具附加金屬的含氧化錫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錫層的低輻射涂層的涂層制品
[0001] 本發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（10W-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層，其含有氧化錫，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）。根據本發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] 發明背景
[0003] 本領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，更優選是至少約600攝氏度，且更優選是至少620攝氏度。該高溫（例如， 5-10分鐘或更多）經常使涂層損壞和/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（low-E)和/或低片電阻特征使該涂層制品 可阻擋相當數量的紅外輻射，從而減少車輛或建筑物內部不需要的熱量。
[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反射層上方使用觸層， 隨后是中央氧化錫（Sn0 2)介質層。'096專利的涂層中的Sn02被發現經熱處理產生微結晶 和應力，造成Sn0 2、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，發現氧化錫（例如，Sn0 2)在經熱處理產 生結晶和應力中明顯改變，其將降解ZnO的結構，從而Ag在其上生長。此外，可能會導致較 差的Ag質量和/或較差的涂層熱穩定性，例如不合需要的較高的A E*值。
[0006] 發明的示例性實施例概述
[0007] 如上所述，本領域的技術人員應理解，需要一種具涂層（例如，低輻射涂層）的涂 層制品，帶有至少一個介質層，不會遭受如上所述的與純Sn0 2介質層相關的一個或多個問 題。在示例性實施例中，發現在含有氧化錫（例如，Sn02)的介質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 可被添加至氧化錫：Pd, Ag, Bi, In, Sb, Al, Mg和/或Cu。三元和/或二元合金（包括其的氧 化物）可用來替代氧化物層中的一些錫，從而使介質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 具有附加金屬的含氧化錫的介質層結構，更加混亂并使層和涂層更穩定。在此發現，材料的 結構越混亂，則越穩定（例如經熱處理）。該含有氧化錫的介質層，被添加有其他金屬時，可 作為本發明的示例性實施例中的任何合適的低輻射涂層中的介質層，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 質層需要上述材料。示例性實施例中，含有氧化錫的介質層，被添加有其他金屬時，可用于 包括其他材料的介質層的涂層中，例如氮化硅（例如，Si3N4)、Sn02、ZnO、和/或類似等。
[0008] 在本發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：第一介質層；第一和第二紅外反射層，位于所述玻璃基片上并至少配置在 所述第一介質層之上；和第二介質層，至少位于所述第一和第二紅外反射層之間，其中，所 述第二介質層包括以下一個或多個的氧化物：SnPd,SnAg,SnMg,SnSb,SnZnBi,SnlnZn,SnZn Sb,SnZnAl,SnZnMg,SnCuSb,SnCuBi,SnBi,SnW,SnSbBi,SnZnCu,SnZnBiln和SnlnGa。
[0009] 在本發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：介質層；和位于所述玻璃基片上的紅外反射層，其中，所述介質層包括以下 一個或多個的氧化物：SnPd, SnAg, SnMg, SnSb, SnZnBi, SnlnZn, SnZnSb, SnZnAl, SnZnMg, SnC uSb, SnCuBi, SnBi, SnW, SnSbBi, SnZnCu,和 SnlnGa。
[0010] 在本發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：介質層；和位于所述玻璃基片上的紅外反射層，其中，所述介質層包括以 下一個或多個的氧化物：SnPd, SnAg, SnlnZn, SnCuSb, SnCuBi, SnW, SnZnCu, SnZnBi In,和 SnlnGa。介質層可位于紅外反射層之上和/或之下。
[0011] 附圖簡要說明
[0012] 圖1是根據本發明的示例性實施例的涂層制品的橫截面圖。
[0013]圖2是根據本發明的另一個示例性實施例的涂層制品的橫截面圖。
[0014]圖3是根據本發明的另一個示例性實施例的涂層制品的橫截面圖。
[0015]圖4是根據本發明的另一個示例性實施例的涂層制品的橫截面圖。
[0016] 示例性實施例的具體說明
