顏色選擇范圍更廣的含斷路器層的耐熱涂層制品的制作方法
【專利摘要】提供一種涂層制品，由可能包含NiCr,NiCrNx,NbCr,NbCrNx,NbZr,NbZrNx,Nb或NbNx等材料的一個(gè)紅外反射層和一個(gè)斷路器層組成的太陽能控制涂層。每個(gè)紅外反射層和斷路器層都由至少一對基于氮化硅之類材料的介電層隔開。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，紅外反射層基本上比斷路器層要厚。這樣的涂層制品可能應(yīng)用于窗類比如整體窗或中空玻璃窗,在某些情況下還可以隨意地被熱處理（比如熱回火）并且基本對熱穩(wěn)定。
【專利說明】顏色選擇范圍更廣的含斷路器層的耐熱涂層制品
[0001]本發(fā)明為關(guān)于在至少一對電介質(zhì)層中間的包含紅外反射層(包含NiCr，NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb或NbNx)的涂層制品，以及制備的方法。本涂層制品更包括一個(gè)第二金屬層或基本金屬層，有時(shí)被稱為斷路器層，可能是在本質(zhì)上和紅外反射層一樣的材料.本發(fā)明的一些實(shí)施例里，斷路器層可能包含NiCr, NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb或NbNx，一個(gè)或者更多的電介質(zhì)層可能包含氮化硅。本發(fā)明的一些實(shí)施例中，紅外反射層基本上比斷路器層厚。這樣的涂層制品可能用于整體窗，中空玻璃窗單元，層疊窗口以及相關(guān)的別的合適的應(yīng)用，在某些情況下還可以隨意地被熱處理(比如熱回火)。
[0002]發(fā)明背景和概要
[0003]含有一個(gè)玻璃/氮化硅/鎳鉻/氮化硅疊層的太陽能控制涂層文獻(xiàn)中已有記載，鎳鉻金屬層作為涂層里面的單一紅外反射層。在實(shí)施例里面的鎳鉻金屬層可能是被氮化了的。比如，參見美國專利第6，926，967號(同時(shí)也是在本專利里面被引用)，同樣參見美國專利第 5, 688, 58 5 號。
[0004]然而，盡管這樣的鎳鉻紅外反射層組成的疊層能提供有效的日照控制，從整體上來說是好的涂層，但是他們不能獲得一個(gè)廣泛的調(diào)色板。比如，使用這樣的疊層，如果想要翠綠色，就需要顯著增加底部介電層厚度，然而這樣卻會(huì)在特定涂層導(dǎo)致不合需要的的干涉效應(yīng)。
[0005]因此，相比于之前提到的玻璃/氮化硅/鎳鉻/氮化硅疊層的涂層，本發(fā)明的實(shí)施例里面的無限制實(shí)施方案，追求提供一種可以取得廣泛的調(diào)色功能的疊層。
[0006]在本發(fā)明的實(shí)施例方案里，我們驚訝的發(fā)現(xiàn)在上述底部絕緣體疊層中加入一個(gè)斷路器層，可以取得這樣的改進(jìn)。在本發(fā)明的實(shí)施例方案里，我們發(fā)現(xiàn)在上述涂層的底部絕緣層中提供薄金屬，基本金屬或金屬氮化物的斷路器層會(huì)改進(jìn)其色度調(diào)整和范圍，同樣可以提供好的熱穩(wěn)定性(低ΔΕ*值(S)).[0007]在本發(fā)明的實(shí)施例方案里，熱處理的涂層由于熱處理出現(xiàn)一個(gè)小于4.5玻璃面反射能值，小于4.0更好，甚至小于3.5更好，最好是小于3.0.比如，熱處理可能至少在攝氏580度進(jìn)行至少5分鐘，對于熱回火來說足夠了.ΛΕ*已經(jīng)有文獻(xiàn)表示對熱處理的穩(wěn)定性，在美國專利6，926，967號(同時(shí)也是在本專利里面被引用)里面已經(jīng)被定義并且解釋.[0008]在不同的實(shí)施例方案里，涂層制品可以被設(shè)計(jì)成各種想要的玻璃側(cè)反射色，包括但是并不局限于綠色，青銅色，灰色或藍(lán)色的玻璃側(cè)反射色.[0009]一般而言，本發(fā)明的實(shí)施例方案通過提供含有玻璃基質(zhì)支撐的層系統(tǒng)的涂層制品達(dá)到至少一條上述需求，層系統(tǒng)包括:一個(gè)含氮化硅的第一介電層，一個(gè)含有鎳鉻的第一覆蓋層，一個(gè)含氮化娃的第二介電層.一個(gè)含有鎳鉻的第二覆蓋層，一個(gè)含氮化娃的第三介電層，同時(shí)含有鎳鉻的第二覆蓋層至少比含有鎳鉻的第一覆蓋層厚兩倍.[0010]在本發(fā)明的實(shí)施例方案里，提供了含有玻璃基質(zhì)支撐的層系統(tǒng)的涂層制品達(dá)到至少一條上述需求，層系統(tǒng)包括:一個(gè)第一介電層，一個(gè)含有鎳鉻或鈮的第一覆蓋層，一個(gè)第二介電層.一個(gè)含有鎳鉻或鈮的第二覆蓋層，一個(gè)第三介電層；同時(shí)第二介電層處于兩個(gè)含有鎳鉻或鈮的覆蓋層之間起連接作用.在本發(fā)明的實(shí)施例可以包含更多含有氮化硅的介電層.含有鎳鉻或鈮的覆蓋層也可以是含有一個(gè)或多種的下列物質(zhì):NiCr，NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb 或者 NbNx.[0011]附圖簡述
