Термооброблюваний скляний виріб (варіанти)

Номер патенту: 27311

Опубліковано: 15.09.2000

Автори: Гартіг Клаус В., Лінгл Філіп Дж., Налепка Реймонд

Завантажити PDF файл.

Текст

1. Термообрабатыеаемое стеклянное изде лие, включающее стеклянную подложку, снабжен ную покрытием, отличающееся тем, что покрытие состоит из четырех слоев, при этом первый и тре тий слои состоят из оксида или нитрида металла, выбираемого из класса, охватывающего никель и никелевый сплав, содержащий, по меньшей мере, 50 мас.% никеля, второй слой состоит из металла, выбираемого из класса, охватывающего никель и никелевый сплав, содержащий, по меньшей мере, 50 мас.% никеля, и четвертый слой, состоящий из класса, о хва ты вающе го оло во, цинк, ти тан и и х сплавы. 2. Термообрабатываемое стеклянное изделие по п.1, о тличающееся тем, что покрытие состои т из напыленных слоев. 3. Термообрабатываемое стеклянное изделие, включающее стеклянную подложку, снабженную покрытием, отличающееся тем, . что покрытие состоит из пяти слоев, при этом первый и пятый слои со держат оксид металла , выбираемого из класса, о хва ты вающе го оло во, цинк, ти тан и и х сплавы, второй и че твертый слои содержат оксид или нитрид металла, выбираемого из класса, ох ва ты вающе го никель и сплав никеля , содержа щий, по меньшей мере, 50 мае % никеля, и третий слой, содержащий металл, выбираемый из класса, охва тывающе го никель г сплав никеля, содержащий, по меньшей мере, 50 мае % никеля. 4. Термообрабатываемое стеклянное изделие по п.З, отличающееся тем, что стеклянная подложка представляет собой «флоат-стекло» зеленой окраски 5 Термообрабатываемое стеклянное изделие по л 3, отличающееся тем, что первый и пятый слои состоят из оксида олова. 6. Термообрабатываемое стеклянное изделие по п.З, о тличающееся тем, что второй, третий и че т вертый слои состоят из одного и того же металла. 7. Термообрабатываемое стеклянное изделие по п.5, отли чающееся тем, что первый и пятый слои состоят из стехиометрического оксида олова 8 Термообрабатываемое стеклянное изделие по п.З, отли чающееся тем, что второй, тре тий и четвертый слои представляют собой сплав с содержанием никеля более 70 мае %. 9. Термообрабатываемое стелянное изделие по п.З, о тличающееся тем, что первый и пятый слои состоят из стехиометрического оксида олова, тре тий слой состоит из сплава, включающего никель, железо, хром, углерод, алюминий и иттрий, а вто рой и че твертый слои состоя т из оксида сплава третьего слоя 10. Термообрабатываемое стеклянное изделие по п.9, о тли чающее ся тем, что тре тий слой содер жит никеля - 75 ,45 мае % , железа - 4 ,00 мас.% , хрома-16,00 мас.%, углерода-0,04 мае %, алюминия-4,50 мас.% и иттрия - 0,01 мае % Настоящее изобретение относится к стеклам, снабженным особыми покрытиями, которые можно в дальнейшем подвергать тепловой обработке при температурах, достаточно высоких для изгибания, теплового упрочнения и/или закалки стекла Настоящее изобретение наиболее предпочтительно в производстве строительных и автомобильных стекол Популярность стекол с покрытиями из металлов и оксидов металлов в строительстве и автомобильном дизайне хорошо известна. Из вестно, что манипулирование с системой наслоения покрытий, обычно путем выбора конкретных металлов и/или окислов металлов, и/или толщины, как правило, позволяет достаточно успешно достичь желаемой отражающей способности, прозрачности, излучающей способности и долговечности, а также окраски (описания к американским па тен там №№ 393 5351 , 44 158 77 ,44 6288 3 . 3826728, 3681042, 3798146 и 4594137 и др ) Из литературных источников хорошо известно также, что из множества достато чно при СМ О со СМ 27311 емлемых те хнологий нанесения таких покрытий одной из самых эффективных и , следова тельно, предпочтительной является широко распространенная технология, называемая "техникой нанесения улучшенного магнитным путем напыляемого покрытия". Такая техника представлена в описании к американскому патенту № 4166018 и признана фундаментальной техникой в данной области (см. также работу Мунца и др. Performance and sputering Criteria of Modem Archrtektural Glass Coating, sPlE, том 325, Op tikal Thin Films, 1982, стр. 65-73). Несмотря на эффективность для многих известных слоисты х систем, применение техники нанесения покрытия напылением в меньшей степени сказывается на улучшении качеств механической долговечности, чем другого метода, называемого "пиролитической" технологией. Как обратная функция, однако, системы с напыленными покрытиями часто характериз уются более высокой способностью отражать инфракрасные лучи, чем типичные пиролитические покрытия. Кроме того, признано, что стекла с напыленными покрытиями обычно обладают улучшенными оптическими свойствами и работоспособностью при нагреве , чем пироли тиче ски нанесенные покры-, тия, в частности такие, которые обладают улучшенной однородностью, хорошей излучающей способностью и улучшенными эксплуатационными характеристиками на солнечном свету. Совершенно очевидно, что