Главная   —   Каталог   —   Технологии нанесения тонкопленочных покрытий

Технологии нанесения тонкопленочных покрытий

 

Технология осаждения долговечных теплосберегающих покрытий на полимерную пленку

 Недостатком существующих светопрозрачных ограждающих конструкций являются большие тепловые потери. Стекло является хорошим материалом для таких конструкций, но у него есть недостаток – оно способно практически беспрепятственно передавать длинноволновое (инфракрасное) излучение. Дополнительное введение в конструкцию светопрозрачного низкоэмиссионного экрана, отражающего тепловое излучение, позволяет существенно увеличить теплоизоляционные характеристики окон.

Одним из вариантов повышения теплоизоляции существующих окон является использование полимерных пленок с низкоэмиссионным покрытием. Такие пленки могут быть либо наклеены на стекло, либо закреплены отдельно на одном из переплетов.

Нанесение низкоэмиссионных покрытий структуры TiO2/ZnO:Ga/Ag/ZnO:Ga/TiO2 на полимерную пленку выполнялось в одном технологическом цикле на установке для нанесения многослойных теплосберегающих покрытий VNUK-5 по следующей схеме:

1) перед нанесением покрытия подложка обрабатывается ионным пучком, генерируемым ионным источником с анодным слоем. Это необходимо для улучшения адгезии покрытия;

2) напыление первого слоя оксида титана производилось цилиндрическим магнетроном с вращающимся катодом. Первый слой оксида титана изолирует покрытие от исходной подложки и способствует улучшению адгезии и стойкости к атмосферным воздействиям низкоэмиссионного покрытия в целом.

3) напыление первого слоя легированного галлием оксида цинка производилось планарной магнетронной распылительной системой с керамическим катодом состава ZnO:Ga2O3. Основная функция этого слоя заключается в том, что напыляемая на него ультратонкая пленка серебра имеет преимущественную ориентацию в плоскости максимально плотной упаковки (111). При этом она характеризуется значительно меньшим количеством агломератов, возникающих на поверхности пленки в результате диффузии атомов серебра, чем в случае, когда покрытие состоит из случайно ориентированных зерен, что способствует повышенной стойкости к атмосферным воздействиям низкоэмиссионного покрытия;

4) напыление слоя серебра и меди производилось цилиндрической магнетронной распылительной системой с серебряным или медным катодом в импульсном режиме. При одинаковой толщине, пленки, наносимые на импульсном токе, имеют лучшую текстуру, большие коэффициент отражения в ИК диапазоне, плотность структуры и, кроме того, улучшаются механические свойства и характеристики покрытия, а также улучшается стойкость к атмосферным воздействиям;

5) на слой серебра наносился второй слой ZnO:Ga. Он выполняет функцию переходного слоя и защищает серебро от окисления в процессе реактивного магнетронного осаждения TiO2. Слой серебра является очень активным и легко вступает в реакцию с кислородом, образуя пористую структуру, что приводит к резкому уменьшению коэффициента пропускания видимого света и уменьшению коэффициента отражения в ИК области спектра. Кроме того, оксид цинка отличается хорошей влагостойкостью, а его прозрачность достаточна велика, для того чтобы обеспечить высокую прозрачность всего покрытия;

6) завершающий слой оксида титана осаждался цилиндрическим магнетроном с вращающимся катодом. Этот слой является защитным и обладает высокой химической стойкостью и механической прочностью, а также влияет на итоговую прозрачность в видимом диапазоне длин волн и цвет всего покрытия.

Наилучшими характеристиками обладают долговечные низкоэмиссионные покрытия с серебряным функциональным слоем структуры TiO2(10нм)/ZnO:Ga(20нм)/Ag(9нм)/ ZnO:Ga(25нм)/TiO2(20нм) при этом их отражение в ИК области спектра составляет 92-93 %, прозрачность в видимом диапазоне спектра 82-85% .

На рисунке приведены спектры разработанных низкоэмиссионных покрытий  на основе серебра и меди в видимой и инфракрасной области спектра.


Спектры низкоэмиссионного покрытия структуры TiO2/ZnO:Ga/Ag/ZnO:Ga/TiO2  в видимой и ИК области спектра

Для определения влагостойкости полученных покрытий был выбран тест, используемый в ГОСТ 30733-2000 “Стекло с низкоэмиссионным твердым покрытием. Технические условия”. Под твердым покрытием в нем понимается оксид олова, который наносится пиролитическим методом в процессе изготовления флоат_стекла (К_стекло). Испытания показали, что покрытия не претерпевает каких-либо изменений, видимых невооруженным взглядом, а также уменьшения коэффициента отражения в ИК диапазоне, т.е. низкоэмиссионные покрытия структуры TiO2(10нм)/ZnO:Ga(20нм)/Ag(9нм)/ ZnO:Ga(25нм)/TiO2(20нм) являются влагостойкими.