镀膜工艺

第一节镀膜玻璃一、镀膜工艺镀膜工艺是用不同的材料在基片表面形成新表面的方法，镀膜方法有真空蒸发、真空溅射、化学还原、溶胶凝胶等。我公司采用的是阴极真空磁控溅射法，通过磁控溅射，在优质浮法玻璃的表面镀一层或多层金属、或金属化合物薄膜。通过镀膜可以改变基片的某些属性，如光学性能、电学性能、机械性能、化学性能、装饰性能等。1．镀膜原理阴极真空磁控溅射的特点：膜层厚度均匀、镀膜速度快、基板温度低。溅射镀膜利用2个原理：辉光放电、连续撞击。溅射过程是建立在气体放电基础上的，放电从低压下开始的，气体离子与靶材相互作用，离子不断的撞击靶表面，靶材从靶表面被轰击下来然后在靶附近的基片（玻璃）上沉积下来，凝结成一层薄膜。当气体通入真空室后，气体在低气压高电压的情况下迅速被电离，Ar原子电离为Ar+和e-，带正电的Ar+离子在电场的作用下向阴极运动，最终撞击靶材，把能量传递给靶材。当较多的Ar+离子撞击靶材，靶材表面原子所受到的撞击力大于靶材内部应力时，靶表面原子就从靶表面析出。带负电的电子e-在电场作用下向带正电的阳极运动，而阴极上是装有磁体的，真空室内同时具有磁场，电子在电磁场的作用下作圆周运动，而真空室内不断的在补充气体，电子会撞击补充的气体分子，加速气体分子的电离，电子撞击气体分子后能量减小，运动半径减小，多次撞击后能量消失，故电子的运动轨迹是螺旋形。常见的溅射有两种：不反应溅射和反应溅射。不反应溅射指溅射气体和镀膜材料之间不发生化学反应。因此不反应溅射所使用的气体为惰性气体，一般使用氩气（Ar），称为工作气体。不反应溅射一般都用在镀金属膜层上，导电性能越好的材料，溅射速率越高。反应溅射就是在反应气体环境中镀膜，溅射过程中靶材会与溅射气体发生化学反应。反应溅射一般沉积不导电的膜层，例如：SnOx，ZnOx，SiOx，SiNx等。在反应溅射系统中，一般都加入Ar加速反应速度，即提高溅射速率。在反应溅射气氛中，加入工作气体越多，溅射速率越高，当加入的工作气体过多时，反应气体来不急将所有溅射出来的原子反应掉，膜层内就会含有金属，我们把这种状态叫翻转。在反应溅射过程中，无论翻转与正常状态，靶的溅射速率都没有不反应溅射速率高。2．镀膜靶材由于用途不同，用于镀膜的材料也不同。我公司镀膜工艺中所使用的材料包括：金属材料：Ag、NiCr等，其中Ag具有较好的辐射率，是良好的辐射材料介质材料：主要有SnOx、ZnOx、TiOx等，这些材料具有良好的吸收，反射率低。使用这些材料进行组合，可以得到各种膜系。天津南玻生产的镀膜产品有两大类，一是阳光控制镀膜玻璃，也热反射玻璃，一是低辐射镀膜玻璃，也称Low-E玻璃。这两类镀膜玻璃最大的区别是，Low-E玻璃含有银层，而热反射玻璃没有。阳光控制镀膜玻璃（热反射）有以下膜系：单层膜：CMG系列，膜结构是g\TiOx双层膜：CCS系列，膜结构是g\Cr\TiNxCSY系列，膜结构是g\CrNx\TiOx多层膜：CGP系列，膜结构是g\SnOx\Cr\TiOxCPA系列，膜结构是g\SnOx\Cr\TiNx低辐射玻璃（Low-E玻璃）有以下系列：单NiCr（CES系列），膜结构是g\SnOx\Ag\NiCr\SnOx双NiCr（CEB、CEF系列），膜结构是g\SnOx\NiCr\Ag\NiCr\SnOx双银（CED系列），膜结构是g\SnOx\NiCr\Ag\NiCr\Ag\NiCr\SnOx3．镀膜基片镀膜基片有：浮法原片、切磨玻璃、钢化玻璃、彩釉玻璃、夹层玻璃等。镀膜前基片必须用纯净水清洗，去除基片表面的灰尘、污垢、油腻等杂质，因为表面的杂质将会影响膜层的附着能力，或者影响镀膜玻璃的外观质量。如果基片表面存在胶印、笔印等不能清洗掉的杂质，在清洗之前必须用酒精将杂质擦去。镀膜玻璃不可返工处理，如果基片表面没有清洗干净，将造成不可挽回的损失。4．