если бы была возможность адаптации техники нанесения покрытия напылением к конкретным системам покрытий, где механическая долговечность системы с напыленным покрытием могла бы приблизиться или сравняться с пиролитической технологией, сохраняя одновременно с этим выдающиеся достоинства техники нанесения покрытий напылением, это оказалось бы существенным техническим прогрессом. Предпочтительные варианты воплощения изобретения, существо которого изложено ниже, позволяют достичь этой долгожданной цели. В последние годы популярность стекол с покрытиями послужила причиной многочисленных попыток создания стеклянных изделий, на которые перед тепловой обработкой можно было бы наносить покрытия и которые после этого можно было бы подвергать тепловой обработке без нежелательного изменения характеристик самих изделий с покрытиями. Одной из причин этого является, например, то, что нанесение равномерного покрытия на уже изогнутый кусок стекла сопряжено с исключительно большими затруднениями технологического порядка. Хорошо известно, что технология нанесения на плоскую стеклянную поверхность равномерного покрытия с последующим изгибанием стекла значительно проще технологии с предварительным изгибанием стекла. В последнее время для изготовления стеклянных изделий, пригодных для тепловой обработки, которые затем можно подвергать тепловой обработке путем закаливания, для изгибания или осуществления технологии, известной как "тепловое упрочнение", были разработаны некоторые технические приемы. В общем многие из таких те хнических приемов страдают такими недостат ками, как отсутствие практиче ской пригодности для тепловой обработки при повышенных температура х, необходимых для достижения экономичности операций изгибания, закалки и/или теплового упрочнения (то есть 1150-1450eF, 621-788*C). Коротко говоря, часто недоста ток такой технологии состоит в том, что с целью обеспечить пригодность к тепловой обработке без вредного воздействия на стекло или его подложку необходимо поддержи ва ть темпера туру при близ ительно 1100Т, 593еС или ниже. Известно лобовое стекло Leybold "Spectrum" системы ТСС-2000 В этой системе для изготовления стекла с напыленным покрытием, которое, являясь в определенной степени пригодным для тепловой обработки при температурах вплоть до 1100°F, 593°C, могло бы быть использовано в качестае стекла с предварительным покрытием для изго товления гн утого или не гн утого лобо во го стекла при условии, что так ую тепловую обработку проводят в течение короткого промежутка времени, предусмотрено применение четырех или пяти слоев металлов и окислов металло в. Наслоение в направлении от стеклянного субстрата наружу обычно включает в себя первый слой из окиси олова, второй слой из никелехромового сплава (обычно приблизительно 80/20), третий слой из серебра, четвертый слой из никелехромового сплава и пятый слой из окиси олова. Помимо довольно низких верхних пределов температуры и продолжительности тепловой обработки получаемые покрытия оказываются довольно мягкими и проявляют настолько слабые характеристики химической стойкости, что на практике их можно использовать только с внутренних сторон ламинированных ветровых стекол. Стекла с покрытиями, предназначенные для использований в строительстве и автомобильном дизайне (например, автомобильные интимные стекла), должны обладать восемью (8) характеристиками, которые определяют их эффективность и/или товарность: простота промышленного изготовления, прочность (механическая стойкость к истиранию), химическая стойкость, долговременная стабильность, излучающая способность, прозрачность, отражающая способность и еидимая окраска со стороны стекла и со стороны пленки. В ранее известных системах некоторые из этих характеристик были в существенной степени принесены в жертву необходимости достичь приемлемых параметров по остальным характеристикам. В качестве прототипа заявляемого изобретения принято термообрабатываемое стеклянное изделие, включающее стеклянную подложку, снабженную покрытием (Патент США № 4715879, кл. С 03 С17/34) Известное покрытие можно подвергать успешной тепловой обработке при повы шенных, более высоких, чем указанные выше температурах, обеспечивая закалку, изгибание или тепловое упрочнение. В общем уникальность этих ранее известных композиций для покрытий заключается в системе наложения слоев, в которой в качестве металлического слоя используют сплав с высоким содержанием никеля, в предпочтите льном варианте известный как сплав Haynes 214 и состоящий а основном из 75,45% никеля, 4,00% железа, 27311 16,00%, хрома, 0,04% углерода, ^,50% алюминия и 0,01% иттрия (проценты являются весовыми). Использование сплава с высоким содержанием никеля, в частности, сплава Haynes 214, и нанесение поверх него либо одного слоя из стехиометрической окиси олова (SnOz), либо совместно с другими слоями (например, подслоя из той же самой стехиометричесгай окиси опова и/или промежуточного алюминиевого слоя, находящегося между вер хним слоем из окиси олова и слоем