[0012]圖一是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)單片鍍膜制品(熱處理或者沒有熱處理)的局部首丨J視圖
[0013]圖二是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)單片鍍膜制品(熱處理或者沒有熱處理)的局部剖視圖.[0014]詳細(xì)說明
[0015]本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一個(gè)涂層或者膜體系可以用于門窗比如整體窗(比如車窗，住宅窗，建筑門窗)，中空玻璃窗單兀，層疊窗口以及相關(guān)的別的合適的應(yīng)用.本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一個(gè)可以調(diào)色，有好的選色范圍以及熱處理下具有色穩(wěn)定性的膜系統(tǒng).其熱穩(wěn)定性表明低ΔΕ*值，△表示在整體結(jié)構(gòu)或諸如中空玻璃窗單元或?qū)盈B窗口雙窗格的環(huán)境下，基于如熱回火，熱粘合，或熱強(qiáng)化的熱處理下aW和L*的變化。在一些實(shí)施例中，熱處理下的顏色穩(wěn)定性可能導(dǎo)致熱處理過和沒處理過的涂層或膜體系之間的大量的匹配性。換句話說，在用于整體窗，中空玻璃窗單元時(shí)，本發(fā)明的一些實(shí)施例中兩個(gè)相同涂層體系(一個(gè)進(jìn)行熱處理一個(gè)不熱處理)的玻璃基質(zhì)，人的肉眼看起來是沒有區(qū)別的。
[0016]這里的“熱處理”指的是對制品加熱到一個(gè)滿足對含玻璃制品進(jìn)行熱回火，熱粘合，或熱強(qiáng)化的溫度。這個(gè)定義包括在烘箱或熔爐里面將涂層制品加熱到攝氏580度以上，最好是600度以上保持足夠的時(shí)間進(jìn)行熱回火，熱粘合，或熱強(qiáng)化。某些情況下，熱處理時(shí)間至少需要4或5分鐘。本發(fā)明里不同的實(shí)施例有的進(jìn)行了熱處理有的沒有。
[0017]圖1-2是本發(fā)明里面一個(gè)實(shí)施例涂層制品的側(cè)斷面視圖。不同的樣品材料被展示在圖1-2里面。根據(jù)圖1-2，涂層制品包括至少一個(gè)基質(zhì)I (比如透明，綠色，灰色，藍(lán)色或藍(lán)綠色的1.0到12.0毫米 厚的玻璃基質(zhì))，第一電介質(zhì)層2 (包括氮化硅(比如Si3N4)，氧化錫或一些別的適合的絕緣體)，斷路器層3包含一個(gè)諸如NiCr，NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb或NbNx的第二金屬層或基本金屬層.在本發(fā)明的一些實(shí)施例里面，斷路器層3最好也是一個(gè)可以選擇性被氮化的吸收層.同時(shí)某些情況下，斷路器層3可能包含一些氧氣，最好情況是沒有氧氣，或者起碼少于5%的氧氣，當(dāng)然少于2%或3%更好.涂層制品同時(shí)包含介質(zhì)層4(包括氮化硅(比如Si3N4),氧化錫或一些別的適合的絕緣體)和紅外反射層5包含基本金屬或金屬紅外反射材料比如NiCr, NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx，Nb和NbNx.在本發(fā)明一些實(shí)施例中，紅外反射層5最好可以選擇性地被氮化.同時(shí)在一些條件下紅外反射層5可包含一定氧氣，最好情況是沒有氧氣，或者起碼少于5%的氧氣，當(dāng)然少于2%或3%更好.涂層制品更包括一個(gè)包含氮化硅(比如Si3N4),氧化錫，氧化鋯或一些別的適合的絕緣體的介電涂層6.在本發(fā)明的實(shí)施例中，涂層7不包含任何含有金或銀的金屬紅外阻斷或反射層.在本發(fā)明的實(shí)施例中，紅外反射層5至少反射部分紅外照射，但是并不接觸任何別的紅外反射層.在本發(fā)明的實(shí)施例中，2，3，4，5，6每層都可以攙雜別的材料.