具附加金屬的含氧化鋅層的低輻射涂層的涂層制品的制作方法
【專利說明】具附加金屬的含氧化鋅層的低輻射涂層的涂層制品
[0001] 本發(fā)明的示例性實施例涉及一種含有涂層的涂層制品，類似低輻射（Iow-E)涂 層，由基片（例如，玻璃基片）支撐。該涂層包括至少一個介質(zhì)層，其含有氧化鋅，被摻雜有 其他金屬。該涂層還可包括一個或多個紅外（IR)反射層，含有類似銀等的材料，用來至少 反射一些紅外輻射。在示例性實施例中，涂層制品可被熱處理（例如，熱回火、熱彎曲、和/ 或熱強化）。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的涂層制品可用在窗方面，包括用于建筑的單片 窗、用于建筑的絕緣玻璃窗、車窗、和/或任何其他合適的應用。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 本領(lǐng)域中已知的窗應用中所使用的涂層制品有類似絕緣玻璃（IG)窗單元、車窗、 和/或其他等。眾所周知，在一些情況下，為了鋼化、彎曲或其他等，需要對該涂層制品進行 熱處理（例如，熱回火、熱彎曲、和/或熱強化）。涂層制品的熱處理通常需要使用至少580 攝氏度的溫度，更優(yōu)選是至少約600攝氏度，且更優(yōu)選是至少620攝氏度。該高溫（例如， 5-10分鐘或更多）經(jīng)常使涂層損壞和/或劣化，或是在無法預知的方式中改變。因此，需要 一種可承受熱處理（例如，熱回火）的涂層，必要時在預知的方式中，從而不會明顯地損壞 涂層。
[0004] 在一些情況下，涂層制品的設計人試圖結(jié)合所需的可見光透射率、所需的顏色、低 輻射（或輻射率），和低片電阻（RS)。低輻射（Iow-E)和/或低片電阻特征使該涂層制品 可阻擋相當數(shù)量的紅外輻射，從而減少車輛或建筑物內(nèi)部不需要的熱量。
[0005] 美國專利No. 7, 521，096被納入此處作為參考，公開一種低輻射涂層，其在銀基紅 外反射層下面使用氧化鋅（ZnO)接觸層，并在銀（Ag)基IR反射層上方使用附〇0!￡接觸層， 隨后是中央氧化錫（SnO2)介質(zhì)層。'096專利的涂層中的SnO2被發(fā)現(xiàn)經(jīng)熱處理產(chǎn)生微結(jié)晶 和應力，造成Sn02、ZnO、以及Ag之間的粗糙界面，其可導致耐久性退化和影響透射的顏色。 含金屬的粗糙界面將引發(fā)所謂的表面等離子體，其造成整個層堆棧中的選擇吸收，特別是 在低可見光譜范圍（380-550nm)。其將引起一個或多個無法預知的光學特性、較少的中性 色、較低的可見光透射率和/或較低的LSG。此外，發(fā)現(xiàn)氧化錫（例如，SnO2)在經(jīng)熱處理產(chǎn) 生結(jié)晶和應力中明顯改變，其將降解ZnO的結(jié)構(gòu)，從而Ag在其上生長。此外，可能會導致較 差的Ag質(zhì)量和/或較差的涂層熱穩(wěn)定性，例如不合需要的較高的Δ E*值。
[0006] 發(fā)明的示例性實施例概述
[0007] 如上所述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應理解，需要一種具涂層（例如，低輻射涂層）的涂 層制品，帶有至少一個介質(zhì)層，不會遭受如上所述的與純SnO2介質(zhì)層相關(guān)的一個或多個問 題。在示例性實施例中，發(fā)現(xiàn)在含有氧化鋅（例如，ZnO2)的介質(zhì)層中包括其他金屬可克服 如上所述的一個或多個問題。例如，將介質(zhì)層濺射沉積至涂層時以下金屬中的一個或多個 可被添加至氧化鋅：Cu, Al, Ni和Mg。三元和/或二元合金（包括其的氧化物）可被包括在 含有氧化鋅的介質(zhì)層中，從而使介質(zhì)層和整個涂層在選擇性的熱處理（HT)之前和/或之后 更加熱穩(wěn)定，并在選擇性的熱處理過程期間減少和/或減慢應力的變化。