свет, проходящего через покрытие. Неограничивающие примеры материалов, подходящих для использования в первом грунтовочном слое, включают титан, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, оксинитрид кремния, никель-хромовые сплавы (такие как продукт Inconel), цирконий, алюминий, сплавы кремния и алюминия, сплавы, содержащие кобальт и хром, (например, продукт Stellite) и/или их смеси. Например, первый грунтовочный слой может представлять собой титан и может иметь толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 40 Å, например, от 20 Å до 40 Å, например, от 20 Å до 35 Å.
Поверх первого металлического слоя (например, поверх первого грунтовочного слоя) также может быть осажден второй диэлектрической слой. Второй диэлектрический слой может включать одну или несколько содержащих оксид металла или оксид металлического сплава пленок, таких как соответствующие пленки, описанные выше в отношении к первому диэлектрическому слою. Второй диэлектрический слой может иметь совокупную толщину (например, объединенные толщины слоев) в диапазоне от 50 Å до 1000 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 370 Å, например, от 100 Å до 300 Å, например, от 100 Å до 200 Å, например, от 150 Å до 200 Å, например, от 180 Å до 190 Å.
Помимо этого, поверх второго диэлектрического слоя может быть осажден второй металлический слой. Металлический материал может содержать любой материал из прежде описанных металлических слоев, такой как прежде описанные соединение или соединения серебра, легированные по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов или из элементов из групп от 4 до 14 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов. Металлический материал также может быть нанесен при субкритической толщине таким образом, чтобы сформировались бы изолированные области или острова материала. В альтернативном варианте, металлический материал может быть осажден с образованием непрерывного слоя.
Поверх второго металлического слоя может быть осажден второй грунтовочный слой. Второй грунтовочный слой может соответствовать представленному выше описанию в отношении первого грунтовочного слоя. В одном примере второй грунтовочный слой может представлять собой никель-хромовый сплав (такой как продукт Inconel), имеющий толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 25 Å, например, от 15 Å до 25 Å, например, от 15 Å до 22 Å. Как это необходимо понимать, различные грунтовки (например, характеризующиеся различными показателями преломления) могут придавать покрытию различные спектры поглощения и, таким образом, различные окраски.
Поверх второго металлического слоя (например, поверх второй грунтовочной пленки) может быть осажден третий диэлектрический слой. Третий диэлектрический слой также может включать один или несколько слоев, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, такие как слои, обсуждавшиеся выше в отношении первого и второго диэлектрических слоев. В одном примере третий диэлектрический слой является многопленочным слоем, подобным второму диэлектрическому слою. Например, в третьем диэлектрическом слое присутствуют два слоя оксида цинка, и каждый из них имеет толщину в диапазоне от 50 Å до 200 Å, таким образом, как от 75 Å до 150 Å, таким образом, как от 80 Å до 150 Å, таким образом, как от 95 Å до 120 Å. Слой оксида металлического сплава может иметь толщину в диапазоне от 100 Å до 800 Å, например, от 200 Å до 700 Å, например, от 300 Å до 600 Å, например, от 380 Å до 500 Å, например, от 380 Å до 450 Å.
Поверх третьего диэлектрического слоя может быть осажден третий металлический слой. Третий отражающий слой может соответствовать любому из материалов, обсуждавшихся выше в отношении первого металлического слоя. В одном неограничивающем примере третий отражающий слой содержит серебро и имеет толщину в диапазоне от 25 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 200 Å, таким образом, как от 70 Å до 151 Å, таким образом, как от 100 Å до 150 Å, таким образом, как от 137 Å до 150 Å. Третий металлический слой также может быть непрерывным или прерывистым слоем.
Поверх третьего металлического слоя располагают третий грунтовочный слой. Третий грунтовочный слой может соответствовать представленному выше описанию в отношении первого или второго грунтовочных слоев. В одном неограничивающем примере третий грунтовочный слой соответствует титану и имеет толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 33 Å, например, от 20 Å до 30 Å.
