



Настоящее изобретение относится к энергосберегающим покрытиям, в частности к энергосберегающим покрытиям на стекле, обладающим качествами термоустойчивости и высокой селективности, и способу их получения.The present invention relates to energy-saving coatings, in particular to energy-saving coatings on glass having the properties of heat resistance and high selectivity, and a method for their preparation.
Тонкопленочные оптические покрытия наносят на оптически-прозрачные подложки для изменения интенсивности приходящего на них электромагнитного излучения того или иного диапазона длин волн за счет, к примеру, его полного или частичного поглощения или отражения. Так, электропроводящие оптические покрытия, то есть покрытия, содержащие в своем составе, по меньшей мере, один слой металла, с низким коэффициентом излучательной способности предназначены для ослабления пропускания инфракрасного излучения. В настоящее время, они нашли широкое применение в качестве покрытий, наносимых на поверхность листового архитектурного стекла и стекол, используемых в конструкциях различных транспортных средств, и служат целям снижения теплопотерь и контроля поступления электромагнитного излучения от внешних источников, в том числе солнечного излучения - как полного спектра, так и отдельных его выделенных диапазонов. Оптические покрытия обычно включают два или большее количество разных слоев, каждый из которых обладает толщиной в диапазоне от менее 1 до более 500 нм.Thin-film optical coatings are applied to optically transparent substrates to change the intensity of the electromagnetic radiation coming from them of a particular wavelength range due to, for example, its full or partial absorption or reflection. Thus, electrically conductive optical coatings, that is, coatings containing at least one metal layer with a low emissivity, are intended to attenuate the transmission of infrared radiation. Currently, they are widely used as coatings applied to the surface of sheet architectural glass and glasses used in the construction of various vehicles and serve to reduce heat loss and control the influx of electromagnetic radiation from external sources, including solar radiation - as complete spectrum, and its individual selected ranges. Optical coatings typically include two or more different layers, each of which has a thickness in the range from less than 1 to more than 500 nm.
Известны изделия с покрытием, наносимым на стеклянную подложку, слоевая структура которых соответствует следующей обобщенной схеме: стекло / нижний диэлектрический слой или набор последовательно нанесенных нижних диэлектрических слоев / слой серебра Ag или меди Cu / верхний диэлектрический слой или набор последовательно нанесенных верхних диэлектрических слоев, например описанные в патентах США №6605358, №6730352, №6802943, №7166359 и патентах РФ №2190692, №2563527, №2124483. Эти продукты обладают сниженным, по сравнению с обычным силикатным стеклом, коэффициентом излучательной способности и низкой величиной прямого пропускания в дальней области инфракрасного диапазона спектра электромагнитного излучения, за счет чего реализуется снижение теплопотерь из помещения на улицу в холодное время, связанных с механизмом передачи тепловой энергии излучением. Данные продукты, однако, не обеспечивают снижения теплопритока от теплового солнечного излучения, так как не демонстрируют достаточного снижения величины прямого пропускания в диапазоне длин волн электромагнитного излучения, соответствующего тепловой части инфракрасной зоны спектра солнечного излучения, и, таким образом, не отвечают критериям энергосбережения с точки зрения энергоэффективности кондиционирования помещений в жаркое время.Known products with a coating applied to a glass substrate, the layered structure of which corresponds to the following generalized scheme: glass / lower dielectric layer or a series of successively applied lower dielectric layers / silver layer of Ag or copper Cu / upper dielectric layer or a set of successively applied upper dielectric layers, for example described in US patent No. 6605358, No. 6730352, No. 6802943, No. 7166359 and RF patents No. 2190692, No. 2563527, No. 2124483. These products have a reduced emissivity, compared to ordinary silicate glass, and a low direct transmittance in the far infrared region of the electromagnetic radiation spectrum, due to which there is a reduction in heat loss from the room to the street during the cold season associated with the mechanism of transmission of thermal energy by radiation . These products, however, do not provide a reduction in heat gain from thermal solar radiation, since they do not demonstrate a sufficient decrease in the direct transmission in the wavelength range of electromagnetic radiation corresponding to the thermal part of the infrared zone of the solar radiation spectrum, and thus do not meet the criteria for energy conservation view of the energy efficiency of air conditioning in hot weather.
Известны также продукты тонкопленочного осаждения на стеклянную подложку, в состав покрытия которых входит несколько слоев металла, разделенных керамическими слоями, описываемые, например, в патенте РФ №2415968. Такие продукты, зачастую называемые высокоселективными, помимо сниженного, по сравнению с обычным силикатным стеклом, коэффициента излучательной способности, обладают также низким коэффициентом солнечного теплопритока SHGC, вследствие снижения пропускания электромагнитного излучения во всем инфракрасном диапазоне длин волн наряду с сохранением относительно высокого уровня пропускания видимого света, что реализуется за счет интерференционных процессов, протекающих при последовательном преодолении двух наноразмерных слоев металла попадающим на покрытие излучением.Thin-film deposition products on a glass substrate are also known, the coating composition of which includes several metal layers separated by ceramic layers, described, for example, in RF patent No. 2415968. Such products, often called highly selective, in addition to a reduced emissivity, compared with ordinary silicate glass, also have a low SHGC coefficient of solar heat gain, due to a decrease in the transmission of electromagnetic radiation throughout the infrared wavelength range along with maintaining a relatively high level of visible light transmission, which is realized due to interference processes occurring during successive overcoming of two nanoscale metal layers fall to the radiation coating.
Описываемые покрытия могут обладать, в сочетании с заданными свойствами энергоэффективности, дополнительными, необходимыми с точки зрения средств архитектурной выразительности, качествами эстетического характера, такими, как, например, насыщенный цвет (например, отражаемый цвет поверхности стекла). Примеров таких продуктов тонкопленочного оптического напыления на стеклянную подложку могут послужить покрытия, описываемые в патентах РФ №2563527 и США №7166359.The described coatings may have, in combination with the specified energy efficiency properties, additional aesthetic qualities necessary from the point of view of architectural expressiveness, such as, for example, saturated color (for example, the reflected color of the glass surface). Examples of such products of thin-film optical spraying on a glass substrate can serve as coatings described in RF patents No. 2563527 and US No. 7166359.
Отдельным требованием, зачастую предъявляемым к тонкопленочным покрытиям на стеклянных подложках в целом, является их устойчивость к термообработке. Так, подвергшиеся термической закалке оконные стекла, с заданными характеристиками ударной безопасности, и/или подвергшиеся термически-ассистированному изгибанию оконные стекла требуются для большого числа областей применения, к примеру для строительного или автомобильного остекления, где требования, например, к характеристикам ударной безопасности могут быть продиктованы в т.ч. и отраслевыми стандартами и нормами. Известно, что для термической закалки и/или термически-ассистированного изгибания стекла необходимо обеспечить его термический нагрев до температурных значений около или выше температуры размягчения используемой стекломассы, после чего осуществляется непосредственно либо закаливание путем быстрого охлаждения стеклянной заготовки, либо ее изгибание с использованием подходящих изгибающего средства. Рассматриваемый температурный интервал осуществления описываемых процессов для стандартного плоскополированного фтор-силикатного флоат-стекла обычно составляет примерно 550-700°С, причем оконные стекла выдерживаются в указанном интервале температур в течение нескольких минут перед началом фактического закаливания и/или изгибания.A separate requirement, often imposed on thin-film coatings on glass substrates as a whole, is their resistance to heat treatment. Thus, heat-hardened window panes with specified impact safety characteristics and / or thermally assisted bending of window panes are required for a large number of applications, for example, for building or automotive glazing, where, for example, requirements for impact-safety characteristics can be dictated including and industry standards and norms. It is known that for thermal hardening and / or thermally assisted bending of glass it is necessary to ensure its thermal heating to temperatures near or above the softening temperature of the glass melt used, after which it is either directly tempered by rapidly cooling the glass preform or bent using suitable bending means . The considered temperature interval for the implementation of the described processes for a standard plane-polished fluorine-silicate float glass is usually about 550-700 ° C, and the window panes are kept in the indicated temperature range for several minutes before the actual hardening and / or bending begins.
Термины «термообработка», «термообработанный», «термоустойчивый» и «термообрабатываемый» в последующем описании и формуле изобретения относятся к способам термического изгибания и/или закаливания, таким, как описано выше, а также другим термически-ассистированным процессам, в ходе которых стекло с покрытием достигает температур до примерно 780°С включительно в течение периода времени в несколько минут, например в течение до примерно 15 мин. Считается, что стекло с покрытием является термообрабатываемым, если оно выдерживает термообработку без значительного повреждения, причем обычно повреждения, вызванные термообработкой, представляют собой высокие значения мутности поверхности покрытия - изотропно вдоль всей поверхности, либо проявляющиеся локально в виде отдельных областей или пятен.The terms "heat treatment", "heat-treated", "heat-resistant" and "heat-treated" in the following description and claims refer to methods of thermal bending and / or tempering, such as described above, as well as other thermally assisted processes during which glass with a coating reaches temperatures up to about 780 ° C inclusive over a period of time of several minutes, for example for up to about 15 minutes Coated glass is considered to be heat-treatable if it can withstand heat treatment without significant damage, usually the damage caused by heat treatment is a high turbidity of the coating surface - isotropically along the entire surface, or appear locally in the form of separate areas or spots.
Из известных энергоэффективных продуктов тонкопленочного осаждения на стеклянную подложку лишь немногие отвечают качествам устойчивости к термической обработке. Еще меньшее их количество совмещает в себе качества одновременно высокой селективности наряду с устойчивостью к термообработке. Примером такого изделия может служить покрытие, описываемое в патенте РФ №2421419. Также крайне ограничен выбор продуктов тонкопленочного осаждения на стекло, обладающих одновременно свойствами энергоэффективности по отношению к излучательным теплопотерям, и устойчивостью к термообработке наряду с выраженным оттенком отражения. Пример подобного покрытия описывается, например, в патенте РФ №2477259. Описываемое в данном патенте термообработанное покрытое изделие, однако, не демонстрирует желательного оттенка в широком диапазоне углов наблюдения, а только при рассматривании под внеосными углами наблюдения, в частности под заявленным углом наблюдения в 45° к нормали, что ограничивает возможности его использования. Таким образом, разнообразие оттенков известных термообрабатываемых продуктов, в сочетании с их уровнем энергоэффективности по отношению к излучательным теплопотерям и/или теплопритоку, не отвечает запросам текущего состояния архитектурной отрасли, в особенности в случае высокоселективных термообрабатываемых продуктов, выбор изделий с насыщенным выделенным цветом наружного (из помещения на улицу) отражения среди которых в настоящее время крайне ограничен. В частности, существует необходимость в реализации термоустойчивого продукта с синим оттенком внешнего отражения поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне с осажденным энергоэффективным тонкопленочным оптическим покрытием, характеризуемым следующими параметрами оттенка отражения в цветовых квазикоординатах а*/b* международного стандарта CEILAB (D65/10°): а* от -7,8 до -3,5, и b* от -25 до -19;.Of the known energy-efficient products of thin-film deposition on a glass substrate, only a few meet the qualities of resistance to heat treatment. An even smaller number of them combines the qualities of simultaneously high selectivity along with resistance to heat treatment. An example of such a product is the coating described in RF patent No. 2421419. The choice of thin-film deposition products on glass is also extremely limited, having both energy-efficient properties with respect to radiative heat loss and resistance to heat treatment along with a pronounced hue of reflection. An example of such a coating is described, for example, in RF patent No. 2477259. The heat-treated coated product described in this patent, however, does not show the desired shade in a wide range of viewing angles, but only when viewed at off-axis viewing angles, in particular at a stated viewing angle of 45 ° to the normal, which limits its use. Thus, the variety of shades of known heat-treated products, in combination with their level of energy efficiency in relation to radiative heat losses and / or heat gain, does not meet the needs of the current state of the architectural industry, especially in the case of highly selective heat-treated products, the choice of products with a saturated highlighted color of the outside (from premises on the street) reflection among which is currently extremely limited. In particular, there is a need to implement a heat-resistant product with a blue tint of external reflection of the surface of the glass substrate from the side opposite to the deposited energy-efficient thin-film optical coating, characterized by the following reflection tint parameters in color quasicoordinates a * / b * of the international standard CEILAB (D65 / 10 ° ): a * from -7.8 to -3.5, and b * from -25 to -19 ;.
В настоящее время в данной области имеется потребность в термоустойчивом изделии с покрытием на стеклянной подложке, обладающим совокупно реализованными в нем качествами высокоселективности за счет сочетания заданных солнцезащитных свойств по отношению к избыточному тепловому солнечному воздействию и свойств энергоэффективности с точки зрения снижения излучательных теплопотерь в холодное время, а также искомым синем цветом отражения поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие.Currently, in this area there is a need for a heat-resistant product coated on a glass substrate with the properties of high selectivity realized in it due to the combination of predetermined sun protection properties with respect to excessive solar thermal effects and energy efficiency properties from the point of view of reducing radiative heat loss in cold weather, as well as the desired blue color of the reflection of the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-layer is applied night energy-efficient optical coating.
Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности признаков является патент РФ №2421419, в котором описывается оконное стекло с низкоэмиссионным и/или солнцерегулирующим покрытием, содержащим в последовательности от стеклянной поверхности, по меньшей мере, следующие слои: нижний противоотражающий слой, содержащий базовый слой (окси)нитрида алюминия, средний слой SnOx или ZnSnOx и верхний слой оксида металла; серебросодержащий функциональный слой; барьерный слой; верхний противоотражающий слой, содержащий внутренний (сердцевинный) слой оксида цинка и олова и самый наружный защитный слой, при этом нижний противоотражающий слой дополнительно содержит средний слой оксида Sn или смеси Zn и Sn между его базовым слоем и его верхним слоем, и сердцевинный слой верхнего противоотражающего слоя содержит оксид Zn и Sn. Технический результат изобретения - получение оконных стекол, которые не мутнеют после термообработки, с солнцерегулирующими свойствами, т.е направленных на снижение пропускания солнечной энергии в сочетании с возможностью обеспечения повышенного светоперопускания.Closest to the claimed solution for the totality of features is RF patent No. 2421419, which describes window glass with a low emission and / or sun control coating containing at least the following layers in sequence from the glass surface: lower antireflective layer containing a base layer (oxy ) aluminum nitride, the middle layer of SnOx or ZnSnOx and the upper layer of metal oxide; silver-containing functional layer; barrier layer; an upper antireflective layer comprising an inner (core) layer of zinc and tin oxide and an outermost protective layer, wherein the lower antireflection layer further comprises a middle layer of Sn oxide or a mixture of Zn and Sn between its base layer and its upper layer, and a core layer of an upper antireflective layer contains oxide Zn and Sn. The technical result of the invention is the production of window glasses that do not grow cloudy after heat treatment, with sun control properties, i.e., aimed at reducing the transmission of solar energy in combination with the possibility of providing increased light transmission.
При этом, согласно описанию предпочтительных способов получения описываемого изделия по данному изобретению, упоминается, что особенно предпочтительно, если, по меньшей мере, один из слоев, и, наиболее предпочтительно, все слои наносятся магнетронным катодным напылением.Moreover, according to the description of the preferred methods for producing the described product according to this invention, it is mentioned that it is particularly preferable if at least one of the layers, and most preferably all layers, is applied by cathodic magnetron sputtering.
Однако, данное термоустойчивое изделие, и упомянутый предпочтительный способ его изготовления, не позволяют обеспечить, наряду со снижением излучательных теплопотерь из помещения в холодное время, дополнительных энергоэффективных качеств высокой селективности, выражающихся в сниженной величине солнечного теплопритока, а также не позволяет одновременно с этим добиться получения желаемого синего оттенка наблюдения во внешнем отражении со стороны стеклянной подложки, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное покрытие.However, this heat-resistant product, and the mentioned preferred method of its manufacture, do not allow to provide, along with a decrease in radiative heat loss from the room during the cold season, additional energy-efficient qualities of high selectivity, expressed in a reduced amount of solar heat gain, and also cannot simultaneously achieve the desired blue hue of observation in external reflection from the side of the glass substrate, the opposite side to which the thin film coating is applied s.
Технический результат настоящего изобретения направлен на одновременное обеспечение: качеств термоустойчивости энергосберегающего покрытия на стеклянных подложках, позволяющих осуществление термической закалки, термоупрочнения и термически-ассистированного изгибания, и выражающихся в сохранении значения мутности стеклянной подложки с энергоэффективным покрытием после температурного воздействия на уровне не выше 0,1% при допустимых температурах воздействия не ниже 780°С длительностью не менее 15 мин.; а также синего цвета энергосберегающего покрытия на стеклянных подложках в случае светоотражения с поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, достигаемого в широком диапазоне углов наблюдения и характеризуемого следующими параметрами оттенка отражения в цветовых квазикоординатах а*/b* международного стандарта CEILAB (D65/10°): а* от -7,8 до -3,5, и b* от -25 до -19; и высокой селективности энергосберегающего покрытия на стеклянных подложках, характеризуемой величиной селективности S не менее 1,575 при соответствующих коэффициенте пропускания видимого излучения Tvis, составляющим не менее 44%, и величине излучательной способности изделия, задаваемой поверхностным омическим сопротивлением тонкопленочного покрытия, не превышающим 2,7 Ом/□.The technical result of the present invention is aimed at the simultaneous provision of: thermal stability qualities of an energy-saving coating on glass substrates, allowing thermal hardening, heat hardening and thermally assisted bending, and expressed in maintaining the turbidity of the glass substrate with an energy-efficient coating after a temperature effect of not higher than 0.1 % at permissible exposure temperatures not lower than 780 ° С for at least 15 minutes; as well as the blue color of the energy-saving coating on glass substrates in the case of light reflection from the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied, achieved in a wide range of viewing angles and characterized by the following parameters of the reflection hue in color quasicoordinates a * / b * CEILAB international standard (D65 / 10 °): a * from -7.8 to -3.5, and b * from -25 to -19; and high selectivity of an energy-saving coating on glass substrates, characterized by a selectivity S of at least 1.575 with a corresponding visible transmittance Tvis of at least 44% and an emissivity of the product defined by the surface ohmic resistance of the thin-film coating not exceeding 2.7 Ohm / □.
Технический результат достигается тем, что предлагается термоустойчивое высокоселективное энергосберегающее покрытие синего цвета на стекле, состоящее из отдельных непосредственно контактирующих между собой слоев в следующем порядке перечисления от стеклянной подложки наружу:The technical result is achieved by the fact that it offers a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color on the glass, consisting of separate layers directly contacting each other in the following order of transfer from the glass substrate to the outside:
первый слой, прилегающий к поверхности стеклянной подложки, содержит субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N;the first layer adjacent to the surface of the glass substrate contains a substoichiometric nitride of silicon-doped silicon Si-Al-N;
последующий слой, являющийся первым контактным слоем, который содержит оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O;a subsequent layer, which is the first contact layer, which contains tin doped zinc oxide Zn-Sn-O;
за ним следует слой, содержащий оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, являющийся первым каталитическим слоем;followed by a layer containing aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O, which is the first catalytic layer;
последующий слой, который содержит серебро Ag, является первым слоем, отражающим инфракрасное излучение;the subsequent layer, which contains silver Ag, is the first layer reflecting infrared radiation;
за ним следует слой, содержащий субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, который является первым барьерным слоем;followed by a layer containing substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O, which is the first barrier layer;
следующий слой, который содержит оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, является первым укрывным слоем;the next layer, which contains Zn-Al-O zinc-doped zinc oxide, is the first covering layer;
за ним следует промежуточный слой, содержащий субстехиометрический нитрид алюминия Al-N;followed by an intermediate layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N;
последующий слой является вторым контактным слоем и содержит оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O;the subsequent layer is the second contact layer and contains tin doped zinc oxide Zn-Sn-O;
за ним следует слой, содержащий оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, являющийся вторым каталитическим слоем;followed by a layer containing aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O, which is the second catalytic layer;
последующий слой, который содержит серебро Ag, является вторым слоем, отражающим инфракрасное излучение;the subsequent layer, which contains silver Ag, is a second layer reflecting infrared radiation;
за ним следует слой, содержащий субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, который является вторым барьерным слоем;it is followed by a layer containing substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O, which is the second barrier layer;
следующий слой, который содержит субстехиометрический нитрид вольфрама W-N, является поглощающим слоем;the next layer, which contains substoichiometric tungsten nitride W-N, is an absorbing layer;
за ним следует слой, содержащий субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, являющийся вторым укрывным слоем, а также защитным слоем для обеспечения хемомеханической защиты всей ранее перечисленной структуры слоев;it is followed by a layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N, which is the second covering layer, as well as a protective layer to provide chemomechanical protection of the entire previously listed layer structure;
последующий слой, являющийся внешним слоем всей перечисленной структуры слоев покрытия и выполняющий роль препятствующего распространению трещин - «ПРТ» - слоя, содержит оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O; при этом толщина промежуточного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, составляет от 82 нм до 88 нм, а толщина слоя, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, составляет от 31 нм до 38 нм, при этом отношение толщины слоя, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, к совокупной толщине второго укрывного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, и внешнего слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, находится в пределе от 0,6 до 0,9, кроме того совокупная толщина двух отражающих инфракрасное излучение слоев, содержащих серебро Ag, такова, что результирующее поверхностное омическое сопротивление термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле не превышает, причем отношение толщины первого слоя, отражающего инфракрасное излучение, содержащего серебро Ag, к толщине второго слоя, отражающего инфракрасное излучение, содержащего серебро Ag, составляет от 0,25 до 0,32, при этом отношение толщины первого барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к совокупной толщине первого контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, и первого каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, и отношение толщины второго барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к совокупной толщине второго контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, и второго каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, равны и составляют не более 0,48, а отношение толщины второго барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к толщине первого барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, составляет от 2 до 24, при этом отношения толщины первого контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, к толщине первого каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, и толщины второго контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, к толщине второго каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, составляют от 0,2 до 18, при этом толщина поглощающего слоя, который содержит субстехиометрический нитрид вольфрама W-N, такова, что результирующее прямоеthe subsequent layer, which is the outer layer of the entire listed structure of the coating layers and acts as an anti-crack propagation - “PRT” - layer, contains zinc oxide doped with tin Zn-Sn-O; the thickness of the intermediate layer containing the substoichiometric aluminum nitride Al-N is from 82 nm to 88 nm, and the thickness of the layer containing the substoichiometric nitride of aluminum-doped silicon Si-Al-N is from 31 nm to 38 nm, while the thickness ratio a layer containing a substoichiometric nitride doped with silicon aluminum Si-Al-N, to the total thickness of the second covering layer containing a substoichiometric aluminum nitride Al-N, and an outer layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn-O, is in the range from 0, 6 up to 0.9, in addition, the total thickness of two layers reflecting infrared radiation containing silver Ag is such that the resulting surface ohmic resistance of the heat-resistant highly selective energy-saving blue coating on the glass does not exceed moreover, the ratio of the thickness of the first layer reflecting infrared radiation containing silver Ag to the thickness of the second layer reflecting infrared radiation containing silver Ag is from 0.25 to 0.32, while the ratio of the thickness of the first barrier layer that contains substoichiometric oxide nichrome Ni-Cr-O, to the total thickness of the first contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O, and the first catalytic layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Al-O, and the ratio of the thickness of the second barrier layer oia, which contains a substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O, to the total thickness of the second contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O, and the second catalytic layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Al-O, are equal to not more than 0.48, and the ratio of the thickness of the second barrier layer that contains the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide to the thickness of the first barrier layer containing the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide is from 2 to 24, while the thickness ratio first contact layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O to the thickness of the first catalytic layer containing aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O and the thickness of the second contact layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O to the thickness of the second catalytic layer containing aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O, are from 0.2 to 18, while the thickness of the absorbing layer, which contains substoichiometric tungsten nitride WN, is such that the resulting direct
пропускание электромагнитного излучения в диапазоне 385-790 ТГц термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле составляет от 0,38 до 0,55, при этом отношение толщины внешнего «ПРТ»-слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, к толщине первого укрывного слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, составляет не менее 2,3, а толщина внешнего «ПРТ»-слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, составляет не менее 3 нм, при этом совокупная толщина второго укрывного слоя, который содержит субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, и внешнего «ПРТ»-слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, составляет не менее 30 нм.the transmission of electromagnetic radiation in the range 385-790 THz of a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color on the glass is from 0.38 to 0.55, while the ratio of the thickness of the external "PRT" layer containing zinc oxide doped with tin zinc Zn-Sn-O, to the thickness of the first covering layer containing Zn-Al-O zinc oxide doped with aluminum is not less than 2.3, and the thickness of the outer “PRT” layer containing Zn-Sn-O zinc doped tin oxide is not less than 3 nm, at this is the total thickness of the second covering layer, otorrhea substoichiometric nitride comprises aluminum Al-N, and an external "GOT" -layer comprising tin oxide doped with zinc Zn-Sn-O, is not less than 30 nm.