該含有氧化鋅的 介質(zhì)層其中添加有金屬，被用來替換涂層中已使用的其他的一個或多個氧化錫介質(zhì)層。該 含有氧化鋅的介質(zhì)層結(jié)構(gòu)，更加混亂并使層和涂層更穩(wěn)定。在此發(fā)現(xiàn)，材料的結(jié)構(gòu)越混亂， 則越穩(wěn)定（例如經(jīng)熱處理）。該含有氧化鋅的介質(zhì)層，被添加有其他金屬時，可作為本發(fā)明 的示例性實施例中的任何合適的低輻射涂層中的介質(zhì)層，例如至少第一和第二紅外反射層 之間，紅外反射層之下，和/或紅外反射層之上。但是，并不是涂層中的所有介質(zhì)層需要上 述材料。示例性實施例中，含有氧化鋅的介質(zhì)層，被添加有其他金屬時，可用于包括其他材 料的介質(zhì)層的涂層中，例如氮化硅（例如，Si3N4)、Sn02、ZnO、和/或類似等。
[0008] 在本發(fā)明的示例性實施例中，提供一種玻璃基片上含有低輻射涂層的涂層制品， 所述涂層包括：介質(zhì)層和位于所述玻璃基片上的紅外反射層，且其中，所述介質(zhì)層包括以下 一個或多個的氧化物：ZnCuAl, ZnCu, ZnCuNi, ZnNi, ZnNiAl,和 ZnNiMg。
[0009] 附圖簡要說明
[0010] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的涂層制品的橫截面圖。
[0011] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的涂層制品的橫截面圖。
[0012] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的涂層制品的橫截面圖。
[0013] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的涂層制品的橫截面圖。
[0014] 示例性實施例的具體說明
[0015] 在此，整個附圖中相同的參照符號表示相同的部分。在本發(fā)明的示例性實施例中， 圖1-4實施例中的層優(yōu)選是通過陶瓷或金屬對象經(jīng)飛濺沉積被形成。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的涂層制品可以用于窗應用，包括用于建筑物的單片 窗、用于建筑物的絕緣玻璃窗、車窗、和/或在任何其他合適的應用。
[0017] 在示例性實施例中，發(fā)現(xiàn)含有氧化鋅（例如，ZnO2)的介質(zhì)層（附圖中層13,15, 23， 和40中的一個或多個）中包括一些附加的金屬可與純511〇2介質(zhì)層一起克服上述的一個或 多個問題。例如，在將介質(zhì)層13,15,23,和40中的一個或多個濺射沉積至涂層時以下金屬 中的一個或多個可被添加至氧化鋅：Cu，Al, Ni,和/或Mg，與附加的金屬（包括其的氧化 物）一起，使介質(zhì)層和整個涂層30,60, 70在選擇性的熱處理（HT)之前和/或之后具有更 好的熱穩(wěn)定性，在選擇性的熱處理過程中減少和/或減慢應力變化。例如，層13, 15, 23,和 40中的一個或多個可以是ZnCuAl, ZnCu, ZnCuNi, ZnNi, ZnNiAl,和ZnNiMg中的一個或多個 的氧化物，使介質(zhì)層和整個涂層30,60, 70具有更好的熱穩(wěn)定性。該附加金屬的含有氧化鋅 的介質(zhì)層，優(yōu)選是完全或基本完全被氧化，并隨著選擇性的熱處理可以是非晶質(zhì)。當然，該 三元或二元合金中的一個的氧化物可用于層13,15, 23和/或40中的一個或兩個，而三元 或二元合金中的另一個的氧化物可用于層13，15,23,40中的其他層。相似地，該三元或二 元合金中的一個的氧化物可用于介質(zhì)層13,15, 23和/或40中的一個或兩個，且SnO2可用 于介質(zhì)層13，15,23,40中的其他層。