[0017] 在此，整個附圖中相同的參照符號表示相同的部分。在本發明的示例性實施例中， 圖1-4實施例中的層優選是通過陶瓷或金屬對象經飛濺沉積被形成。
[0018] 根據本發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。
[0019] 在示例性實施例中，發現含有氧化錫（例如，Sn02)的介質層（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克服上述的一個或多個問題。例如，在將 介質層13,15,23,和40中的一個或多個派射沉積至涂層時以下金屬中的一個或多個可被 添加至氧化錫：Pd, Ag, Bi, In, Sb, Al, Mg,和/或Cu。三元和/或二元合金可用來替代氧化 物介質層（例如，層13, 15, 23, 40中的一個或多個）中的一些錫，使介質層和整個涂層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，SnPd的二元合金可用來替代氧化物介質層（例如，層 13, 15, 23, 40中的一個或多個）中的一些錫，使介質層和整個涂層30,60, 70具有更好的熱 穩定性。其他的示例中，SnAg, SnSb, SnBi, SnW,或SnMg的二元合金用來替代氧化物介質層 (例如，層13, 15, 23, 40中的一個或多個）中的一些錫，使介質層和整個涂層30,60, 70具有 更好的熱穩定性。其他的不例中，SnZnBi, SnlnZn, SnZnSb, SnZnAl, SnZnMg, SnZnCu, SnlnGa, SnSbBi，SnCuBi，或SnCuSb的三元合金可用來替代氧化物介質層（例如，層13, 15, 23, 40中 的一個或多個）中的一些錫，使介質層和整個涂層30,60, 70具有更好的熱穩定性。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。該附加金屬的含有 氧化錫的介質層，優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。
[0020] 具附加金屬的含氧化錫的介質層結構，更加混亂并導致層和涂層更穩定。在此發 現，材料的結構越混亂，則可能越穩定（例如，經熱處理）。該含有氧化錫的介質層，其中添 加有其他金屬，可作為本發明的示例性實施例中的任何合適的低輻射涂層中的介質層，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錫的介質 層，還可在含有類似氮化硅（例如，Si 3N4)、Sn02、ZnO和/或圖1-4中所示材料的其他介質 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錫的介質層，可提高熱穩 定性，例如，較低的玻璃側反射A E*值。在本發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Sn02相比，由于熱處理其玻璃側反射A E*值至少低 1. 〇 (更優選是低1. 5或2. 0)。在本發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，其玻璃側反射A E*值不超過5，更優選是不超過4. 5或4. 0。
[0021] 在實施例中，其中具有附加金屬的含氧化錫的介質層（13，15和/或40)，位于含 有氧化鋅的種子層（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 的接觸層（7和/或17)下面的層結構和熱穩定性與ZnO的紋理生長（002)和其上的銀生 長（111)相關。純SnOjl受到包括高應力的結構變化，其通常會降低涂層的光穩定性和熱 穩定性，例如，經熱處理。純SnOjl通常由于濺射沉積為非晶質，但經熱處理成為晶體。在 此所述的含有氧化錫的介質層配置有附加的金屬，可減少該結構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或基本非晶質，甚至在熱處理之后。由 此將提高低輻射涂層的整體性能。
[0022] 在本發明的示例性實施例（例如，圖1-2和4)，涂層包括雙銀堆棧，但本發明并不 是在所有的情況下受限于此。根據本發明的示例性實施例，具有低輻射涂層的涂層制品，其 片電阻（R s)小于或等于7. 0 (更優選是小于或等于5. 0,甚至更優選是小于或等于4. 0或 3. 0)(在選擇性熱處理之前和/或之后被測量）。根據本發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,更優選是不超過0.07,且最優選是不 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，根據本發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%，更優選是至少約40%，甚至更優選是至 少約50 %，并有可能至少約60 %。
[0023]在此使用的"熱處理（heat treatment) "和"熱處理（heat treating) "表示將制 品加熱至一定的溫度來實現含有玻璃的涂層制品的