Кроме того, в частном случае предлагается соединение предварительно подвергнутой дополнительной термической закалке стеклянной подложки с нанесенным на ее поверхность многослойным покрытием с по меньшей мере одной дополнительной прозрачной подложкой, которая обращена к внешнему слою покрытия, содержащему оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O.In addition, in a particular case, it is proposed to connect the preliminarily subjected to additional thermal hardening of the glass substrate with a multilayer coating deposited on its surface with at least one additional transparent substrate, which faces the outer coating layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn-O.
Помимо этого, в другом случае предлагается соединение предварительно подвергнутой дополнительному термическому упрочнению стеклянной подложки с нанесенным на ее поверхность многослойным покрытием с по меньшей мере одной дополнительной прозрачной подложкой, которая обращена к внешнему слою покрытия, содержащему оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O.In addition, in another case, it is proposed to connect the glass substrate previously subjected to additional thermal hardening with a multilayer coating deposited on its surface with at least one additional transparent substrate that faces the outer coating layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn-O.
Обеспечение достижения технического результата получением покрытия требуемых свойств выполняется за счет осуществления способа получения термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле, включающего нанесение в вакуумной камере непосредственно на поверхность стеклянной основы с одной из ее сторон контактирующих между собой слоев путем распыления в плазме магнетронного разряда материалов распылительных катодных мишеней в следующей последовательности:Ensuring the achievement of the technical result by obtaining a coating of the required properties is carried out by implementing a method of producing a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color on glass, which includes applying in a vacuum chamber directly on the surface of the glass base from one of its sides contact layers by spraying a spray material in a magnetron discharge plasma cathode targets in the following sequence:
би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl со степенью легирования составляющей от 2% до 60%;a bi-metal alloy of aluminum alloyed with silicon SiAl with a degree of alloying component from 2% to 60%;
би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn со степенью легирования составляющей от 5% до 80%;ZnSn bi-metal alloy of tin-doped zinc with a degree of alloying of 5% to 80%;
би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl со степенью легирования составляющей от 5% до 80%;a bi-metal alloy of aluminum alloyed with zinc ZnAl with a degree of alloying component from 5% to 80%;
серебра Ag с примесной чистотой не менее 92%;silver Ag with an impurity purity of at least 92%;
би-металлического сплава нихрома NiCr с парциальной концентрацией никеля не ниже 10%, керамического стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO со степенью легирования от 5% до 80%;a bi-metal alloy of nichrome NiCr with a partial nickel concentration of not less than 10%, a ceramic stoichiometric oxide of a bi-metal alloy doped with aluminum, ZAO ZAO with a degree of alloying from 5% to 80%;
алюминия Al с примесной чистотой не менее 84%, би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn со степенью легирования составляющей от 5% до 80%;Al aluminum with an impurity purity of at least 84%, a tin-alloyed ZnSn bi-metal alloy with a degree of alloying of 5% to 80%;
би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl со степенью легирования составляющей от 5% до 80%;a bi-metal alloy of aluminum alloyed with zinc ZnAl with a degree of alloying component from 5% to 80%;
серебра Ag с примесной чистотой не менее 92%;silver Ag with an impurity purity of at least 92%;
би-металлического сплава нихрома NiCr с парциальной концентрацией никеля не ниже 10%;a bi-metal alloy of nichrome NiCr with a partial nickel concentration of at least 10%;
вольфрама W с примесной частотой не менее 93%;tungsten W with an impurity frequency of at least 93%;
алюминия Al с примесной чистотой не менее 84%;aluminum Al with an impurity purity of at least 84%;
би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn со степенью легирования составляющей от 5% до 80%;ZnSn bi-metal alloy of tin-doped zinc with a degree of alloying of 5% to 80%;
при этом напряжение горения магнетронного разряда при распылении катодных мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl и из алюминия Al поддерживается в пределах от 420 до 580 В, при распылении катодных мишеней из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn и из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl - в пределах от 420 до 500 В, при распылении катодных мишеней из би-металлического сплава нихрома NiCr и из вольфрама W - в пределах от 550 до 630 В, при распылении катодных мишеней из серебра Ag напряжение горения магнетронного разряда не превышает 450 В, а при распылении катодных мишеней из керамического стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO напряжение горения магнетронного разряда поддерживается не ниже 600 В; при этом ток разряда не превышает следующих пределов: для катодных мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl не больше 110 А, для катодных мишеней из алюминия Al не больше 160 А, для катодных мишеней из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn не больше 60 А, для катодных мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl не больше 90 А, для катодных мишеней из би-металлического сплава нихрома NiCr, из вольфрама W и из керамического стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO - не больше 90 А, для катодных мишеней из серебра Ag не больше 15 А; при этом горение магнетронного плазменного разряда при распылении поддерживается в диапазоне давлений от 2⋅10-3 до 4⋅10-2 мБар для всех материалов катодных мишеней, а в качестве рабочего газа выступает аргон Ar, при этом при распылении мишеней из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn, би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl и би-металлического сплава нихрома NiCr в вакуумную камеру дополнительно напускается реакционная газовая составляющая в качетсве которой выступает кислород O2, причем отношение величины газонапуска кислорода О2 к величине потока газонапуска аргона Ar не превышает 1,42, а при распылении мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl, из алюминия Al и из вольфрама W в вакуумную камеру дополнительно напускается реакционная газовая составляющая, в качестве которой выступает азот N2, причем отношение величины газонапуска азота N2 к величине потока газонапуска аргона Ar поддерживается таким образом, чтобы отношение интенсивности характеристического излучения ионизации распылительной компоненты смеси рабочих газов, в качестве которой выступает аргон Ar, к интенсивности характеристического излучения ионизации основной металлической компоненты мишени в случае би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl, в качестве которой выступает кремний Si, и металла мишени, в случае монометаллических мишеней из алюминия Al и из вольфрама W соответственно, не превышало 48.the burning voltage of the magnetron discharge during the sputtering of cathode targets from a bi-metal alloy of silicon-doped aluminum SiAl and from aluminum Al is maintained in the range from 420 to 580 V, while sputtering the cathode targets from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn and from a bi-metal an alloy of zinc-doped zinc ZnAl - in the range from 420 to 500 V, when sputtering cathode targets from a bi-metal alloy of nichrome NiCr and from tungsten W - in the range from 550 to 630 V, when sputtering cathode targets from silver Ag the burning of a magnetron discharge does not exceed 450 V, and when sputtering cathode targets from a ceramic stoichiometric oxide of a bimetallic alloy of aluminum alloyed with zinc ZAO ZAO, the burning voltage of the magnetron discharge is maintained at least 600 V; the discharge current does not exceed the following limits: for cathode targets from a bi-metal alloy doped with aluminum, SiAl silicon is not more than 110 A, for cathode targets from aluminum Al no more than 160 A, for cathode targets from a bi-metal alloy doped with zinc ZnSn does not more than 60 A, for cathode targets from a bi-metal alloy doped with aluminum ZnAl zinc no more than 90 A, for cathode targets from a bi-metal alloy nichrome NiCr, from tungsten W and from ceramic stoichiometric oxide of a bi-metal alloy ZAO aluminum-doped zinc - not more than 90 A, for cathode targets of silver Ag not more than 15 A; in this case, the combustion of a magnetron plasma discharge during sputtering is maintained in the pressure range from 2⋅10-3 to 4⋅10-2 mbar for all materials of the cathode targets, and argon Ar acts as the working gas, while in sputtering the targets from a bi-metal alloy tin-doped zinc ZnSn, a bi-metal alloy of aluminum-doped zinc ZnAl and a bi-metal alloy of nichrome NiCr, a reaction gas component is additionally introduced into the vacuum chamber, in which oxygen O2 acts, and the ratio the gas inlet of oxygen O2 to the value of the gas inlet stream of argon Ar does not exceed 1.42, and when sputtering targets from a bi-metal alloy doped with aluminum SiAl, aluminum Al and tungsten W, a reaction gas component is additionally introduced into the vacuum chamber, as protrudes nitrogen N2 , and the ratio of the amount of gas inlet of nitrogen N2 to the amount of gas inlet of argon Ar is maintained so that the ratio of the intensity of the characteristic radiation of the ionization of the spray component of the mixture working gases, which is argon Ar, to the intensity of the characteristic radiation of ionization of the main metal component of the target in the case of a bi-metal alloy doped with aluminum SiAl, which is silicon Si, and the target metal, in the case of monometallic targets made of aluminum Al and from tungsten W, respectively, did not exceed 48.
Использование в качестве первого слоя термоустойчивого энергосберегающего покрытия субстехиометрического нитрида легированного алюминием кремния Si-Al-N обусловлено совокупностью нижеперечисленных качеств, проявляемых данным материалом, и требованиями, предъявляемыми к качествам, проявляемым изделием. Известно, что данный материал обладает высокой степенью адгезии к поверхности стеклянной подложки за счет т.н. эффекта «сшивки» с кристаллическими выделениями ближнего порядка квазиаморфной структуры стекломассы через свободные химические связи атомов кремния с формированием, преимущественно, ковалентных полярных связей, что необходимо для обеспечения надежного удержания последующих осаждаемых слоев на поверхности подложки. Кроме того, нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N относится к группе материалов, способствующих препятствованию распространения трещин (ПРТ), состоящей из оксидов или нитридов металлов или сплавов металлов выбранных из группы, состоящей из Ti, Si, Zn, Sn, In, Zr, Al, Cr, Nb, Mo, Hf, Та и W. Как правило, материалы ПРТ подавляют распространение трещин в хрупком, стеклообразном наружном слое различных оптических покрытий в ходе промышленной постобработки по изготовлению стеклопакетных сборок. В данном изобретении, использование вышеуказанного материала в качестве первого прилегающего к поверхности подложки слоя способствует препятствованию механической деградации и деламинированию отражающих инфракрасное излучение слоев, содержащих серебро Ag, что позволяет достичь желаемых качеств солнцезащитных свойств по отношению к избыточному тепловому солнечному воздействию, а также качеств энергоэффективности с точки зрения снижения излучательных теплопотерь в холодное время, соответствующих величине излучательной способности изделия, задаваемой поверхностным омическим сопротивлением тонкопленочного покрытия, не превышающим 2 Ом/□. Осаждение тонкопленочного слоя в виде субстехиометрического нитрида необходимо для обеспечения его барьерных качеств, связанных с характерным для субстехиометриков данного би-металлического сплава сниженным коэффициентом диффузии сквозь осажденный слой компонентов из подложки, как правило приобретающих повышенную диффузионную подвижность с тепловой энергией в ходе нагрева подложки при термической обработке - в основном натрия, магния, кальция и их оксидов. Это, в свою очередь, предотвращает поступление перечисленных радикалов к слоям отражающего ИК-излучения серебра Ag, за счет чего может происходить как спровоцированная выходом индуцированных напряжений дефолиация слоев покрытия в целом, так и локальная, инициированная реакционными процессами на диффундирующих радикалах агрегация проводящих слоев тонкопленочного оптического покрытия, за счет чего будет наблюдаться деградация тонкопленочного покрытия в ходе термообработки, выраженная в его помутнении. Наконец, экспериментально было показано, что использование именно алюминия в качестве легирующей металлической компоненты первого, прилегающего к поверхности стеклянной подложки слоя, проявляющего ПРТ качества, из всей группы подходящих металлов, состоящей из Ti, Zn, Sn, In, Zr, Al, Cr, Nb, Mo, Hf, Та и W, способствует дополнительному формированию наиболее устойчивых связей с последующее осаждаемым первым контактным слоем, содержащим оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, причины выбора которого в качестве первого контактного слоя и необходимость в использовании его как слоя в целом приведены ниже. Последнее обеспечивает поддержание высокого уровня адгезии на границе индивидуальных слоев тонкопленочного покрытия изделия, что необходимо для обеспечения его структурной целостности и механической устойчивости к внешним воздействиям в ходе использования.The use of a Si-Al-N silicon alloyed with aluminum sub-stoichiometric nitride silicon alloy as the first layer of a heat-resistant energy-saving coating is due to the combination of the qualities listed below, manifested by this material, and the requirements for the qualities, shown by the product. It is known that this material has a high degree of adhesion to the surface of the glass substrate due to the so-called the “cross-linking” effect with short-range crystalline precipitates of the quasi-amorphous structure of the molten glass through free chemical bonds of silicon atoms with the formation of predominantly covalent polar bonds, which is necessary to ensure reliable retention of subsequent deposited layers on the surface of the substrate. In addition, aluminum nitride doped silicon Si-Al-N belongs to the group of materials that help to prevent crack propagation (PRT), consisting of metal oxides or nitrides or metal alloys selected from the group consisting of Ti, Si, Zn, Sn, In, Zr, Al, Cr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W. Typically, PRT materials suppress the propagation of cracks in the brittle, glassy outer layer of various optical coatings during industrial post-processing for the manufacture of glass units. In the present invention, the use of the above material as the first layer adjacent to the surface of the substrate helps to prevent mechanical degradation and delamination of infrared reflecting layers containing silver Ag, which allows to achieve the desired qualities of sun protection with respect to excessive thermal solar exposure, as well as energy efficiency qualities with point of view of reducing radiative heat loss in cold weather, corresponding to the value of emissivity and products specified by the surface ohmic resistance of the thin-film coating, not exceeding 2 Ohm / □. The deposition of a thin film layer in the form of a substoichiometric nitride is necessary to ensure its barrier properties associated with a reduced diffusion coefficient through a deposited layer of components from a substrate, which is typical for the substoichiometrics of this bi-metal alloy, which usually acquire increased diffusion mobility with thermal energy during heating of the substrate during heat treatment - mainly sodium, magnesium, calcium and their oxides. This, in turn, prevents the transfer of the listed radicals to the layers of reflecting infrared radiation of silver Ag, due to which the defoliation of the coating layers as a whole, as well as local aggregation of the thin-film optical layers initiated by the reaction processes on diffusing radicals, can be caused by the release of induced stresses coating, due to which there will be a degradation of the thin-film coating during heat treatment, expressed in turbidity. Finally, it was experimentally shown that the use of aluminum as the alloying metal component of the first layer adjacent to the surface of the glass substrate exhibiting PRT quality from the entire group of suitable metals consisting of Ti, Zn, Sn, In, Zr, Al, Cr, Nb, Mo, Hf, Ta and W, contributes to the additional formation of the most stable bonds with the subsequent deposited first contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O, the reasons for choosing which as the first contact layer and the need for and layer using it as a whole are shown below. The latter ensures the maintenance of a high level of adhesion at the boundary of the individual layers of the thin-film coating of the product, which is necessary to ensure its structural integrity and mechanical resistance to external influences during use.
При этом, использование последующего слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, необходимо для обеспечения устойчивого контакта между первым прилегающим к поверхности стеклянной подложки слоем субстехиометрического нитрида легированного алюминием кремния Si-Al-N, и последующей группой ИК-отражающего слоя, состоящей из первого каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, непосредственно первого слоя, отражающего инфракрасное излучение, который содержит серебро Ag, и следующего за ним слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, являющегося первым барьерным слоем. Общепринято называть слои, выполняющие указанные функции обеспечения устойчивого контакта и сопутствующей адгезии, контактными. Выбор в качестве конкретного материала оксида легированного оловом цинка Zn-Sn-O связан с обеспечением поддержания минимальной разницы коэффициента преломления данного слоя с коэффициентом преломления последующего каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O что, в свою очередь, приводит к проявлению слоем т.н. "эффекта просветления", когда отражающую поверхность покрывают неотражающей пленкой для расщепления луча приходящего излучения за счет того, что поглощение света в пленке очень мало по сравнению с полупрозрачными слоями последующего осаждаемого тонкопленочного металла (в данном случае слоями отражающего ИК-излучения серебра Ag), в результате чего становится возможным в дальнейшем свести к минимуму искажение расщепленного луча при прохождении барьерного слоя металла и добиться желаемой повышенной светопрозрачности изделия по отношению к длинам волн видимой части солнечного спектра электромагнитного излучения.In this case, the use of a subsequent layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O is necessary to ensure stable contact between the first layer of substoichiometric nitride silicon-doped silicon Si-Al-N adjacent to the surface of the glass substrate and the subsequent group of the IR reflective layer, consisting of a first catalytic layer containing aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O, directly the first infrared reflective layer that contains silver Ag, and a subsequent layer containing Substoichiometric nichrome oxide containing Ni-Cr-O, which is the first barrier layer. It is generally accepted to call layers that perform the specified functions of ensuring stable contact and concomitant adhesion contact. The choice of Zn-Sn-O tin-doped zinc oxide as a specific material is associated with maintaining a minimum difference in the refractive index of this layer with the refractive index of the subsequent catalytic layer containing zinc-doped zinc oxide Zn-Al-O, which, in turn, leads to the manifestation a layer of so-called “bleaching effect” when a reflective surface is coated with a non-reflective film to split the incoming radiation beam due to the fact that the absorption of light in the film is very small compared to the translucent layers of the subsequent deposited thin-film metal (in this case, the layers of reflecting infrared silver Ag), as a result of which it becomes possible in the future to minimize the distortion of the split beam during the passage of the metal barrier layer and to achieve the desired increased translucency of the product by the ratio th to the wavelengths of the visible part of the solar spectrum of electromagnetic radiation.
При этом необходимость последующего слоя оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O, а также выбор конкретно этого материала слоя, связаны с тем, что оксид данного сплава относится к группе материалов, способствующих формированию поверх них равномерно-однородных слоев благородных металлов, в т.ч., что актуально в данном конкретном случае, серебра. Это, в свою очередь, способствует, наряду с обеспечением устойчивого контакта между данным слоем и осаждаемым перед ним первым контактным слоем, содержащим оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, катализ равномерности роста поверх него электропроводящего металлического слоя серебра Ag, являющегося первым отражающим ИК-излучение слоем, что обеспечивает возможность достижения качеств энергоэффективности изделия с точки зрения снижения излучательных теплопотерь в холодное время, соответствующих величине излучательной способности изделия, задаваемой поверхностным омическим сопротивлением тонкопленочного покрытия, не превышающей 2 Ом/□, за счет структурной однородности отражающего ИК-излучение электропроводящего слоя серебра Ag в силу сопутствующей минимизации паразитного сопротивления на границах кристаллических конгломератов тонкопленочного серебряного слоя с, катализируемым слоем Zn-Al-O, снижением количества последних. В целом, в группу материалов, проявляющих описываемые каталитические свойства, входят биметалические оксиды цинка Zn, легированного элементом группы легких металлов, таких как алюминий Al и олово Sn. Также, альтернативно, возможно использовать в качестве каталитического слоя биметаллические оксиды сплавов индия In, легированного элементом группы легких металлов, таких как алюминий Al или олово Sn. Однако эмпирически было выявлено, что только использование в качестве каталитического по отношению к отражающему ИК-излучение слою серебра Ag тонкопленочного слоя оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O из всей группы перечисленных материалов обеспечивает оптимально высокое сохранение его каталитических качеств в т.ч. и по результатам термообработки изделия. В то же время, его контактные качества по отношению к первому прилегающему к поверхности стеклянной подложки слою субстехиометрического нитрида легированного алюминием кремния Si-Al-N демонстрировали деградацию в ходе термообработки, выраженную в дефолиации слоя с последующей деламинацией всей осаждаемой поверх него тонкопленочной структуры. Данный эффект, напротив, не наблюдался для случая использования в качестве контактного первому, прилегающему к поверхности стеклянной подложки слою субстехиометрического нитрида легированного алюминием кремния Si-Al-N, слоя оксида легированного оловом цинка Zn-Sn-O. Вместе с тем, взаимная адгезия пары осаждаемых последовательно слоев оксида легированного оловом цинка Zn-Sn-O и легированного алюминием цинка Zn-Al-O достаточно высока и также сохраняется в ходе термического воздействия. Как результат вышеизложенных эмпирических наблюдений, последовательность функционально разделенных, предосаждаемых ИК-отражающему слою серебра Ag контактного и каталитического слоев, в качестве которых выступают оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O и оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O соответственно, продемонстрировала оптимальную совокупность вышеперечисленных функциональных требований, предъявляемых к этим слоям, сохраняющуюся в т.ч. и в ходе, согласно постановке решаемой настоящим изобретением технической задачи, термообработки описываемого изделия.The need for a subsequent layer of Zn-Al-O zinc alloyed with aluminum, as well as the choice of this particular layer material, is related to the fact that the oxide of this alloy belongs to the group of materials that contribute to the formation of uniformly homogeneous layers of noble metals on top of them, i.e. h., which is relevant in this particular case, silver. This, in turn, contributes, along with ensuring stable contact between this layer and the first contact layer deposited in front of it, containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O, catalysis of the uniform growth of the electrically conductive Ag silver metal layer on top of it, which is the first reflecting IR -radiation by a layer, which makes it possible to achieve energy-efficient qualities of the product from the point of view of reducing radiative heat loss in cold time, corresponding to the emissivity of the product I, defined by the surface ohmic resistance of the thin-film coating, not exceeding 2 Ohm / □, due to the structural uniformity of the infrared reflecting Ag radiation silver conductive layer due to the concomitant minimization of parasitic resistance at the boundaries of crystalline conglomerates of the thin-film silver layer with the catalyzed Zn-Al-O layer , a decrease in the number of the latter. In general, the group of materials exhibiting the described catalytic properties includes bimetallic zinc oxides Zn doped with an element of the group of light metals, such as aluminum Al and tin Sn. It is also alternatively possible to use bimetallic oxides of indium In alloys doped with an element of a group of light metals such as aluminum Al or tin Sn as a catalytic layer. However, it was empirically found that only the use of a thin film layer of aluminum oxide doped with zinc Zn-Al-O as the catalytic (with respect to the IR-reflecting silver radiation) Ag layer from the entire group of the listed materials ensures an optimum high preservation of its catalytic properties, including and according to the results of heat treatment of the product. At the same time, its contact properties with respect to the first layer of substoichiometric nitride doped with silicon Si-Al-N adjacent to the surface of the glass substrate showed degradation during heat treatment, expressed in defoliation of the layer with subsequent delamination of the entire thin-film structure deposited on top of it. On the contrary, this effect was not observed for the case of using as the contact the first adjacent to the surface of the glass substrate layer of substoichiometric nitride silicon-doped aluminum Si-Al-N, a layer of tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O. At the same time, the mutual adhesion of a pair of sequentially deposited layers of tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O and aluminum-doped zinc Zn-Al-O is quite high and also remains during thermal exposure. As a result of the above empirical observations, the sequence of functionally separated, pre-deposited IR reflecting silver Ag layer of the contact and catalytic layers, which are tin doped zinc oxide Zn-Sn-O and aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O, respectively, demonstrated the optimal combination the above functional requirements for these layers, persisting including and during, according to the statement of the technical problem solved by the present invention, heat treatment of the described product.