В дополнение к этому, поверх третьего металлического слоя (например, поверх третьего грунтовочного слоя) может быть расположен четвертый диэлектрический слой. Четвертый диэлектрический слой может быть образован из одного или нескольких слоев, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, таких как слои, обсуждавшиеся выше в отношении первого, второго или третьего диэлектрических слоев. В одном неограничивающем примере четвертый диэлектрический слой является многопленочным слоем, включающим первый слой оксида металла, например, слой оксида цинка, осажденный поверх третьей грунтовочной пленки, и второй слой оксида металлического сплава, например, слой станната цинка, осажденный поверх слоя оксида цинка. Слой оксида цинка может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 200 Å, таким образом, как от 50 Å до 150 Å, таким образом, как от 60 Å до 100 Å, таким образом, как от 80 Å до 90 Å. Кроме того, слой станната цинка может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 500 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 400 Å, например, от 150 Å до 300 Å, например, от 150 Å до 200 Å, например, от 170 Å до 190 Å.
Поверх четвертого диэлектрического слоя может быть расположено облицовочное покрытие. Облицовочное покрытие может способствовать предохранению лежащих ниже слоев покрытия от механического и химического воздействия. Облицовочное покрытие может представлять собой, например, слой оксида металла или нитрида металла. Например, облицовочное покрытие может соответствовать диоксиду титана, имея толщину в диапазоне от 10 Å до 100 Å, таким образом, как от 20 Å до 80 Å, таким образом, как от 30 Å до 50 Å, таким образом, как от 30 Å до 45 Å. Другие материалы, подходящие для использования в облицовочном покрытии, включают другие оксиды, такие как диоксид кремния, оксид алюминия или смесь из диоксида кремния и оксида алюминия.
В случае индивидуального использования или использования в многослойной стопке покрытия из слоев металлический слой, содержащий одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 или из элементов из групп от 4 до 14 (Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC)) периодической таблицы элементов, увеличивает поглощение видимого света для покрытия. Как это необходимо понимать, один или несколько любых из прежде описанных металлических слоев могут включать металлический слой серебра, легированный по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15. Кроме того, объединение металлических слоев с выбранными толщинами диэлектрических слоев может обеспечить получение изделия с нанесенным покрытием, характеризующегося асимметричной отражательной способностью. Окраска изделия также может быть отъюстирована по пропусканию в результате изменения грунтовки (грунтовок), использованной в покрытии. Также покрытие изобретения может быть подвергнуто термообработке без введения мутности.
Как это необходимо понимать, любой из металлических слоев может быть непрерывным слоем или прерывистым слоем в стопке покрытия при использовании такового. Например, для стопок покрытия, включающих множество металлических слоев покрытия, более, чем один из металлических слоев мог бы быть прерывистым субкритическим металлическим слоем или непрерывным металлическим слоем.
В дополнение к этому по меньшей мере один из прежде описанных слоев может содержать другой материал или быть замещенным им в целях подстраивания свойств конечного покрытия. Например, по меньшей мере один представитель, выбранный из прежде описанных диэлектрических слоев, грунтовочных слоев и/или облицовочного покрытия, может включать нижеследующее или быть сформированным из него: оболочка, содержащая первую пленку из нитрида кремния, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, и вторую пленку из нитрида кремния, сформированную поверх по меньшей мере части металлического слоя. Металлический слой может поглощать по меньшей мере часть электромагнитного излучения, такого как видимый свет, проходящего через покрытие. Как таковой, металлический слой может выполнять функцию поглощающего слоя.
Металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, может содержать любой металл из элементов из групп 3 – 15 периодической таблицы. Например, металлический слой может содержать титан, кремний, диоксид кремния, никель-хромовые сплавы, цирконий, алюминий, сплавы кремния и алюминия, сплавы, содержащие кобальт и хром, или их смеси. В некоторых примерах металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, содержит никель-хромовые сплавы, сплавы, содержащие кобальт и хром, или их смеси. Как это необходимо понимать, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, отличается от первой и второй пленок из нитрида кремния. В других примерах металлический слой содержит субоксидное или субнитридное соединение любого из металлов из элементов из групп 3 – 15 периодической таблицы. Например, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, может быть совершенно свободным от нитрида кремния. Металлический слой включает непрерывную пленку или прерывистую пленку (например, пленку из субкритического серебра, пленку из субкритической меди или смесь из субкритического серебра и субкритической меди).