из сплава о высоким содержанием никеля) обеспечивает возможность тепловой обработки стеклянных изделий при повышенной температуре, приблизительно от 1150" до 1450Т, 621-788°С, в течение примерно 2-30 мин без существенного ухудшения цвета, долговечности (прочности), химической стойкости, излучающей и отражающей способности или прозрачности Таким образом, эти композиции являются заметным прогрессивным шагом а сравнении с ранее известными пригодными для тепловой обработки системами. Предла гаемая слоистая система може т быть получена только при условии наличия такого защитного слоя из оксида металла (например, из окиси олова), которой свойственен дефицит кислорода (то есть она не является стехиометрической). Это, разумеется, требует осторожного сбалансирования технологии изготовления. Недостатком известного изобретения является то, что такой показатель, как удовлетворительная термообрабатываемость при высокой температуре, был достигнут за счет о тсутствия оптимизации механической прочности. Таким образом, известное изобретение не соответствует требованиям, охва тывающим вышеперечисленные восемь показателей качества напыленного покрытия. Совершенно очевидно, что по этой и другим причинам существует необходимость в создании в данной области техники термообрабатываемого стекла с покрытием, пригодного для применения в строительстве и автомобильном дизайне, в котором не нанесен суще ственный ущерб ни одной из вышеперечисленных восьми характеристик и которое в предпочтительном варианте можно также подвергать тепловой обработке (то есть гибке, закалке и/или тепловому упрочнению). Существует также необходимость в создании покрытия, которое можно наносить техникой напыления, в соответствии с которой обеспечивается также возможность достижения механической прочности, свойственной пиролитически наносимым покрытиям. В основу изобретения поставлена задача повышения и сохранения неизменными после тепловой обработки эксплуатационных характеристик термообрабатываемого стеклянного изделия путем подбора оп тимального соче тания, состава и последовательности наложения напыленных слоев на его поверхность, что обеспечивает соответствие показателей качества напыленного покрытия восьми обязательным показателям, являющихся критерием оценки удовлетворительного качества нанесенного покрытия, в частности, увеличения стойкости к термической и механической обработке (гибке) стекла после напыления (упрощения промышленного изготовления), повышения стойкости к механическому истиранию и воздейст вию химически активных элементов (химической стойкости), повышения сцепляемости и адгезии наносимых слоев (долговременная стабильность), регулирования оптических характеристик покрытия, в частности, увеличения излучающей и отражающей способности, а также прозрачности стекла, регулирования видимой окраски со стороны стекла и со стороны напыленного покрытия. Поставленная задача решается тем, что в термообрабатываеыом стеклянном изделии, включающем стеклянную подложку, снабженную покрытием, согласно изобретению покрытие состоит из четырех слоев, при этом первый и третий слои состоят из оксида или нитрида металла, выбираемого из класса, охватывающего никель и никелевый сплав, содержащий, по меньшей мере, 50 вес. % никеля, второй слой состоит из металла, выбираемого иэ класса, охватывающего никель и никелевый сплав, содержащий, по меньшей"мере, 50 вес. % никеля, и четвертый слой, состоящий из класса, охватывающего олово, цинк, титан и и х сплавы. В термообрабатываемом стеклянном изделии, включающем стеклянную подложку, снабженную покрытием, согласно изобретению покрытие также может состоять из пяти слоев, при этом первый и пятый слои содержат окись металла, выбираемого из класса, охваты вающего олово, цинк, титан и их сплавы, второй и четвертый слои содержат окись или нитрид металла, выбираемого из класса, охватывающего никель и сплав никеля, содержащий, по меньшей мере, 50 вес.% никеля, и третий слой, содержащий металл, выбираемый из класса, охватывающего никель и сплав никеля, содержащий, по меньшей мере, 50 вес % никеля. При этом первый и пятый слои могут состоять из окиси опова, а второй, третий и четвертый слои - иэ одного и того же металла, причем первый и пятый слои представляют собой стехиометрическую окись олова, а второй, третий и четвертый слои представляют собой сплав с содержанием никеля более 70 вес. %. Первый и пятый слои могут также состоять из стехиометрической окиси олова, третий слой из сплава, включающего никель, железо, хром, углерод, алюминий и иттрий, а второй и четвертый слои - из оксида сплава третьего слоя, при этом третий слой состоит из никеля 75,45 вес. % , железа - 4,00 вес.%, хрома -16,00 вес.% , углерода - 0,04 вес.% , алюминия - 4,50 вес.% и иттрия 0,01 вес.