Последующий слой, отражающий ИК излучение, содержит серебро Ag. В данном изобретении, металлическое серебро Ag было выбрано в качестве материала отражающих ИК-излучение слоев по причине присущего тонкопленочным слоям данного материала сочетания качеств поглощения и отражения электромагнитного излучения среднего и дальнего диапазонов длин волн инфракрасной части спектра, соответствующих совокупности его показателей рефракционного индекса и коэффициента экстинкции (в частности составляющих соответственно 0,135 и 3,985 для длины волны порядка 632,8 нм), что и обеспечивает изделию требуемые низкоэмиссионные качества, такие как низкое поверхностное сопротивление и соответствующая ему излучательная способность.The subsequent infrared reflecting layer contains Ag silver. In the present invention, Ag metallic silver was chosen as the material for reflecting IR radiation due to the combination of the absorption and reflection qualities of electromagnetic radiation of the middle and far wavelengths of the infrared part of the spectrum inherent in the thin-film layers of this material, corresponding to the combination of its refractive index and extinction coefficient (in particular, 0.135 and 3.985 respectively for a wavelength of about 632.8 nm), which provides the product with the required low emission s quality, such as low surface resistance and the corresponding emissivity.
Для реализации качества солнцезащитных свойств изделия по отношению к избыточному тепловому солнечному воздействию, последующая слоевая структура тонкопленочного покрытия изделия выполняется по схеме высокоселективной платформы с двумя входящими в состав покрытия слоями, отражающими ИК-излучение и содержащими серебро, разделенными керамическими слоями. Вследствие снижения пропускания электромагнитного излучения во всем инфракрасном диапазоне длин волн, наряду с сохранением относительно высокого уровня пропускания видимого света, что реализуется за счет интерференционных процессов, протекающих при последовательном преодолении двух наноразмерных слоев серебра Ag попадающим на покрытие излучением, описываемое изделие, помимо сниженного, по сравнению с обычным силикатным стеклом, коэффициента излучательной способности, обладает также высоким коэффициентом селективности S, что, в свою очередь, обеспечивает проявление солнцезащитных свойств по отношению к избыточному тепловому солнечному воздействию, характеризуемых низким коэффициентом прямого пропускания солнечного излучения Tsol. Поскольку выбранная схема построения тонкопленочного оптического энергосберегающего покрытия изделия предполагает повторение общей структуры последовательно следующих друг за другом материалов в случае отражающих ИК-излучение слоев, содержащих серебро Ag, и окружающих их слоев диэлектриков, для удобства обозначения серебряные отражающие слои называются соответственно первым и вторым, в порядке их следования от поверхности оптически прозрачной стеклянной подложки наружу, и аналогичное правило наименования используется также для слоев, соприлегающих по отношению к слоям серебра.In order to realize the quality of the sun-protection properties of the product with respect to excessive thermal sun exposure, the subsequent layer structure of the thin-film coating of the product is carried out according to a highly selective platform with two coating layers reflecting infrared radiation and containing silver, separated by ceramic layers. Due to a decrease in the transmission of electromagnetic radiation over the entire infrared wavelength range, along with the preservation of a relatively high level of visible light transmission, which is realized due to interference processes occurring during the consecutive overcoming of two nanoscale layers of silver Ag by radiation incident on the coating, the described product, in addition to reduced Compared with ordinary silicate glass, the emissivity coefficient also has a high selectivity coefficient S, which, in its turn, provides a display of solar control properties relative to exposure to excessive solar heat, characterized by a low coefficient of direct solar radiation transmittance Tsol. Since the chosen scheme for constructing a thin-film optical energy-saving coating of a product involves repeating the general structure of successively sequential materials in the case of reflecting infrared radiation layers containing silver Ag and surrounding layers of dielectrics, for convenience, silver reflective layers are called the first and second, respectively their order from the surface of the optically transparent glass substrate to the outside, and a similar naming rule is also used for Oev, soprilegayuschih with respect to the layers of silver.
Барьерные по отношению к диффузии кислорода слои, состоящие из т.н. материалов-кислородопоглотителей, в группу которых входят металлы и сплавы таких металлов как Ti, Ni, Cr, In и Sn, а также их оксиды, осажденные поверх функциональных ИК-отражающих слоев термоустойчивых оптических покрытий на стеклянных подложках, препятствуют проникновению высокоэнергетических реакционных элементов, прежде всего - кислорода, к функциональным слоям в ходе обеспечивающих высокую диффузионную подвижность реакционных газовых компонент, хемосорбируемых поверхностью покрытия, температурных процессов, за счет чего реализуется устойчивость как непосредственно функциональных ИК-отражающих слоев, так и всей слоевой структуры покрытия в целом, по отношению к термической обработке. В рамках данного изобретения, в качестве как первого, так и второго барьерных слоев, наносимых непосредственно поверх первого и второго отражающих инфракрасное излучение слоев, содержащих серебро Ag, соответственно, были выбраны слои, содержащие субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O. При этом выбор оксида нихрома Ni-Cr-O в качестве материала барьерных слоев обусловлен совокупностью двух факторов: обеспечением, как отмечено выше, данным материалом необходимых качеств кислородопоглощения, способствующих реализации заявленной в рамках технической задачи настоящего изобретения термоустойчивости описываемого покрытия на стекле, а также оптическими качествами этого материала - как балансом его коэффициентов преломления и экстинкции - позволяющими добиться в рамках того диапазона толщин, в пределах которого следует поддерживать осаждение первого и второго барьерных слоев покрытия, содержащих субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, по причинам, описанным ниже, минимизации эффекта вклада паразитного поглощения в видимом диапазоне длин волн электромагнитного излучения от интерференционных эффектов на группах слоев, соприлегающих с функциональными ИК-отражающими слоями серебра Ag, а именно: контактного слоя, который содержит оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O; каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O; непосредственно барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, и укрывного слоя, который содержит оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O. Последнее способствует возможности добиться обеспечения заявленных в технической задаче настоящего изобретения совокупности уровня селективности тонкопленочного оптического покрытия на стеклянной подложке S и величины интегрального свепропускания видимого излучения Tvis в пределах не менее 1,575 и 44% соответственно. В свою очередь осаждение материала в виде именно субстехиометрического оксида обусловлено также двумя факторами. Во-первых, дефицит кислорода в слое способствует максимизации барьерных качеств по отношению к диффузии кислорода, так как атомам кислорода тем энергетически выгоднее сохранять свое положение в слоевой структуре, закрепляясь в барьерном слое через образование химических связей с атомами составляющего его материала, чем в большей степени слой недонасыщен реакционной газовой компонентов предварительно процессу термообработки изделия. Во-вторых, из техники известно, что адгезия кислородосодержащего барьерного слоя к серебросодержащему функциональному слою, отражающему инфракрасное излучение, тем выше, в чем большей степени барьерный слой является металлическим вблизи внешней по отношению к стеклянной подложке стороне серебросодержащего функционального слоя. Использование барьерного слоя в виде чистого металла вне субстехиометрического включения кислорода, тем не менее, не возможно в рамках задачи реализации технического результата настоящего изобретения, поскольку активное окисление в ходе термообработки полностью металлических барьерных слоев ведет, наряду со значительным увеличением светопропускания, к существенному и явно видимому изменению цвета стекла с покрытием, в результате чего теряется возможность обеспечения необходимого насыщенного синего оттенка изделия в случае светоотражения с поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, достигаемого в широком диапазоне углов наблюдения и характеризуемого следующими параметрами оттенка отражения в цветовых квазикоординатах а*/b* международного стандарта CEILAB (D65/10°): а* от -7,8 до -3,5, и b* от -25 до -19.Barrier layers with respect to oxygen diffusion, consisting of so-called oxygen scavenger materials, which include metals and alloys of metals such as Ti, Ni, Cr, In and Sn, as well as their oxides deposited on top of functional infrared reflective layers of heat-resistant optical coatings on glass substrates, prevent the penetration of high-energy reaction elements, before total oxygen, to the functional layers in the course of providing high diffusion mobility of the reaction gas components chemisorbed by the coating surface, temperature processes, due to which Resistant directly functional IR reflecting layers, and the whole layer structure of the coating as a whole with respect to the heat treatment. In the framework of this invention, as the first and second barrier layers deposited directly on top of the first and second infrared reflective layers containing silver Ag, respectively, layers containing substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O were selected. In this case, the choice of nichrome oxide Ni-Cr-O as the material of the barrier layers is due to a combination of two factors: providing, as noted above, the material with the necessary oxygen absorption qualities, which contribute to the implementation of the thermal stability of the coating described in the framework of the present invention, as well as optical the qualities of this material — as a balance of its refractive indices and extinction coefficients — which make it possible to achieve, within the range of thicknesses, within which experience deposition of the first and second barrier coating layers containing substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide, for the reasons described below, to minimize the contribution of spurious absorption in the visible wavelength range of electromagnetic radiation from interference effects on groups of layers adjacent to functional IR reflecting silver Ag layers, namely: a contact layer that contains tin doped zinc oxide Zn-Sn-O; a catalytic layer containing aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O; directly a barrier layer containing a substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O, and a covering layer that contains aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O. The latter contributes to the ability to achieve the declared in the technical task of the present invention aggregate of the selectivity level of the thin-film optical coating on the glass substrate S and the integral transmittance of visible radiation Tvis in the range of at least 1.575 and 44%, respectively. In turn, the deposition of the material in the form of a substoichiometric oxide is also due to two factors. First, the oxygen deficiency in the layer maximizes the barrier properties with respect to oxygen diffusion, since oxygen atoms are more energy-efficient to maintain their position in the layer structure, being fixed in the barrier layer through the formation of chemical bonds with the atoms of its constituent material, to a greater extent the layer is unsaturated with the reaction gas components pre-heat treatment of the product. Secondly, it is known from the technique that the adhesion of an oxygen-containing barrier layer to a silver-containing functional layer reflecting infrared radiation, the higher, the more the barrier layer is metallic near the side of the silver-containing functional layer external to the glass substrate. The use of a barrier layer in the form of a pure metal outside the substoichiometric inclusion of oxygen, however, is not possible within the framework of the task of implementing the technical result of the present invention, since active oxidation during heat treatment of all-metal barrier layers leads, along with a significant increase in light transmission, to a significant and clearly visible color change of coated glass, as a result of which the possibility of providing the necessary saturated blue tint of the product in case of light images from the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied, achieved in a wide range of viewing angles and characterized by the following parameters of the reflection hue in the color quasico-coordinates a * / b * of the international standard CEILAB (D65 / 10 °): a * from -7.8 to -3.5, and b * from -25 to -19.
Необходимость использования так называемого укрывного слоя, нанесенного после барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, вызвана требованием к защите безкислородного и осажденного в условиях дефицита кислорода слоев серебра Ag и нихрома соответственно от частичного или полного разрушения при контакте с кислородосодержащими радикалами при последующем осаждении оксидированных диэлектрических слоев тонкопленочного оптического энергосберегающего покрытия в ходе реакционного взаимодействия с кислородом и образования пористой структуры, что, в свою очередь, приводит к резкому уменьшению коэффициентов пропускания видимого света и уменьшению коэффициента отражения в инфракрасной области спектра. Укрывной слой должен быть также частично барьерным по отношении к диффузии кислорода в направлении проводящих металлических слоев, в данном случае отражающего ИК-излучение слоя серебра, в той степени, чтобы обеспечивать ингибицию диффузии кислорода в ходе осаждения наносимых после него слоев вглубь ранее осажденной части слоевой структуры, и состоять из другого, менее активного металла, оксидированного с целью минимизации итогового дополнительного снижения коэффициентов светопрозрачности и теплоотражения. Аналогично, для минимизации итогового дополнительного снижения коэффициентов светопрозрачности и теплоотражения изделия, этот слой должен состоять из материала, максимально близкого по своим показателям рефракционного индекса и коэффициента экстинкции к предшествующему ему контактному слою, считая от подложки наружу. Исходя из приведенных критериев, в качестве материала первого укрывного слоя тонкопленочного оптического энергосберегающего покрытия изделия был выбран оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, соответствующий представленным выше требованиям.The need to use the so-called covering layer deposited after the barrier layer containing substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide is caused by the requirement to protect the oxygen and silver layers of Ag and nichrome, which are oxygen-free and deposited under conditions of oxygen deficiency, respectively from partial or complete destruction upon contact with oxygen-containing radicals upon the subsequent deposition of oxidized dielectric layers of a thin film optical energy-saving coating during the reaction with oxygen and rofessional porous structure, which in turn leads to a sharp reduction in visible light transmittance and a decrease of the reflection coefficient in the infrared spectral region. The covering layer should also be partially barrier with respect to oxygen diffusion in the direction of the conductive metal layers, in this case the infrared radiation of the silver layer, to the extent that the oxygen diffusion is inhibited during the deposition of the layers deposited after it into the previously deposited part of the layer structure , and consist of another, less active metal, oxidized in order to minimize the final additional reduction in the coefficients of translucency and heat reflection. Similarly, to minimize the final additional decrease in the coefficients of translucency and heat reflection of the product, this layer should consist of a material that is as close as possible in terms of its refractive index and extinction coefficient to the previous contact layer, counting from the substrate outward. Based on the above criteria, as the material of the first covering layer of the thin-film optical energy-saving coating of the product, we selected Zn-Al-O zinc oxide doped with aluminum, which meets the above requirements.
При этом для обеспечения эффекта спектрального уширения, дающего возможность достижения требуемого оттенка внешнего отражения изделия наряду с сохранением эффекта интерференционного переизлучения между проводящими металлическими отражающими по отношению к ИК-излучению слоями серебра, сдвоенная высокоселективная структура построения тонкопленочного покрытия изделия в виде двух последовательных серий слоев «контактный слой - каталитический слой - отражающий ИК-излучение слой серебра - барьерный слой» разделяется достаточно толстым оптически прозрачным диэлектрическим слоем, общепринято называемым промежуточным, толщина которого в общем случае составляет несколько десятков нанометров в зависимости от степени эффекта спектрального уширения, которое требуется достичь. В рамках настоящего изобретения, исходя из нижеприведенных условий, в качестве материала промежуточного слоя был выбран субстехиометрический нитрид алюминия Al-N. Выбор алюминия в качестве металлической компоненты указанного субстехиометрического нитрида обусловлен наилучшей адгезией результирующего материала к алюминий-содержащим окружающим его околосеребрянным слоям, т.е. первому укрывному слою, содержащему оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, со стороны оптически прозрачной стеклянной подложки, и второму контактному слою, содержащему оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, с другой стороны, наружной относительно оптически прозрачной стеклянной подложки, за счет образования алюминий-алюминиевых металлических связей. Одновременно с этим, как было эмпирически показано, использование данной металлической компоненты материала слоя способствует максимизации, для вышеуказанного диапазона толщин этого слоя, причины выбора которых будут приведены далее, функции спектрального уширения всей результирующей слоевой структуры при прохождении сквозь нее внешнего электромагнитного излучения. При этом, использование слоя в виде субстехиометрического нитрида обеспечивает данному слою необходимые барьерные качества, связанные с характерным для субстехиометрических нитридов алюминия сниженным коэффициентом диффузии сквозь осажденный слой реакционных компонент из вышележащих, внешних по отношению к данному слою соотносительно подложке слоев, как правило, приобретающих повышенную диффузионную подвижность с тепловой энергией в ходе нагрева подложки при термической обработке - прежде всего, атомов кислорода из оксидных слоев. Это, в свою очередь, предотвращает поступление реакционных радикалов к нижележащему относительно промежуточного слоя субстехиометрического нитрида алюминия Al-N ело. отражающего ИК-излучения серебра Ag, за счет чего может происходить как спровоцированная выходом индуцированных напряжений дефолиация слоев покрытия в целом, так и локальная, инициированная реакционными процессами на диффундирующих радикалах агрегация проводящих слоев тонкопленочного оптического покрытия, за счет чего будет наблюдаться деградация тонкопленочного покрытия в ходе термообработки, выраженная в его помутнении.Moreover, to ensure the effect of spectral broadening, which makes it possible to achieve the desired shade of the external reflection of the product, while maintaining the effect of interference re-radiation between the metallic silver layers reflecting with respect to infrared radiation, the dual highly selective structure for constructing a thin-film coating of the product in the form of two consecutive series of layers layer - catalytic layer - infrared reflecting silver layer - barrier layer "is separated thick enough m optically transparent dielectric layer, commonly referred to as an intermediate layer, the thickness of which in the general case is several tens of nanometers, depending on the degree of spectral broadening effect to be achieved. In the framework of the present invention, based on the following conditions, substoichiometric aluminum nitride Al-N was selected as the material of the intermediate layer. The choice of aluminum as the metal component of the specified substoichiometric nitride is due to the best adhesion of the resulting material to aluminum-containing surrounding silver layers, i.e. the first covering layer containing aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O, from the side of the optically transparent glass substrate, and the second contact layer containing the tin alloyed zinc oxide Zn-Sn-O, on the other hand, the outer relative to the optically transparent glass substrate, due to the formation of aluminum-aluminum metal bonds. At the same time, as has been empirically shown, the use of this metal component of the material of the layer maximizes, for the aforementioned range of thicknesses of this layer, the reasons for which will be given below, the spectral broadening functions of the entire resulting layer structure when external electromagnetic radiation passes through it. At the same time, the use of a layer in the form of substoichiometric nitride provides this layer with the necessary barrier properties associated with a reduced diffusion coefficient characteristic of substoichiometric aluminum nitrides through the deposited layer of reaction components from overlying layers external to the given layer relative to the substrate, which usually acquire increased diffusion mobility with thermal energy during substrate heating during heat treatment - primarily oxygen atoms from oxide layers . This, in turn, prevents the entry of reaction radicals to the underlying relative to the intermediate layer of substoichiometric aluminum nitride Al-N spruce. reflecting infrared radiation of Ag silver, due to which the defoliation of the coating layers as a whole, as well as local, initiated by reaction processes on diffusing radicals, aggregation of conductive layers of a thin-film optical coating can occur, due to which degradation of the thin-film coating during heat treatment, expressed in its turbidity.
Как уже отмечалось выше, для реализации качеств высокоселективности изделия, слоевая структура тонкопленочного покрытия изделия выполняется по схеме платформы с двумя входящими в состав покрытия слоями, отражающими ИК-излучение и содержащими серебро, разделенными керамическими слоями. По этой причине, выбранная схема построения тонкопленочного оптического энергосберегающего покрытия изделия предполагает повторение общей структуры последовательно следующих друг за другом материалов в случае отражающих ИК-излучение слоев, содержащих серебро Ag, и окружающих их слоев диэлектриков. Для минимизации эффекта снижения коэффициента светопрозрачности изделия за счет увеличения общей совокупной толщины поглощающих электромагнитное излучение видимого диапазона длин волн электропроводящих металлических слоев, в роли которых в слоевой структуре термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле выступают два отражающих ИК-излучение слоя серебра Ag, второй контактный слой, второй каталитический слой, второй отражающий ИК-излучение слой, второй барьерный слой и второй укрывной слой должны состоять из материалов, максимально близкого по своим показателям рефракционных индексов и коэффициентов экстинкции к первому контактному слою, первому отражающему ИК-излучение слою и первому укрывному слою соответственно. Кроме того, второй контактный слой покрытия должен обеспечивать надежную адгезию всей повторяющейся структуры второго отражающего ИК-излучение слоя и окружающих его диэлектрических слоев - второго контактного и второго каталитического слоев со стороны оптически прозрачной стеклянной подложки и второго барьерного слоя со стороны противоположной стороне расположения оптически прозрачной стеклянной подложки - к уже осажденной части структуры тонкопленочных слоев покрытия. Исходя из приведенных требований к материалам повторяющейся структуры - второго отражающего ИК-излучение слоя и окружающих его второго контактного, второго каталитического и второго барьерного диэлектрических слоев - в качестве материалов второго контактного, второго каталитического, второго отражающего ИК-излучение и второго барьерного слоев были выбраны материалы, составляющие соответствующие, ранее следующие, если считать со стороны стеклянной подложки, слои первой части повторяющейся высокоселективной структуры тонкопленочного термоустойчивого энергосберегающего покрытия - первого контактного, первого каталитического, первого отражающего ИК-излучение и первого барьерного слоев: в качестве материала второго контактного слоя, наносимого поверх и непосредственно контактирующего с предыдущим относительно поверхности стеклянной подложки промежуточным слоем, содержащим субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, используется оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O; материалом последующего второго каталитического слоя является оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O; в качестве материала следующего затем второго отражающего ИК-излучение слоя используется серебро Ag; в качестве материала следующего слоя, являющегося вторым барьерным слоем, используется субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O.As already noted above, in order to realize the high selectivity of the product, the layer structure of the thin-film coating of the product is performed according to the platform with two coating layers reflecting infrared radiation and containing silver, separated by ceramic layers. For this reason, the chosen scheme for constructing a thin-film optical energy-saving coating of the product involves repeating the general structure of successively sequential materials in the case of reflecting infrared radiation layers containing silver Ag and the surrounding layers of dielectrics. To minimize the effect of reducing the transmittance of the product by increasing the total combined thickness of the absorbing electromagnetic radiation in the visible wavelength range of the electrically conductive metal layers, the role of which in the layer structure of the heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color on the glass is two reflecting infrared radiation of silver Ag layer, the second contact a layer, a second catalytic layer, a second infrared reflective layer, a second barrier layer and a second covering layer for They should consist of materials that are as close as possible in terms of their refractive indices and extinction coefficients to the first contact layer, the first infrared-reflecting layer and the first covering layer, respectively. In addition, the second contact coating layer must ensure reliable adhesion of the entire repeating structure of the second infrared reflective layer and the dielectric layers surrounding it — the second contact and second catalytic layers on the side of the optically transparent glass substrate and the second barrier layer on the side opposite to the location of the optically transparent glass substrates - to the already deposited part of the structure of thin-film coating layers. Based on the above requirements for materials of a repeating structure — the second infrared reflecting layer and the second contact, second catalytic, and second barrier dielectric layers surrounding it — materials of the second contact, second catalytic, second infrared reflecting, and second barrier layers were selected , the components corresponding, previously following, if counted from the side of the glass substrate, the layers of the first part of the repeating highly selective structure of the thin-film about a heat-resistant energy-saving coating - the first contact, the first catalytic, the first reflecting infrared radiation and the first barrier layers: as the material of the second contact layer, applied over and directly in contact with the intermediate layer previous to the surface of the glass substrate, containing substoichiometric aluminum nitride Al-N, tin doped zinc oxide Zn-Sn-O is used; the material of the subsequent second catalyst layer is Zn-Al-O zinc oxide doped with aluminum; silver Ag is used as the material of the second then second infrared reflecting layer; as the material of the next layer, which is the second barrier layer, substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O is used.