Прежде описанная оболочка может быть использована в по меньшей мере одном из слоев стопки покрытия для придания хорошего поглощения электромагнитного излучения, такого как видимый свет, после нагревания. Кроме того, для случая использования в качестве слоя облицовочного покрытия оболочка также может улучшить и долговечность покрытия.
Как это необходимо понимать, оболочка, содержащая первую пленку из нитрида кремния, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, и вторую пленку из нитрида кремния, сформированную поверх по меньшей мере части металлического слоя, может быть расположена в различных областях стопки покрытия для придания различных свойств. Например, для случая расположения оболочки в нижней части стопки покрытия покрытие демонстрирует определенные характеристики окраски, которые отличаются от характеристик окраски, демонстрируемых для покрытия при расположении оболочки в верхней части стопки покрытия таким образом, как в облицовочном покрытии. Для получения желаемого свойства в покрытии, такого как, например, окраска, важной является область, в которой в стопке покрытия расположена оболочка.
Солнцезащитные покрытия могут быть осаждены при использовании любого обыкновенного способа, такого как нижеследующее, но не ограничивающегося только этим: обыкновенные способы химического осаждения из паровой фазы (CVD) и/или физического осаждения из паровой фазы (PVD). Примеры технологических процессов CVD включают спрей-пиролиз. Примеры технологических процессов PVD включают электронно-пучковое испарение и вакуумное напыление (такое как вакуумное осаждение при магнетронном напылении (MSVD)). Также могли бы быть использованы и другие способы нанесения покрытия, такие как нижеследующее, но не ограничивающиеся только этим: золь-гелевое осаждение. Слои могут быть осаждены в металлическом режиме, переходном режиме или реакционном режиме. При использовании реакционного режима металл, который осаждают, может быть осажден в виде оксида или в виде нитрида.
Как это было указано прежде, настоящее изобретение также направлено на улучшенные способы нанесения солнцезащитных покрытий для придания улучшенных солнцезащитных свойств. В частности, в настоящем изобретении предлагаются улучшенные способы MSVD для нанесения солнцезащитных покрытий, содержащих оксид олова, легированный сурьмой.
Технологические процессы MSVD обычно осуществляют в устройствах для нанесения покрытия, включающих одну или несколько зон нанесения покрытия. Каждая зона включает одну или несколько мишеней для осаждения конкретного типа материала на подложке. Каждую мишень располагают в отсеке, который имеет свои собственные подводы газа, при использовании которых газ поступает в зону. Несмотря на поступление газа в зону в различных местах, весь газ, который поступает в зону, покидает ее в определенном месте в зоне. Газы, использующиеся во время технологического процесса осаждения, включают реакционноспособные и/или нереакционноспособные газы. Неограничивающие примеры реакционноспособных газов, использование которых является широко распространенным, включают водород, кислород, азот и их комбинации. Помимо этого, неограничивающие примеры нереакционноспособных газов, использование которых является широко распространенным, включают один или несколько благородных газов, таких как аргон.
Каждая зона в устройстве для нанесения покрытия действует, то есть, функционирует, в целях осаждения слоя покрытия в одном из трех режимов – металлический режим, переходный режим или оксидный режим. Как это необходимо понимать, режим определяется количеством реакционноспособного газа, который способен вступать в реакцию с мишенью в зоне. Например, переходный режим может возникать в результате увеличения количества реакционноспособного газа, такого как кислород, до конкретного диапазона уровня процентного содержания, который может обеспечить осаждение по существу оксидов и/или субоксидов металлов.