%. Стеклянная подложка представляет собой «флоат-стекло» зеленой окраски, а покрытие состоит из напыленных слоев. Термообрабатываемое стеклянное изделие с напыленным покрытием представляет собой стеклянную подложку, снабженную слоистой системой, которая включает в себя: (a) слой практически неокисленного метал ла, предста вляюще го собой никель или никеле вый сплав, весовое содержание никеля в которой превышает 50, (b) защи тный слой из оксида металла, где вхо дя щи й в оксид ме талл о тли чен о т ме талла слоя (а); и .(с) разделительный слой из кремния или оксида металла, или нитридный слой, являющийся промежуто чным между слоями (а ) и (Ь), где ме 27311 талл оксида или нитрида представляет собой никель или никелевый сплав, содержание никеля в котором превышает 50 вес. % , причем слой (с) плотно соединяет слой (а) со слоем (Ь). В особенно предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения все полученные оксиды являются сте хиометрическими. Так, например, в некоторых предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения выше указанные первый и пятый слои состоят практически из стехиометрииеского оксида олова (SnOz), тогда как второй и четвертый слои представляют собой сте хиометрические оксиды то го же самого металла, что был использован в металлическом третьем слое. Согласно наиболее предпочтительным вариантам настоящего изобретения металл второго, третьего и четвертого слоев представляет собой выше упомянутый сплав Haynes № 214. Было установлено, что в случае применения этого конкретного слоя и вышеуказанной слоистой системы настоящее изобретение обладает уникальной применимостью в такой отрасли техники, как автомобильное стекло, в особенности стекло, которое известно под названием "интимного стекла". Наиболее предпочтительным сплавом, который мог бы служить в качестве сплава с высоким содержанием никеля (то есть никелевого сплава, содержание никеля в котором превышает приблизительно 50 вес.%) для практического воплощения настоя ще го изобретения, является сплав, выпускаемый фирмой "Хейнес интернэшнл корпорейшн ", из вестный под на именованием сплав Haynes № 214. Этот сплав на никелевой основе является высокотемпературным сплавом, который известен своей превосходной стойкостью к окислению, цементации и хлорированию. Его номинальный химический состав приведен ниже. Хотя, как было установлено, этот конкретный уникальный сплав, а также никель и/или другие его сплавы, весовое содержание никеля в которых превышает 50%, могут быть использованы при практическом воплощении настоящего изобретения, усовершенствования, предлагаемые согласно настоящему изобретению, могут быть достигнуты не только с применением одних эти х сплавов. Эти усовершенствования состоят не в их применении, а в использовании уникальной слоистой системы s отличие от какого-либо конкретного слоя в ней или самого этого слоя. Рамками настоящего изобретения охватываются -также термообработанные изделия, выполненные в соответствии с настоящим изобретением. Такие изделия могут характеризоваться многими различными формами или конфигурациями, но в некоторых предпочтительных вариантах они представляют собой термообработанные (закаленные, упрочненные термообработкой и/или гнутые) автомобильные интимные стекла, обладающие свойствами, необходимыми для такого промышленного стекла Далее сущность- настоящего изобретения проиллюстрировано со ссылками на конкретные варианты его воплощения, как это показано на нижеследующих чертежах. На фиг. 1 в неполном разрезе представлено изображение типичной системы покрытия, которая предусмотрена согласно настоящему изобретению, нанесенного на стеклянную подложку, что в предпочтительных вариантах может в общем предста вля ть собой автомобильное интимное окно. На фиг. 2 представлено схематическое изображение трехзонной установки Эйрко-Темескал (Airco - Temescal) для нанесения покрытия на строительное стекло, которая может быть использована для осуществления одного из вариантов воплощения настоящего изобретения. На фиг. 3 представлено схематическое изображение пятизонной установки Эйрко-Темескал для нанесения покрытия на строительное стекло, которую можно применять для осуществления одного из вариантов воплощения настоящего изобретения. Что касается фиг. 1, то на ней в разрезе представлен вид сбоку типичного варианта исполнения стеклянного изделия с покрытием в соответствии с настоя щим изображением. При этом показано как само стеклянное изделие (подложка) G , так и пятислойная система А-Е. Ниже описана как слоистая система, так и ее различные варианты исполнения. Однако, во-первых, необходимо иметь в виду, что стеклянная подложка G может характеризоваться многими формами и представлять собой изделия многих типов. Тем не менее, согласно предпочтительному практическому варианту исполнения стеклянная подложка G должна представлять собой типичное «флоат-стекло», являющееся либо прозрачным, либо окрашенным.. В том случае, когда стеклянная подложка G служит в качестве автомобильного- интимного стеклянного окна (на фиг. 1 показано в неполном разрезе), особенно предпочтительным вариантом исполнения этой подложки служит стекло, окрашенное в зеленый цвет. