1引言

目前，低辐射镀膜玻璃的生产方法主要有两种。一种是在线镀膜，一般指在浮法玻璃生产过程中，在温度较高的玻璃表面按一定配比喷涂某些化学试剂，使玻璃表面形成具有一定低辐射功能的化合物薄膜，具有较好的的物理化学性能，因此较为适合在民用市场推广。另一种是离线镀膜，一般指将辐射率极低的银或其他金属化合物按一定比例通过真空磁控溅射的方式将其镀在玻璃表面。在线镀膜玻璃受其工艺影响，光学及热学性能相对于离线低辐射镀膜玻璃要差很多，且颜色及遮阳性能较难控制，颜色单一，所以不如离线镀膜使用广泛。

2背景

    离线镀膜工艺生产的低辐射玻璃主要有两种加工方式：一种是先钢化后镀膜，另一种使先镀膜后钢化的可钢化低辐射产品。在传统的低辐射玻璃加工过程中，为了能实现较好的U值和选择系数LSG(光热比)，就必须增加膜层中的银层厚度来降低玻璃膜层的辐射率，以得到理想的选择系数。由于银易被空气中的二氧化硫氧化，所以必须镀膜后立即合成中空玻璃使用。

   增加银层厚度就意味着可见光透过率降低、外观颜色呈现干扰色，影响玻璃的使用。而市场上所推广的可钢化低辐射镀膜产品，因采用先镀膜后钢化的加工方式，在后续加工过程中会导致：在钢化热处理过程中，玻璃结构中的碱金属离子活性增强，部分离子会渗透到膜层中，破坏电介质层及银层。在钢化热处理过程中，高温空气中的氧气很容易渗透到膜层中，使膜层部分氧化甚至全部氧化。在生产包装及日后加工运输过程中，为防止银层的氧化采用防潮、隔绝空气包装，加大了生产及运输成本。

3加工方法

    本文主要针对上述技术缺陷，钢化后可实现不含银层的低辐射玻璃有着较低的辐射率及遮阳系数。可单片、夹层或合成中空使用，在中空使用时不用边部除膜，节约了生产成本，提高了生产效率。

    基于此，本文使用掺杂氧化锌铝替代银层，提供一种性能稳定的无银低辐射玻璃产品，该产品具有以下优点：可见光透过率较高，透过率T>65％，辐射率由钢化前的0.3变为钢化后的0.12，具有良好的节能效果；产品性能稳定，适于大规模生产，克服了含银产品在镀膜后进行热处理工序的加工难度，光学及热学性能稳定，钢化前后颜色变化很小，而且具有优良的机械性能；该玻璃具有良好的外观颜色，膜层不易脱落、不氧化等特点。可单片、夹层或合成中空使用，在中空使用时不用边部除膜，节约了生产成本，提高了生产效率。包装及运输成本低，适合远距离运输。为实现上述目的，本工艺采用了下列技术方案。

    一种不含银低辐射玻璃，膜层结构依次为：玻璃基片¥底层电介质组合层¥掺钨氧化锌铝层¥阻挡层¥顶层电介质组合层。

    其中，底层电介质组合层、顶层电介质组合层所采用的材料一般为金属氧化物或氮化物，如：TiO2、ZnSnOX、SnO2、ZnO、SiO2、Ta2O5、BiO2、Al2O3、ZnAl2O4、Nb2O5和Si3N4中的一种或几种构成；阻挡层由Ni、Cr、Ti、NiCr、NiCrOX和NiCrNX中的一种或几种构成。

不含银低辐射玻璃的制造方法，包括依次沉积各膜层的步骤，为清洗玻璃基片，干燥后置于磁控溅射区；中频电源加旋转阴极溅射沉积基层电介质组合层；中频电源加旋转阴极溅射沉积掺钨氧化锌铝层；直流电源加脉冲溅射沉积阻挡层；中频电源加旋转阴极溅射沉积顶层电介质组合层。

图1 组合层结构图

4工艺参数   

    依次排列结构：玻璃基片、底层电解质组合层、掺钨氧化锌铝、阻挡层、顶层电介质组合层。工艺步骤包括：1）清洗并干燥处理过的玻璃基片；2）底层电介质组合层，由TiO2、ZnSnOX、SnO2、ZnO、SiO2、Ta2O5、BiO2、Al2O3、ZnAl2O4、Nb2O5和Si3N4中的一种或几种构成，优选材料SiO2，即用氧化硅层，并可配选使用ZnAl2O4、Si3N4等材料，最优选膜层厚度为30～31nm；3）掺钨氧化锌铝电介质功能层，采用化学计量比为ZnO/Al2O3/W=96:2:2的熔铸式靶材，将其镀膜覆在底层电介质组合层上，优选膜层厚度为200～220nm；4）阻隔层，一般采用材料Ni、Cr、NiCrOX和NiCrNX中的一种或几种构成。优选材料为NiCr，并可配选Ti等材料，优选厚度为1～3nm；5）顶层电介质组合层，由TiO2、ZnSnOX、SnO2、ZnO、SiO2、Ta2O5、BiO2、Al2O3、ZnAl2O4、Nb2O5和Si3N4中的一种或几种构成，优选材料SiO2，即用氧化硅层，并可配选使用ZnAl2O4、Si3N4等材料，优选膜层厚度为33～40nm，更优选膜层厚度为35～38nm，最优选膜层厚度为36～37nm。