Необходимость включения в слоевую структуру описываемого покрытия поглощающего слоя, в качестве которого выступает слой субстехиометрического нитрида вольфрама W-N, связана с тем, что, поскольку в ходе термообработки изделия происходит удержание и насыщение кислородом, диффундирующим сквозь слоевую структуру покрытия, барьерных материалов-кислородопоглотителей, выбранных в качестве материалов слоевой структуры для защиты изделия от деградации в ходе термообработки при достижении атомами кислорода из атмосферы и близлежащих оксидных слоев, а также реакционными радикалами из подложки, проводящих функциональных ИК-отражающих слоев серебра Ag и соприлегающих с ними каталитических слоев, слоевая структура покрытия совокупно демонстрирует результирующее увеличение величины пропускания по отношению к видимому диапазону длин волн электромагнитного излучения с сопутствующим, зачастую существенным, смещением положения по цветовым квазикоординатам а*/b* стандарта CEILAB (D65/10°) колориметрии в светоотражении с поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, достигающим свыше 10 единиц по каждой из осей двухмерного колориметрического квазипространства. В результате, для минимизации указанного эффекта, и с целью контроля уровня смещения баланса светопропускания/поглощения слоевой структуры покрытия в результате термообработки в диапазоне, обеспечивающем возможность достижения желаемого насыщенного синего оттенка светоотражения со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, в широком диапазоне углов наблюдения, а также для юстировки величины смещения положения по цветовым квазикоординатам а*/b* стандарта CEILAB (D65/10°) колориметрии светоотражения изделия в ходе термообработки, после второй слоевой группы высокоселективной энергоэффективной тонкопленочной конструкции, состоящей из второго ИК-отражающего серебряного слоя и соприлегающих ему второго контактного, второго каталитического и второго барьерного слоев, непосредственно поверх второго барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Сг-О, наносится обеспечивающий избыточное поглощение в видимом диапазоне длин волн электромагнитного излучения слой, в качестве материала которого в рамках настоящего изобретения был выбран субстехиометрический нитрид вольфрама W-N, и который традиционно называется поглощающим слоем. Выбор вольфрама в качестве металлической компоненты материала поглощающего слоя связан с тем, что данный металл обладает оптимальными оптическими характеристиками с точки зрения баланса индекса рефракции и коэффициента экстинкции, достигающими значений 3,774 и 2,634 единиц на длине волны 0,77μм соответственно. За счет этого, при использовании вольфрама в качестве металлической компоненты материала поглощающего слоя достигается оптимальный уровень требуемого поглощения в видимой части спектра электромагнитного излучения уже на толщинах поглощающего слоя, которые будут достаточно малы, чтобы избежать существенного ступенчатообразного спада светопропускания изделия, в том числе в ходе его термообработки, за счет протекания паразитных процессов интерференционного характера при преодалении электромагнитным излучением всей совокупности слоев тонкопленочной структуры. Одновременно с этим также реализуется эффект компенсации спектрального уширения в диапазоне длин волн порядка 380-810 нм, за счет чего включение слоя данного материала в слоевую структуру покрытия не вносит прямого искажения в поведение спектральных кривых пропускания и отражения изделия, в ходе сопутствующей стабилизации положения по цветовым квазикоординатам а*/b* стандарта CEILAB (D65/10°) колориметрии светоотражения в светоотражении с поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие изделия в ходе термообработки. При этом, осаждение слоя в виде субстехиометрического нитрида обеспечивает данному слою необходимые барьерные качества, связанные с характерным для субстехиометрических нитридов вольфрама сниженным коэффициентом диффузии сквозь осажденный слой реакционных компонент из вышележащих, внешних по отношению к данному слою соотносительно подложке слоев, как правило приобретающих повышенную диффузионную подвижность с тепловой энергией в ходе нагрева подложки при термической обработке - прежде всего, атомов кислорода, приходящего в ходе процесса термообработки с атмосферы.The need to include in the layer structure of the described coating an absorbing layer, which is a layer of substoichiometric tungsten nitride WN, is related to the fact that, during the heat treatment of the product, it is retained and saturated with oxygen diffusing through the layer structure of the coating, the oxygen-absorbing barrier materials selected in the quality of the layer structure materials to protect the product from degradation during heat treatment when oxygen atoms from the atmosphere and nearby x layers, as well as reaction radicals from the substrate, conducting functional IR reflecting Ag silver layers and adjacent catalytic layers, the layer structure of the coating collectively demonstrates the resulting increase in transmittance with respect to the visible wavelength range of electromagnetic radiation with an accompanying, often significant, bias provisions for the color quasicoordinates a * / b * of the CEILAB standard (D65 / 10 °) colorimetry in light reflection from the surface of the glass substrate from the side opposite to onet, on which a thin-film energy-efficient optical coating is applied, reaching more than 10 units along each axis of the two-dimensional colorimetric quasi-space. As a result, in order to minimize this effect, and in order to control the level of shift of the light transmission / absorption balance of the layer structure of the coating as a result of heat treatment, in the range providing the possibility of achieving the desired saturated blue hue of light reflection from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied, a wide range of viewing angles, as well as for adjusting the position displacement along the color quasicoordinates a * / b * of CEILAB standard (D65 / 10 °) count the reflection shapes of the product during heat treatment, after the second layer group of a highly selective energy-efficient thin-film structure, consisting of a second IR reflecting silver layer and its adjacent second contact, second catalytic and second barrier layers, directly on top of the second barrier layer containing substoichiometric Ni-Cr nichrome oxide -O, a layer is applied that provides excessive absorption in the visible wavelength range of electromagnetic radiation, as a material In the framework of the present invention, a substoichiometric tungsten nitride W-N has been selected, and which is traditionally called an absorbent layer. The choice of tungsten as the metal component of the material of the absorbing layer is due to the fact that this metal has optimal optical characteristics in terms of the balance of the refractive index and extinction coefficient, reaching values of 3.774 and 2.634 units at a wavelength of 0.77 μm, respectively. Due to this, when using tungsten as the metal component of the material of the absorbing layer, the optimum level of the required absorption in the visible part of the spectrum of electromagnetic radiation is reached already at the thickness of the absorbing layer, which will be small enough to avoid a significant stepwise decrease in the light transmission of the product, including during heat treatment due to the occurrence of parasitic processes of an interference nature when electromagnetic radiation overcomes the entire set of s thin film structure. At the same time, the effect of compensating for spectral broadening in the wavelength range of the order of 380–810 nm is also realized, due to which the inclusion of a layer of this material in the layer structure of the coating does not directly distort the behavior of the spectral transmission and reflection curves of the product during the concomitant stabilization of the position with respect to color quasi-coordinates a * / b * of CEILAB standard (D65 / 10 °) colorimetric reflectance in light reflectance from the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-film e non-efficient optical coating of the product during heat treatment. Moreover, the deposition of a layer in the form of substoichiometric nitride provides this layer with the necessary barrier properties associated with a reduced diffusion coefficient characteristic of substoichiometric tungsten nitrides through a deposited layer of reaction components from overlying layers external to this layer relative to the substrate, which usually acquire increased diffusion mobility with thermal energy during heating of the substrate during heat treatment - first of all, oxygen atoms coming in the course of otsessa heat treatment atmosphere.
Второй укрывной слой, нанесенный непосредственно поверх поглощающего слоя субстехиометрического нитрида вольфрама W-N, и содержащий субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, необходим в связи с требованием к защите безкислородного и осажденного в условиях дефицита кислорода вторых слоев серебра Ag и нихрома соответственно от частичного или полного разрушения при контакте с кислородосодержащими радикалами и образовании в результате этого контакта пористой структуры, что, в свою очередь, приводит к резкому уменьшению коэффициентов пропускания видимого света и уменьшению коэффициента отражения в инфракрасной области спектра. При этом, второй укрывной слой должен содержать эффективно барьерный по отношении к диффузии кислорода в направлении проводящих металлических слоев материал, чтобы обеспечивать ингибицию диффузии кислорода в ходе термообработки вглубь ранее осажденной части слоевой структуры. Он, кроме того, должен состоять из материала, обладающего показателем преломления п порядка от 1,8 до 2,3 с тем, чтобы не оказывать отрицательного минимизирующего эффекта на качества "эффекта просветления", проявляемые первым слоем, прилегающем к поверхности стеклянной подложки изделия, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, за счет того, что поглощение света в тонкопленочном слое Si-Al-N крайне мало по сравнению с полупрозрачными слоями последующего осаждаемого тонкопленочного металла, в ходе прохождения электромагнитного излучения видимого диапазона длин волн сквозь всю толщу тонкопленочной слоевой структуры термоустойчивого высокоселективного энергоэффективного покрытия изделия, нанесенного на оптически прозрачную стеклянную подложку. Аналогично, для минимизации итогового дополнительного снижения коэффициентов светопрозрачности и теплоотражения изделия, этот слой должен состоять из материала, максимально близкого по своим показателям рефракционного индекса и коэффициента экстинкции к промежуточному слою, содержащему субстехиометрический нитрид алюминия Al-N. Исходя из приведенных критериев, в качестве материала второго укрывного слоя тонкопленочного оптического энергосберегающего покрытия изделия был выбран материал, аналогичный использовавшемуся для формирования промежуточного слоя - субстехиометрический нитрид алюминия Al-N. Помимо того, что слой данного материала соответствует представленным выше требованиям, он также, как было эмпирически определено, обеспечивает, при толщине слоя, находящейся в допустимом интервале значений, причины установления которого описаны далее, эффективную механическую, а также, за счет своих барьерных качеств, химическую защиту всей структуры ранее нанесенных слоев тонкопленочного оптического энергосберегающего покрытия изделия. По этой причине, данный слой, помимо того, что он выполняет роль второго укрывного слоя, является также одновременно и защитным слоем для обеспечения хемомеханической защиты всей ранее перечисленной структуры слоев. Вместе с тем, он, однако, не проявляет требуемого уровня качеств препятствования распространению трещин (ПРТ), необходимого для надлежащей защиты слоевой структуры изделия от распространения трещин в ходе первоначальной концентрации и последующей релаксации напряжений на границах индивидуальных слоев отдельных материалов в ходе процессов температурной обработки, связанных с резким изменением температуры подложки, например, в ходе термической закалки, заключающейся в быстром нагреве и последующем резком охлаждении изделия.The second covering layer deposited directly on top of the absorbing layer of the substoichiometric tungsten nitride WN and containing the substoichiometric aluminum nitride Al-N is necessary in connection with the requirement to protect the second layers of silver Ag and nichrome, which are oxygen-free and precipitated under conditions of oxygen deficiency, respectively, from partial or complete destruction upon contact with oxygen-containing radicals and the formation of a porous structure as a result of this contact, which, in turn, leads to a sharp decrease in prop Scania visible light and reduce the reflection coefficient in the infrared spectral region. At the same time, the second covering layer should contain an effective barrier material with respect to the diffusion of oxygen in the direction of the conductive metal layers in order to inhibit the diffusion of oxygen during heat treatment deeper into the previously deposited part of the layer structure. In addition, it should consist of a material having a refractive index of n of the order of 1.8 to 2.3 so as not to have a negative minimizing effect on the quality of the “bleaching effect” exhibited by the first layer adjacent to the surface of the glass substrate of the product, containing substoichiometric nitride Si-Al-N doped with aluminum, due to the fact that light absorption in the Si-Al-N thin film layer is extremely small compared to the translucent layers of the subsequent deposited thin film metal, during passage Ia electromagnetic radiation in the visible range of wavelengths through the entire thickness of the thin-film layered structure of a high energy-efficient heat-resistant coating articles supported on an optically transparent glass substrate. Similarly, to minimize the final additional decrease in the transmittance and heat reflection coefficients of the product, this layer should consist of a material that is as close as possible in terms of its refractive index and extinction coefficient to the intermediate layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N. Based on the above criteria, the material similar to that used for the formation of the intermediate layer, substoichiometric aluminum nitride Al-N, was chosen as the material of the second covering layer of the thin-film optical energy-saving coating of the product. In addition to the fact that the layer of this material meets the requirements presented above, it also, as has been empirically determined, provides, when the layer thickness is in the allowable range of values, the reasons for which are described below, effective mechanical, as well as due to its barrier qualities, chemical protection of the entire structure of previously deposited layers of thin-film optical energy-saving coatings of the product. For this reason, this layer, in addition to acting as a second covering layer, is also a protective layer to provide chemomechanical protection of the entire previously listed layer structure. At the same time, however, it does not exhibit the required level of crack propagation prevention properties (CRT), necessary for proper protection of the product layer structure from crack propagation during the initial concentration and subsequent stress relaxation at the boundaries of the individual layers of individual materials during heat treatment processes, associated with a sharp change in the temperature of the substrate, for example, during thermal hardening, which consists in rapid heating and subsequent rapid cooling of the product.
По этой причине, для предотвращения распространения трещин и связанного с этим механического повреждения всей структуры ранее описанных слоев тонкопленочного оптического энергосберегающего покрытия изделия поверх них нансен внешний «ПРТ»-слой, содержащий оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O. Выбор Zn-Sn-O в качестве материала внешнего слоя основан на следующих, относящихся к функциональным качествам данного слоя, требованиях. Данный слой должен обладать требуемыми качествами препятствования распространению трещин (ПРТ) по отношению к осажденной предварительно ему части слоевой структуры покрытия в ходе релаксации внутренних относительно описываемой слоевой структуры напряжений, индуциуемых в ходе процессов термообработки, и, соответственно, состоять из оксидов металлов или сплавов металлов выбранных из группы, состоящей из Ti, Zn, Sn, In, Zr, Cr, Nb, и Та. Выбор цинка в качестве основной металлической компоненты указанного оксида биметаллического сплава обусловлен оптимальной адгезией при обеспечении требуемых «ПРТ «-качеств результирующего материала к алюминий-содержащему второму укрывному слою второго серебряного слоя, отражающего ИК-излучение. Наконец, внешний слой должен, наряду с вышеизложенными требованиями, обладать коэффициентом экстинкции k порядка от 1,9 до 2,1 при коэффициенте преломления п в пределах от 2,01 до 2,08 с тем, чтобы не оказывать отрицательного минимизирующего эффекта на качества "эффекта просветления", проявляемые первым слоем, прилегающем к поверхности стеклянной подложки изделия, и содержащим субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, за счет того, что поглощение света в тонкопленочном слое Si-Al-N очень мало по сравнению с полупрозрачными слоями последующего осаждаемого тонкопленочного металла, в ходе прохождения электромагнитного излучения видимого диапазона длин волн сквозь всю толщу тонкопленочной слоевой структуры термоустойчивого высокоселективного энергоэффективного покрытия изделия, нанесенного на оптически прозрачную стеклянную подложку; а также для реализации эффекта смещения спектра отражения изделия со стороны стеклянной подложки, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, в видимом диапазоне длин волн электромагнитного излучения к области порядка 380-470 нм через юстировку индивидуальных толщин группы слоев, соприлегающих с первым и вторым функциональными слоями серебра Ag в пределах величин, описываемых ниже - а именно: первых и вторых контактных, каталитических и барьерных слоев, содержащих оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O и субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O соответственно. Исходя из совокупности всех вышеперечисленных требований, предъявляемых к материалу внешнего «ПРТ»-слоя тонкопленочного оптического энергосберегающего покрытия изделия, в качестве материала внешнего слоя был выбран оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, как единственный одновременно отвечающий всем представленным требованиям материал.For this reason, in order to prevent the propagation of cracks and the associated mechanical damage to the entire structure of the previously described thin-film optical energy-saving layers of the product, an external “PRT” layer containing Zn-Sn-O zinc doped tin oxide is deposited on top of them. The choice of Zn-Sn-O as the material of the outer layer is based on the following requirements related to the functional qualities of this layer. This layer should have the required qualities of preventing crack propagation (PRT) with respect to the previously deposited part of the layer structure of the coating during relaxation of internal stresses induced relative to the described layer structure, induced during heat treatment processes, and, accordingly, should consist of metal oxides or metal alloys selected from the group consisting of Ti, Zn, Sn, In, Zr, Cr, Nb, and Ta. The choice of zinc as the main metal component of the specified oxide of the bimetallic alloy is due to optimal adhesion while providing the required “PRT” qualities of the resulting material to the aluminum-containing second sheathing layer of the second silver layer reflecting infrared radiation. Finally, the outer layer must, along with the above requirements, have an extinction coefficient k of the order of from 1.9 to 2.1 with a refractive index n ranging from 2.01 to 2.08 so as not to have a negative minimizing effect on quality " “bleaching effect”, manifested by the first layer adjacent to the surface of the glass substrate of the product, and containing substoichiometric aluminum nitride doped with silicon Si-Al-N, due to the fact that light absorption in the thin-film layer of Si-Al-N is very small compared to translucent layers of the subsequent deposited thin-film metal, during the passage of electromagnetic radiation of the visible wavelength range through the entire thickness of the thin-film layer structure of a heat-resistant highly selective energy-efficient coating of the product deposited on an optically transparent glass substrate; and also to realize the effect of shifting the reflection spectrum of the product from the side of the glass substrate, the opposite side to which the thin-film energy-efficient optical coating is applied, in the visible wavelength range of electromagnetic radiation to the region of the order of 380-470 nm through adjustment of individual thicknesses of the group of layers adjacent to the first and the second functional layers of silver Ag within the limits described below - namely: the first and second contact, catalytic and barrier layers containing doped oxide tin, zinc Zn-Sn-O, aluminum-doped zinc oxide, Zn-Al-O and substoichiometric nichrome oxide, Ni-Cr-O, respectively. Based on the totality of all the above requirements for the material of the external “PRT” layer of a thin-film optical energy-saving coating of the product, zinc doped tin oxide Zn-Sn-O was chosen as the material of the outer layer, as the only material that simultaneously meets all the requirements presented.
Выбор толщины промежуточного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия A-N, составляющей от 82 нм до 88 нм, определяется двумя основными условиями: толщина данного слоя должна, с одной стороны, быть не меньше величины, кратной четверти длины волны, приходящейся на середину пиковой зоны инфракрасной части спектра солнечного излучения, для того, чтобы было возможно обеспечение эффекта интерференционного затухания в ходе переизлучения между разделенными промежуточным слоем оксида легированного цинком олова отражающими ИК-излучение слоями серебра Ag, приводящего к резкому снижению пропускания изделием электромагнитного излучения при переходе от видимой к ближней ИК - зоне спектра солнечного излучения и, как результат, снижению коэффициента прямого пропускания солнечного излучения Tsol до величины менее 35% с сопутствующим увеличением коэффициента селективности изделия S до величины не менее 1,575 единиц. С другой стороны, толщина промежуточного слоя должна быть не больше половины величины, кратной хотя бы как минимум одной из длин волн излучения видимого диапазона спектра, соответствующих цветовому восприятию человеческого зрения, характеризуемому по оси а* цветовой дифференциации зеленый/красный квазикоординой сетки международного стандарта CEILAB (D65/10°) значением, лежащим в пределе от -7,8 до -3,5 относительных единиц, для обеспечения синего цвета отражения поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, за счет отсутствия вклада в результирующее положение по цветовым квазикоординатам красной компоненты, из-за которой итоговый цвет будет восприниматься смещенным в фиолетовую часть видимого спектра. Исходя из этих двух противоречивых требований, был определен диапазон допустимых значений толщины промежуточного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия A1-N, составляющий от 82 нм до 88 нм.The choice of the thickness of the intermediate layer containing substoichiometric aluminum nitride AN, ranging from 82 nm to 88 nm, is determined by two basic conditions: the thickness of this layer should, on the one hand, be at least a multiple of a quarter of the wavelength in the middle of the peak zone of the infrared part spectrum of solar radiation, so that it is possible to provide the effect of interference attenuation during re-radiation between the reflecting infrared radiation separated by an intermediate layer of zinc doped tin oxide of Ag silver layers, resulting in a sharp decrease bandwidth product of electromagnetic radiation at the transition from the visible to the near IR - the solar spectrum zone and as a result, reduce the solar radiation coefficient direct transmittance Tsol to a value less than 35% with a concomitant increase in the coefficient of selectivity products S up to a value of at least 1,575 units. On the other hand, the thickness of the intermediate layer should be no more than half the value that is a multiple of at least one of the radiation wavelengths of the visible spectral range corresponding to the color perception of human vision, characterized along the a * color differentiation axis of the green / red quasi-coordinate grid of the international CEILAB standard ( D65 / 10 °) with a value in the range of -7.8 to -3.5 relative units, to provide a blue reflection of the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which eseno energy efficient thin film optical coating, due to lack of contribution to the resulting position quasicoordinates red color components, due to which the final color will be perceived in the offset violet portion of the visible spectrum. Based on these two conflicting requirements, we determined the range of acceptable values for the thickness of the intermediate layer containing substoichiometric aluminum nitride A1-N, ranging from 82 nm to 88 nm.
