專利名稱：紫外線截止鍍膜玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑玻璃材料、汽車用玻璃材料和照明燈具玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在玻璃基板上鍍制具有紫外線截止功能膜層的玻璃及其制備方法。
背景技術(shù)：
紫外線會使高分子有機物老化，在一些特殊的場合需要阻止紫外線從玻璃射入或射出。例如在太陽能電池的組成構(gòu)件上需要用到有機樹脂，特別是航空、航天活動中航空器上的太陽能電池，都會因紫外線的照射而使轉(zhuǎn)變效率下降。特別是在宇宙空間，那里的紫外線強度是地球表面的20倍左右。居室、博物館、汽車內(nèi)的物質(zhì)，例如紙張、織物、某些珍貴文物等在紫外線的照射下會老化、變質(zhì)。
目前，制備阻擋紫外線玻璃的方法是，在玻璃組分中添加鈰離子，Ce+3起強的空穴俘獲中心的作用，Ce+4起強的俘獲電子的作用，這樣就使照射所產(chǎn)生的電子和空穴被鈰離子俘獲，它們的吸收帶正好處于紫外區(qū)。紫外線被阻擋的量與玻璃厚度和鈰的摻入量有關(guān)。存在的問題是，盡管鈰離子吸收紫外線，但是還會有部分透射玻璃；另外，用熔制法制備玻璃吸收紫外線，工藝復(fù)雜，鈰離子的添加量不易控制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種紫外線截止鍍膜玻璃及其制備方法，紫外線截止鍍膜玻璃的紫外線截止率高，不影響玻璃的可見光透射率；其紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法簡單。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是紫外線截止鍍膜玻璃，包括玻璃基片，其特征是玻璃基片上鍍有氧化鈦-氧化鈰膜層。
所述的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦10-90％，氧化鈰10-90％。
所述的有氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為10～500納米。
紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，其特征是包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦10-90％，氧化鈰10-90％；b).在純氬氣或在氧氬混合氣體氛圍中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得紫外線截止鍍膜玻璃，濺射氣壓范圍為0.10Pa-3.0Pa，濺射時氬氧混合氣體中氧氣所占質(zhì)量百分比為0＜至≤90％。
所述的步驟玻2)中的玻璃基片鍍膜時采用在線加熱，熱處理溫度為20～800℃。
所述的步驟玻2)中得到的紫外線截止鍍膜玻璃采用離線熱處理，熱處理溫度為20～800℃，熱處理時間為10-120分鐘。
用磁控濺射法在玻璃基片上鍍氧化鈦和氧化鈰膜，除鈰離子吸收紫外線外，Ti離子在波長為380nm左右也有強烈吸收。Ti和Ce離子復(fù)合，能完全截止紫外線，紫外線截止率高，不影響可見光透過率。本發(fā)明的制備方法與現(xiàn)有的在玻璃組分中添加鈰離子熔制玻璃制備的紫外線吸收玻璃相比，具有工藝簡單靈活的特點。采用在線加熱或離線熱處理可以使膜與玻璃的結(jié)合更加牢固，可以使薄膜的析晶更加完整。
通過改變膜層中氧化鈦和氧化鈰的比值，調(diào)節(jié)其顏色；改變膜層厚度，可使該膜層結(jié)構(gòu)的鍍膜玻璃得到所需要的可見光透射率、反射顏色、透射色。鍍膜玻璃能夠完全截止紫外線，根據(jù)膜層的厚度調(diào)節(jié)鍍膜玻璃的可見光透射率在30～85％變化，鍍膜玻璃的反射色從淡黃到淺黃變化；避免紫外線透過玻璃而使室內(nèi)的物質(zhì)老化、變質(zhì)。
本發(fā)明在建筑玻璃、汽車玻璃和燈具玻璃工業(yè)方面具有廣泛的應(yīng)用，前景廣闊。
具體實施例方式
實例1紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，靶材中氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為1/3；b).在純氬氣氛圍中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得到紫外線截止鍍膜玻璃，濺射氣壓為0.4Pa，鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為210nm。由鍍膜設(shè)備中的膜厚控制儀控制膜層厚度。
c).對得到的紫外線截止鍍膜玻璃采用不在線加熱——指鍍膜過程中玻璃不被加熱，加熱溫度為220℃，加熱時間為20分鐘。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為1/3；紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率78％，380nm以下波長的紫外線截止94％；膜層反射色呈淡黃。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例2紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，靶材中氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為1/3；b).在氬氣和氧氣的混合氣體中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得紫外線截止鍍膜玻璃，濺射氣壓為0.4Pa，濺射時氬氧混合氣體中質(zhì)量比例為氧氣∶氬氣＝1∶20；鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為210nm。
c).對得到的紫外線截止鍍膜玻璃采用不在線加熱，加熱溫度為800℃，加熱時間為10分鐘。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為1/3；紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率81％，380nm以下波長的紫外線截止93％膜層反射色呈淡黃。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例3紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，靶材中氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為3/2；b).在氧氬混合氣體中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得紫外線截止鍍膜玻璃，濺射氣壓為0.4Pa，濺射時氬氧混合氣體中質(zhì)量比例為氧氣∶氬氣＝1∶20；鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為210nm。