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения слои покрытия А и В являются необязательными. Слой покрытия С является металлическим слоем, предусмотренным при практическом воплощении настоящего изобретения, причем этот металлический слой состоит в основном из некремнистого сплава с содержанием или высоким содержанием никеля, то есть из некремнистого никелевого сплава, содержание никеля в котором превышает 50 вес.%, а в наиболее предпо чти тельны х ва риан та х пр евы шае т 70 вес%). Рамками настоящего изобретения охва тываются не только никель, но и никелевые сплавы, в частности, "Инконель", нихром и другие хорошо известные содержащие никель сплавы. Однако, для достижения целей настоящего изобретения особенно предпочтительным является некремнистый никелевый сплав с высоким содержанием никеля, известный как Haynes № 214. Слой D является особенно важным слоем для достижения целей настоящего изобретения при его практическом 1 воплощении, поскольку он служит не только в качестве механизма прочного соединения между слоями С и Е, но, как полагают, им в значительной степени обусловлено сообщение дополнительных характеристик термообрабатываемости в предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения. 27311 Слой Е а этом отношении является отдельным слоем, который наносят напылением покрытия и который может состоять практически либо из элементарного кремния (Si), либо из оксида (предпочтительнее стехиометрического) металла, выбираемого из никеля (Ni) или сплавов (предпочтительнее некремнистых), содержание никеля в которых превы шает 50 аес.% В особенно предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения слой D должен представлять собой отдельно нанесенный окисный слой, металл которого является тем же самым, что и металл, использованный для нанесения слоя С. Слой Е является за щитным слоем, который выполнен из оксида металла (предпочтительнее сте хиометрического), металл которого выбирают из класса, охватывающе го цинк, титан, олово и их сплавы, однако, в предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения этот защитный слой Е должен состоять практически из стехиометрического оксида олова (из двуокиси олова). Выше указанные три слоя являются основными слоями, как это было установлено при практическом воплощении настоящего изобретения. Однако, к ним могут быть добавлены некоторые необязательные слои, и в предпочтительных варианта х вопло щен ия настоя ще го изобре тения они, как это было установлено, сообщают существенное улучшение характеристик некоторых продуктов, которые охватываются рамками настоящего изобретения. В этом отношении слой А является другим дополнительным защитным слоем, который также служит для соединения слоя В со стеклянной подложкой Таким образом, слой А должен обладать характеристиками не только защиты для слоистой системы от нежелательного воздействия стеклянной подложки G, но также служить в качестве прочного соединительного агента между подложкой G и слоем В. В предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения материал слоя А можно выбирать из того же самого класса окислов, что и материал слоя Е, а в особенно предпочтительных вариантах он должен быть выполнен из того самого оксида металла , что и использованный в виде слоя Е, причем в этом отношении наиболее предпочтительной является стехиометрическая окись олова (двуокись олова). Необязательный слой В выполняет ту же' функцию, что и слой D, за исключением того, что он теперь прочно соединяет слой С со слоем А Ма териал слоя В можно выбирать из те х же самых окислов металлов, что использованы при нанесении слоя D, причём в этом отношении в предпочтительных вариантах он должен состоять из оксида того же самого металла, что был использован в качестве металла в слое С. В наиболее предпочтительных вариантах, как это очевидно, металл слоев В, С и D представляет собой сплав Haynes 214, тогда как металлом слоев А и Е служит олово. При осуществлении настоя щего изобретения можно использовать любую из известных те хнологий нанесения покрытий, но в особенно предпочтительных вариантах воплощения настоящего изобретения предусмотрена те хника напыления покрытия, которую согласно настоящему изобретению можно практически осуществлять в любой известной установке для нанесения покрытий напылением, в частности, в обычной многозонной установке Эйрко-Темескал известной конструкции дня напыления покрытия на строительное (архитектурное) стекло. Как показано на фиг. 2, такая установка для напыления покрытия может быть выполнена в соответствии со своей обычной конструкцией, где в каждой из трех зон могут достигаться до трех целей, вследствие чего общее число достигаемых целей может составлять от 1 до 9. Стеклянная подложка G в данном случае показана как лист плоского стекла (например, а форме плоского, но все-таки подвергаемого в дальнейшем гибке и/или закалке стекла для автомобильного интимного окна) Эту подложку перемещают на конвейере 10 (роликового типа, на рисунке показан только схематически) через установку Эйрко для напыления покрытия, зоны которой