Кроме того, в способах MSVD могут использовать одну или несколько зон, каждая из которых независимо действует в одном или нескольких режимах. Например, способ MSVD может включать множество зон, каждая из которых независимо действует в единственном режиме, таком как металлический режим. В альтернативном варианте, способ MSVD может включать одну или несколько зон, в которых по меньшей мере одна из зон действует при использовании множества режимов, таких как металлический режим и переходный или оксидный режим. Примеры способов MSVD, в которых используют множество режимов в по меньшей мере одной зоне, описываются в патенте США № 8,500,965, который во всей своей полноте посредством ссылки на него включается в настоящий документ.
В соответствии с представленным прежде описанием изобретения технологические процессы MSVD являются в особенности хорошо подходящими для использования в сложных покрытиях, включающих один или несколько слоев покрытия, поскольку они делают возможным осаждение для более широкого набора материалов покрытий при меньших толщинах на более широком спектре подложек; однако, некоторые материалы, осажденные при использовании способа MSVD, не демонстрируют свойств, желательных в солнцезащитном покрытии. Например, для случая осаждения при использовании MSVD со следующим далее нагреванием, оксид олова, легированный сурьмой, формирует тонкую пленку, которая не поглощает видимый свет.
Как это было установлено в соответствии с настоящим изобретением, осаждение оксида олова, легированного сурьмой, поверх подложки в газовой атмосфере, содержащей кислород и благородный газ, при использовании устройства для нанесения покрытия методом MSVD, при использовании газовой атмосферы, которая содержит по меньшей мере 15% кислорода, обеспечивает получение пленки, которая поглощает видимый свет после нагревания подложки с нанесенным покрытием выше температуры размягчения подложки. Например, в результате осаждения оксида олова, легированного сурьмой, при использовании метода MSVD в газовой атмосфере, содержащей благородный газ и по меньшей мере 15% кислорода, со следующим далее нагреванием подложки с нанесенным покрытием выше температуры размягчения подложки может быть произведена пленка, характеризующейся улучшенным поглощением видимого света.
В соответствии с представленным прежде описанием способ MSVD для осаждения оксида олова, легированного сурьмой, при использовании газовой атмосферы, содержащей благородный газ и по меньшей мере 15% кислорода, обеспечивает получение пленки с улучшенным поглощением видимого света. В некоторых примерах оксид олова, легированный сурьмой, осаждают при использовании метода MSVD в газовой атмосфере, содержащей благородный газ и от 15% кислорода до 25% кислорода. Что касается настоящего изобретения, то газовая атмосфера, содержащая благородный газ и от 15% кислорода до 25% кислорода, для осаждения оксида олова, легированного сурьмой, рассматривается попадающей в пределы переходного режима. В других примерах оксид олова, легированный сурьмой, осаждают при использовании метода MSVD в газовой атмосфере, содержащей благородный газ и более, чем 25% кислорода, таким образом, как более, чем 30% кислорода или более, чем 40% кислорода или более, чем 50% кислорода или вплоть до 80% кислорода. Что касается настоящего изобретения, то газовая атмосфера, содержащая благородный газ и более, чем 25% кислорода, для осаждения оксида олова, легированного сурьмой, рассматривается попадающей в пределы металлического режима, который также называется и реакционным режимом.
Как это необходимо понимать, остальное количество газовой атмосферы составляют один или несколько благородных газов. Например, остальное количество газовой атмосферы может составлять аргон. Как таковая, газовая атмосфера, использованная во время осаждения оксида олова, легированного сурьмой, может содержать менее, чем 85% благородного газа, такого как аргон, или 70% и менее благородного газа, такого как аргон, или 60% и менее благородного газа, такого как аргон, или 50% и менее благородного газа, такого как аргон, или 40% и менее благородного газа, такого как аргон, или 30% и менее благородного газа, такого как аргон, или 20% и менее благородного газа, такого как аргон.
