[发明专利]可回火和非可回火透明纳米复合材料层

说明书

技术领域

本发明涉及磁控溅射的可回火（temperable）和非可回火透明纳米复合材料层及其制造方法。尤其是，本发明涉及包含氮化物复合材料基质的层，所述氮化物复合材料基质包含透明材料的纳米粒子。这种层可例如是在玻璃产品上的“Low-e（低-e）”涂层的一部分。它们可例如使用SiH₄前体制备。

在本发明的上下文中，“纳米粒子”包括平均直径为大约数埃，例如优选的粒子，或者表示这些粒子在所述基质中的固溶体。

背景技术

在玻璃基材上的低辐射率（emissivity）（Low-e）涂层在本领域中是众所周知的。典型地，它们可包含n个Ag层，典型地为1个或更多个（目前最高达3个，但更多个是可能的），这赋予了IR反射性能，以及包围所述n个Ag层的n+1个介电层。

Ag层或者不同的高传导性金属如Au和Cu的层可以是为涂覆玻璃产品带来IR反射性能的主要成分。典型地，Ag层为80-200mg/m²。

介电和IR反射层的选择使得能够控制涂覆玻璃产品的美观性。在透射时以及在外侧反射时，具有a*和b*的负的且充分平衡的值的中性颜色比其它任何涂覆玻璃颜色更具吸引力。这些介电层是透明的并且需要对更易受损的金属层给予充分的保护。典型地，该介电材料是TiO₂、ZnO、SnO₂、ZrO₂、Si₃N₄、AlN或者组合如SnZn_xO_y或SiO_xN_y，即分别来自SnO₂至ZnO和SiO₂至Si₃N₄的所有可能的混合物。

当最后介电层是叠层结构（stack）的最外层时，即其与外部环境接触时，它因而要满足在化学、机械耐久性以及在某些情况下的热耐久性方面的特定要求。对于高化学和机械耐久性的要求在下面的实例中显示：储存过程中的湿气，涂层的腐蚀（接触该涂层的盐、酸），在海外运输过程中的腐蚀，在玻璃的运输、切割、碾磨和装配过程中的抗划伤性等。

出于安全的原因以及在某些国家的法规要求，更多的涂层目前也进行热处理。所述涂层因而应当也能够耐受玻璃的热处理，该热处理典型地是在600℃-750℃，优选650℃-700℃下数分钟的处理，这取决于玻璃的种类、涂层的厚度和组成、所希望的热处理的类型等。热处理可对涂层的性能具有大的影响，如贯穿该叠层结构的材料扩散以及金属或氮化物层的氧化。例如，Ti或TiN顶层（topcoat），即叠层结构的最外层，有时被用于对可回火涂层进行更好的保护。这个层将获取氧，转化为TiO₂并且同时保护该叠层结构免受过分剧烈的氧化。为了更好的抗划伤性，碳（C）也被用作顶层。在热处理之后，C以CO₂气体形式消失。功能IR反射Ag层也常常被阻挡层如Ti或NiCr保护，该阻挡层可在热处理过程中氧化，同时保护Ag层免于氧化。热处理因而对涂覆玻璃的性能具有巨大的影响。

目前广泛用于制造这种Ag基Low-e涂层的方法是物理气相沉积（PVD），更特别地是磁控溅射。这种方法产生性能非常良好的涂层，其具有非常良好的光能量性能、高选择性、非常低的辐射率兼有高透明度和低反射性，具有非常良好的均匀性。但这种技术的缺点在于该叠层结构的化学和机械耐久性。因而，具有Ag层的PVD涂层通常在中空玻璃单元（IGU）中在保护的气氛和受控的湿度下进行保护。还尝试了在运输的过程中使用例如薄塑料膜（在组装时其被去除）来更好地保护涂层。