разделены обычным образом посредством стенок F, а нижних кромках которых предусмотрен регулируемый туннель Т. Обычно предусмотрены также посты предварительного мытья 12 и последующего мытья 13 Благодаря наличию эти х туннелей Т в стенках F окисные покрытия на промежуточные поверхности можно наносить с соответствующим регулированием давления или селективным добавлением кислорода через насадки О? тогда как в средней зоне 2 можно наносить слой практически неокисленного металла Так, например, в соответствии с представленным на фиг 1 изображением нанесенного покрытия в качестве покрытия на подложке С в результате ее перемещения через трехзоиную установк у, показанную на фиг. 2, все три слоя 1-3 могут быть выполнены из одного и того же защитного металла (в частности, из олова). В такой ситуации давление в зоне 1 можно регулировать на уровне приблизительно 2-3 х Ю"3 торра при атмосфере, состоящей на 80% из кислорода и 20% из аргона В качестве целей в зоне 2 могут служить различные элементы, которые желательны для нанесения слоев В, С и D, тогда как в зоне 3 может быть использован металл, который желателен для нанесения слоя Е Поддержание в зоне 2 давления ниже, чем в зоне 1 и использование 1 00%-ной аргонной а тмосферы (и/или селективное использование окислительных насадок О3) с последующим созданием в зоне 3 давления 1.0-3,0 х 103 торра дает возможность согласно нижеследующему нанести пять слоев, как это показано на фиг. 1. По мере продвижения стекла G через зону 1 под вышеуказанным давлением в ней на стекло в виде слоя А наносят сте хиометрический оксид олова, если этот необязательный спой желателен За счет поддержания в зоне 1 более высокого давления, чем в зоне 2 в эту зону 2 поступает кислород и/или открывают первую насадку Ог, благодаря чему в том случае, если цели 4 достигают с нанесением необязательного слоя В, получаемое там покрытие должно быть окисленным (предпочтительнее стехиометрическим окислом) Материалом для цели 4 при этом может служить никель, "Инконель", нихром, Haynes 214 или другие сплавы с высоким содержанием никеля. 27311 В зону, где достигается цель 5, поступает недостаточное количество кислорода, вследствие чего в виде слоя С поверх отдельно нанесенного слоя В наносят слой из практически чистого металла Таким образом, в качестве материала для цели 5 может служить тот же самый материал, что и для цели 4 , или же материал, о тносящий ся к тому же самому классу, что описан выше В том же случае, если желательным материалом для слоя является кремний, тогда материал для цели 6 представляет собой кремний, а давление в зоне 3 можно поддерживать на уровне, который ниже давления в зоне 2 (например, 1 х 10*3 торр) и вторую наса дку Ог можно закрыть, благо даря чем у в виде слоя D наносят практически неокисленный кремний Если же с другой стороны, при этом желательно нанести слой D из того же самого оксида, что и слой В, тогда давление в зоне 3 поддерживают на уровне, который превышает давление в зоне 2 (например, 3 х 103 торра), и/или открывают втор ую насадку Ог, бла годаря чему в виде слоя D наносят оксид (предпочтительнее стехиометрический) В том же случае, когда в качестве материала для цели 6 используют не кремний, этим материалом обычно служит тот же самый материал или относящийся к тому же классу, что и материал для цели 4 (предпочтительнее тот же самый, что и для цели 5) По мере продвижения стекла G через зону 3 на участках целей 7, 8 и 9 наносят защи тное покрытие из оксида металла (например, стехиометрической двуокиси олова, такой же, что и материал слоя А), Это происходи т то гда, когда система термообрабатываемого покрытия завершена Из конца зоны 3 вы ходи т прево сходная система прочно удерживающегося покрытия, которая обладает исключительно высоким уровнем восьми характеристик (включая сюда механическую прочность), перечи сленны х выше . В этом о тношении 1 следует указать на то, что в условия х осуществления настоящего изобретения при применении как прозрачного «флоат-стекла», так и «флоат-стекла» зеленой окраски, спой С независимо от формы его нанесения не изменяет показателя рефракции стеклянной подложки как до, так и во время тепловой обработки Иэ фиг 2 совершенно очевидно, чго можно использовать другие варианты и сочетания целей Так, например, для содействия нанесению защитного слоя вместо поддержания перепадов давлений между зонами и/или использования насадок Ог можно применять цепи 3 и/или 7 с достижением других рез ультатов Тогда в одном из вариантов воплощения изобретения материалом цепей 1-2 и 8-9 может служить олово, тогда как материалом целей 3-7 - сплав Ha ynes 214 Создание в зонах практически одинаковых давлений (и/ипи не использование ни цели 4, ни цепи 6) позволяет нанести пятислойную систему, которая предусмотрена рамками настоящего изобретения, поскольку оксид Haynes 214 теперь создают в той же самой зоне, что и зона нанесения слоев из двуокиси олова Совершенно очевидно, что в другом варианте материалом для цели 6 может служить кремний, а цель 