Как это, кроме того, необходимо понимать, газовая атмосфера во время осаждения может иметь в своей основе массовое соотношение между кислородом и благородным газом. В некоторых примерах массовое соотношение между кислородом и благородным газом, таким образом, как, например, между кислородом и аргоном, использованное для осаждения оксида олова, легированного сурьмой, выбирают в пределах диапазона от 20 : 80 до 80 : 20 между кислородом и благородным газом или от 40 : 60 до 60 : 40 между кислородом и благородным газом или от 40 : 60 до 50 : 50 между кислородом и благородным газом или на уровне массового соотношения 40 : 60 между кислородом и благородным газом.
Материал оксида олова, легированного сурьмой, нанесенный на подложку при использовании метода MSVD, также содержит определенное количество сурьмы и определенное количество оксида олова. В некоторых примерах легированный сурьмой оксид олова, использованный в настоящем изобретении, содержит от 20 мас. % до 80 мас. % оксида олова или от 20 мас. % до 80 мас. % оксида олова при расчете на совокупную массу оксида олова, легированного сурьмой. Легированный сурьмой оксид олова, использованный в настоящем изобретении, содержит от 40 мас. % до 60 мас. % оксида олова или от 45 мас. % до 55 мас. % оксида олова или 50 мас. % оксида олова при расчете на совокупную массу оксида олова, легированного сурьмой.
Как это необходимо понимать, остальное количество оксида олова, легированного сурьмой, составляет сурьма. Например, остальное количество оксида олова, легированного сурьмой, может составлять от 20 мас. % до 80 мас. % сурьмы или от 40 мас. % до 60 мас. % сурьмы или от 45 мас. % до 55 мас. % сурьмы или 50 мас. % сурьмы при расчете на совокупную массу оксида олова, легированного сурьмой.
Как это, кроме того, необходимо понимать, химический состав оксида олова, легированного сурьмой, также может иметь в своей основе массовое соотношение между сурьмой и оксидом олова. В некоторых примерах массовое соотношение между сурьмой и оксидом олова выбирают в пределах диапазона от 20 : 80 до 80 : 20 между сурьмой и оксидом олова или от 40 : 60 до 60 : 40 между сурьмой и оксидом олова или на уровне 50 : 50 между сурьмой и оксидом олова.
Во время нанесения оксида олова, легированного сурьмой, на подложку при использовании метода MSVD также можно варьировать и различные параметры. Например, как это было установлено, регулирование напряжения при технологическом процессе MSVD способствует осаждению или напылению по существу материалов субоксида металла и/или оксида металла в переходном режиме. В результате регулирования напряжения расход подачи кислорода регулируется таким образом, чтобы поддерживать стабильную высокую скорость напыления при одновременном осаждении по существу материалов оксида металла и/или субоксида металла.
Для регулирования напряжения в целях получения переходного режима могут быть использованы различные способы. Например, в одном способе напряжение регулируют для получения переходного режима в результате выбора катодного напряжения, типичного для металлического или субметаллического режима, и отслеживания различия между данным выбранным катодным напряжением и фактическим катодным напряжением для технологического процесса. Данное различие напряжений используют в качестве входного сигнала для электромеханического клапана, который допускает подачу большего или меньшего количества кислорода в камеру осаждения или напыления в зависимости от величины различия напряжений. Получающееся в результате напряжение регулирует осуществление технологического процесса MSVD в целях получения переходного режима, что делает возможным стабильное осаждение по существу материала оксида металла и/или субоксида металла и, в частности, осаждение оксида олова, легированного сурьмой, из мишени из металлического сплава сурьма/олово в переходном режиме. Получающееся в результате напряжение также способствует регулированию доли осажденного материала субоксида и оксида металла без допущения необратимого изменения технологического процесса с переходом в режим напыления оксида просто вследствие наличия естественной вариации в технологическом процессе.
Другие параметры, которые могут быть изменены, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: давление и температура. В некоторых примерах оксид олова, легированный сурьмой, наносят на подложку при давлении в пределах диапазона от 0,1 мТорр до 100 мТорр, предпочтительно от 0,5 мТорр до 50 мТорр, более предпочтительно от 0,75 мТорр до 10 мТорр, наиболее предпочтительно от 1 мТорр до 3 мТорр, и при комнатной температуре (то есть, температуре окружающей среды).