當(dāng)然，在本發(fā)明的一些可供選擇的實(shí)施例中，可以再加入一些別的層或者省略一定的層，同時(shí)可以使用一些別的材料.[0018]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，和之前提到的一樣，紅外反射層5和斷路器層3可以是本質(zhì)上一樣的材料.在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，紅外反射層5比斷路器層3要厚，因此作為紅外反射層，同時(shí)斷薄的層3提供光的調(diào)控作用可作為路器層.提供了斷路器層3使得顏色選擇范圍更廣并且具有熱穩(wěn)定性.舉例來說，當(dāng)主題上需要綠色時(shí)，斷路器層3使用時(shí)，可以從玻璃反射獲得想要的藍(lán)綠色，使替代本體著色的疊層成為可能.另一方面，如果沒有斷路器層3，疊層玻璃反射的顏色將不是想要的藍(lán)綠色，而是黃綠色.這只是其中一個(gè)能說明增加斷路器層3能改善顏色選擇，維持和控制的好例子.同樣的效果可以在一些其他顏色，比如青銅色或灰色，的情況下得到.在一些實(shí)施例中，吸收/斷路器層3是處于第一第二氮化層(比如氮化硅層)2和層4之間的防止或減輕熱處理(比如熱回火，熱粘合，或熱強(qiáng)化)過程中的氧化的純金屬或基本金屬層，因此可以隨熱處理來多視角地獲得可預(yù)見的色彩.[0019]圖1-2的整體涂層7包括至少疊層2-6，值得注意的是這里使用的“氧化物”和“氮化物”包括各種化學(xué)配比.舉個(gè)例子，氮化硅包括化學(xué)計(jì)量的Si3N4,也包括非化學(xué)計(jì)量的氮化硅.疊層2-6可以通過磁控噴射等噴射方法鑲在基質(zhì)I上，對和本發(fā)明不同的實(shí)施例也可以用任何其他合適的工藝鑲嵌.同時(shí)本發(fā)明并不局限于圖1-2顯示在紅外反射層5直接連接介電層4和6時(shí)的涂層7.本發(fā)明的另一實(shí)施例中也可在層4，5 (或?qū)?，6)之間提供別的層.本發(fā)明的特定實(shí)施例中層2和基質(zhì)I之間或涂層別的位置之間可以提供別的層，或者別的層也可以提供在特定實(shí)施例中層4和基質(zhì)I之間.因此，當(dāng)涂層7或疊層在被基質(zhì)I支持在上面(直接或間接)，別的疊層也可以被提供在之間.舉例來說，層7和圖1-2里面顯示的疊層，甚至當(dāng)別的疊層也提供在之間時(shí)，是基于在基質(zhì)I支持上面的(這里的“支持”，“上面”不局限于直接的接觸)
[0020]在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，介電層2，4和6可能各有一個(gè)1.7到2.7的折射率“n”，在一些實(shí)施例中折射率在1.9到2.5更好，在本發(fā)明的一些較佳實(shí)施例中折射率最好是2.0到2.06。本發(fā)明的一些特定實(shí)施例中，疊層2，4，6中的一個(gè)，二個(gè)或者全部層可能是氮化硅或氮氧化硅。在這樣的實(shí)施例中，層2，4或6包含氮化硅(比如Si3N4),使用含有硅的濺射靶去形成這些疊層可以選擇性混入百分之I到20質(zhì)量比(比如百分之8)的鋁或不銹鋼(比如SS#316)，在這樣的一個(gè)成分下然后形成疊層。即便含有這樣的鋁或不銹鋼成分，層2和4仍然被認(rèn)為是絕緣層。
[0021]盡管圖1-2展示的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的涂層是單片形式，根據(jù)本發(fā)明的非特定實(shí)施例的涂層制品也可是中空玻璃窗單元.在中空玻璃窗單元實(shí)施例中，圖1-2里面的涂層7可以是在中空玻璃窗單元的外基質(zhì)內(nèi)墻或內(nèi)基質(zhì)內(nèi)墻甚至在本發(fā)明的非特定實(shí)施例中可以是在任何合適的位置.在某些實(shí)例一個(gè)中空玻璃窗單元實(shí)例可包含一對3到6毫米厚的隔開的透明玻璃基板，各自包覆了涂層7，基質(zhì)間的距離可為5至30毫米，10至20毫米更好，最好是16毫米.在某些實(shí)例中，涂層7可以涂在面向缺口的任意一個(gè)基質(zhì)的內(nèi)表面.在某些某些優(yōu)選實(shí)施方案中，圖1里面顯示的玻璃基質(zhì)I可以是中空玻璃窗單元的外玻璃基板.并且涂層7可以涂在外玻璃基板I的內(nèi)表面.某些實(shí)施例中空玻璃窗單元的基板間可以充入空氣或氬氣.[0022]回到圖1-2，盡管根據(jù)不同需要使用各種不同厚度.根據(jù)本發(fā)明的某些非限制實(shí)施例，為了各種想要的顏色，玻璃基質(zhì)I上2-6層的樣品厚度和材料如下表所示:
