離線(xiàn)雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系開(kāi)發(fā)淺談

【中玻網(wǎng)】0引言
　　
　　目前國內使用的Low-E鍍膜玻璃產(chǎn)品主要是單銀Low-E鍍膜玻璃，只有少數幾家玻璃加工企業(yè)可以生產(chǎn)雙銀Low-E鍍膜玻璃（以下簡(jiǎn)稱(chēng)雙銀Low-E），且具有較成熟的生產(chǎn)技術(shù)，而這幾家玻璃企業(yè)所生產(chǎn)的雙銀Low-E多為自產(chǎn)自用。隨著(zhù)國家建筑節能要求的不斷提升，建筑節能性能更高的雙銀Low-E的需求量也在不斷提高。目前國內Low-E玻璃市場(chǎng)中，雙銀Low-E使用量不到單銀Low-E使用量的10％。限制雙銀Low-E推廣和使用的原因主要有兩點(diǎn)：一是雙銀Low-E鍍膜玻璃工藝技術(shù)難度非常大，生產(chǎn)技術(shù)整體不夠成熟；二是雙銀Low-E市場(chǎng)價(jià)格較高。所以，只有了解雙銀Low-E膜系的開(kāi)發(fā)過(guò)程，解決雙銀Low-E在生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現雙銀Low-E鍍膜玻璃的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的穩定，才能夠使這種節能性能更高的產(chǎn)品的成本降低，并得到更廣泛的推廣和使用。本文即通過(guò)雙銀Low-E膜系開(kāi)發(fā)過(guò)程的分析，明確了在雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系的開(kāi)發(fā)過(guò)程中應注意的問(wèn)題，并從實(shí)際生產(chǎn)的角度提出了一些對于雙銀Low-E膜系開(kāi)發(fā)的建議。
　　
　　1技術(shù)背景
　　
　　真空磁控濺射鍍膜技術(shù)是通過(guò)真空磁控濺射鍍膜機實(shí)現的，鍍膜機內由不同級別的真空泵抽氣，在系統內營(yíng)造出一個(gè)鍍膜所需的真空環(huán)境，真空度要達到Low-E鍍膜所需的本底真空，一般在（1~5）×10-8Pa。在真空環(huán)境中向靶材（陰較）下充入工藝氣體氬氣（Ar），氬氣在外加電場(chǎng)（由直流或交流電源產(chǎn)生）作用下發(fā)生電離生成氬離子（Ar+），同時(shí)在電場(chǎng)E的作用下，氬離子加速飛向陰較靶并以高能量轟擊靶表面，使靶材產(chǎn)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子（或分子）沉積在玻璃基片上形成薄膜。同時(shí)被濺射出的二次電子在陰較暗區被加速，在飛向基片的過(guò)程中，落入設定的正交電磁場(chǎng)的電子阱中，直接被磁場(chǎng)的洛倫茲力束縛，使其在磁場(chǎng)B的洛倫茲力作用下，以旋輪線(xiàn)和螺旋線(xiàn)的復合形式在靶表面附近作回旋運動(dòng)。電子e的運動(dòng)被電磁場(chǎng)束縛在靠近靶表面的等離子區域內，使其到達陽(yáng)較前的行程大大增長(cháng)，大大增加碰撞電離幾率，使得該區域內氣體原子的離化率增加，轟擊靶材的高能Ar+離子增多，從而實(shí)現了磁控濺射高速沉積的特點(diǎn)。在運用該機理開(kāi)發(fā)Low-E膜系的過(guò)程中，要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：①保證整體工藝中各個(gè)環(huán)節的可靠性。具體包括靶材質(zhì)量、工藝氣體純度、原片新鮮程度、原片清洗質(zhì)量等基礎因素，這一系列因素會(huì )對Low-E鍍膜玻璃產(chǎn)品的較終質(zhì)量產(chǎn)生影響。②選擇合適的靶材。要建立的膜系是通過(guò)對陰較的前后順序布置實(shí)現的。③控制好各環(huán)節的工藝性能及參數。如適合的本底真空度、靶材適用的濺射功率、工藝氣體和反應氣體用量與輸入均勻性、膜層厚度等�？傊�，只有控制好以上各因素，才能夠保證所開(kāi)發(fā)的雙銀Low-E鍍膜玻璃具有穩定的顏色、優(yōu)異的機械性能和可加工性。
　　
　　此外，在雙銀膜系開(kāi)發(fā)過(guò)程中，原始數據的積累和歸納分析非常重要。原始數據應該包括：膜層結構、各個(gè)單層膜的厚度和均勻性調試數據、雙銀Low-E樣片的光學(xué)參數、面電阻及理化性能試驗數據等。
　　
　　2雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系的開(kāi)發(fā)過(guò)程
　　
　　雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系開(kāi)發(fā)過(guò)程中有3個(gè)必要條件必須保證：一是硬件的保證。離線(xiàn)雙銀Low-E產(chǎn)品的實(shí)現是基于可生產(chǎn)大面積建筑用鍍膜玻璃的真空磁控濺射設備；二是合理的膜層結構設計�；趯Ω髂硬牧闲阅艹浞掷斫庹莆盏幕A上，進(jìn)行合理的膜層結構設計，才能確保產(chǎn)品在機械性能、舒緩反應性能、可加工性上的優(yōu)異表現；三是有清晰的開(kāi)發(fā)流程。明確開(kāi)發(fā)流程各階段的關(guān)鍵參數及工作要點(diǎn)，重視原始數據的記錄和分析。
　　
　　2.1儀器和設備
　　
　　目前，國內雙銀Low-E鍍膜玻璃的膜系開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)基本都是在相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)內完成的，一般在開(kāi)發(fā)過(guò)程中所需要的儀器和設備見(jiàn)表1。

　　2.2膜層結構設計
　　
　　隨著(zhù)量子化學(xué)和凝聚態(tài)物理理論上的不斷打破以及計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，人們可以根據所需要的材料結構和性能，設計出滿(mǎn)足要求的材料，即材料設計（materialsdesign）方法�，F代膜層的結構設計從原子、分子層次進(jìn)行，即按照應用目標，可以先運用相關(guān)商業(yè)軟件（MS或者其他專(zhuān)項使用軟件）進(jìn)行設計，獲得預期目標，掌握各個(gè)因素在膜層中所起的作用，例如各膜層的成玻璃深加工分，厚度，匹配順序等對產(chǎn)品綜合性能的影響，再與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗相結合，可以科學(xué)指導膜層設計，降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期。材料制備技術(shù)的整體提升，更得以使原子、分子為起點(diǎn)設計的材料合成，在微觀(guān)尺度上控制其結構的目標實(shí)現。例如，在高真空條件下的磁控濺射、分子束外延、納米粒子組合、調制、膠體化學(xué)方法等，使材料研究、薄膜制備設備對設計加以驗證，進(jìn)而擴大到工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)全過(guò)程。