镀膜设备及工艺流程我公司镀膜设备是引进德国VACT真空磁控镀膜玻璃生产线，属于当今世界最先进的镀膜玻璃生产设备。可以生产的玻璃厚度为2~19mm，最大尺寸为2540*4600，是中国目前可生产最大尺寸玻璃的生产线。其生产工艺流程为：上片（手动或自动）—→清洗三遍（抛光、自来水清洗、纯水清洗）—→看片台（检测基片外观缺陷）—→缓冲室—→锁气室—→控气室—→真空室（磁控溅射镀膜室）—→控气室—→锁气室—→缓冲室—→在线光度计测颜色—→后清洗—→在线检验（外观检测）—→下片—→成品、半成品包装二、镀膜玻璃的特点1．热反射玻璃的特点：通过镀不同薄膜，控制对太阳直接辐射的反射、透过和吸收，达到调节热量传递的目的。热反射镀膜玻璃具有各种各样的颜色，热反射玻璃有以下特点：1．1能有效控制太阳直接辐射能的入射量。在夏季白天太阳直接照射时，与普通透明玻璃相比，可将向室内传递的太阳辐射热减少15%--70%；1．2丰富多采的反射色调和极佳的装饰效果；1．3良好的遮避作用；1．4能减弱紫外光的透过。2．Low-e玻璃的特点：低辐射镀膜玻璃，是一种对远红外线具有较高反射比的镀膜玻璃，也具有阳光控制功能，称为阳光控制低辐射玻璃。功能材料主要是金属银，离线Low-E玻璃表面辐射率要求低于0.15。所谓“低辐射”是因为镀膜层具有极低的远红外表面辐射率而得名。在远红外区域，辐射率=吸收率。透过率+吸收率+反射率=1，而透过率=0，所以辐射率+反射率=1。因LOW-E膜层的辐射率极低，故其远红外反射率极高。低辐射镀膜玻璃具有以下特点：2．1极低的表面辐射率（E≤0.15）,极高的远红外（热辐射）反射率，可降低热量的传递速度。2．2在保证低辐射功能的条件下，可调节可见光的透过率和反射率，以适应不同地区的需要。2．3LOW-E玻璃膜层颜色属于干涉色，因此可以调出丰富多彩的颜色。2．4金属银在空气中极易氧化，因此LOW-E玻璃必须做成中空玻璃等复合产品使用。由于Low-E玻璃膜层的氧化性，检验时需注意事项：●必须戴好口罩才能进行检验。●禁止手直接与膜面接触。●不得用酒精、水等擦拭膜面。●不得面向膜面说话，防止口水沾到膜面上。三、镀膜玻璃常见外观缺陷1．划伤（scratches）：镀膜玻璃表面各种线状的划痕。可见程度取决于它们的长度、宽度、位置和分布。主要是由于镀膜玻璃表面和其它物体摩擦造成的。2．暗道（darkstripe）：从镀膜玻璃的反射方向看，膜层表面亮度或反射色异于整体的条状区域，可见程度取决于它们和周围膜层的亮度差。3．针孔（pinhole）：从镀膜玻璃透射方向看，相对膜层整体可视透明的部分或全部没有附着膜层的点状缺陷。主要是因为生产过程中，有细小的杂物落在玻璃表面造成膜层脱落。4．斑纹（stain）：从镀膜玻璃的反射方向看，膜层表面色泽发生变化的云状、放射状或条纹状的缺陷。5．斑点（spot）：从镀膜玻璃的透射方向看，相对膜层整体色泽较暗的点状缺陷。6．崩边崩角：玻璃边部表面或角部的破损。7．水迹：水蒸发后留下的痕迹,包括钢化水迹或前清洗机留下的水迹。从反射看，膜层表面色泽呈云雾状。8．氧化点：低辐射镀膜玻璃的膜面被大气中水蒸气和微尘离子凝结和附着，导致电化学腐蚀使银层氧化，形成的银色圆斑。有些呈孤立点，有些呈片状，显微镜下观察由许多孤立点组成。9．虫迹：小虫附着在玻璃表面而造成的脱膜点。10．条纹：镀的膜不均匀，厚薄的部分颜色不同，一般平行于靶材方向。11．色差：颜色同标准样片比较用肉眼观察到的差异。四、镀膜玻璃性能镀膜玻璃分为热反射和Low-E，性能上也所不同。热反射玻璃：1、在耐酸、耐碱试验（酸指1N的盐酸，碱指1N的NaOH）2、研磨试验3、南玻规定的其它试验：盐雾、高温高湿试验以上试验中1、2项是国家标准规定必做项目，第3项是南玻内部控制项目。Low-E玻璃：Low-E玻璃必须测量其辐射率，其它试验做为参考，用于指示生产情况。