Как это было отмечено прежде, после осаждения оксида олова, легированного сурьмой, поверх подложки подложку с нанесенным покрытием нагревают выше температуры размягчения подложки. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «температура размягчения» в отношении подложки с нанесенным покрытием относится к температуре, при которой подложка становится формуемой, деформируемой или другим образом способной меняться исходя из своей первоначальной физической формы. В некоторых примерах подложку с нанесенным покрытием нагревают при температуре, составляющей по меньшей мере 800°F или по меньшей мере 900°F или по меньшей мере 1000°F или по меньшей мере 1100°F.
Кроме того, подложка, использованная в настоящем изобретении, может включать любую из подложек, описанных прежде. Например, подложка с нанесенным покрытием из оксида олова, легированного сурьмой, может быть выбрана из стеклянной подложки, включающей нижеследующее, но не ограничивающейся только этим: теплоизоляционный стеклопакет. Таким образом, как это необходимо понимать, слой покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, может быть использован в многослойном покрытии, которое включает один или несколько дополнительных слоев покрытия, описанных прежде.
Как это было указано, прежде описанный способ MSVD обеспечивает производство слоя покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, который поглощает видимый свет. Например, слой покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, произведенный при использовании вышеописанного способа MSVD, может поглощать по меньшей мере 3 % видимого света, таким образом, как по меньшей мере 5% видимого света или по меньшей мере 10% видимого света или по меньшей мере 25% видимого света или по меньшей мере 50% видимого света. В дополнение к этому, слой покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, также может пропускать нейтральный и/или синий свет.
Настоящее изобретение также направлено на следующие далее пункты.
Пункт 1: Изделие с нанесенным покрытием, включающее: подложку; и покрытие, нанесенное поверх по меньшей мере части подложки, при этом покрытие включает по меньшей мере один металлический слой, причем указанный металлический слой содержит одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 периодической таблицы элементов.
Пункт 2: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее пункту 1, в котором металлический слой содержит одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 4 до 14 периодической таблицы элементов.
Пункт 3: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее пункту 1, в котором соединение серебра легировано металлом, выбранным из олова, железа, хрома, кобальта, никеля, марганца, меди, золота, цинка или их комбинации.
Пункт 4: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее любому из пунктов от 1 до 3, в котором легированное соединение серебра содержит по меньшей мере 50% серебра при расчете на совокупную массу твердого вещества легированного соединения серебра.
Пункт 5: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее любому из пунктов от 1 до 4, в котором покрытие дополнительно включает по меньшей мере два отдельных диэлектрических слоя, и в котором указанный металлический слой расположен между этими двумя отдельными диэлектрическими слоями.
Пункт 6: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее любому из пунктов от 1 до 5, дополнительно включающее по меньшей мере один грунтовочный слой, нанесенный поверх металлического слоя.
Пункт 7: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее пункту 6, в котором грунтовочный слой сформирован из материала, содержащего титан, сплавы, содержащие никель и хром, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, оксинитрид кремния, NiCr, цирконий, алюминий, сплавы кремния и алюминия, сплавы, содержащие кобальт и хром, или их комбинации.
Пункт 8: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее любому из пунктов от 1 до 7, в котором металлический слой представляет собой непрерывный металлический слой.
Пункт 9: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее любому из пунктов от 1 до 7, в котором металлический слой представляет собой прерывистый металлический слой.
Пункт 10: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее любому из пунктов от 1 до 9, дополнительно включающее по меньшей мере один дополнительный металлический слой.
Пункт 11: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее пункту 10, в котором непрерывный металлический слой сформирован из материала, содержащего золото, медь, серебро, алюминий или их комбинации.
Пункт 12: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее любому из пунктов от 1 до 11, в котором подложка представляет собой стекло.