В свою очередь выбор толщины первого прилегающего к поверхности подложки слоя, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, составляющей от 31 нм до 38 нм, также определяется двумя основными условиями: с одной стороны толщина этого слоя не должна быть меньше предельно допустимого граничного значения, начиная с которого наблюдается "эффект просветления", обеспечиваемый материалом слоя, выраженный в степени достаточной для обеспечения всему набору слоев соответствующих толщин тонкопленочного термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия на стеклянной подложке уровня светопрозрачности, характеризуемого коэффициентом пропускания видимого излучения Tvis, составляющим не менее 44%. С другой стороны, толщина первого прилегающего к поверхности подложки слоя, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, не должна превышать также предельно допустимого значения по верхней границе, начиная с которого концентрация внутренних напряжений от дефектов поликристаллической решетки мелкодисперсной структуры материала слоя, в том числе индуцируемых в ходе процессов термической обработки изделия при сравнительно быстром нагреве подложки и ее последующем резком остывании, будет превалировать над ПРТ качествами слоя, что приведет к растрескиванию отражающих инфракрасное излучение слоев, содержащих серебро Ag, и, в общем случае, последующей механической деградации и последующему частичному или полному деламинированию всего набора тонкопленочных слоев термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия с поверхности стеклянной подложки. Исходя из этих двух противоречивых требований, был определен диапазон допустимых значений толщины первого прилегающего к поверхности подложки слоя, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, составляющий от 31 нм до 38 нм.In turn, the choice of the thickness of the first layer adjacent to the surface of the substrate containing substoichiometric nitride doped with aluminum Si-Al-N silicon, ranging from 31 nm to 38 nm, is also determined by two basic conditions: on the one hand, the thickness of this layer should not be less than the maximum permissible of the boundary value starting from which the “enlightenment effect” is observed, provided by the material of the layer, expressed to a degree sufficient to provide the entire set of layers with the corresponding thicknesses of the thin-film heat-resistant Vågå of a high energy-saving coating on the glass substrate translucent layer, characterized by visible light transmittance Tvis, of not less than 44%. On the other hand, the thickness of the first layer adjacent to the surface of the substrate containing sub-stoichiometric nitride silicon-doped aluminum Si-Al-N should not exceed the maximum permissible value at the upper boundary, starting from which the concentration of internal stresses from defects in the polycrystalline lattice of the finely dispersed structure of the layer material, including those induced during the heat treatment of the product with relatively rapid heating of the substrate and its subsequent sharp cooling, will prevail SPB layer on the qualities that lead to cracking infrared reflecting layers comprising silver Ag, and, in general, followed by mechanical degradation and subsequent partial or complete delamination entire set of thin film layers of a high energy-efficient heat-resistant coating from the surface of the glass substrate. Based on these two conflicting requirements, a range of acceptable thicknesses was determined for the first layer adjacent to the substrate surface containing a substoichiometric nitride doped with silicon Si-Al-N aluminum, ranging from 31 nm to 38 nm.
При этом отношение толщины слоя, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, к совокупной толщине второго укрывного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, и внешнего слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, должно находиться в пределе от 0,6 до 0,9. Как было экспериментально установлено, при отношении толщин указанных слоев, составляющем менее 0,6 (при толщине первого прилегающего к поверхности подложки слоя, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, соответствующей диапазону, границы которого и причины их выбора указаны выше) совокупная толщина внешнего слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, и второго укрывного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, достигает предельно допустимой величины, на которой начинают наблюдаться нарушения «эффекта просветления» слоя субстехиометрического нитрида легированного алюминием кремния Si-Al-N за счет «паразитного» интерференционного затухания излучения длин волн соответствующего диапазона при прохождении ими материалов второго укрывного и внешнего «ПРТ»- слоев, содержащих субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, и оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O соответственно, слишком большой совокупной толщины. Одновременно с этим было экспериментально установлено, что при соотношении толщины слоя, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, к совокупной толщине второго укрывного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, и внешнего слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, превышающем значение в 0,9 (при толщине первого прилегающего к поверхности подложки слоя, содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, соответствующей диапазону, границы которого и причины их выбора указаны выше), совокупная толщина внешнего слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, и второго укрывного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, становиться слишком мала для единовременного обеспечения всего комплекса требуемых качеств, ожидаемых от данной пары слоев в составе слоевой структуры изделия: надежной хемомеханической защиты по отношению ко второму отражающему ИК-излучение слою серебра Ag, достаточных барьерных качествах по отношению к агрессивной кислотной внешней среде и процессу диффузии кислорода и реакционных радикалов из внешней среды в ходе процесса термообработки изделия, а также «ПРТ»-качеств защиты всей тонкопленочной слоевой структуры термоцстойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия на стеклянной подложки.In this case, the ratio of the thickness of the layer containing substoichiometric nitride doped with aluminum Si-Al-N to the total thickness of the second covering layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N and the outer layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn-O should be in the range of 0.6 to 0.9. As was experimentally established, with a ratio of the thicknesses of these layers being less than 0.6 (with a thickness of the first layer adjacent to the surface of the substrate containing a substoichiometric nitride doped with silicon Si-Al-N aluminum, corresponding to a range whose boundaries and reasons for their selection are indicated above) the total thickness of the outer layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn-O and the second covering layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N reaches the maximum permissible value at which Violations of the “bleaching effect” of a layer of substoichiometric nitride of silicon-doped silicon Si-Al-N can be observed due to “parasitic” interference attenuation of radiation of wavelengths of the corresponding range when they pass materials of the second covering and external “PRT” - layers containing substoichiometric aluminum nitride Al- N, and zinc doped tin oxide Zn-Sn-O, respectively, are too large in aggregate thickness. At the same time, it was experimentally established that when the ratio of the thickness of the layer containing substoichiometric nitride doped with aluminum Si-Al-N to the total thickness of the second covering layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N and the outer layer containing zinc doped tin oxide Zn -Sn-O exceeding the value of 0.9 (for the thickness of the first layer adjacent to the surface of the substrate containing the substoichiometric nitride doped with aluminum Si-Al-N silicon, corresponding to the range The reasons for their selection are indicated above), the total thickness of the outer layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn-O, and the second covering layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N, is too small to provide the entire complex with the required qualities expected from this pair of layers as part of the layer structure of the product: reliable chemomechanical protection with respect to the second Ag-reflecting infrared layer of silver Ag, sufficient barrier qualities with respect to aggressive acidic appearance the environment and the process of diffusion of oxygen and reaction radicals from the external environment during the heat treatment of the product, as well as the “PRT” -quality of protection of the entire thin-film layer structure of the heat-resistant highly selective energy-saving coating on a glass substrate.
Совокупная толщина двух отражающих инфракрасное излучение слоев тонкопленочного термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия изделия, содержащих серебро Ag, юстируется таким образом, чтобы поверхностное омическое сопротивление изделия не превышало 2 Ом/□, и только в этом случае реализуется совокупный баланс между излучательной способностью изделия, с коэффициентом излучательной способности ε не превышающим 3,2%, и величиной коэффициента пропускания электромагнитного излучения видимого диапазона длин волн Tvis, составляющей не менее 44%, в результате чего изделие обладает качествами высокой селективности, выражающимися в достижении коэффициента селективности S не менее 1,575. При этом, отношение толщины первого слоя, отражающего ИК излучение, содержащего серебро Ag, к толщине второго слоя, отражающего ИК излучение, содержащего серебро Ag, должно быть в диапазоне от 0,25 до 0,32. Нижний из указанных пределов связан с тем, что, как было экспериментально показано, только при значениях отношения между толщиной первого слоя, отражающего ИК излучение, содержащего серебро Ag, и толщиной второго слоя, отражающего ИК излучение, содержащего серебро Ag, больше 0,25 противофазное резонансное затухание на длинах волн ближней ультрафиолетовой области не будет сказываться на смещении оттенка отражения изделия со стороны поверхности стеклянной подложки, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, по оси а* цветовой дифференциации зеленый/красный квазикоординатной сетки международного стандарта CEILAB (D65/10°) в направлении больших значений, соответствующих красным оттенкам человеческого цветовосприятия, с сохранением возможности достижения положения по оси а* колориметрических квазикоординат, соответствующего значениям, не превышающим -3,5 относительных единиц, что согласуется с техническим результатом настоящего изобретения. Одновременно с этим, отношение толщины первого слоя, отражающего ИК излучение, содержащего серебро Ag, к толщине второго слоя, отражающего ИК излучение, содержащего серебро Ag, не должно превышать 0,32 с тем, чтобы интерференционный резонансный пик, приходящийся на видимую часть спектра электромагнитного излучения, при переизлучении между серебряными слоями высокоселективной платформы продукта с двумя отражающими ИК-излучение слоями наблюдался на длине волны не больше половины величины, кратной как минимум одной из длин волн излучения видимого диапазона спектра, соответствующих цветовому восприятию человеческого зрения, характеризуемому по оси b* цветовой дифференциации желтый/синий квазикоординой сетки международного стандарта CEILAB (D65/10°) значением, лежащим в пределе от -25 до -19 относительных единиц, для обеспечения насыщенного синего цвета отражения поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие во всем диапазоне углов наблюдения относительно нормали к поверхности подложки.The total thickness of the two infrared reflective layers of the thin-film heat-resistant highly selective energy-saving coating of the product containing silver Ag is adjusted so that the surface ohmic resistance of the product does not exceed 2 Ohm / □, and only in this case, the total balance between the emissivity of the product, with the emissivity ε capacity not exceeding 3.2%, and the amount of electromagnetic radiation transmittance of the visible wavelength range Tvis, with nent at least 44%, whereby the product has the qualities of high selectivity, expressed in achieving selectivity coefficient S of not less than 1,575. In this case, the ratio of the thickness of the first layer reflecting IR radiation containing silver Ag to the thickness of the second layer reflecting IR radiation containing silver Ag should be in the range from 0.25 to 0.32. The lower of these limits is due to the fact that, as was experimentally shown, only when the ratio between the thickness of the first layer reflecting IR radiation containing silver Ag and the thickness of the second layer reflecting IR radiation containing silver Ag is greater than 0.25 antiphase resonant attenuation at wavelengths of the near ultraviolet region will not affect the shift of the reflection hue of the product from the side of the surface of the glass substrate, the opposite side to which the thin-film energy efficiency is applied optical coating, along the a * axis of color differentiation of the green / red quasi-coordinate grid of the international standard CEILAB (D65 / 10 °) in the direction of large values corresponding to the red shades of human color perception, while maintaining the possibility of achieving a position along the a * axis of colorimetric quasi-coordinates corresponding to the values not exceeding -3.5 relative units, which is consistent with the technical result of the present invention. At the same time, the ratio of the thickness of the first layer reflecting IR radiation containing silver Ag to the thickness of the second layer reflecting IR radiation containing silver Ag should not exceed 0.32 so that the interference resonance peak falling on the visible part of the electromagnetic spectrum radiation, during re-emission between the silver layers of a highly selective product platform with two layers reflecting infrared radiation, the layers were observed at a wavelength of not more than half a multiple of at least one of the radiation wavelengths a wide range of the spectrum corresponding to the color perception of human vision, characterized by the b * axis of color differentiation of the yellow / blue quasi-coordinate grid of the international CEILAB standard (D65 / 10 °) with a value lying in the range from -25 to -19 relative units, to ensure saturated blue color reflection of the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied over the entire range of viewing angles relative to the normal to the surface of the substrate ki.
При этом, отношение толщины первого барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к совокупной толщине первого контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, и первого каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, и отношение толщины второго барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к совокупной толщине второго контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, и второго каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, должны быть равны между собой для того, чтобы паразитное дополнительное остаточное переизлучение между этими двумя функциональными группами слоев высокоселективной платформы изделия с двумя отражающими ИК-излучение тонкопленочными слоями не оказывало смещающего влияния на баланс положения по цветовым координатам квазикоординой сетки международного стандарта CEILAB (D65/10°) а* и b*, достигаемый юстировкой отношения толщин отражающих ИК-излучение тонкопленочных слоев покрытия, содержащих серебро Ag, и толщины промежуточного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N в рамках указанных и объясненных выше пределов, что обеспечивает синий цвет отражения поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие. Кроме того, эмпирически было выявлено, что равные отношения толщины первого барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к совокупной толщине первого контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, и первого каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, и толщины второго барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к совокупной толщине второго контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, и второго каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, не должны превышать значения 0,48, для того, чтобы также исключить влияние паразитного дополнительного остаточного переизлучения между этими двумя функциональными группами слоев высокоселективной платформы изделия с двумя отражающими ИК-излучение тонкопленочными слоями на эффект спектрального уширения от промежуточного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N.Moreover, the ratio of the thickness of the first barrier layer that contains the substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O to the total thickness of the first contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O and the first catalytic layer containing zinc-doped zinc oxide Zn- Al-O, and the ratio of the thickness of the second barrier layer that contains the substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O to the total thickness of the second contact layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O, and the second catalytic layer containing Zn-Al-O zinc doped aluminum oxide must be equal to each other so that spurious additional residual re-radiation between these two functional groups of layers of a highly selective product platform with two thin-film layers reflecting infrared radiation does not bias the position balance in color coordinates quasi-coordinate grid of the international standard CEILAB (D65 / 10 °) a * and b *, achieved by adjusting the ratio of the thicknesses of the infrared-reflecting thin-film coating layers containing silver Ag, and the thickness of the intermediate layer containing the substoichiometric aluminum nitride Al-N within the limits specified and explained above, which provides a blue color of reflection of the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied. In addition, it was empirically found that equal ratios of the thickness of the first barrier layer, which contains substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O, to the total thickness of the first contact layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O, and the first catalytic layer containing zinc-doped zinc oxide Zn-Al-O, and the thickness of the second barrier layer, which contains a substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O, to the total thickness of the second contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O, and the second the optical layer containing Zn-Al-O zinc oxide doped with aluminum should not exceed 0.48, in order to also exclude the influence of spurious additional residual re-radiation between these two functional groups of layers of a highly selective product platform with two thin-film layers reflecting infrared radiation on the effect of spectral broadening from an intermediate layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N.
Одновременно с этим, отношение толщины второго барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к толщине первого барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, должно лежать в пределах от 2 до 24. Нижняя граница данного диапазона связана с тем, что при отношении толщины второго барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к толщине первого барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, меньше 2, будут проявляться избыточные резонансные эффекты на спектре пропускания электромагнитного излучения в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн порядка 900-1200 нм и видимом диапазоне длин волн порядка 400-750 нм, что, в свою очередь, будет приводить к снижению коэффициента селективности S итогового изделия через повышение коэффициента прямого пропускания инфракрасной составляющей солнечного излучения TIR за счет обратной компенсации интерференционных процессов, протекающих при последовательном преодолении двух наноразмерных слоев серебра Ag попадающим на покрытие излучением, наряду с одновременным снижением светопропускания всей совокупной тонкопленочной слоевой структурой описываемого изделия в видимом диапазоне длин волн Tvis за счет сопутствующего увеличения вклада паразитного поглощения в данном диапазоне со стороны барьерных, содержащих субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O слоев. Вместе с тем, верхняя граница диапазона допустимого отношения толщины второго барьерного слоя, который содержит субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, к толщине первого барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, равная 24, выбрана исходя из того, что, как было эмпирически определено, при отношении превышающем данное значение, толщина второго барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, становится настолько велика, что это приводит к индуцированию паразитных напряжений на границе данного слоя и лежащего непосредственно под ним относительно стеклянной подложки изделия второго слоя, отражающего инфракрасное излучение, который содержит серебро Ag. За счет этого происходит деградация адгезионных качеств между соответствующими слоями - а именно вторым отражающим ИК-излучение слоем, содержащим серебро Ag, и вторым барьерным слоем, содержащим субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O - в результате чего ухудшается уровень общей механической устойчивости всей слоевой структуры тонкопленочного покрытия описываемого изделия по отношению к внешним воздействиям. Последнее также приводит, в частности, к повышенной вероятности дефолиации слоевой структуры тонкопленочного покрытия описываемого изделия на границе между вторым отражающим ИК-излучение слоем, содержащим серебро Ag, и вторым барьерным слоем, содержащим субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, в ходе термического воздействия на изделие, что сказывается на ухудшении качеств термоустойчивости энергосберегающего покрытия на стеклянной подложке, заявленных в качестве одного из технических результатов настоящего изобретения.At the same time, the ratio of the thickness of the second barrier layer, which contains the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide, to the thickness of the first barrier layer, which contains the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide, should be in the range from 2 to 24. The lower limit of this range due to the fact that when the ratio of the thickness of the second barrier layer that contains the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide to the thickness of the first barrier layer containing the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide is less than 2, excessive resonant effects on the transmission spectrum of electromagnetic radiation in the near infrared wavelength range of the order of 900-1200 nm and the visible wavelength range of the order of 400-750 nm, which, in turn, will lead to a decrease in the selectivity S of the final product through an increase in the direct transmittance of the infrared component of solar radiation TIR due to the reverse compensation of interference processes occurring during the successive overcoming of two nanoscale layers of silver Ag falling onto the coating by radiation, outfit with a simultaneous decrease in the light transmission of the entire aggregate thin-film layer structure of the described product in the visible wavelength range of Tvis due to a concomitant increase in the contribution of parasitic absorption in this range from the side of barrier layers containing substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O layers. However, the upper limit of the acceptable ratio of the thickness of the second barrier layer that contains the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide to the thickness of the first barrier layer containing the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide equal to 24 is chosen based on the fact that as it was empirically determined, with a ratio exceeding this value, the thickness of the second barrier layer containing the substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O becomes so large that it leads to the induction of spurious stresses at the boundary th layer and lying directly beneath glass substrate relative to the second product layer reflecting infrared radiation, which contains silver Ag. Due to this, the adhesion qualities degrade between the corresponding layers - namely, the second layer reflecting IR radiation containing silver Ag and the second barrier layer containing substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O - as a result, the level of overall mechanical stability of the entire layer structure is impaired thin film coating of the described product in relation to external influences. The latter also leads, in particular, to an increased probability of defoliation of the layer structure of the thin-film coating of the described product at the boundary between the second infrared reflective layer containing silver Ag and the second barrier layer containing substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O, during thermal exposure on the product, which affects the deterioration of the thermal stability of an energy-saving coating on a glass substrate, claimed as one of the technical results of the present invention.
Необходимость поддержания отношений толщины первого контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, к толщине первого каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, а также толщины второго контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, к толщине второго каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, в пределах от 0,2 до 18 связана с совокупностью нижеследующих причин. В случае, если отношение толщин индивидуальных слоев в этих двух функциональных группах- последовательности контактного и каталитического слоев - превышает 18, толщина контактного слоя будет, очевидно, существенно превалировать на толщиной каталитического слоя. Как было эмпирически выявлено, для случая использования указанных материалов описываемых функциональных слоев - а именно, оксида легированного оловом цинка Zn-Sn-O в качестве материала первого и второго контактных слоев тонкопленочного покрытия и оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O в качестве материала первого и второго каталитических слоев тонкопленочного покрытия - при превышении указанного верхнего предела допустимого отношения толщин слоев, рекристаллизационные процессы в избыточном по своей толщине, в сравнении с каталитическим слоем, контактном слое будет сказываться на эффекте транслирования измененной кристаллической структуры лежащим выше относительно стеклянной подложки изделия каталитическим слоем оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O. Последнее будет, в свою очередь, приводить к потере его непосредственных каталитических качеств обеспечения равномерности роста осаждаемого поверх него относительно стеклянной подложки изделия отражающего ИК-излучение серебряного Ag слоя через последующее транслирование особенностей подвергшейся рекристаллизационным эффектам структуры контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O. Наряду с этим, при отношениях толщины первого контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, к толщине первого каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, а также толщины второго контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, к толщине второго каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, меньших значения нижнего допустимого предела, составляющего 0,2, толщина каталитического слоя будет, очевидно, существенно превалировать над толщиной предлежащего ему относительно стеклянной подложки изделия контактного слоя, что будет негативным образом сказываться на адгезионных качествах контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, за счет индуцирования в слой паразитных, связанных, в основном, с дефектами внедрения, напряжений со стороны идущего поверх него толстого слоя оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O, являющегося каталитическим слоем. В результате, как было выявлено в ходе эмпирических изысканий, пересечение нижнего предела допустимого диапазона отношений толщин описываемых слоев, составляющего 0,2, приводит к регистрации деградации слоевой структуры изделия в ходе термообработки, выраженной в дефолиации обладающего сниженной, по причине перераспределения выше отмечавшихся индуцированных в него паразитных напряжений со стороны толстого каталитического слоя, адгезией контактного слоя Zn-Sn-O с последующей деламинацией всей осаждаемой поверх него тонкопленочной структуры. В результате, исходя требований, проистекающих из вышеизложенных наблюдений, были определены границы допустимого диапазона отношений толщины первого контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, к толщине первого каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, а также толщины второго контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, к толщине второго каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, лежащего в пределах от 0,2 по нижней границе и до 18 по верхней границе.The need to maintain the ratio of the thickness of the first contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O to the thickness of the first catalytic layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Al-O, as well as the thickness of the second contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn- Sn-O, to the thickness of the second catalytic layer containing aluminum oxide doped with zinc Zn-Al-O, in the range from 0.2 to 18 is associated with a combination of the following reasons. If the ratio of the thicknesses of the individual layers in these two functional groups — the sequence of the contact and catalytic layers — exceeds 18, the thickness of the contact layer will obviously substantially prevail over the thickness of the catalytic layer. As it was empirically revealed, for the case of using the indicated materials of the described functional layers - namely, tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O as the material of the first and second contact layers of the thin-film coating and zinc-doped zinc oxide Zn-Al-O as the material of the first and the second catalytic layers of a thin-film coating - when the specified upper limit of the permissible ratio of the thicknesses of the layers is exceeded, the recrystallization processes are excessive in their thickness, in comparison with the catalytic The contact layer will affect the translation effect of the altered crystal structure lying above the glass substrate of the product with a catalytic layer of Zn-Al-O zinc oxide doped with aluminum. The latter, in turn, will lead to the loss of its direct catalytic qualities to ensure uniform growth of the silver-reflecting Ag Ag layer deposited on it relative to the glass substrate relative to the glass substrate through subsequent broadcasting of the features of the contact layer structure subjected to recrystallization effects containing zinc oxide Zn-Sn -Oh. Along with this, when the thicknesses of the first contact layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O are related to the thickness of the first catalytic layer containing tin doped zinc oxide Zn-Al-O, as well as the thickness of the second contact layer containing tin doped oxide Zn-Sn-O zinc, to the thickness of the second catalytic layer containing aluminum doped zinc oxide Zn-Al-O, lower than the lower permissible limit of 0.2, the thickness of the catalytic layer will obviously substantially prevail over the thickness contact layer relative to the glass substrate of the product, which will adversely affect the adhesion properties of the contact layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O, by inducing parasitic stresses associated mainly with penetration defects into the layer the side of the thick Zn-Al-O zinc oxide layer doped with aluminum, which is a catalytic layer. As a result, as was revealed during empirical studies, the intersection of the lower limit of the allowable range of thickness ratios of the described layers of 0.2 leads to the registration of degradation of the layer structure of the product during heat treatment, expressed in defoliation, which has a reduced, due to the redistribution of the above mentioned parasitic stresses from the side of the thick catalytic layer, adhesion of the Zn-Sn-O contact layer with subsequent delamination of the entire thin-film jet deposited on top of it tours. As a result, based on the requirements arising from the above observations, we determined the boundaries of the acceptable range of ratios of the thickness of the first contact layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O to the thickness of the first catalytic layer containing zinc doped zinc oxide Zn-Al-O, as well as the thickness of the second contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O, to the thickness of the second catalytic layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Al-O, lying in the range from 0.2 to the lower face e and 18 at the upper end.