c).對得到的紫外線截止鍍膜玻璃采用不在線加熱，加熱溫度為20℃，加熱時間為120分鐘。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為3/2；紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率79％，380nm以下波長的紫外線截止99％；膜層反射色呈淡黃。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例4紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，靶材中氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為3/2；b).在純氬氣氛圍中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得紫外線截止鍍膜玻璃，濺射氣壓為0.4Pa，鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為210nm。
c).對得到的紫外線截止鍍膜玻璃采用不在線加熱，加熱溫度為100℃，加熱時間為60分鐘。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為3/2；紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率79％，380nm以下波長的紫外線截止99.9％；膜層反射色呈淡黃。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例5紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，靶材中氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為3/2；b).在純氬氣氛圍中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得紫外線截止鍍膜玻璃，濺射氣壓為0.4Pa；采用玻璃基片在線加熱，玻璃基片進(jìn)入鍍膜室開始，到鍍膜結(jié)束，一直加熱，加熱溫度為220℃；鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為210nm。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為3/2；紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率83％，380nm以下波長的紫外線截止94％；膜層反射色呈淡黃。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例6紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，靶材中氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為3/2；b).在氧氬混合氣體中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得紫外線截止鍍膜玻璃，濺射氣壓為0.4Pa，濺射時氬氧混合氣體中質(zhì)量比例為氧氣∶氬氣＝1∶20；采用玻璃基片在線加熱，玻璃基片進(jìn)入鍍膜室開始，到鍍膜結(jié)束，一直加熱，加熱溫度為220℃；鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為210nm。
紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率79％，380nm以下波長的紫外線截止99％；膜層反射色呈淡黃。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例7紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，靶材中氧化鈰和氧化鈦的質(zhì)量比為3/2；b).在純氬氣氛圍中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得紫外線截止鍍膜玻璃，濺射氣壓為0.4Pa，鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為310nm。
c).對得到的紫外線截止鍍膜玻璃采用不在線加熱，加熱溫度為500℃，加熱時間為30分鐘。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率73％，380nm以下波長的紫外線截止99.8％；膜層反射色呈淺黃。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例8紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦10％，氧化鈰90％；b).在純氬氣氛圍中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得產(chǎn)品，濺射氣壓范圍為0.10Pa，鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為10nm。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦10％，氧化鈰90％。紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率89％，380nm以下波長的紫外線被截止96.8％。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例9紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦90％，氧化鈰10％；b).在純氬氣氛圍中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得產(chǎn)品，濺射氣壓為3.0Pa，鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為500nm。