镀膜玻璃的研究进展及生产工艺

镀膜玻璃的研究进展及生产工艺

材料科学与工程学院材料0802 XX 学号：20080060

摘要：随着人们节能与环保意识的提高，镀膜玻璃以其优异的节能、环保性能受到了国内外的普遍关注。本文就镀膜玻璃的种类、主要性能、工艺方法进行了详细介绍，简单介绍了新型的低辐射镀膜玻璃。提出我国需在镀膜玻璃的生产工艺、膜层质量、生产成本和规模化生产等方面进一步改进。

关键词：低辐射镀膜玻璃；透明导电膜玻璃；磁控溅射；化学气相沉积

0 引言

镀膜玻璃（Reflective glass）也称反射玻璃。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、导电膜玻璃等。

在现代建筑中，追求大面积采光的玻璃设计成为潮流，但普通玻璃的传热系数比墙壁的高，导致建筑物散失的热量增加，这与建筑设计的节能性取向产生矛盾。在建筑能耗中，通过玻璃门窗造成的能耗占到了建筑总能耗的40％左右。因此，提高玻璃的节能性能，已经成为如何真正实现建筑节能的关键所在。

目前镀膜玻璃的生产方法主要分为在线镀膜法和离线镀膜法两种。其中离线镀膜法又分为真空阴极磁控溅射法、真空蒸镀法、化学镀膜法和溶胶-凝胶镀膜法等；在线镀膜法又分为烧结法、浸渍涂布烧结法及化学气相沉积法等。下面做一个简单的介绍。

1 热反射玻璃

热反射玻璃一般是在玻璃表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，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，因此，也称为阳光控制玻璃，主要用于建筑和玻璃幕墙。

2 低辐射镀膜玻璃

低辐射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，产品对可见光有较高的透射率，对红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能，主要用于建筑和汽车、船舶等交通工具，由于膜层强度较差，一般都制成中空玻璃使用。

低辐射镀膜玻璃(Low．E玻璃)可以在不显著降低可见光透过率的同时，显著降低由于热辐射产生的室内外热量交换。冬季，它对室内暖气及室内物体散发的热辐射，可以像一面热反射镜一样，将绝大部分反射回室内，保证室内热量不向室外散失，从而节约取暖费用。夏季，它可以阻止室外地面、建筑物发出的热辐射进入室内，节约空调制冷费用。Low．E玻璃具有低辐射率是由于在其膜层中有一层辐射率极低的金属或金属氧化物膜，可以有效地降低通过玻璃的热辐射。Low-E玻璃的可见光反射率一般在11％以下，与普通白玻相近，低于普通阳光控制镀膜玻璃的可见光反射率，可避免造成反射光污染。正是由于Low．E 玻璃的这些优良特性，所以称其为绿色、节能、环保的建材产品。

3 双银低辐射镀膜玻璃

双银低辐射镀膜玻璃是指双层具有红外线反射能力的银层，及多层具有提高可见光透射比、保护银层作用的电介质薄膜组成的镀膜玻璃。由于双银低辐射镀膜玻璃的膜层有2层银层，总的银层厚度往往要接近30 nm，是普通单银低辐射玻璃的3倍，因而对红外线的阻挡能力大大提高，保温性能也得到进一步改善。

4 透明导电膜玻璃

普通玻璃是绝缘材料，通过在其表面镀上一层导电膜（ITO膜），即可使其具备导电性能。这就是导电玻璃。氧化铟锡(Indium-Tin Oxide)透明导电膜玻璃,多通过ITO导电膜玻璃生产线,在高度净化的厂房环境中,利用平面磁控技术,在超薄玻璃上溅射氧化铟锡导电薄膜镀层并经高温退火处理得到的高技术产品。目前，TCO 薄膜主要应用于平板显示器和建筑两大领域。与其他类型的导电薄膜相比，氧化物透明导电膜不仅导电性好，而且还像玻璃一样具有高的透明性，所以，可以把它看作一种用途十分广泛的特征功能薄膜。主要用途为：

1)、显示器件中的电极材料

2)、防静电，防电磁屏蔽层。

3)、面发热体。

4)、热反射膜。SnO2和ITO薄膜在红外部分的反射率可达到80％以上。

5)、太阳能电池。（1）SIS异质结太阳能电池，（2）太阳能电池的减反射膜。

6)、薄膜电阻器。

7)、气敏传感器。现已能探测甲烷，CO、CO2、H2、H2S、乙醇等多种气体和烟尘。

8)、终端设备。用透明导电薄膜制作薄膜开关。

9)、汽车玻璃。

总之，氧化物透明导电薄膜用途十分广泛，除上面列举的一些用途外，还有一些其他的用途，如电阻照相，静电复印，光记录，磁记录，保护层等。这类材料的研制和开发日益受到人们的重视。