При этом, толщина поглощающего слоя, который содержит субстехиометрический нитрид вольфрама W-N, должна быть такова, что результирующее прямое пропускание электромагнитного излучения в диапазоне 385-790 ТГц термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле составляет от 0,38 до 0,55. В случае, если толщина содержащего субстехиометрический нитрид вольфрама W-N поглощающего слоя чрезмерно велика, а, следовательно, велик и вклад в интенсивность поглощения, привносимый этим слоем в совокупный спектр поглощения описываемого изделия, в результате чего значение прямого пропускания изделием электромагнитного излучения в диапазоне 385-790 ТГц будет составлять менее 0,38, просветляющих качеств первого и второго контактных слоев, содержащих оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, которые данные слои обеспечивают в отношении тонкопленочного покрытия описываемого изделия, будет недостаточно для эффективной минимизации искажения расщепленного луча при прохождении барьерного слоя металла с целью желаемого повышения светопрозрачности изделия по отношению к длинам волн видимой части солнечного спектра электромагнитного излучения на уровне необходимом для поддержания заявленной в технической задаче настоящего изобретения величины интегрального свепропускания видимого излучения Tvis в пределах не менее чем 44%. С другой стороны, в случае, если толщина содержащего субстехиометрический нитрид вольфрама W-N поглощающего слоя наоборот чрезмерно мала, и, соответственно, за счет малого уровня интенсивности поглощения, привносимого этим слоем в совокупный спектр поглощения описываемого изделия, значение прямого пропускания изделием электромагнитного излучения в диапазоне 385-790 ТГц будет превышать 0,55. В результате, обеспечиваемый поглощающим слоем субстехиометрического нитрида вольфрама W-N эффект подавления роста величины пропускания по отношению к видимому диапазону длин волн электромагнитного излучения и сопутствующего смещения положения по цветовым квазикоординатам а*/b* стандарта CEILAB (D65/10°) в ходе термического воздействия на тонкопленочную слоевую структуру покрытия изделия при термообработке будет недостаточен для подавления смещения баланса светопропускания/поглощения слоевой структуры покрытия в результате термообработки в диапазоне, обеспечивающем возможность достижения желаемого насыщенного синего оттенка светоотражения со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, в широком диапазоне углов наблюдения, а также для юстировки величины смещения положения по цветовым квазикоординатам а*/b* стандарта CEILAB (D65/10°) колориметрии светоотражения изделия в ходе термообработки менее 3 единиц по каждой из индивидуальных координат колориметрического квазипространства. Последнее приводит к потере возможности обеспечения необходимого насыщенного синего оттенка изделия в случае светоотражения с поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, достигаемого в широком диапазоне углов наблюдения и характеризуемого следующими параметрами оттенка отражения в цветовых квазикоординатах а*/b* международного стандарта CEILAB (D65/10°): а* от -7,8 до -3,5, и b* от -25 до -19, согласно заявленному в технической задаче настоящего изобретения. Исходя их вышеприведенных противоречивых требований, было установлено, что толщина поглощающего слоя, который содержит субстехиометрический нитрид вольфрама W-N, должна поддерживаться на уровне, союстированном с толщинами прочих слоев описываемого термоустойчивого энергоэффективного покрытия, выбранных согласно прочим изложенным требованиям к изделию, таким образом, что результирующее прямое пропускание электромагнитного излучения в диапазоне 385-790 ТГц термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле будет находиться в пределах строго от 0,38 до 0,55.At the same time, the thickness of the absorbing layer that contains the substoichiometric tungsten nitride WN should be such that the resulting direct transmission of electromagnetic radiation in the range 385-790 THz of the heat-resistant highly selective energy-saving blue coating on the glass is from 0.38 to 0.55. In case the thickness of the absorbing layer containing tungsten nitride WN substoichiometric nitride is excessively large and, consequently, the contribution to the absorption intensity introduced by this layer into the total absorption spectrum of the described product is also large, as a result of which the direct transmission of electromagnetic radiation into the product in the range 385-790 THz will be less than 0.38, the antireflection qualities of the first and second contact layers containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O, which these layers provide in relation to the fine The overcoat of the described product will not be enough to effectively minimize the distortion of the split beam when passing through the metal barrier layer with the aim of increasing the transparency of the product with respect to the wavelengths of the visible part of the solar spectrum of electromagnetic radiation at the level necessary to maintain the integral transmittance of the visible value stated in the technical problem of the present invention. Tvis radiation in the range of not less than 44%. On the other hand, if the thickness of the absorbing layer containing substoichiometric tungsten nitride WN, on the contrary, is excessively small, and, accordingly, due to the low level of absorption intensity introduced by this layer into the total absorption spectrum of the described product, the value of direct transmission of electromagnetic radiation by the product in the range 385 -790 THz will exceed 0.55. As a result, the effect of suppressing the increase in transmittance relative to the visible wavelength range of electromagnetic radiation and the concomitant displacement of the position along the color quasicoordinates a * / b * of the CEILAB standard (D65 / 10 °) during thermal exposure to the thin-film provided by the absorbing layer of tungsten substoichiometric WN the layer structure of the coating of the product during heat treatment will be insufficient to suppress the shift in the balance of light transmission / absorption of the layer structure of the coating as a result of heat treatment ki in the range that allows achieving the desired saturated blue hue of light reflection from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied over a wide range of viewing angles, as well as for adjusting the position displacement along the color quasico-coordinates a * / b * of CEILAB standard ( D65 / 10 °) colorimetry of light reflectance of the product during heat treatment of less than 3 units for each of the individual coordinates of the colorimetric quasi-space. The latter leads to the loss of the ability to provide the necessary saturated blue shade of the product in the case of light reflection from the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied, achieved in a wide range of viewing angles and characterized by the following parameters of the reflection hue in color quasicoordinates a * / b * of the international CEILAB standard (D65 / 10 °): a * from -7.8 to -3.5, and b * from -25 to -19, as stated in the technical task of this image eteniya. Based on the above conflicting requirements, it was found that the thickness of the absorbing layer, which contains the substoichiometric tungsten nitride WN, should be maintained at a level adjusted to the thicknesses of the other layers of the described heat-resistant energy-efficient coating selected in accordance with the other stated requirements for the product, so that the resulting direct transmission of electromagnetic radiation in the range 385-790 THz of a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color n and the glass will be in the range strictly from 0.38 to 0.55.
Предел по нижней границе допустимого отношения толщины внешнего «ПРТ»-слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, к толщине первого укрывного слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, составляющего не менее 2,3, связан с тем, что при значениях указанного отношения ниже данного предела, эффекты паразитного переизлучения между группой слоев, состоящей из первого укрывного слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O и первого барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, а также внешним «ПРТ»-слоем, содержащим оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, будут приводить к нежелательной компенсации свойственных внешнему «ПРТ»-слою, содержащему оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, эффектов отсутствия минимизации "просветляющих" качеств, проявляемых первым слоем, прилегающем к поверхности стеклянной подложки изделия, и содержащим субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, за счет того, что поглощение света в тонкопленочном слое Si-Al-N очень мало по сравнению с полупрозрачными слоями последующего осаждаемого тонкопленочного металла, в ходе прохождения электромагнитного излучения видимого диапазона длин волн сквозь всю толщу тонкопленочной слоевой структуры термоустойчивого высокоселективного энергоэффективного покрытия изделия, нанесенного на оптически прозрачную стеклянную подложку; в результате чего результирующий баланс между коэффициентами светопрозрачности и теплоотражения изделия будет недостаточен для обеспечения изделием итоговых высокоселективных качеств, характеризующихся, согласно технической задаче настоящего изобретения, величиной селективности S, составляющей не менее 1,575.The limit at the lower boundary of the permissible ratio of the thickness of the outer “PRT” layer containing zinc oxide doped with tin Zn-Sn-O to the thickness of the first covering layer containing zinc oxide doped with zinc Zn-Al-O of at least 2.3 is bound so that when the values of the indicated ratio are below this limit, the effects of spurious reradiation between the group of layers consisting of a first covering layer containing aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O and a first barrier layer containing sub-stoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O,as well as with an external “PRT” layer containing Zn-Sn-O zinc doped oxide, will lead to undesirable compensation of the effects of the absence of minimizing “antireflection” inherent to the external “PRT” layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn-O qualities shown by the first layer adjacent to the surface of the glass substrate of the product, and containing substoichiometric nitride of silicon-doped aluminum Si-Al-N, due to the fact that the absorption of light in a thin-film layer of Si-Al-N is very small compared with the translucent layers of the last traveling deposited thin-film metal, during the passage of electromagnetic radiation of the visible wavelength range through the entire thickness of the thin-film layer structure of a heat-resistant highly selective energy-efficient coating of the product deposited on an optically transparent glass substrate; as a result, the resulting balance between the transmittance and heat reflection coefficients of the product will not be sufficient to provide the product with the final highly selective qualities, characterized, according to the technical task of the present invention, with a selectivity value S of at least 1.575.
При этом, толщина внешнего «ПРТ»-слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, должна составлять не менее 3 нм по той причине, что более тонкие слои оксида легированного цинком олова Zn-Sn-O проявляют т.н. эффекты «экстинкцирования», при которых наблюдается локальная агрегация компонент слоя в субмикронные и микронные глобулярные кристаллические образования поверх предлежащего ему, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N и являющегося вторым укрывным, а также защитным - для обеспечения хемомеханической защиты всей ранее перечисленной структуры слоев - слоя. Данные агрегационные эффекты, кроме того, проявляются более интенсивно в ходе энерговыгодного процесса, коим является привносящий во внешний «ПРТ»- слой оксида легированного цинком олова Zn-Sn-O избыточную тепловую энергию в ходе нагрева процесс термической обработки изделия. В результате протекания «экстинкцирующих» процессов в «ПРТ»-слое, его структурная целостность, а также связанная равномерность вдоль поверхности стеклянной подложки изделия с нанесенной поверх нее тонкопленочной структурой предшествующих внешнему «ПРТ»-слою, содержащему оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, слоев нарушаются, что приводит к тому, что слой перестает проявлять требуемые «ПРТ»-качества, и, как следствие, дальнейшее распространение трещин в слоевой структуре изделия в ходе первоначальной концентрации и последующей релаксации напряжений на границах индивидуальных слоев отдельных материалов в ходе процессов температурной обработки, связанных с резким изменением температуры подложки, например, в ходе термической закалки, заключающейся в быстром нагреве и последующем резком охлаждении изделия, приводит к механической деградации тонкопленочной структуры описываемого термоустойчивого высокоселективного энергоэффективного покрытия, вплоть до ее частичной локализованной или полной деламинации с поверхности оптически-прозрачной стеклянной подложки. В результате, как было установлено, для предотвращения вышеописанных негативных эффектов термообработки описываемого изделия, толщина внешнего «ПРТ»-слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, должна составлять не менее 3 нм.Moreover, the thickness of the outer “PRT” layer containing zinc oxide doped with tin Zn-Sn-O should be at least 3 nm for the reason that thinner layers of zinc doped tin oxide Zn-Sn-O exhibit the so-called “extinction” effects, in which local aggregation of layer components into submicron and micron globular crystalline formations is observed on top of the precursor layer, which contains substoichiometric aluminum nitride Al-N and is the second covering and protective layer to provide chemomechanical protection of the entire structure of the previously mentioned layer layer . These aggregation effects, in addition, are manifested more intensely during an energy-efficient process, which is the introduction of excess heat into the external “PRT” layer of zinc doped tin oxide Zn-Sn-O during heating, and the product is heat treated. As a result of the occurrence of “extinction” processes in the “PRT” layer, its structural integrity, as well as the associated uniformity along the surface of the glass substrate of the product with a thin-film structure deposited on top of it, preceding the external “PRT” layer containing Zn-Sn- zinc doped tin oxide O, layers are violated, which leads to the fact that the layer ceases to exhibit the required “PRT” qualities, and, as a result, further propagation of cracks in the layer structure of the product during the initial concentration and subsequent relapse stresses at the boundaries of the individual layers of individual materials during the heat treatment processes associated with a sharp change in the temperature of the substrate, for example, during thermal hardening, which consists in rapid heating and subsequent sharp cooling of the product, leads to mechanical degradation of the thin-film structure of the described heat-resistant highly selective energy-efficient coating, up to its partial localized or complete delamination from the surface of an optically transparent glass substrate. As a result, it was found that in order to prevent the above-described negative effects of heat treatment of the described product, the thickness of the outer “PRT” layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn-O should be at least 3 nm.
Кроме того, совокупная толщина второго укрывного слоя, который содержит субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, и внешнего «ПРТ»-слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, должна составлять не менее 30 нм. Это связано с тем, что данные два внешних по отношению к оптически-прозрачной стеклянной подложке изделия слоя характеризуются наиболее интенсивной диффузией сквозь них высокоподвижных, обладающих высокой кинетической энергией кислородных компонент с атмосферы в ходе процессов термической обработки. В результате этого, для обеспечения оптимально высокого уровня ингибиции поступления кислорода в ходе термообработки вглубь ранее осажденной по отношению к стеклянной подложке части слоевой структуры за счет барьерирования потока диффузии кислорода в направлении проводящих металлических слоев, дистанция диффундирования радикалов сквозь толщу данных материалов должна превышать определенный предел толщины, обеспечивающий достаточную потерю избыточной кинетической энергии, и, как следствие, потерю радикалами первоначальной подвижности. Данный предел, как было выявлено, составляет 30 нм для случая использующихся по вышеприведенным причинам укрывного слоя, который содержит субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, и внешнего «ПРТ»-слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, а также приложения температурного воздействия температурой свыше 780°С длительностью более 15 мин, что отвечает технической задаче настоящего изобретения.In addition, the total thickness of the second covering layer, which contains the substoichiometric aluminum nitride Al-N, and the outer “PRT” layer containing zinc oxide doped tin Zn-Sn-O, must be at least 30 nm. This is due to the fact that these two layers external to the optically transparent glass substrate of the product are characterized by the most intense diffusion through them of highly mobile oxygen components from the atmosphere with high kinetic energy from the atmosphere during heat treatment processes. As a result of this, in order to ensure an optimally high level of inhibition of oxygen supply during heat treatment deep into the part of the layer structure previously deposited with respect to the glass substrate due to the barrier of oxygen diffusion flow in the direction of the conductive metal layers, the distance of radical diffusion through the thickness of these materials should exceed a certain thickness limit providing a sufficient loss of excess kinetic energy, and, as a consequence, the loss by radicals of the original mobile awns. This limit was found to be 30 nm for the case of a covering layer used for the above reasons, which contains substoichiometric aluminum nitride Al-N, and an external “PRT” layer containing zinc oxide doped tin Zn-Sn-O, as well as applications temperature exposure with temperatures above 780 ° C for a duration of more than 15 minutes, which meets the technical task of the present invention.
При этом, в частном случае предлагается соединение стеклянной подложки с нанесенным на ее поверхность многослойным термоустойчивым высокоселективным энергосберегающим покрытием, предварительно подвергнутых процессу термической закалке, с по меньшей мере одной дополнительной прозрачной подложкой, которая обращена к внешнему слою покрытия, содержащему оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O. Данное решение позволяет дополнительно повысить хемомеханическую устойчивость изделия в целом, так как вся полная структура тонкопленочных слоев оптического термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия на первичной стеклянной подложке оказывается, в таком случае, защищена от негативных внешних воздействий и контакта с внешней средой толщей дополнительной прозрачной подложки или толщей первой из группы дополнительных прозрачных подложек, непосредственно контактирующей с внешней относительно первичной стеклянной подложки поверхностью внешнего тонкопленочного слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O. При этом сохраняется цвет отражения поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие. В свою очередь, предварительная термическая закалка стеклянной подложки с нанесенным на ее поверхность многослойным термоустойчивым высокоселективным энергосберегающим покрытием, обеспечивает дополнительную ударную устойчивость конечного изделия наряду с дополнительными качествами преимущественно мелкоразмерной фрагментации термообработанной подложки в случае инициации акта лавинообразного выхода из нее продольно ориентированных напряжений, за счет чего обеспечивается дополнительный эффект снижения вероятности получения резаных ранений при разбитии конечного изделия.At the same time, in a particular case, it is proposed to connect a glass substrate with a multilayer heat-resistant highly selective energy-saving coating deposited on its surface, previously subjected to thermal hardening, with at least one additional transparent substrate, which faces the outer coating layer containing zinc-doped tin oxide Zn- Sn-O. This solution allows to further increase the chemomechanical stability of the product as a whole, since the entire structure of the thin-film layers of an optical heat-resistant highly selective energy-saving coating on the primary glass substrate is, in this case, protected from negative external influences and contact with the external environment by the thickness of an additional transparent substrate or the thickness of the first from the group of additional transparent substrates directly in contact with the outer relative to the primary glass substrate surface of the outer thin film layer containing zinc oxide doped with tin Zn-Sn-O. In this case, the color of reflection of the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied is maintained. In turn, the preliminary thermal hardening of the glass substrate with a multilayer heat-resistant highly selective energy-saving coating deposited on its surface provides additional impact resistance of the final product along with additional qualities of predominantly small-sized fragmentation of the heat-treated substrate in the case of initiation of an act of avalanche-like exit of longitudinally oriented stresses from it, due to which provides an additional effect of reducing the likelihood of receiving re injured when breaking the final product.
При этом в другом частном случае предлагается соединение стеклянной подложки с нанесенным на ее поверхность многослойным термоустойчивым высокоселективным энергосберегающим покрытием, предварительно подвергнутых процессу термического упрочнения, с по меньшей мере одной дополнительной прозрачной подложкой, которая обращена к внешнему слою покрытия, содержащему оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O. Данное решение позволяет дополнительно повысить хемомеханическую устойчивость изделия в целом, так как вся полная структура тонкопленочных слоев оптического термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия на первичной стеклянной подложке оказывается, в таком случае, защищена от негативных внешних воздействий и контакта с внешней средой толщей дополнительной прозрачной подложки или толщей первой из группы дополнительных прозрачных подложек, непосредственно контактирующей с внешней относительно первичной стеклянной подложки поверхностью внешнего тонкопленочного слоя, содержащего оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O. При этом сохраняется цвет отражения поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие. В свою очередь, предварительное термическое упрочнение стеклянной подложки с нанесенным на ее поверхность многослойным термоустойчивым высокоселективным энергосберегающим покрытием обеспечивает дополнительную ударную устойчивость конечного изделия наряду с дополнительными качествами устойчивости к самопроизвольной фрагментации термоупрочненной подложки в случае инициации акта лавинообразного выхода из нее продольно ориентированных напряжений за счет внешнего температурного перепада.Moreover, in another particular case, it is proposed to connect the glass substrate with a multilayer heat-resistant highly selective energy-saving coating deposited on its surface, previously subjected to a heat hardening process, with at least one additional transparent substrate that faces the outer coating layer containing zinc doped Zn-tin oxide Sn-O. This solution allows to further increase the chemomechanical stability of the product as a whole, since the entire structure of the thin-film layers of an optical heat-resistant highly selective energy-saving coating on the primary glass substrate is, in this case, protected from negative external influences and contact with the external environment by the thickness of an additional transparent substrate or the thickness of the first from the group of additional transparent substrates directly in contact with the outer relative to the primary glass substrate surface of the outer thin film layer containing zinc oxide doped with tin Zn-Sn-O. In this case, the color of reflection of the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied is maintained. In turn, the preliminary thermal hardening of the glass substrate with a multilayer heat-resistant highly selective energy-saving coating deposited on its surface provides additional impact resistance to the final product along with additional resistance properties to spontaneous fragmentation of the heat-strengthened substrate in the case of initiation of an act of avalanche-like exit of longitudinally oriented stresses from it due to external temperature delta.
Реализация технической задачи настоящего изобретения обеспечивается с помощью способа получения описываемого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле в ходе последовательного распыления в плазме магнетронного разряда материалов распылительных катодных мишеней согласно описанному выше. За счет осуществления данного способа осаждения многослойного тонкопленочного покрытия изделия, реализуется возможность поддержания параметров процесса напыления в котировочных пределах, обеспечивающих требуемые результирующие эксплуатационные качества получаемого термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия на стекле в рамках нижеприведенных диапазонов согласно указанному в технической задаче настоящего изобретения.The implementation of the technical task of the present invention is achieved using the method of obtaining the described highly selective energy-saving coating of blue color on the glass during sequential sputtering in a plasma of a magnetron discharge of materials of sputtering cathode targets as described above. Due to the implementation of this method of deposition of a multilayer thin-film coating of the product, it is possible to maintain the parameters of the spraying process in quotation limits, providing the required resulting performance of the obtained heat-resistant highly selective energy-saving coating on glass within the following ranges according to the technical task of the present invention.