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦90％，氧化鈰10％。紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率80％，380nm以下波長的紫外線被截止99.8％。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例10紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦10％，氧化鈰90％；b).在氧氬混合氣體中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得產(chǎn)品，濺射氣壓為0.10Pa，濺射時氬氧混合氣體中質(zhì)量比例為氧氣∶氬氣＝0.01∶1，采用玻璃基片在線加熱，玻璃基片進(jìn)入鍍膜室開始，到鍍膜結(jié)束，一直加熱，加熱溫度為20℃；鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為50nm。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦10％，氧化鈰90％。紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率85％，380nm以下波長的紫外線截止95.8％。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例11紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦90％，氧化鈰10％；b).在氧氬混合氣體中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得產(chǎn)品，濺射氣壓為3.0Pa，濺射時氬氧混合氣體中質(zhì)量比例為氧氣∶氬氣＝0.9∶1，采用玻璃基片在線加熱，玻璃基片進(jìn)入鍍膜室開始，到鍍膜結(jié)束，一直加熱，加熱溫度為800℃；鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為500nm。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦90％，氧化鈰10％。紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率78％，380nm以下波長的紫外線截止99.8％。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
實例12紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦50％，氧化鈰50％；b).在氧氬混合氣體中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得產(chǎn)品，濺射氣壓為3.0Pa，濺射時氬氧混合氣體中氧氣所占質(zhì)量百分比為50％，采用玻璃基片在線加熱，玻璃基片進(jìn)入鍍膜室開始，到鍍膜結(jié)束，一直加熱，加熱溫度為800℃；鍍氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為500nm。
得到紫外線截止鍍膜玻璃的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦90％，氧化鈰10％。紫外線截止鍍膜玻璃的性能如下可見光透過率78％，380nm以下波長的紫外線截止99.8％。鍍膜玻璃的理化性能符合“鍍膜玻璃理化性能測試標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.紫外線截止鍍膜玻璃，包括玻璃基片，其特征是玻璃基片上鍍有氧化鈦-氧化鈰膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外線截止鍍膜玻璃，其特征是所述的氧化鈦-氧化鈰膜層中，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦10-90％，氧化鈰10-90％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紫外線截止鍍膜玻璃，其特征是所述的有氧化鈦-氧化鈰膜層厚度為10～500納米。
4.紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，其特征是包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦10-90％，氧化鈰10-90％；b).在純氬氣或在氧氬混合氣體氛圍中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得紫外線截止鍍膜玻璃，濺射氣壓范圍為0.10Pa-3.0Pa，濺射時氬氧混合氣體中氧氣所占質(zhì)量百分比為0＜至≤90％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，其特征是所述的步驟玻2)中的玻璃基片鍍膜時采用在線加熱，熱處理溫度為20～800℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，其特征是所述的步驟玻2)中得到的紫外線截止鍍膜玻璃采用離線熱處理，熱處理溫度為20～800℃，熱處理時間為10-120分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在玻璃基板上鍍制具有紫外線截止功能膜層的玻璃及其制備方法。紫外線截止鍍膜玻璃，包括玻璃基片，其特征是玻璃基片上鍍有氧化鈦－氧化鈰膜層。紫外線截止鍍膜玻璃的制備方法，其特征是包括如下步驟1).首先對待鍍膜玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥后，進(jìn)行預(yù)真空過渡；2).然后采用磁控濺射鍍制方法鍍制膜層a).配制靶材，靶材由氧化鈦和氧化鈰組成，氧化鈦和氧化鈰各組份所占質(zhì)量百分比為氧化鈦10－90％，氧化鈰10－90％；b).在純氬氣或氧氬混合氣體氛圍中對玻璃基片進(jìn)行磁控濺射鍍膜得產(chǎn)品，濺射氣壓范圍為0.10Pa－3.0Pa。紫外線截止鍍膜玻璃的紫外線截止率高，不影響玻璃的可見光透射率；其制備方法簡單靈活。
文檔編號C23C14/34GK1603267SQ200410061019
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者趙青南, 倪佳苗, 張乃芝, 趙修建 申請人:武漢理工大學(xué)