[0023]表I (綠色實(shí)施例樣品的厚度范圍)[0024]
M樣品范圍(A) 優(yōu)化范圍(A)Sft范圍(A)
氮化砘()zi2):50-1000 A80-500 A100-250 A
斷路器3):10-100 A15-60 A20-45 A
k化H: (.U4):100-2,000 A400-1500 A700-1200 A
紅外反射仏1.5):50-400 A70-300 A140-220 A
鉍化硅6):100-1,200 A300-900 A400-750 A
[0025]上面表一是當(dāng)想要綠色時(shí)的實(shí)施例.在這些實(shí)施例中，有斷路器層3可以通過玻璃側(cè)反射獲得想要的藍(lán)綠色.另一方面，當(dāng)沒有斷路器層3時(shí)，疊層的 玻璃側(cè)反射則是黃綠色.因此，斷路器層出人意料的起到了對著色的改進(jìn).在各個(gè)實(shí)施例中，中間介電層4的厚度調(diào)控著顏色和層3和層5間的干擾程度.在特定實(shí)施例中，中間介電層4至少為底部介電層2的兩倍厚，更優(yōu)化的為三倍以上厚度，最好能為四到五倍以上厚度.這樣使得顏色可以隨意調(diào)控并且減少了層3和5之間的干擾.根據(jù)非特定樣品實(shí)施例的樣品厚度范圍見下表:
[0026]表2 (青銅色實(shí)施例樣品的厚度范圍)
[0027]
層樣品范_ (A) 優(yōu)化范丨1 (A) 鉍伎范園(A)
Mftii1: (U 2): 50-1000 A100-500 A200-400 人
斷路器(W 3): 10-100 A15-60 A30-50 A
U化處(Li 4): 70-1,000 A 100-500 A180-320
紅外反射(U 5): 50-400 A70-300 A140-220 A
鉍化彳11:: (I! 6): 100-1,200 A 300-900 A300-650 A
[0028]表3 (灰色實(shí)施例樣品的厚度范圍)
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一個(gè)涂層制品包括被玻璃底板支持的疊層，疊層包含:一個(gè)第一電介質(zhì)層包含氮化硅；一個(gè)至少覆蓋在氮化硅第一電介質(zhì)層上的含鎳鉻的第一覆蓋層；一個(gè)至少在氮化硅第一電介質(zhì)層和鎳鉻第一覆蓋層之上的含氮化硅的第二介電層；一個(gè)在第二介電層之上的含有鎳鉻的第二覆蓋層和一個(gè)至少在鎳鉻第二覆蓋層之上的含氮化硅的第三介電層，同時(shí)含有鎳鉻的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻的第一覆蓋層的兩倍厚。
2.權(quán)利要求1里面的涂層制品，含氮化硅的第二介電層連在第一第二含有鎳鉻的覆蓋層之間。
3.上述任何權(quán)利要求里的涂層里，第一和第二含有鎳鉻的覆蓋層至少有一個(gè)含有Ni CrNx。
4.權(quán)利要求項(xiàng)1-2里的任意涂層制品，第一和第二含有鎳鉻的覆蓋層都包含非化學(xué)劑量的 NiCrNx。
5.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品的顏色有以下特點(diǎn):從22到-10的玻璃面反射a*值，從-9到O的玻璃面反射b*值。
6.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品里，含有鎳鉻的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻的第一覆蓋層的三倍厚。
7.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品里，含有鎳鉻的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻的第一覆蓋層的四倍厚。
8.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品里，含有鎳鉻的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻的第一覆蓋層的五倍厚。
9.上述任意權(quán)利要求里的涂`層制品里，熱處理后的涂層制品有一個(gè)不大于4.0的ΛΕ*值(玻璃側(cè)反射)。