7 может не осуществляться, благодаря чему образуется другая слоистая система, охва тываемая рамками настоящего изобретения Из изучения вышеприведенного описания любому специалисту в данной области техники совершенно очевидны различные другие сочетания На фиг 3 проиллюстрирована др угая процедура нанесения вышеописанной слоистой системы В этом варианте применяют обычную пятизонную установку Эйрко-Темескал для нанесения напыляемого покрытия, при этом могут бы ть использованы девять мишеней 1-9 из пятнадцати возможных (или же все 15 мишеней могут быть использованы) В этом варианте, кроме того, предпочтительным металлом для мишеней 1-3 и 7-9 служит то т металл, который использ уют в форме защитного оксида (например, предпочтительнее стехиометрическую окись олова, двуокись олова) и, разумеется, можно использовать различные варианты и сочетания, как это предполагается выше, поскольку доступны 1ь мишеней Однако, разница между этим вариантом и тем, что представлен на фиг 2, состоит в использовании отдельной зоны для каждого индивидуального слоя, создании други х да влений и/или в том, что в этом случае отсутствует необходимость применения специальных окислительных насадок Ог В этом отношении вполне достаточно того , чтобы в стандартных условия х обеспечивалось регулирование соответствующей атмосферы для достижения в любой данной зоне желаемого результата Так, например, во всех пяти зонах можно создавать номинальное давление приблизительно 2 х 103 торра, после чего в атмосфере либо из 100% аргона, либо из 60% кислорода и 20% аргона можно наносить слой либо иэ практически чистого металла (при 100%-ном аргоне), либо из стехиометрического оксида (80% кислорода, 20% аргона) В этом отношении совершенно очевидно, что можно при желании создавать различные давления и/или селективно использовать насадки Ог (на рисунке не показаны), как это изложено касательно варианта, представленного на фиг 2, что позволяет достичь конкретного результата В отношении обоих вариантов совершенно очевидно также, что для достижения такого конкретного результата, как толщина, скорость и тому подобное, можно использовать ряд мишеней Все это хорошо известно любому специалисту в области технологии нанесения напыляемого покрытия Хотя для достижения желаемого конечного результата толщин у можно варьировать, в соот ветствии с простым методом проб и ошибок и со гласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения толщина слоев должна находиться в нижеследующи х общи х пределах Слой Толщина (в ангстремах) А приблизительно 0-1000 (более 1, если наносят слой) В приблизительно 0-100 (более 5, если наносят слой) С приблизительно 20-250 D Е приблизительно 5-100 приблизительно 20-1000 Хо тя действи тельный механизм эффекта , на котором основана концепция настоящего изобретения и благодаря которому уникальные слоистые системы достигают высокой степени термо 27311 обрабатываемости с одновременным сохранением механической прочности, полностью не известен, тем не менее существуют предположения, что в обычной ситуации следует принять во внимание нижеследующие условия и цели: Цели нанесения слоев Слой Е: a) снижает степень окисления металли че ского слоя С во время тепловой обработки, b) повыша ет стойкость к истиранию все го покрытия, c) повышает химическую стойкость всею по крытия, а) регулир ует оптические характеристики всего покрытия. Слой D. a) усиливает адгезию между слоем Е и сло ем С, b) частично регулирует оптические характе ристики всего покрытия, c) повышает химическую стойкость системы слоев. Слой С: a) отражает инфракрасное излучение, b) отражает видимый свет, c) снижает пропускание солнечной энергии, d) снижает пропускание видимого света, e) сопротивляется высокотемпературному окислению во время тепловой обработки. Слой В: a) усиливает адгезию слоя С к слою А, b) несколько регулируе т опти ческие харак теристики всего покрытия, c) повышает химическую стойкость системы слоев. Слой А: a) снижает степень отражения видимых лу чей со стороны стекла (про ти воо тражате льный слой), b) снижает степень взаимодействия между слоем С и стекля нной подложкой пр и вы сокой температуре, c) снижает чувствительность слоя С к появ лению све товы х пятен на повер хности стекла {к коррозии стекла под действием влаги), d) повышает химическую стойкость системы слоев. e) регулирует окраску. Пример 1 (фи г. 2, мишенями 1-3, 7-9 явля ется о лово ; ми шенями 4-6 служит сплав Ha ynes 214. Стекло; «флоат-стекло» зеленой окраски). Типичные технологические Предпочтиусловия тельно Слой Е: Рабочие газы - аргон и ки(80 % О2, 20 % слород аргона) Давление газов-0,5-5.0x10"3 (1,0 x10^ торр) торр Разница потенциалов на мишени - 200-800 В Рабочий ток на мишени варьируют (393 В ) (2,9 квт) Слой D: Рабочие газы - аргон и кислород Давление газов - 0,5-5,0x10"4 торр (50 % О2, 50 % аргона) (8,9x10"4 торр) Разница потенциалов на мишени - 200-800 В Рабочий ток на мишени варьируют (347 В) Мо щность на мишени - варьируют Слой С: (2,6 квт) Рабочие газы - аргон и кислород . Давление газов - О.