[0018] 具附加金屬的含氧化鋅的介質(zhì)層結(jié)構(gòu)（例如，層13, 15, 23和/或40的一個或多 個），比SnO2更加混亂并導致層和涂層更穩(wěn)定。在此發(fā)現(xiàn)，材料的結(jié)構(gòu)越混亂，則可能越穩(wěn) 定（例如，經(jīng)熱處理）。該含有氧化鋅的介質(zhì)層，其中添加有其他金屬，可作為本發(fā)明的示 例性實施例中的任何合適的低輻射涂層中的介質(zhì)層，例如至少第一和第二紅外反射層9,19 之間，紅外反射層9,19之下，和/或紅外反射層9,19之上。該層可用于本發(fā)明的多個實施 例中的單銀，雙銀，或三銀低輻射涂層。但是，并不是涂層中的所有介質(zhì)層需要上述材料。 在示例性實施例中，添加其他金屬的含氧化鋅的介質(zhì)層，還可在含有類似氮化硅（例如， Si3N4)、Sn02、ZnO、ZnAlO和/或圖1-4中所示材料的其他介質(zhì)層的涂層中被使用。使用一 個或多個上述添加其他金屬的含氧化鋅的介質(zhì)層，可提高熱穩(wěn)定性，例如，實現(xiàn)較低的玻璃 側(cè)反射ΔΕ*值。在本發(fā)明的示例性實施例中，含有玻璃基板1和低輻射涂層的涂層制品， 與僅在層中使用SnO2相比，由于熱處理其玻璃側(cè)反射Λ E*值至少低0. 5或1.0 (更優(yōu)選是 低1. 5)。在本發(fā)明的示例性實施例中，含有玻璃基板1和低輻射涂層的涂層制品，其玻璃側(cè) 反射Δ Ε*值不超過5. 0，更優(yōu)選是不超過4. 5或4. 0。
[0019] 在實施例中，其中具有附加金屬的含氧化鋅的介質(zhì)層（13,15和/或40)，位于含有 氧化鋅或氧化鋅鋁的種子層（7和/或17)之下并與其直接接觸，支撐紅外反射層（9和/或 19)來提高紅外反射層的質(zhì)量，如圖1-2中的層15,圖3中的層40,以及圖4中的層13。基 于ZnO或ZnAlO的接觸層（7和/或17)下面的層結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性與ZnO的紋理生長（002) 和其上的銀生長（111)相關(guān)。純SnOJl受到包括高應力的結(jié)構(gòu)變化，其通常會降低涂層的 光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，例如，經(jīng)熱處理。純SnOJl通常由于濺射沉積為非晶質(zhì)，但經(jīng)熱處理 成為晶體。在此所述的含有氧化鋅的介質(zhì)層配置有附加的金屬，可減少該結(jié)構(gòu)變化并改善 熱處理前后控制層的應力，且在示例性實施例中允許層保持非晶質(zhì)或基本非晶質(zhì)，甚至在 熱處理之后。由此將提高低輻射涂層的整體性能。
[0020] 在本發(fā)明的示例性實施例（例如，圖1-2和4)，涂層包括雙銀堆棧，但本發(fā)明并不 是在所有的情況下受限于此。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，具有低輻射涂層的涂層制品，其 片電阻（Rs)小于或等于7. 0 (更優(yōu)選是小于或等于5. 0,甚至更優(yōu)選是小于或等于4. 0或 3. 0)(在選擇性熱處理之前和/或之后被測量）。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具有低輻 射涂層的涂層制品，其法向輻射率（En)不超過0.09,更優(yōu)選是不超過0.07,且最優(yōu)選是不 超過0. 05或0. 04 (在選擇性熱處理之前和/或之后被測量）。在示例性實施例中，選擇性 的熱處理（HT)之前和/或之后，以單片形式被測量，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的涂層制 品，其可見光透射率（111. C, 2degree)至少約30%，更優(yōu)選是至少約40%，甚至更優(yōu)選是至 少