5 生产工艺

Low．E玻璃具有低辐射率是由于在其膜层中有一层辐射率极低的金属或金属氧化物膜，可以有效地降低通过玻璃的热辐射。Low．E膜的低辐射膜层非常在线法是指在浮法玻璃生产线上利用高温热解法生产镀膜玻璃的技术，包括热喷涂和化学气相沉积(CVD)、雾化热分解，目前多采用CVD法。

热喷涂是在浮法玻璃生产线上，作往复运动的喷枪把镀膜材料喷到成形的浮法玻璃板上，此时玻璃表面温度为400～600cC，镀膜材料受热气化发生热解反应，所生成的氧化物沉积在金属表面形成所需薄膜。此方法使用设备简单，可以喷涂不同形状的玻璃制品，膜层的附着性和耐磨性均佳，缺点是镀膜的组化学气相沉积通过镀膜气体在浮法玻璃生产线锡槽内的分解，在刚成形的玻璃表面形成所需膜层。此法可大面积在生产线上镀膜，但膜层的均匀性不易控制，设备复杂，成本高。

CVD法中应用较广泛的是常压化学气相沉积法，其特点是可以实现快速、低成本镀膜，并且获得较好的膜层性能。此外也可采用金属有机物化学气相沉积技术。采用溶胶．凝胶法也可以制备Low．E玻璃。其原理是将玻璃浸入配制好

的溶胶中一段时间，然后取出干燥、烧结得到所需要的膜层。此法可以双面镀膜，现在主要是采用真空磁控溅射，将镀膜材料逐层溅射沉积到玻璃表面形成薄膜。

1988年11月，中国耀华玻璃集团公司从美国引进的真空磁控溅射镀膜玻璃生产线建成投产。从此，我国镀膜玻璃开始生产及使用。

溶胶-凝胶法是上世纪60年代发展起来的一种玻璃镀膜方法，我国对该法的研究大约始于上世纪80年代。1990年秦皇岛玻璃研究院立项研究溶胶—凝胶镀膜玻璃，1992年形成工业化技术转让。1985年秦皇岛玻璃研究院等单位开始研究单硅煅烧分解的镀膜技术，1991年完成工业性实验并开始推广应用，目前用该法生产硅质镀膜玻璃生产线大约有20多条。

6 结语

经过这十多年，我国镀膜玻璃行业有了长足的发展，磁控溅射、浮法在线化学沉积等工艺技术都已在生产中广泛应用，但是设备制造和生产工艺技术与国外相比还有较大的差距，远远不能满足国民经济发展的需要。为了节约建筑使用能耗，我国的中、北部地区，特别是三北严寒地区应大量应用低辐射玻璃。玻璃行业的发展与国民经济的许多行业都存在着联系，玻璃行业对推动整个国民经济的发展都起着积极作用。因此“十一五”规划中也对玻璃产业的发展提出了具体要求。也颁布了各项法律法规来规范玻璃行业的健康发展。在新的形势下，玻璃工业必须按照科学发展观的要求，转变增长方式，有效调整产业结构，才能促进行业健康发展。

参考文献

[1]郁文红，杨昭．低辐射玻璃的节能性能分析[J]．节能，2005．2：32—34．

[2]王倩，张映伟．低辐射镀膜玻璃的节能原理及应用[J]．节能技术，2003，9(5)：21—22．

[3]张红，李越．低辐射镀膜玻璃的膜系结构及其特性[J]．玻璃，27(3)：38—39．

[4]陈巧香．低辐射膜的分类及生产工艺技术[J]．玻璃，2002，3：39—42．

[5]奠建良．CVD法搀杂Sa02低辐射膜的制备结构性能及低辐射镀膜玻璃的产业化研究，浙江大学材料与化工学院硕士论文，2003．

[6]邓力，徐美君．低辐射玻璃生产应用及市场[J]．玻璃与搪瓷，2003，21(1)：55—59．

[7]刘志海．LOW—E玻璃发展现状及趋势[J]．中国建材，2004，(4)：58—61．

[8]田民波，刘德令．薄膜科学与技术手册(下)[M]．机械工业出版社。1991：48—49．.

[9]陈功．LOW-E镀膜中空玻璃窗的能量平衡探讨[期刊论文]-玻璃与搪瓷，2004(04)．

[10]杨爱荣．汽车玻璃行业特点和产业现状分析，2005(01)．

[11]刘志海，鲁大学．在线LOW-E膜玻璃如何使用更节能[期刊论文]．中国建材，2005(03)．

[12]周晓彦，曹阳耀华．引领中国功能玻璃发展新方向[期刊论文]．中国建材，2005(02)．

[13]李正华．磁控镀膜玻璃，2006(06)．

[14]王承遇．玻璃表面处理技术的现状与发展[期刊论文]．中国玻璃，2004(02)．