Пункт 13: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее пункту 12, в котором подложка представляет собой теплоизоляционный стеклопакет.
Пункт 14: Изделие с нанесенным покрытием, включающее: подложку и покрытие, нанесенное поверх по меньшей мере части подложки, при этом покрытие включает первый диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части подложки; первый металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первого диэлектрического слоя; второй диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первого металлического слоя; второй металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части второго диэлектрического слоя; и третий диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части второго металлического слоя, причем по меньшей мере один из металлических слоев сформирован из материала, содержащего одно или несколько соединений серебра, легированных по меньшей мере одним металлом, выбранным из элементов из групп от 3 до 15 периодической таблицы элементов.
Пункт 15: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее пункту 14, в котором по меньшей мере один из металлических слоев является непрерывным металлическим слоем.
Пункт 16: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее пункту 14, в котором по меньшей мере один из металлических слоев является прерывистым металлическим слоем.
Пункт 17: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее пунктам от 14 до 16, дополнительно включающее третий металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части третьего диэлектрического слоя, и четвертый диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части третьего металлического слоя.
Пункт 18: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее любому из пунктов от 14 до 17, дополнительно включающее по меньшей мере один грунтовочный слой, сформированный поверх по меньшей мере одного из металлических слоев.
Пункт 19: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее любому из пунктов от 14 до 18, в котором подложка представляет собой стекло.
Пункт 20: Изделие с нанесенным покрытием, соответствующее пункту 19, в котором подложка представляет собой теплоизоляционный стеклопакет.
Пункт 21: Изделие с нанесенным покрытием, включающее: подложку и покрытие, нанесенное поверх по меньшей мере части подложки, при этом покрытие включает один или несколько металлических слоев и один или несколько диэлектрических слоев, причем по меньшей мере один из диэлектрических слоев включает оболочку, содержащую первую пленку из нитрида кремния, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, и вторую пленку из нитрида кремния, сформированную поверх по меньшей мере части металлического слоя.
Пункт 22: Изделие с нанесенным покрытием по пункту 21, в котором металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, содержит материал, который поглощает по меньшей мере часть электромагнитного излучения, проходящего через покрытие.
Пункт 23: Изделие с нанесенным покрытием по пункту 21 или 22, в котором металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, содержит титан, кремний, диоксид кремния, никель-хромовые сплавы, цирконий, алюминий, сплавы кремния и алюминия, сплавы, содержащие кобальт и хром, или их смеси.
Пункт 24: Изделие с нанесенным покрытием по пункту 21 или 22, в котором металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, содержит никель-хромовые сплавы, сплавы, содержащие кобальт и хром, или их смеси.
Пункт 25: Изделие с нанесенным покрытием по любому из пунктов от 21 до 24, в котором по меньшей мере один из металлических слоев является прерывистым металлическим слоем.
Пункт 26: Изделие с нанесенным покрытием по любому из пунктов от 21 до 25, в котором по меньшей мере один из металлических слоев является непрерывным металлическим слоем.
Пункт 27: Изделие с нанесенным покрытием по любому из пунктов от 21 до 26, дополнительно включающее облицовочное покрытие, причем указанное облицовочное покрытие сформировано из оболочки, содержащей первую пленку из нитрида кремния, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, и вторую пленку из нитрида кремния, сформированную поверх по меньшей мере части металлического слоя.
Пункт 28: Изделие с нанесенным покрытием, включающее подложку и покрытие, нанесенное поверх по меньшей мере части подложки, при этом покрытие включает: первый диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части подложки; первый металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первого диэлектрического слоя; второй диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первого металлического слоя; второй металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части второго диэлектрического слоя; третий диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части второго металлического слоя, и облицовочное покрытие, сформированное поверх по меньшей мере части третьего диэлектрического слоя, причем по меньшей мере один представитель, выбранный из диэлектрических слоев и/или облицовочного покрытия, включает оболочку, содержащую первую пленку из нитрида кремния, металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, и вторую пленку из нитрида кремния, сформированную поверх по меньшей мере части металлического слоя.
