[发明专利]不使用金属底漆层制造银基低发射率涂层的方法和设备以及用其制造的制品

说明书

本发明一般涉及磁电管溅射真空沉积的领域，更具体说，涉及具有红外反射金属层但没有贴面金属底漆层的多层涂层溅射，以及涉及用其制造的制品。

日光中含有光能，光能一般分为三个宽广的区域：紫外、可见和红外。作为许多商业应用，如建筑物的门窗或汽车窗户，要求减少从建筑物和汽车经窗进出的光能，即热量。这可以通过减少从这三个区域中任何一个区域透射的光能。但是，除去太多的可见光能是不实际的，因为这会影响人经窗观看的能力。因此要求尽可能多地阻止更多的其余的光能，如红外能，这将能实现最大地减少透射的光能，同时又不对可见光的透射造成不利的影响。

为了减少红外光能的透射，众所周知的是在玻璃底材上沉积金属反射层，如银、金、铝或铜。如果仅涂布红外反射金属，这会造成象镜子一样的效果，从而也会反射可见光。因此，在红外反射层的一侧或两侧一般加有抗反射层，结果得到的底材可高度反射红外光能，但是，也高度透过可见光。这些抗反射层一般由介电材料形成，例如，金属氧化物，如Zn₂SnO₄、In₂SnO₄、TiO₂、SnO₂、In₂O₃、ZnO、Si₃N₄或Bi₂O₃等。

红外反射和抗反射层一般是在玻璃底材上以熟知的溅射技术，如磁电管溅射真空沉积用阴极溅射涂布机形成的。抗反射层一般是在活性气体(例如富氧气氛中)通过金属或金属合金阴极的溅射而沉积在底材上，在玻璃底材表面上形成金属氧化物介电涂层。由红外反射金属如银制成的阴极是在非活性的，例如无氧的惰性气体(如氩)中通过溅射将红外反射金属层沉积在抗反射层上。无氧的惰性气体用于将金属层沉积，并防止红外反射金属阴极的氧化，为防止在随后进行的抗反射层溅射时由氧化或聚集产生的银层的破裂，将保护金属底漆层，如铜、铌、钛、钽、铬、钨、锌、铟、镍-铬合金或类似的金属沉积在银层上。

在美国专利5,318,685中公开了这些金属底漆层形成的实例，这篇专利在此引为参考。这些金属底漆层一般厚度约为10-30埃，并是牺牲层。即金属底漆层的厚度决定于系统的涂布参数，从而大多数金属底漆层在随后的抗反射层溅射中发生反应，例如被氧化。在完全氧化后保护的金属底漆层成为透明的，从完全氧化后的金属底漆层对光的透射和涂布的底材的反射质量不会产生不利影响。但是，金属底漆层的随后氧化不容易控制，常常氧化不完全。另外，某些金属底漆的金属原子常同红外反射金属层的金属形成合金，这使两层之间的界面恶化。

尽管用于制造低发射率的涂布的底材一般是可接受的，但是，传统的方法仍有缺点。例如，对于要使用而没有进一步热处理或调节的涂布的玻璃来说，如果在随后的抗反射层涂布中不是所有的金属底漆层受到氧化，则残余的底漆层会引起可见光透射率的降低。此外，在随后的抗反射层涂布后残余的金属底漆层的量和厚度对涂层的物理性质，如涂布的底材的硬度会有影响。因此，应只涂布和在随后抗反射层溅射中受到氧化的一样多的金属底漆层。但是，将金属底漆层的厚度控制到如此所要求的精确程度，例如10-30埃，具有明显的加工复杂性。精确的厚度控制在例如一原子层是困难的。另外，控制金属底漆层的氧化也是困难的。除了底漆层的不完全氧化限制外，用传统的涂布机，由于需要将含氧抗反射涂布区与无氧的红外反射金属涂布区随意地，浪费了有价值的涂布空间。

此外，如果涂布的底材要进一步热处理，如弯曲、热加固或回火，则在加工中必须增加金属底漆层的厚度，以留下足够的未氧化的残余的金属底漆用于在这样的随后的热处理时保护银层。这意味着，作为商业目的，一般必须保持两种涂布的底物，一种相对薄的能够直接使用的氧化的底漆层，另一种具有相对厚的底漆层具有未氧化的金属底漆以用在进一步热处理后。但是，对于涂层性质，如颜色、透射率和光雾，会受到更厚的底漆层的传统的低发射率涂布的底材随后的热处理的不利影响是常见的。

现在如那些熟悉这一领域的人可以理解的，提供具有一或多个红外反射金属层而不需要传统的金属底漆层以及气制备方法是适宜的。

由本发明制备的涂布的制品(例如汽车上透明的，例如防护风罩或建筑物窗户)具有沉积在底材上的红外反射金属层，例如银层，以及沉积在银层上的陶瓷层，例如掺铝的氧化锌层。附加的抗反射或陶瓷层可以沉积在红外反射金属层之下或陶瓷层之上。