10.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品里，熱處理后的涂層制品有一個(gè)不大于3.0的ΔΕ*值(玻璃側(cè)反射)。
11.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品里，涂層制品有一個(gè)15-30%的可見光透射度。
12.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品里，疊層起碼包括第一第二第三介電層，同時(shí)第一二層包含鎳鉻。
13.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品里，涂層制品沒有金或銀做的金屬紅外反射層。
14.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品里，涂層制品包含一個(gè)中空玻璃窗單元或整體窗。
15.上述任意權(quán)利要求里的涂層制品里，第一第二鎳鉻層里面至少有一個(gè)是完全沒有被氧化的。
16.一個(gè)涂層制品包括被玻璃底板支持的疊層，疊層包含:一個(gè)第一電介質(zhì)層；一個(gè)至少覆蓋在第一電介質(zhì)層上的含鎳鉻或鈮的第一覆蓋層；一個(gè)至少在第一電介質(zhì)層和鎳鉻或鈮的第一覆蓋層之上的第二介電層；一個(gè)在第二介電層之上的含有鎳鉻或鈮的的第二覆蓋層和一個(gè)至少在鎳鉻或鈮的第二覆蓋層之上的第三介電層，同時(shí)第二介電層直接置于鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層之間。
17.權(quán)利要求16里的涂層制品里第二介電層包括氮化硅。
18.權(quán)利要求16-17里的涂層制品，鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層中至少一個(gè)是氮化物。
19.權(quán)利要求16-17里的涂層制品，鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層都是氮化物。
20.權(quán)利要求16-17里的涂層制品，鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層可以根本上是由NiCr, NiCrNx, NbCr, NbCrNx, NbZr, NbZrNx, Nb 或 NbNx 組成。
21.權(quán)利要求項(xiàng)16-20里的涂層制品，含有鎳鉻或鈮的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻或鈮的第一覆蓋層的兩倍厚。
22.權(quán)利要求項(xiàng)16-20里的涂層制品，含有鎳鉻或鈮的第二覆蓋層至少是含有鎳鉻或鈮的第一覆蓋層的四倍厚。
23.權(quán)利要求項(xiàng)16-22里的涂層制品，含有鈮鋯的鎳鉻或鈮的第一和第二覆蓋層中至少一個(gè)是被隨機(jī)氮化的。
24.權(quán)利要求項(xiàng)16-23里的涂層制品，熱處理后的涂層制品有一個(gè)不大于3.0的ΛΕ*值(玻璃側(cè)反射)。
25.權(quán) 利要求項(xiàng)16-24里的涂層制品里，涂層制品有大約15-30%的可見光透射。
26.權(quán)利要求項(xiàng)16-25里的涂層制品里，涂層制品沒有金或銀做的金屬紅外反射層。
27.權(quán)利要求項(xiàng)16-26里的涂層制品里，涂層制品包含一個(gè)中空玻璃窗單元或整體窗。
28.權(quán)利要求項(xiàng)16-27里的涂層制品里，第二介電層至少是第一介電層的三倍厚。
29.權(quán)利要求項(xiàng)16-28里的涂層制品的顏色有以下特點(diǎn):從22到-10的玻璃面反射a*值，從-9到O的玻璃面反射b*值。
30.權(quán)利要求項(xiàng)16-23里的涂層制品里，涂層制品是沒有被熱處理的。
31.權(quán)利要求項(xiàng)16-30里的涂層制品里，所謂的第一第二第三介電層都含有氮化硅。
【文檔編號】C03C17/36GK103429548SQ201180069149
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月11日
【發(fā)明者】哈維爾·溫克拉, 吉列爾莫·貝尼托, 貝恩德·迪斯特爾多爾夫, 穆罕默德·伊姆蘭, 安東·迪特里希 申請人:玻璃與陶瓷研究股份有限公司盧森堡中心, 葛迪恩實(shí)業(yè)公司