碳化硅在低辐射镀膜玻璃中的应用
发布时间：2019-06-27
近年来，可钢化Low-E玻璃在我国得到一定的推广，但是整体质量并不高，因为现有的Low-E玻璃的抗机械划伤性能不够高，抗高温氧化能力还不够强，而高性能产品的成本很高，因此解决上述问题已经迫在眉睫。在大面积镀膜领域，SiNx介质层膜的应用越来越广泛。SiNx具有较好的抗腐蚀、抗机械划伤、抗高温氧化能力，因此SiNx作为外层保护层来使用。目前市场上的可钢化Low-E玻璃的外层用的也是SiNx材料。工业碳化硅（SiC）是以石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑为原料，通过电阻炉高温熔炼而成的，又称碳硅石。碳化硅的硬度很大，莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上极硬的金刚石（10级），具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。
针对Low-E玻璃现状中的技术缺点，提出用一种既能满足常规介质层材料的性能，又能大幅度提高溅射速率的碳化硅材料代替表层材料。
目前经典的5层单银Low-E膜层-glass/SiNx/NiGr/Ag/NiGr/SiNx—就是以碳化硅膜层代替表层的SiNx。
与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：（1）溅射速率快。同比硅铝靶提高了40%。（2）成膜质量好。硅铝使用的是氩氮反应溅射，而碳化硅使用的是纯氩气溅射。（3）节省阴极位。由于溅射效率提高，可以将以前的3个阴极位改为2个阴极位，节省出来的位置可以为制作复杂结构的玻璃留出空间。（4）玻璃运行速度快。在理想的同等条件下，可以提高40%的运行速度。（5）抗腐蚀、抗机械划伤、抗高温氧化能力强，可提高可钢化Low-E玻璃的耐热时间。
膜层结构：以典型的单银5层膜结构为例说明。
Glass/SiNx/NiGr/Ag/NiGr/SiNx（外层用SiC代替）第1层：SiNx厚度为25 nm；第2层：NiGr厚度为2 nm；第3层：Ag厚度为10 nm；第4层：NiCr厚度为4 nm；第5层：SiC厚度为50 nm。上述每层厚度为理想选择，实际生产可以存在0.5~3 nm的偏差，膜层的加工方法是真空磁控溅射技术。
镀膜玻璃的性能比较：
（1）SiC和SiNx玻面反射光谱见图1和图2。
图1 SiC玻面反射光谱
图2 SiNx玻面反射光谱
（2）SiC和SiNx玻璃膜面反射光谱见图3和图4。
图3 SiC膜面反射光谱
图4 SiNx膜面反射光谱
（3）SiC和SiNx玻璃透过光谱见图5和图6。
图5 SiC玻璃透过光谱
图6 SiNx玻璃透过光谱
由上可知，用碳化硅靶材替代目前使用的硅铝靶，玻璃的光学性能变化很小，热学性能在金属层不变的情况下变化很小。应用在双银和三银中与单银的类似。SiC镀膜玻璃的抗机械划伤能力也远远高于现有的产品。试验表明，本技术方案的产品的耐摩擦能力是普通产品的20倍，在研磨机上研磨2000 r，颜色变化ΔE＜3，远远高于50 r颜色变化ΔE＜4的现行标准。因此其实用性非常高，而且更换简单快捷，对其它性能几乎没有影响。