    下面，以脉冲磁控溅射方法为例，具体说明本工艺无银低辐射玻璃的制备。如图1所示的上述不含银低辐射玻璃的制造方法，包括依次沉积各膜层的步骤。首先，提供玻璃基片，并通过清洗机对玻璃基片进行清洗、吹干处理，将玻璃基片送入磁控溅射腔室，准备镀膜溅射。沉积镀膜时，镀膜线配置保持系统背景真空度在3×10-6mbar以上的无油分子泵；镍镉靶的邻近隔仓位配置有用于吸收水分的低温泵；中频电源加旋转阴极溅射是在设备功率为30～50kW的氩氮氛围或设备功率为30～50kW的氩氧氛围中进行，频率为40kHz；直流电源加脉冲溅射是在氩气氛围或氩氧氛围中进行，功率为2～6kW。其中，中频电源加旋转阴极溅射沉积形成氧化物层时在氩氧氛围中进行，而沉积形成氮化物层时在氩氮氛围内进行；直流电源加脉冲溅射沉积形成金属层或合金层时在氩气氛围中进行，而沉积形成氧化物层时在氩氧氛围中进行。无银低辐射玻璃的制备采用真空磁控溅射镀膜，每一膜层可以由单一物质沉积形成，也可以由几种不同的物质依次沉积形成。

    在玻璃基片上溅射镀覆底层电介质组合层，所用靶材优选SiO2，功率为30～40kW，所用工作气氛为氩气和氮气混合气体，其比例为1:2，选配其它金属氧化物时，所用工作气氛为氩气和氧气混合气体，比例同样为1:2，所用工作气氛为氩气和氧气混合气体，比例为500sccm:1000sccm。生产时工艺真空度优选为2.0×10-3mbar～8×10-3mbar，更优选的工艺真空度为2.5×10-3mbar～3.5×10-3mbar;

    在底层电介质组合层上溅射镀覆第一层掺钨氧化锌铝电介质阻隔层，所用功率为190～200kW，所用工作气体为纯氩气Ar，气体流量为2000sccm；

    在掺钨氧化锌铝电介质阻隔层上镀覆阻隔层，优选材料为NiCr，直流电源加脉冲溅射沉积，溅射功率为2～6kW，所用工作气体为纯氩气Ar，气体流量为2000sccm；

    在最外层溅射镀覆顶层电介质组合层，所用靶材优选SiO2，功率为40～50kW，所用工作气氛为氩气和氮气混合气体，其比例为1:2，选配其它金属氧化物时，所用工作气氛为氩气和氧气混合气体，比例同样为1:2，所用工作气氛为氩气和氧气混合气体，比例为500sccm:1000sccm。

    在4个膜层按顺序镀覆完成后，本实施例中的无银低辐射玻璃在后续加工中可承受磨边工艺的加工，磨边时玻璃边部不会产生划伤或脱膜现象；可承受680～720℃的高温钢化热处理加工工艺，钢化后膜层表面无外观缺陷；同时，本工艺的低辐射玻璃在钢化热处理工艺后，可承受中空纯水洗刷3次以上而不会产生不可接受的划伤、脱膜等外观缺陷。这说明本工艺的无银低辐射玻璃的膜层结构稳定，理化性能及机械性能优良。

5产品性能

在光学性能方面，本工艺实施例单片颜色如表1。在本工艺实施例中，镀膜玻璃的光学性能为美国Hunter lab公司生产的Color QuestXE 光学仪器测定，颜色参数为按国际惯例对色度空间的定义。

表1 颜色值

    本镀膜玻璃玻璃面反射很低<9％，不会对环境造成光污染，颜色属于中性色调，能够被大众客户所接受，十分有利于民用市场推广。

    本玻璃辐射率由钢化前的0.3变为钢化后的0.12，具有良好的节能效果；这与膜层结构中掺钨氧化锌铝的结构钢化后发生改变有关。

    玻璃可将光透过率变化△T<10％，优选△T<6％；玻璃面可见光反射率变化值△R<3.0％；玻璃面可见光颜色坐标a*变化值△a*<1，优选△a*<0.8；玻璃面可见光颜色坐标b*变化值△b*<1.5，优选△b*<1.0。

   将本实施例中镀膜玻璃与6mm普通白玻合成中空后（中空厚度12mm，填充气体为空气），测得玻璃中部对流传递系数U=1.701～1.756W/m2·K，优选的U=1.801～1.829 W/m2·K，遮阳系数Sc=0.668～0.681，中空可见光透过率Tvis=65.5％～80％，优选的Tvis=70.％～75％ 

5 小结

    此产品最大的优势是可见光透过率较高，透过率T>65％，辐射率由钢化前的0.3变为钢化后的0.12，具有良好的节能效果；产品性能稳定，适于大规模生产，克服了含银产品在镀膜后进行热处理工序的加工难度，光学及热学性能稳定，钢化前后颜色变化很小，而且具有优良的机械性能；该玻璃具有良好的外观颜色，膜层不易脱落、不氧化等特点。