镀膜玻璃及发展现状

镀膜玻璃

定义：

镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求。镀膜玻璃按产品的不同特性，可分为以下几类：热反射玻璃、低辐射玻璃（Low-E）、导电膜玻璃等。镀膜玻璃是玻璃表面的改性产品，生产技术工艺日臻成熟，产品品种和功能日渐增加，应用范围日益扩大。

分类：

热反射镀膜玻璃，又称阳光控制膜玻璃，是在优质浮法玻璃表面用真空磁控溅射的方法镀一至多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或化合物薄膜而成。所镀薄膜可使产品呈丰富的色彩，对于可见光有适当的透射率，对红外线有较高的反射率，对紫外线有较高吸收率。薄膜的主要功能是按需要的比例控制太阳直接辐射的反射、透过和吸收，并产生需要的反射颜色。热反射镀膜玻璃因此而具有以下特点：有效限制太阳趋势辐射的入射量，遮阳效果明显。丰富多彩的抽射色调和极佳的装饰效果。对室内物体和建筑构件具有良好视线遮蔽功能。较理想的可见光透过比和反射比。减弱紫外光的透过。主要用于建筑和玻璃幕墙。热反射玻璃的生产方法很多，几乎玻璃的镀膜方法都可用于热反射镀膜玻璃的生产。

低辐射玻璃(Low—E玻璃)是在玻璃表面镀由多层银、铜或锡等金属或其化合物组成的薄膜系，产品能有效地阻挡远红外热辐射能，并可根据需要限制太阳直接辐射能。这种玻璃具有表面辐射率E低(吸热、放热少)、红外反射率高(反射热辐射)、可见光透过率适中(控制太阳直接辐射能)的特点，是目前世界上公认的最理想的窗玻璃材料。其特性如下：(1)表面辐射率低于0．15，玻璃窗同室外空气接触后吸热少、再放出的热量少，即隔热性能好；(2)红外线(热辐射)反射率高，由于该产品反射热辐射能力强，冬季可阻止室内暖气发出的热量泻向室外，夏季可阻止室外建筑物发出的热辐射进入室内，具有阻止热辐射直接透过的作用；(3)可见光透过率3O 一75 9／5，适用于更广泛的地区，即可突出反射阳光的作用以适应南方地区也可突出适当采集阳光的作用以适应北方地区；(4)可见光反射率低，可避免光污染的产生，营造良好的生存环境；(5)与普通玻璃相比可节能3O 以上。目前Low—E玻璃的生产方法分在线镀膜和离线镀膜两种。离线镀膜一般采用真空磁控溅射法生产，其膜层为软膜，机械性能较差且易氧化，一般不能单独使用，只能组装成中空玻璃，不能进行诸如钢化、水洗等加工处理；在线镀膜采用化学气相沉积法生产，其膜层为硬膜，机械性能及化学稳定性好，可进行二次加工，能单独使用，并且由于膜层表面电阻低(23Q)，也可用于冰箱(柜)及太阳能领域等。

导电膜玻璃是在玻璃表面涂敷氧化铟锡等导电薄膜，可用于玻璃的加热、除霜、除雾以及用作液晶显示屏等；用真空阴极磁控溅射法或化学气相沉积法在玻璃表面镀上透明导电材料，如铟锡氧化物(ITO)或锡锑氧化物(ATO)，制成透明导电膜玻璃，这种玻璃可应用于各种显示器件、透明加热器件、透明热反射窗及冰箱(柜)。其中ITO导电膜玻璃是LCD(液晶显示器)的主体制作材料，是当今国际上最受电子工业重视的平板显示器件，被世界公认为显示器件发展的未来，日本称其为“二十世纪最后几项大型技术之一”。

目前，镀膜玻璃的生产方法分为在线镀膜和离线镀膜两种。其中离线镀膜法包括真空阴极磁控溅射法、真空蒸镀法、化学镀膜法和溶胶一凝胶镀膜法等；在线镀膜法包括电浮法、固体粉末喷涂烧结法、浸渍涂布烧结法及化学气相沉积法等。