Осаждение первого слоя, прилегающего к поверхности стеклянной подложки и содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, осуществляется путем распыления в плазме магнетронного разряда би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl. Распыление цельнометаллической мишени в присутствии реакционной компоненты смеси рабочего газа, в роли которой выступает азот, и которая напускается в рабочий объем распылительной камеры при поддержании уровня величины потока газонапуска согласно нижеприведенным требованиям, обеспечивает возможность получения требуемого субстехиометрического состояния осаждаемого слоя, характеризуемого недонасыщенностью азотной компонентой. При этом, степень легирования би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl распыляемой мишени должна составлять от 2% до 60%. При степени легирования менее 2%, концентрация алюминиевой компоненты в осаждаемой слое будет недостаточна для эффективного способствования дополнительному формированию наиболее устойчивых связей с последующее осаждаемым первым контактным слоем, содержащим оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O. Наблюдаемое в результате снижение уровня адгезии на границе индивидуальных слоев тонкопленочного покрытия изделия будет в итоге приводить к нарушению его структурной целостности и механической устойчивости к внешним воздействиям в ходе эксплуатации, и, прежде всего, термообработки. С другой стороны, использование распылительных мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl со степенью легирования выше 60%, будет приводить к тому, что повышенная концентрация алюминиевой компоненты в потоке распыляемого с мишени материала, и, как результат, в составе осаждаемого слоя, будет, в свою очередь, способствовать формированию монометаллических алюминиевых фазовых выделений в слое покрытия. В результате последнего наблюдается принципиальное некомпенсируемое локальное снижение уровня адгезии осаждаемого слоя к поверхности стеклянной подложки за счет статистического уменьшения числа актов «сшивки» участков слоя с кристаллическими выделениями ближнего порядка квазиаморфной структуры стекломассы через свободные химические связи атомов кремния с формированием, преимущественно, ковалентных полярных связей. Таким образом, согласно совокупности приведенных причин, осаждение первого слоя, прилегающего к поверхности стеклянной подложки и содержащего субстехиометрический нитрид легированного алюминием кремния Si-Al-N, требуется осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl со степенью легирования составляющей от 2% до 60%.The deposition of the first layer adjacent to the surface of the glass substrate and containing substoichiometric nitride Si-Al-N doped with aluminum is carried out by sputtering in a plasma magnetron discharge a bi-metal alloy of SiAl doped with aluminum. Spraying the all-metal target in the presence of the reaction component of the working gas mixture, which is nitrogen, and which is poured into the working volume of the spray chamber while maintaining the gas inlet flow rate according to the requirements below, provides the possibility of obtaining the required sub-stoichiometric state of the deposited layer, characterized by under-saturation of the nitrogen component. At the same time, the degree of doping of the bi-metal alloy doped with silicon aluminum SiAl of the sprayed target should be from 2% to 60%. If the doping level is less than 2%, the concentration of the aluminum component in the deposited layer will be insufficient to effectively promote the additional formation of the most stable bonds with the subsequent deposited first contact layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O. The observed decrease in the level of adhesion at the boundary of the individual layers of the thin-film coating of the product will ultimately lead to a violation of its structural integrity and mechanical resistance to external influences during operation, and, above all, heat treatment. On the other hand, the use of sputtering targets from a bi-metal alloy of SiAl doped with aluminum with a degree of doping higher than 60% will result in an increased concentration of the aluminum component in the stream of material sprayed from the target, and, as a result, in the composition of the deposited layer, will, in turn, contribute to the formation of monometallic aluminum phase precipitates in the coating layer. As a result of the latter, a principally uncompensated local decrease in the level of adhesion of the deposited layer to the surface of the glass substrate is observed due to a statistical decrease in the number of acts of “crosslinking” of sections of the layer with short-range crystalline precipitates of the quasamorphic structure of the glass melt through free chemical bonds of silicon atoms with the formation of predominantly covalent polar bonds. Thus, according to the combination of the above reasons, the deposition of the first layer adjacent to the surface of the glass substrate and containing substoichiometric nitride doped with silicon Si-Al-N aluminum, is required by spraying in a plasma magnetron discharge of a bi-metal alloy doped with aluminum SiAl with a degree of doping component from 2% to 60%.
При этом осаждение последующего слоя, являющегося первым контактным слоем и содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда металлической распылительной мишени из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn. Распыление цельнометаллической мишени в присутствии реакционной компоненты смеси рабочего газа, в роли которой выступает кислород, и которая напускается в рабочий объем распылительной камеры при поддержании уровня величины потока газонапуска согласно нижеприведенным требованиям, обеспечивает возможность минимизации толщины окисленного слоя мишени, который сосредотачивается вблизи ее поверхности за счет установления динамического равновесия между скоростью распыления поверхности мишени и динамикой ее окисления, а также абсорбции кислорода толщей би-металлического сплава. За счет этого, в свою очередь, обеспечивается возможность поддержания процесса распыления в режимах баланса вольт-амперных характеристик магнетронного разряда, способствующих минимизации эффекта срыва горения разряда в режим дуги, при котором происходит как повреждение поверхности распыляемой мишени, способное привести к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, так и индуцирование дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, сказывающееся на деградации требуемых контактных качеств слоя. При этом степень легирования би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn распыляемой мишени должна составлять от 5% до 80%. При использовании распыляемых би-металлических мишеней со степенями легирования, лежащими вне приведенных пределов, разница между концентрациями основной и легирующей металлических компонент осаждаемого слоя будет достаточно велика, чтобы способствовать процессам рекристаллизации тонкой пленки в ходе формирования избыточно большого количества монометаллических фазовых выделений превалирующей по своей концентрации металлической компоненты. Измененная морфология поверхности подвергшегося протеканию рекристаллизационных процессов слоя описываемого покрытия будет транслироваться в осаждаемые в дальнейшем последующие индивидуальные слои тонкопленочной структуры изделия, в том числе и в цельнометаллические функциональные отражающие ИК-излучение слои серебра Ag, в результате чего будет наблюдаться увеличение значения мутности стеклянной подложки с нанесенным на нее энергоэффективным покрытием до значений, превышающих заявленную согласно техническому результату настоящего изобретения величину в 0,1%, причем значение мутности изделия будет в дальнейшем увеличиваться до больших значений в ходе термической обработки изделия за счет дальнейших эффектов агрегации функциональных отражающих ИК-излучение слоев серебра Ag, подвергшихся первоначальной трансляции рекристолизованной структуры предлежащих слоев в ходе непосредственного формирования. В результате, по вышеизложенным причинам, осаждение первого контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда металлической распылительной мишени из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn со степенью легирования составляющей от 5% до 80%.In this case, the deposition of the subsequent layer, which is the first contact layer and containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O, should be carried out by sputtering in a plasma of a magnetron discharge a metal sputtering target from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn. Spraying the all-metal target in the presence of the reaction component of the working gas mixture, which is oxygen, and which is poured into the working volume of the spray chamber while maintaining the gas inlet flow rate according to the requirements below, makes it possible to minimize the thickness of the oxidized layer of the target, which is concentrated near its surface due to establishing a dynamic equilibrium between the sputtering rate of the target surface and the dynamics of its oxidation, as well as absorption Oxygen thickness bi-metal alloy. Due to this, in turn, it is possible to maintain the sputtering process in balance modes of the current-voltage characteristics of the magnetron discharge, which minimize the effect of disruption of the discharge of the discharge into the arc mode, which occurs as damage to the surface of the sprayed target, which can lead to further non-uniformity of the thickness obtained in during the deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, and the induction of additional parasitic tensile stresses in the forming thin film ke, affecting the degradation of the required contact properties of the layer. Moreover, the degree of alloying of the bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn of the sprayed target should be from 5% to 80%. When using sputtered bi-metal targets with doping levels outside the limits given, the difference between the concentrations of the main and doping metal components of the deposited layer will be large enough to facilitate the processes of thin film recrystallization during the formation of an excessively large number of monometallic phase precipitates with a concentration of metallic Components. The changed surface morphology of the layer of the described coating subjected to recrystallization processes will be translated into subsequently deposited subsequent individual layers of the thin-film structure of the product, including all-metal functional Ag silver layers reflecting infrared radiation, as a result of which an increase in the turbidity value of the glass substrate with the deposited will be observed on it with an energy-efficient coating to values exceeding those declared according to the technical result of the infusion of his invention, the value is 0.1%, and the value of the turbidity of the product will further increase to large values during the heat treatment of the product due to further effects of aggregation of functional Ag silver reflecting infrared layers, which underwent the initial translation of the recrystallized structure of the preceding layers during direct formation . As a result, for the above reasons, the deposition of the first contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O should be carried out by sputtering in a plasma of a magnetron discharge a metal spray target from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn with a degree of doping of 5% or more up to 80%.
Осаждение следующего слоя, являющегося первым каталитическим слоем и содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда металлической распылительной мишени из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl. Распыление цельнометаллической мишени в присутствии реакционной компоненты смеси рабочего газа, в роли которой выступает кислород, и которая напускается в рабочий объем распылительной камеры при поддержании уровня величины потока газонапуска согласно нижеприведенным требованиям, обеспечивает возможность минимизации толщины окисленного слоя мишени, который сосредотачивается вблизи ее поверхности за счет установления динамического равновесия между скоростью распыления поверхности мишени и динамикой ее окисления, а также абсорбции кислорода толщей би-металлического сплава. За счет этого, в свою очередь, обеспечивается возможность поддержания процесса распыления в режимах баланса вольт-амперных характеристик магнетронного разряда, способствующих минимизации эффекта срыва горения разряда в режим дуги, при котором происходит как повреждение поверхности распыляемой мишени, способное привести к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, так и индуцирование дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, сказывающееся на деградации требуемых контактных качеств слоя. При этом степень легирования би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl распыляемой мишени должна составлять от 5% до 80% по причинам, аналогичным таковым для материала распыляемой мишени, с которой осуществляется осаждение первого контактного слоя и которая состоит из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn, приведенным выше. При использовании распыляемых би-металлических мишеней сплава легированного алюминием цинка ZnAl со степенями легирования, лежащими вне предела от 5% до 80%, разница между концентрациями основной и легирующей металлических компонент осаждаемого слоя будет достаточно велика, чтобы способствовать процессам рекристаллизации тонкой пленки в ходе формирования избыточно большого количества монометаллических фазовых выделений превалирующей по своей концентрации металлической компоненты. Измененная морфология поверхности подвергшегося протеканию рекристаллизационных процессов слоя описываемого покрытия будет транслироваться в осаждаемые в дальнейшем последующие индивидуальные слои тонкопленочной структуры изделия, в том числе и в цельнометаллические функциональные отражающие ИК-излучение слои серебра Ag, в результате чего будет наблюдаться увеличение значения мутности стеклянной подложки с нанесенным на нее энергоэффективным покрытием до значений, превышающих заявленную согласно техническому результату настоящего изобретения величину в 0,1%, причем значение мутности изделия будет в дальнейшем увеличиваться до больших значений в ходе термической обработки изделия за счет дальнейших эффектов агрегации функциональных отражающих ИК-излучение слоев серебра Ag, подвергшихся первоначальной трансляции рекристолизованной структуры предлежащих слоев в ходе непосредственного формирования. В результате, осаждение первого каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда металлической распылительной мишени из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl со степенью легирования от 5% до 80%.The deposition of the next layer, which is the first catalytic layer and containing Zn-Al-O zinc oxide, is to be carried out by sputtering a plasma spray of a metal sputtering target from a bi-metal alloy of zinc-doped zinc ZnAl. Spraying the all-metal target in the presence of the reaction component of the working gas mixture, which is oxygen, and which is poured into the working volume of the spray chamber while maintaining the gas inlet flow rate according to the requirements below, makes it possible to minimize the thickness of the oxidized layer of the target, which is concentrated near its surface due to establishing a dynamic equilibrium between the sputtering rate of the target surface and the dynamics of its oxidation, as well as absorption Oxygen thickness bi-metal alloy. Due to this, in turn, it is possible to maintain the sputtering process in balance modes of the current-voltage characteristics of the magnetron discharge, which minimize the effect of disruption of the discharge of the discharge into the arc mode, which occurs as damage to the surface of the sprayed target, which can lead to further non-uniformity of the thickness obtained in during the deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, and the induction of additional parasitic tensile stresses in the forming thin film ke, affecting the degradation of the required contact properties of the layer. In this case, the degree of alloying of the bi-metal alloy of the ZnAl zinc-doped zinc alloy of the sprayed target should be from 5% to 80% for reasons similar to those for the material of the sprayed target, from which the first contact layer is deposited and which consists of a tin-alloyed bi-metal alloy of zinc ZnSn above. When using sputtered bi-metal targets of ZnAl alloyed with aluminum with alloying degrees lying outside the range of 5% to 80%, the difference between the concentrations of the main and alloying metal components of the deposited layer will be large enough to facilitate the processes of thin film recrystallization during the formation of excess a large number of monometallic phase precipitates of a metal component prevailing in concentration. The changed surface morphology of the layer of the described coating subjected to recrystallization processes will be translated into subsequently deposited subsequent individual layers of the thin-film structure of the product, including all-metal functional Ag silver layers reflecting infrared radiation, as a result of which an increase in the turbidity value of the glass substrate with the deposited will be observed on it with an energy-efficient coating to values exceeding those declared according to the technical result of the infusion of his invention, the value is 0.1%, and the value of the turbidity of the product will further increase to large values during the heat treatment of the product due to further effects of aggregation of functional Ag silver reflecting infrared layers, which underwent the initial translation of the recrystallized structure of the preceding layers during direct formation . As a result, the deposition of the first catalytic layer containing Zn-Al-O zinc oxide doped with aluminum should be carried out by sputtering a magnetron discharge plasma of a metal sputtering target from a bi-metal alloy of ZnAl doped with aluminum with a degree of doping from 5% to 80%.
Последующий слой, отражающий ИК-излучение, и содержащий серебро Ag, следует осаждать в ходе распыления состоящей из цельного серебра Ag металлической мишени с примесной чистотой металла не менее 92%. При меньших значениях примесной чистоты, концентрация распыленных совместно с серебром примесных компонент в осаждаемом слое будет превышать эмпирически установленную граничную величину, начиная с которой присутствие избыточного количества примесей в слое начинает провоцировать процессы экстинкции и сопутствующей агрегации слоя благородного металла в ходе термообработки, вне зависимости от его конкретной толщины, лежащей в диапазоне значений, определенных и обоснованных выше. В результате, будет происходить инициация сопутствующих процессов рекристаллизации тонкой пленки как непосредственно содержащего избыточное количество примесных компонент слоя серебра Ag, так и осажденных поверх него прочих слоев тонкопленочной структуры покрытия описываемого изделия в ходе трансляции подвергшейся первоначальной локальной агрегации морфологии отражающего ИК-излучение слоя, в результате чего будет наблюдаться увеличение значения мутности стеклянной подложки с нанесенным на нее энергоэффективным покрытием до значений, превышающих заявленную согласно техническому результату настоящего изобретения величину в 0,1%. Таким образом, осаждение тонкопленочного серебряного Ag слоя, являющегося первым слоем, отражающим ИК-излучение, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда распылительной катодной мишени из серебра Ag с примесной чистотой не менее 92%.The subsequent layer reflecting IR radiation and containing silver Ag should be deposited during sputtering consisting of a solid silver Ag metal target with an impurity purity of at least 92% of the metal. At lower values of impurity purity, the concentration of impurity components sprayed together with silver in the deposited layer will exceed an empirically determined boundary value, starting from which the presence of an excess of impurities in the layer begins to provoke extinction and concomitant aggregation of the noble metal layer during heat treatment, regardless of its specific thickness lying in the range of values defined and justified above. As a result, the accompanying processes of thin film recrystallization will initiate both directly containing an excess amount of impurity components of the Ag silver layer and other layers of the thin-film coating structure deposited on top of the described product deposited on it during the translation of the initial local aggregation of the morphology of the IR-reflecting layer, as a result which will increase the turbidity of the glass substrate with an energy-efficient coating deposited on it to rations exceeding declared in accordance with the technical result of the present invention, the value of 0.1%. Thus, the deposition of a thin-film silver Ag layer, which is the first layer reflecting infrared radiation, should be carried out by sputtering a magnetron discharge plasma from a sputtering cathode target from silver Ag with an impurity purity of at least 92%.
При этом, осаждение следующего слоя, являющегося первым барьерным слоем, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, должно осуществляться в ходе распыления мишени из би-металлического сплава нихрома NiCr с парциальной концентрацией никеля не ниже 10%. Распыление цельнометаллической сплавной мишени в присутствии реакционной компоненты смеси рабочего газа, в роли которой выступает кислород, и которая напускается в рабочий объем распылительной камеры при поддержании уровня величины потока газонапуска согласно нижеприведенным требованиям, обеспечивает возможность минимизации толщины окисленного слоя мишени, который сосредотачивается вблизи ее поверхности за счет установления динамического равновесия между скоростью распыления поверхности мишени и динамикой ее окисления, а также абсорбции кислорода толщей би-металлического сплава. За счет этого, в свою очередь, обеспечивается возможность поддержания процесса распыления в режимах баланса вольт-амперных характеристик магнетронного разряда, способствующих минимизации эффекта срыва горения разряда в режим дуги, при котором происходит как повреждение поверхности распыляемой мишени, способное привести к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, так и индуцирование дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, сказывающееся на деградации требуемых контактных качеств слоя. В свою очередь ограничение на парциальную концентрацию никеля в составе сплава мишени, которая должна составлять не менее 10%, связано с тем, что при меньшей концентрации никеля в составе би-металлического сплава мишени, его концентрация в составе осаждаемого слоя также будет меньше эмпирически установленной нижней граничной величины, до достижения которой никель играет в осаждаемом слое роль условной прекурсорной составляющей, обеспечивающей присутствие в формирующемся слое градиента химического потенциала достаточной по модулю величины, чтобы провоцировать образование диффузионных потоков, приводящих к собирательному кристаллизационному росту моноэлементных фазовых выделений в слое. Измененная морфология поверхности подвергшегося протеканию процессов собирательной кристаллизации слоя описываемого покрытия будет транслироваться в осаждаемые в дальнейшем последующие индивидуальные слои тонкопленочной структуры изделия, в том числе и во второй цельнометаллический функциональный отражающий ИК-излучение слой серебра Ag, в результате чего будет наблюдаться увеличение значения мутности стеклянной подложки с нанесенным на нее энергоэффективным покрытием до значений, превышающих заявленную согласно техническому результату настоящего изобретения величину в 0,1%, причем значение мутности изделия будет в дальнейшем увеличиваться до больших значений в ходе термической обработки изделия за счет дальнейших эффектов агрегации второго функционального отражающего ИК-излучение слоя серебра Ag, подвергшегося первоначальной трансляции собирательно-кристаллизованной структуры предлежащих слоев в ходе непосредственного формирования. Таким образом, осаждение первого барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда металлической распылительной мишени из би-металлического сплава сплава нихрома NiCr с парциальной концентрацией никеля не ниже 10%.In this case, the deposition of the next layer, which is the first barrier layer containing the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide, should be carried out during the sputtering of the target from the bi-metal NiCr nichrome alloy with a partial nickel concentration of at least 10%. Spraying an all-metal alloy target in the presence of the reaction component of the working gas mixture, which is oxygen, and which is poured into the working volume of the spray chamber while maintaining the gas inlet flow rate according to the requirements below, makes it possible to minimize the thickness of the oxidized target layer, which is concentrated near its surface beyond due to the establishment of dynamic equilibrium between the sputtering rate of the target surface and the dynamics of its oxidation, as well as oxygen absorption thick bi-metal alloy. Due to this, in turn, it is possible to maintain the sputtering process in balance modes of the current-voltage characteristics of the magnetron discharge, which minimize the effect of disruption of the discharge of the discharge into the arc mode, which occurs as damage to the surface of the sprayed target, which can lead to further non-uniformity of the thickness obtained in during the deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, and the induction of additional parasitic tensile stresses in the forming thin film ke, affecting the degradation of the required contact properties of the layer. In turn, the restriction on the partial concentration of nickel in the composition of the target alloy, which should be at least 10%, is due to the fact that, at a lower concentration of nickel in the composition of the bi-metal alloy of the target, its concentration in the composition of the deposited layer will also be lower than the empirically established lower the boundary value, until which nickel plays the role of a conditional precursor component in the deposited layer, ensuring the presence of a chemical potential gradient sufficient in modulus in the forming layer reasons to provoke the formation of diffusion flows, leading to collective crystallization growth of mono-element phase precipitates in the layer. The changed surface morphology of the layer of the described coating undergoing collective crystallization processes will be translated into subsequently deposited subsequent individual layers of the thin-film structure of the product, including the second all-metal functional reflecting infrared radiation Ag silver layer, as a result of which an increase in the turbidity value of the glass substrate will be observed with an energy-efficient coating applied to it, exceeding the values declared in accordance with the technical specifications the result of the present invention, the value is 0.1%, and the value of the turbidity of the product will further increase to large values during the heat treatment of the product due to further effects of aggregation of the second functional reflecting infrared radiation silver Ag layer, which underwent the initial translation of the collective-crystallized structure of the preceding layers during direct formation. Thus, the deposition of the first barrier layer containing a substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide should be carried out by sputtering in a plasma of a magnetron discharge a metal spray target from a bi-metal alloy of a NiCr nichrome alloy with a partial nickel concentration of at least 10%.