Пункт 29: Изделие с нанесенным покрытием по пункту 28, дополнительно включающее третий металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части третьего диэлектрического слоя, и четвертый диэлектрический слой, сформированный поверх по меньшей мере части третьего металлического слоя, причем облицовочное покрытие сформировано поверх по меньшей мере части четвертого диэлектрического слоя.
Пункт 30: Изделие с нанесенным покрытием по пункту 28 или 29, в котором металлический слой, сформированный поверх по меньшей мере части первой пленки из нитрида кремния, содержит титан, кремний, диоксид кремния, никель-хромовые сплавы, цирконий, алюминий, сплавы кремния и алюминия, сплавы, содержащие кобальт и хром, или их смеси.
Пункт 31: Способ формирования слоя покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, поверх подложки, включающий: (i) нанесение на подложку оксида олова, легированного сурьмой, в газовой атмосфере, содержащей кислород и благородный газ, при использовании устройства для нанесения покрытия методом MSVD, при этом газовая атмосфера содержит по меньшей мере 15% кислорода; и (ii) нагревание подложки с нанесенным покрытием выше температуры размягчения подложки.
Пункт 32: Способ по пункту 31, в котором газовая атмосфера содержит от 15% кислорода до 25% кислорода.
Пункт 33: Способ по пункту 31, в котором газовая атмосфера содержит более, чем 25% кислорода.
Пункт 34: Способ по любому из пунктов от 31 до 33, в котором благородный газ представляет собой аргон.
Пункт 35: Способ по любому из пунктов от 31 до 34, в котором оксид олова, легированный сурьмой, содержит от 20 мас. % до 80 мас. % оксида олова при расчете на совокупную массу оксида олова, легированного сурьмой.
Пункт 36: Способ по любому из пунктов от 31 до 35, в котором соотношение между сурьмой и оксидом олова выбрано в пределах диапазона массовых соотношений от 40 : 60 до 60 : 40 между сурьмой и оксидом олова.
Пункт 37: Способ любому из пунктов от 31 до 36, в котором оксид олова, легированный сурьмой, наносят на подложку при давлении в пределах диапазона от 0,1 мТорр до 100 мТорр, предпочтительно от 0,5 мТорр до 50 мТорр, более предпочтительно от 0,75 мТорр до 10 мТорр, наиболее предпочтительно от 1 мТорр до 3 мТорр.
Пункт 38: Способ по любому из пунктов от 31 до 37, в котором оксид олова, легированный сурьмой, наносят на подложку при комнатной температуре.
Пункт 39: Способ по любому из пунктов от 31 до 38, в котором подложка представляет собой стекло.
Пункт 40: Способ по любому из пунктов от 31 до 39, в котором подложку с нанесенным покрытием нагревают до температуры, составляющей по меньшей мере 800°F.
Пункт 41: Способ по любому из пунктов от 31 до 40, в котором напряжение в устройстве для нанесения покрытия методом MSVD регулируют в целях получения указанного уровня процентного содержания кислорода.
Пункт 42: Способ по пункту 41, в котором напряжение выбирают таким образом, чтобы газовая атмосфера поддерживалась в переходном режиме.
Пункт 43: Подложка, покрытая слоем покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, полученным при использовании способа, соответствующего любому из пунктов от 31 до 42.
Пункт 44: Подложка с нанесенным покрытием по пункту 43, в которой слой покрытия из оксида олова, легированного сурьмой, поглощает по меньшей мере 3 % видимого света.
Пункт 45: Подложка с нанесенным покрытием по любому из пунктов от 43 до 44, в которой подложка представляет собой стекло.
Следующие далее примеры представлены для демонстрации общих принципов изобретения. Изобретение не должно рассматриваться как ограниченное конкретными представленными примерами. Все части и уровни процентного содержания в примерах будут массовыми, если только не будет указываться на другое.