离线镀膜法

(1)真空阴极磁控溅射法

真空阴极磁控溅射法是将玻璃放置在处于真空的磁控溅射装置(真空溅射室)中，通过其设置的磁场作用，控制电子运动方向，束缚电子运动轨迹，以提高电子对工作气体的电离几率和有效地利用电子的能量，致使在形成高密度等离子体的异常辉光放电中，正离子对处于阴极的金属或合金靶材轰击而引起靶材溅射，同时受到正磁场束缚的电子只能在其能量将要耗尽时才能沉积在玻璃表面成膜的镀膜方法。磁控溅射具有“低温”和“高速”两大特点。当荷能粒子(一般为气体正粒子)轰击靶材时，引起靶材表面原子从母体上逸出的现象为溅射．由于被荷能粒子轰击的靶材处于负电位，所以称为阴极溅射。真空阴极磁控溅射法的工作气体一般为氩气等惰性气体或氧气、氮气、硫化氢、甲烷气体。其中氩气等惰性气体不与金属粒子反应，其沉积在玻璃表面的膜层为纯金属；而氧气、氮气、硫化氢、甲烷气体与金属粒子进行化学反应，其沉积在玻璃表面的膜层为氧化物、氮化物、硫化物和碳化物。

金属或合金靶材为铬、钛、铜、钴、镍及不锈钢等。

(2)真空蒸镀法

真空蒸镀法是利用真空状态下分子运动特性的一种镀膜方法。众所周知，物质所在空问的压力等于它在这一温度下的饱和蒸气压时，此物质就会蒸发出蒸气分子。在真空室内，物质达到饱和蒸气压的温度将大大降低。比如，金属铝在大气压(0．1MPa)下需要加热到2467 C才能大量蒸发，如果在真空度为10 Pa的空问里仅需加热到768 C就可以蒸发。真空蒸镀法就是利用各种金属在真空中，气体分子的平均自由程加快的特性进行镀膜工艺方法。其具体方法是将待镀膜的洁净玻璃置于真空室中，同时将所镀的金属(一般用金属丝)放入真空室的钨丝圈内。将真空室抽至高真空(一般为5×10 —1．3×10_。Pa)，此时向钨丝圈通电，它产生的高温足以使所放入的金属丝在此真空下完全蒸发金属蒸气质点沉积在玻璃表面上，形成一层具有一定粘结强度的金属膜。(3)化学镀膜法

化学镀膜法最普遍使用的是化学镀银制镜，化学镀银制镜是将银氨溶液和醛基或酮基的糖溶液喷涂在洁净的玻璃表面上，利用醛类或酮类有机化合物中醛基(或酮基)的还原性，把银氨溶液一多伦试剂中的银还原，析出的银附着在玻璃表面，成为晶莹银镜。在制镜生产时，首先使纯净的硝酸银溶液与氨水反应生产氨的银盐，然后把氢氧化钠溶液与银氨溶液混合，生成氨基氢氧化银，再用葡萄糖或蔗糖溶液还原。目前，我国已引进2O条银镜生产线，高级银镜生产能力近2000万m 。

(4)溶胶一凝胶浸镀法

溶胶凝胶浸镀法是将玻璃自镀液槽以匀速向上垂直提起，向上运动的玻璃将镀液带起，靠近玻璃的镀液随玻璃不断向上运动，而远离玻璃的外层镀液受重力作用，不断向下流动流回镀液槽。随着玻璃的镀液层和溶胶层，由于聚合反应及溶剂的蒸发作用，黏度迅速增大，溶胶不断向凝胶转化，当凝胶过程结束时，玻璃表面沉积一层凝胶膜。镀膜溶液一般由三部分组成，即成膜物质、溶剂和催化剂。成膜物质为金属元素的有机醇盐或无机盐类，它们能在醇或水的溶剂中发生水解和聚合反应形成具有M—O—M 键型的聚合物，这些金属元素的配位大都在4及4以上，所以最终能够形成致密的氧化物薄膜；镀膜溶液的溶剂为水和有机溶剂，有机溶剂可以增加有机醇盐的溶解度，水的另一作用就是参与金属元素的水解，所使用的有机溶剂应具有在玻璃表面润湿性好、蒸发温度低等特点，一般选用低分子醇类或丙酮；为了加速成膜物质的水解和聚合反应增加醇盐、有机溶剂、水之问的混溶性，需要加入少量的酸或碱作为催化剂。

2．2 在线镀膜法

(1)电浮法

电浮法于1968年由英国皮尔金顿公司发明，1974年电脉冲加花涂层工艺出现，1977年由于在线喷涂技术出现而发展受到冲击；我国电浮法技术1973年开始研究，1984年完成工业性实验。目前电浮法技术使用情况不佳，已被其它方法所取代。电浮法技术涂敷玻璃的着色机理是在浮法玻璃生