б-б.ОхЮ"3 торр Разница потенциалов на мишени - 200-800 В Рабочий ток на мишени варьируют (14 % Ог, 86 % аргона) (7,7x10^ торр) (7,4 А) (407 В) (7,9 А) Мо щность на мишени - варь- (3,2 квт) ируют Слой В: те же условия, что и при нанесении cno flD , Слой А: те же условия, что и при нанесении слоя Е. Типичные оптические и электрические свойства (свойства приведены для случая с « флоатстеклом» зеленой окраски толщиной 5/32 дюйма (4,0 мм) (после отжига в печи). Пропускание ви димых лучей 22-23 % осв. С, 2° наблюд. Отражение види мых лучей (со сто роны стекла) 11-12 % осв. С, 2е наблюд. Отражение види мых лучей (со сто роны пленки) 31-33 % осв. С, 2е наблюд. Видимая окраска (со стороны стек ла) серая а - 0,5, b - 0,8 Видимая окраска (со сторо ны ппен ки) золотая а -1,0, b - 24,0 Излучающая спо собность 0,37-0,38 Листовое сопротивпение 35-37 OHMs на квадрат Пропускание сол нечных лучей 13-14% Отражение сол нечных лучей 10% Пример 2(фиг 2, мишенями 1-3, 8-9 служит олово, мишенями 4-7 служит сплав Haynes 214, но мишень 7 при этом не использо вали "Фпоа тстекло" зеленой окраски то лщиной 5/32 дюйма (4,0 мм). 27311 Зона Мишень Мощность Типичные технологические условия Ток Потенциал Материал Давление Атмосфера, О1 1 1 20 квт 421 В 45А Олово 2x10"3 тор 80/20 % 1 2 19 квт 428В 45А Олово 2x10"3 тор 80/20 % 1 3 19 квт 427В 45А Олово э 2x10" тор 3 80/20 % 2 4 2 квт 348В 10А 214 2x10' тор 2 5 17 квт 515В 31.4А 214 2x10"3 тор 2 6 5 квт 371 В 10А 214 2x10'3 тор 100%Аг 3 7 214 2x10"3 тор 80/20 % 3 8 14 квт 390В 21А Олово 2x103 тор 80/20 % 3 9 12 квт 399В 34А Олово В ходе проведения эксперимента данного примера с целью обеспечить окисление сплава Haynes 214 на участках 4-й и 6-й мишеней (напри мер, seem приблизительно 149) используют на садки Ог. В качестве окрашенного стекла исполь зовали обычное «флоат-стекло» зеленой окраски, у ко торого температура пере хода закалки, упрочнения и/или гибки составляла п ри близ и тельн о 1 1 40 -11 60 Т (6 16 -62 7 Х). Скорость работы поста мойки была задана на 70,0%, а соо тно шение газо вого наддува и окружающей среды для трех зон составляло соо тве тственно (seem) 1099 /2 75 , 480 /149 и 893/222. В зоне 2 насадки для создания окружающей среды (т.е. насадки Ог) работали только на участках мишеней 4 и 6 С целью практически полностью предотвра ти ть окисление сплава Haynes 214 на участке мишени 5 разность потенциалов поддерживали на уровне выше 505В. Полученное в результате покрытие представляло собой пятислойную систему, которая в направлении от стекла к периферии включала в себя по существу: двуокись олова (окись сплава 214), металлический сплав 214 (окись сплава 214), двуокись олова. Предполагается, что во всех случаях оксиды представляют собой практически стехиометрические оксиды. Затем эту стеклянную структур у в форме негнутого автомобильного интимного стекла, обра 3 2x10" тор 100%Аг вокруг Ог 100%Аг 80/20 % ботанного типичной boarder краской (например, краской фирмы "Дегусса"), подвергли обычной процедуре закати и гибки (т.е. отжиг и прессован ие ) п ри темпер а тур е п е чи п риблиз и те льно 1240-1330DF (671-721 °С) в течение промежутков времени, достаточных для изготовления готового изделия. В результате получили превосходное интимное стекло, которое со стороны стекла кажется нейтрально серым, а со стороны покрытия золотым и характеризуется превосходными прочностными характеристиками. Пример 3. В соответствии с процедурами, изложенными в вышеприведенном примере 2, за исключением того, что в данном случае не использовали мишень 6, а вместо нее применяли мишень 7, изготовили интимное окно, аналогичное вышеописанному в примере 2. В результате также получили превосходное долговечное автомобильное прочное интимное окно. Из вышеизложенного совершенно очевидно, что применение уникальных систем настоящего изобретения позволяет достичь превосходных механической прочности, оптических свойств и характеристик термообрабатываемости. Ознакомление с вышеприведенным описанием позволит, таким образом, любому специалисту в данной области техники вносить любые изменения, характеристики или усовершенствования, которые для него очевидны. Фиг. 1 27311 ЗонЛ QJ Ш Q ULJL ( /їй 10 :*/' 5I 6 ФИГ. 2 Зона отш аиа ава D@D Зона 1 Зона 2 Зои& Ъ Зона 4 ФИГ. 3 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03 12 2)3 -7 2- 89 ( 031 22 )2 -57 -0 3 5

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Thermal-treatable glasswork (variants)

Автори англійською

Lingle Filip J., Nalepka Reymond, Gartig Klaus V.

Назва патенту російською

Термообрабатываемое стеклянное изделие (варианти)

Автори російською

Лингл Филип Дж., Налепка Реймонд, Гартиг Клаус В.

МПК / Мітки

МПК: C03C 17/34

Мітки: виріб, скляний, термооброблюваний, варіанти

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-27311-termoobroblyuvanijj-sklyanijj-virib-varianti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Термооброблюваний скляний виріб (варіанти)</a>

Подібні патенти