Осаждение последующего слоя оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O, выполняющего роль первого укрывного слоя, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда диэлектрической мишени из керамического стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO со степенью легирования от 5% до 80%. Использование предоксидированной керамической мишени в данном случае обусловлено тем, что, при ее использовании, кислород, необходимый для формирования оксида осаждаемого слоя, поступает на подложку в составе потока распыленного вещества с мишени в т.ч. в молекулярном виде оксидов металлических компонент осаждаемого покрытия. Таким образом, обеспечивается минимизация негативного воздействия высоко-реакционноспособной кислородной компоненты на ранее осажденные: цельно-металлический первый функциональный слой, отражающий ИК-излучение и состоящий из серебра Ag, и следующий за ним субстехиометрический слой оксида нихрома Ni-Cr-O, который является первым барьерным слоем; которые экспонированы среде внутри распылительной камеры, в которой осуществляется осаждение первого укрывного слоя оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O, а также магнетронному плазменному разряду и потоку распыленного с катодной мишени вещества в ней. В случае же осаждения первого укрывного слоя, состоящего из оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O, путем реакционного распыления металлической мишени в присутствии напускаемого в распылительную камеру кислорода в качестве реакционной компоненты смеси рабочих газов, приходящие на поверхность осажденных ранее тонкопленочных слоев на стеклянной подложке высокоэнергетичные ионы кислорода, претерпевающие ионизацию в области горения магнетронного плазменного разряда, а также молекулярный кислород, хемосорбирующийся во внешние, на описываемом этапе формирования структуры тонкопленочного энергоэффективного покрытия изделия, слои металлического серебра Ag и субстехиометрического оксида нихрома Ni-Cr-O, повреждают данные слои через формирование избыточного количества дефектов внедрения предварительно тому, как поверх них успевает сформироваться достаточно толстый для их предохранения укрывной слой оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O, в результате чего данная группа слоев теряет требуемый уровень адгезии на интерфейсных границах как индивидуальных слоев группы, так и по отношению к прочим слоям тонкопленочной структуры покрытия в целом, что приводит к значительной деградации качеств механической стабильности покрытия описываемого изделия и дальнейшей невозможности обеспечения совокупности заявленных в техническом результате настоящего изобретения качеств изделия. При этом причины, по которым степень легирования керамического стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO, из которого состоит распыляемая катодная мишень, использующаяся для осаждения первого укрывного слоя оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O, должна находиться в пределах от 5% до 80% по причинам, аналогичным таковым для мишени из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl, с которой, как было описано выше, должно осуществляться осаждение содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O первого каталитического слоя: при использовании керамического распыляемых мишеней стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO со степенями легирования, лежащими вне предела от 5% до 80%, разница между концентрациями основной и легирующей металлических компонент осаждаемого слоя будет достаточно велика, чтобы способствовать процессам рекристаллизации тонкой пленки в ходе формирования избыточно большого количества монометаллических фазовых выделений превалирующей по своей концентрации металлической компоненты. Измененная морфология поверхности подвергшегося протеканию рекристаллизационных процессов слоя описываемого покрытия будет транслироваться в осаждаемые в дальнейшем последующие индивидуальные слои тонкопленочной структуры изделия, в том числе и во второй цельнометаллический функциональный отражающий ИК-излучение слой серебра Ag, в результате чего будет наблюдаться увеличение значения мутности стеклянной подложки с нанесенным на нее энергоэффективным покрытием до значений, превышающих заявленную согласно техническому результату настоящего изобретения величину в 0,1%, причем значение мутности изделия будет в дальнейшем увеличиваться до больших значений в ходе термической обработки изделия за счет дальнейших эффектов агрегации второго функционального отражающего ИК-излучение слоя серебра Ag, подвергшегося первоначальной трансляции рекристолизованной структуры предлежащих слоев в ходе непосредственного формирования. Таким образом, осаждение первого укрывного слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда диэлектрической мишени из керамического стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO со степенью легирования от 5% до 80%.The subsequent layer of aluminum oxide doped with zinc Zn-Al-O, which acts as the first covering layer, should be deposited by sputtering a plasma of a magnetron discharge of a dielectric target from a ceramic stoichiometric oxide of a bi-metal alloy of ZAO aluminum doped with a degree of alloying from 5% to 80% . The use of a preoxidized ceramic target in this case is due to the fact that, when used, the oxygen necessary for the formation of oxide of the deposited layer enters the substrate as a part of the stream of atomized material from the target, including in the molecular form of the oxides of the metal components of the deposited coating. Thus, minimizing the negative impact of the highly reactive oxygen component on the previously deposited ones is ensured: the first metal whole functional layer reflecting infrared radiation and consisting of Ag silver, and the next substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide layer, which is the first barrier layer; which are exposed to the medium inside the spray chamber, in which the first covering layer of Zn-Al-O zinc-doped zinc oxide is deposited, as well as the magnetron plasma discharge and the flow of the substance sprayed from the cathode target. In the case of the deposition of the first covering layer consisting of Zn-Al-O zinc oxide doped with aluminum by reactive sputtering of a metal target in the presence of oxygen poured into the spray chamber as a reaction component of the mixture of working gases coming to the surface of previously deposited thin-film layers on a glass substrate high-energy oxygen ions that undergo ionization in the combustion region of a magnetron plasma discharge, as well as molecular oxygen chemisorbed into external the stage of formation of the structure of the thin-film energy-efficient coating of the product being written, the layers of metallic silver Ag and the substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide damage these layers through the formation of an excessive number of interstitial defects before the covering layer of aluminum doped with aluminum has enough time to form over them zinc Zn-Al-O, as a result of which this group of layers loses the required level of adhesion at the interface as individual layers of coarse nN, and in relation to other coating layers of thin film structure as a whole, resulting in significant degradation of the mechanical stability of qualities of the coating product described and the further inability to provide a plurality of the stated technical result of the present invention, the product qualities. At the same time, the reasons why the degree of alloying of ceramic stoichiometric oxide of bi-metal alloy of aluminum alloy doped with ZAO ZAO, of which the atomized cathode target is used, is used to deposit the first covering layer of aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O, should be in the range of 5% up to 80% for reasons similar to those for a target of a bi-metal alloy of aluminum alloyed with zinc ZnAl, with which, as described above, the deposition of oxide-containing doped aluminum by zinc Zn-Al-O of the first catalytic layer: when using ceramic sprayed targets of stoichiometric oxide of a bi-metal alloy doped with aluminum ZAO ZAO with degrees of doping lying outside the range of 5% to 80%, the difference between the concentrations of the main and alloying metal components of the deposited layer will be large enough to facilitate the processes of thin film recrystallization during the formation of an excessively large number of monometallic phase precipitates entratsii metal components. The altered surface morphology of the layer of the described coating subjected to recrystallization processes will be translated into subsequently deposited subsequent individual layers of the thin-film structure of the product, including the second all-metal functional reflecting IR radiation silver Ag layer, as a result of which an increase in the turbidity of the glass substrate with applied on it with an energy-efficient coating to values exceeding those declared according to the technical result of the present invention, the value is 0.1%, and the value of the turbidity of the product will further increase to large values during the heat treatment of the product due to further effects of aggregation of the second functional reflecting infrared radiation silver Ag layer, which underwent the initial translation of the recrystallized structure of the preceding layers during direct formation. Thus, the deposition of the first covering layer containing Zn-Al-O zinc oxide doped with aluminum should be carried out by sputtering a plasma of a magnetron discharge of a dielectric target from a ceramic stoichiometric oxide of a bi-metal alloy doped with aluminum ZAO ZAO with a degree of doping from 5% to 80% .
При этом осаждение следующего слоя, являющегося промежуточным слоем и содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, осуществляется за счет распыления цельнометаллической алюминиевой мишени с примесной чистотой не менее 84%. Распыление цельнометаллической мишени в присутствии реакционной компоненты смеси рабочего газа, в роли которой выступает азот, и которая напускается в рабочий объем распылительной камеры при поддержании уровня величины потока газонапуска согласно нижеприведенным требованиям, обеспечивает возможность минимизации толщины азотно-отравленного слоя мишени, который сосредотачивается вблизи ее поверхности за счет установления динамического равновесия между скоростью распыления поверхности мишени и динамикой ее отравления, а также абсорбции азота толщей алюминия. За счет этого, в свою очередь, обеспечивается возможность поддержания процесса распыления в режимах баланса вольт-амперных характеристик магнетронного разряда, способствующих минимизации эффекта срыва горения разряда в режим дуги, при котором происходит как повреждение поверхности распыляемой мишени, способное привести к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, так и индуцирование дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, сказывающееся на деградации требуемых контактных качеств слоя. При этом ограничение на минимально допустимую чистоту материала мишени связано с тем, что при меньших значениях примесной чистоты, концентрация распыленных совместно с алюминием примесных компонент в осаждаемом слое будет превышать эмпирически установленную граничную величину, начиная с которой присутствие избыточного количества примесей в слое начинает провоцировать процессы рекристаллизации и сопутствующей агрегации слоя в ходе термообработки, вне зависимости от его конкретной толщины, лежащей в диапазоне значений, определенных и обоснованных выше. В результате, будет происходить как непосредственная рекристаллизация тонкой пленки самого содержащего избыточное количество примесных компонент слоя субстехиометрического нитрида алюминия Al-N, так и осажденных поверх него прочих слоев тонкопленочной структуры покрытия описываемого изделия в ходе трансляции подвергшейся первоначальной локальной агрегации морфологии промежуточного слоя, в результате чего будет наблюдаться увеличение значения мутности стеклянной подложки с нанесенным на нее энергоэффективным покрытием до значений, превышающих заявленную согласно техническому результату настоящего изобретения величину в 0,1%. Таким образом, осаждение промежуточного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда распылительной катодной мишени из алюминия Al с примесной чистотой не менее 84%.In this case, the deposition of the next layer, which is an intermediate layer and containing substoichiometric aluminum nitride Al-N, is carried out by sputtering an all-metal aluminum target with an impurity purity of at least 84%. Spraying the all-metal target in the presence of the reaction component of the working gas mixture, which is nitrogen, and which is poured into the working volume of the spray chamber while maintaining the gas inlet flow rate according to the requirements below, makes it possible to minimize the thickness of the nitrogen-poisoned target layer, which is concentrated near its surface by establishing a dynamic equilibrium between the sputtering speed of the target surface and the dynamics of its poisoning, as well as portions of nitrogen with a thickness of aluminum. Due to this, in turn, it is possible to maintain the sputtering process in balance modes of the current-voltage characteristics of the magnetron discharge, which minimize the effect of disruption of the discharge of the discharge into the arc mode, which occurs as damage to the surface of the sprayed target, which can lead to further non-uniformity of the thickness obtained in during the deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, and the induction of additional parasitic tensile stresses in the forming thin film ke, affecting the degradation of the required contact properties of the layer. The limitation on the minimum allowable purity of the target material is due to the fact that, at lower impurity purities, the concentration of impurity components sprayed together with aluminum in the deposited layer will exceed an empirically determined boundary value, starting from which the presence of an excess of impurities in the layer begins to provoke recrystallization processes and concomitant aggregation of the layer during heat treatment, regardless of its specific thickness, lying in the range of values determined and justified above. As a result, there will be a direct recrystallization of a thin film of the Al-N sub stoichiometric aluminum nitride layer itself containing an excess of impurity components, and other layers of the thin-film coating structure of the described product deposited on top of it during translation of the intermediate layer undergoing initial local aggregation, resulting in there will be an increase in the haze value of the glass substrate with an energy-efficient coating applied to it to th exceeding the value declared in accordance with the technical result of the present invention in 0.1%. Thus, the deposition of an intermediate layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N should be carried out by sputtering a magnetron discharge plasma of a sputtering cathode target from aluminum Al with an impurity purity of at least 84%.
Поскольку для реализации качеств высокоселективности изделия слоевая структура тонкопленочного покрытия изделия выполняется по схеме платформы с двумя входящими в состав покрытия слоями, отражающими ИК-излучение и содержащими серебро, разделенными керамическими слоями, а также выбранная схема построения тонкопленочного оптического энергосберегающего покрытия изделия предполагает, по вышеперечисленным причинам, повторение общей структуры последовательно следующих друг за другом материалов в случае отражающих ИК-излучение слоев, содержащих серебро Ag, и окружающих их слоев диэлектриков, а именно: второго контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, второго каталитического слоя, который содержит оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-О, непосредственно второго отражающего ИК-излучение слоя, содержащего серебро Ag, и второго барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, то для осаждения перечисленной последовательности слоев следует использовать соответствующие распылительные мишени, аналогичные таковым для группы слоев, состоящей из первого отражающего ИК-излучение слоя серебра Ag, и окружающих его диэлектрических слоев - первого контактного, первого каталитического и первого барьерного слоя соответственно - по причинам также аналогичным вышеизложенным. Таким образом, осаждение второго контактного слоя, содержащего оксид легированного оловом цинка Zn-Sn-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда металлической распылительной мишени из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn со степенью легирования составляющей от 5% до 80%, осаждение второго каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда металлической распылительной мишени из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl со степенью легирования от 5% до 80%, осаждение тонкопленочного серебряного Ag слоя, являющегося вторым слоем, отражающим ИК-излучение, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда распылительной катодной мишени из серебра Ag с примесной чистотой не менее 92%, а осаждение второго барьерного слоя, содержащего субстехиометрический оксид нихрома Ni-Cr-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда металлической распылительной мишени из би-металлического сплава сплава нихрома NiCr с парциальной концентрацией никеля не ниже 10%.Since the layer structure of the thin-film coating of the product is implemented according to the platform scheme with two layers reflecting infrared radiation and containing silver separated by ceramic layers to realize the high-selectivity properties of the product, the selected scheme for constructing the thin-film optical energy-saving coating of the product assumes, for the above reasons repeating the general structure of successive materials in the case of infrared-reflecting layers, containing silver Ag and surrounding dielectric layers, namely, a second contact layer containing tin doped zinc oxide Zn-Sn-O, a second catalytic layer that contains aluminum doped zinc oxide Zn-Al-O, directly the second reflecting infrared radiation a silver-containing Ag layer and a second barrier layer containing a substoichiometric Ni-Cr-O nichrome oxide, then appropriate sputtering targets similar to those for the groups should be used to precipitate the listed sequence of layers layers consisting of first reflecting IR radiation silver Ag layer and the surrounding dielectric layers - the first contact, the first catalyst and the first barrier layer, respectively - also for reasons similar to the above. Thus, the deposition of the second contact layer containing tin-doped zinc oxide Zn-Sn-O should be carried out by sputtering in a plasma of a magnetron discharge a metal sputtering target from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn with a degree of doping of 5% to 80%, the deposition of the second catalytic layer containing aluminum oxide doped with zinc Zn-Al-O, should be carried out by sputtering in a plasma magnetron discharge of a metal sputtering target from a bi-metal sp aluminum alloyed with zinc ZnAl with a degree of alloying from 5% to 80%, the deposition of a thin-film silver Ag layer, which is the second layer reflecting infrared radiation, should be carried out by sputtering a plasma magnetron discharge cathode target from silver Ag with an impurity purity of at least 92 %, and the deposition of the second barrier layer containing the substoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O should be carried out by sputtering a magnetron discharge plasma of a metal spray target from a bi-metal alloy NiCr alloy and nichrome with partial nickel concentration not lower than 10%.
При этом осаждение слоя, содержащего субстехиометрический нитрид вольфрама W-N и являющегося поглощающим слоем, следует осуществлять распылением в плазме магнетронного разряда цельнометаллической вольфрамовой W мишени с примесной чистотой не менее 93%. Распыление цельнометаллической мишени в присутствии реакционной компоненты смеси рабочего газа, в роли которой выступает азот, и которая напускается в рабочий объем распылительной камеры при поддержании уровня величины потока газонапуска согласно нижеприведенным требованиям, обеспечивает возможность минимизации толщины азотно-отравленного слоя мишени, который сосредотачивается вблизи ее поверхности за счет установления динамического равновесия между скоростью распыления поверхности мишени и динамикой ее отравления, а также абсорбции азота толщей вольфрама W. За счет этого, в свою очередь, обеспечивается возможность поддержания процесса распыления в режимах баланса вольт-амперных характеристик магнетронного разряда, способствующих минимизации эффекта срыва горения разряда в режим дуги, при котором происходит как повреждение поверхности распыляемой мишени, способное привести к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, так и индуцирование дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, сказывающееся на деградации требуемых контактных качеств слоя. При этом ограничение на минимально допустимую чистоту материала мишени связано с тем, что при меньших значениях примесной чистоты, концентрация распыленных совместно с вольфрамом примесных компонент в осаждаемом слое будет превышать эмпирически установленную граничную величину, начиная с которой присутствие избыточного количества примесей в слое начинает провоцировать процессы рекристаллизации и сопутствующей агрегации слоя в ходе термообработки, вне зависимости от его конкретной толщины, лежащей в диапазоне значений, определенных и обоснованных выше. В результате, будет происходить как непосредственная рекристаллизация тонкой пленки самого содержащего избыточное количество примесных компонент слоя субстехиометрического нитрида вольфрама W-N, так и осажденных поверх него прочих слоев тонкопленочной структуры покрытия описываемого изделия в ходе трансляции подвергшейся первоначальной локальной агрегации морфологии поглощающего слоя, в результате чего будет наблюдаться увеличение значения мутности стеклянной подложки с нанесенным на нее энергоэффективным покрытием до значений, превышающих заявленную согласно техническому результату настоящего изобретения величину в 0,1%. Таким образом, осаждение поглощающего слоя, содержащего субстехиометрический нитрид вольфрама W-N, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда распылительной катодной мишени из вольфрама W с примесной чистотой не менее 93%.In this case, the deposition of a layer containing substoichiometric tungsten nitride W-N and which is an absorbing layer should be carried out by sputtering in a plasma of a magnetron discharge an all-metal tungsten W target with an impurity purity of at least 93%. Spraying the all-metal target in the presence of the reaction component of the working gas mixture, which is nitrogen, and which is poured into the working volume of the spray chamber while maintaining the gas inlet flow rate according to the requirements below, makes it possible to minimize the thickness of the nitrogen-poisoned target layer, which is concentrated near its surface by establishing a dynamic equilibrium between the sputtering speed of the target surface and the dynamics of its poisoning, as well as nitrogen portions of tungsten thickness W. This, in turn, makes it possible to maintain the sputtering process in balance modes of the current-voltage characteristics of the magnetron discharge, which minimize the effect of disruption of the discharge burning into the arc mode, in which damage to the surface of the sputtering target can occur, which can lead to to further non-uniformity of the thickness obtained during deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, and the induction of additional parasitic tensile stresses s forming a thin film affects the degradation of the qualities required of the contact layer. The limitation on the minimum admissible purity of the target material is due to the fact that, at lower impurity purities, the concentration of impurity components sprayed together with tungsten in the deposited layer will exceed an empirically determined boundary value, starting from which the presence of excess impurities in the layer begins to provoke recrystallization processes and the concomitant aggregation of the layer during heat treatment, regardless of its specific thickness, lying in the range of values, are determined x and justified above. As a result, there will be a direct recrystallization of a thin film of the tungsten subnational stoichiometric WN layer itself containing an excessive amount of impurity components, and other layers of the thin-film coating structure of the described product deposited on top of it during translation of the morphology of the absorbing layer that underwent the initial local aggregation, as a result of which increasing the turbidity of the glass substrate with an energy-efficient coating deposited on it to values exceeding declared according to the technical result of the present invention, a value of 0.1%. Thus, the deposition of an absorbing layer containing substoichiometric tungsten nitride W-N should be carried out by sputtering a magnetron discharge plasma from a tungsten W cathode target with an impurity purity of at least 93%.
Следующий за поглощающим слоем субстехиометрического нитрида вольфрама W-N второй укрывной слой, выполняющий также функцию защитного слоя, обеспечивающего хемомеханическую защиту всей ранее перечисленной структуры слоев, и содержащий субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, получают путем осаждения в ходе распыления в плазме магнетронного разряда цельнометаллической алюминиевой мишени с примесной чистотой не менее 84% по причинам аналогичным таковым для слоя аналогичного материала - промежуточный слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N - и изложенным выше. А именно: распыление цельнометаллической мишени в присутствии реакционной компоненты смеси рабочего газа, в роли которой выступает азот, и которая напускается в рабочий объем распылительной камеры при поддержании уровня величины потока газонапуска согласно нижеприведенным требованиям, обеспечивает возможность минимизации толщины азотно-отравленного слоя мишени, который сосредотачивается вблизи ее поверхности за счет установления динамического равновесия между скоростью распыления поверхности мишени и динамикой ее отравления, а также абсорбции азота толщей алюминия. За счет этого, в свою очередь, обеспечивается возможность поддержания процесса распыления в режимах баланса вольт-амперных характеристик магнетронного разряда, способствующих минимизации эффекта срыва горения разряда в режим дуги, при котором происходит как повреждение поверхности распыляемой мишени, способное привести к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, так и индуцирование дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, сказывающееся на деградации требуемых контактных качеств слоя. При этом ограничение на минимально допустимую чистоту материала мишени связано с тем, что при меньших значениях примесной чистоты, концентрация распыленных совместно с алюминием примесных компонент в осаждаемом слое будет превышать эмпирически установленную граничную величину, начиная с которой присутствие избыточного количества примесей в слое начинает провоцировать процессы рекристаллизации и сопутствующей агрегации слоя в ходе термообработки, вне зависимости от его конкретной толщины, лежащей в диапазоне значений, определенных и обоснованных выше. В результате, будет происходить как непосредственная рекристаллизация тонкой пленки самого содержащего избыточное количество примесных компонент слоя субстехиометрического нитрида алюминия Al-N, так и осажденного поверх него последующего слоя, являющегося внешним слоем всей перечисленной структуры слоев покрытия и выполняющего роль «ПРТ»-слоя, который содержит оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, в ходе трансляции подвергшейся первоначальной локальной агрегации морфологии второго слоя субстехиометрического нитрида алюминия Al-N, выполняющего также роль защитного слоя для обеспечения хемомеханической защиты всей ранее перечисленной структуры слоев. В результате этого будет наблюдаться как увеличение значения мутности стеклянной подложки с нанесенным на нее энергоэффективным покрытием до значений, превышающих заявленную согласно техническому результату настоящего изобретения величину в 0,1%, так и потеря внешним относительно стеклянной подложки изделия «ПРТ»-слоем оксида легированного цинком олова Zn-Sn-O его качеств способствования предотвращению распространения трещин, что, в свою очередь, будет негативно сказываться на свойствах общей хемомеханической стабильости всего тонкопленочного термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стеклянной подложке в целом. Таким образом, осаждение второго укрывного слоя, содержащего субстехиометрический нитрид алюминия Al-N, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда распылительной катодной мишени из алюминия Al с примесной чистотой не менее 84%.The second covering layer next to the absorbing layer of the substoichiometric tungsten nitride WN, which also serves as a protective layer that provides chemomechanical protection of the entire structure of the layers listed above, and which contains the substoichiometric aluminum nitride Al-N, is obtained by deposition of an all-metal aluminum target during sputtering in a magnetron plasma impurity purity of not less than 84% for reasons similar to those for a layer of a similar material - an intermediate layer containing substoichiometric cue aluminum nitride, Al-N - and described above. Namely: sputtering an all-metal target in the presence of a reaction component of the working gas mixture, which is nitrogen, and which is poured into the working volume of the spray chamber while maintaining the gas inlet flow rate according to the requirements below, makes it possible to minimize the thickness of the nitrogen-poisoned target layer, which focuses near its surface due to the establishment of dynamic equilibrium between the sputtering speed of the target surface and the dynamics of its poisoning, and t also nitrogen absorption by the thickness of aluminum. Due to this, in turn, it is possible to maintain the sputtering process in balance modes of the current-voltage characteristics of the magnetron discharge, which minimize the effect of disruption of the discharge of the discharge into the arc mode, which occurs as damage to the surface of the sprayed target, which can lead to further non-uniformity of the thickness obtained in during the deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, and the induction of additional parasitic tensile stresses in the forming thin film ke, affecting the degradation of the required contact properties of the layer. The limitation on the minimum allowable purity of the target material is due to the fact that, at lower impurity purities, the concentration of impurity components sprayed together with aluminum in the deposited layer will exceed an empirically determined boundary value, starting from which the presence of an excess of impurities in the layer begins to provoke recrystallization processes and concomitant aggregation of the layer during heat treatment, regardless of its specific thickness, lying in the range of values determined and justified above. As a result, there will be a direct recrystallization of a thin film of the Al-N aluminum sub-stoichiometric aluminum nitride layer itself containing an excess of impurity components, and a subsequent layer deposited on top of it, which is the outer layer of the entire listed structure of the coating layers and acts as the “PRT” layer, which contains zinc doped tin oxide Zn-Sn-O, during the translation of the initial local aggregation morphology of the second layer of substoichiometric aluminum nitride Al-N, in It also plays the role of a protective layer to ensure chemomechanical protection of the entire previously listed layer structure. As a result of this, there will be observed both an increase in the haze value of the glass substrate with an energy-efficient coating deposited on it to values exceeding the value declared in accordance with the technical result of the present invention of 0.1%, and a loss of a zinc oxide doped oxide layer relative to the glass substrate of the article “PRT” Zn-Sn-O tin of its qualities helping to prevent crack propagation, which, in turn, will adversely affect the properties of the overall chemomechanical stability of the entire fine enochnogo heat-resistant coating of a high energy saving blue on a glass substrate as a whole. Thus, the deposition of the second covering layer containing substoichiometric aluminum nitride Al-N should be carried out by sputtering a magnetron discharge plasma of a sputtering cathode target from aluminum Al with an impurity purity of at least 84%.
Внешний слой всей перечисленной структуры слоев покрытия, выполняющий роль «ПРТ»-слоя и содержащий оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, осаждают путем распыления катодной мишени из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn со степенью легирования составляющей от 5% до 80%. Распыление цельнометаллической мишени в присутствии реакционной компоненты смеси рабочего газа, в роли которой выступает кислород, и которая напускается в рабочий объем распылительной камеры при поддержании уровня величины потока газонапуска согласно нижеприведенным требованиям, обеспечивает возможность минимизации толщины окисленного слоя мишени, который сосредотачивается вблизи ее поверхности за счет установления динамического равновесия между скоростью распыления поверхности мишени и динамикой ее окисления, а также абсорбции кислорода толщей би-металлического сплава. За счет этого, в свою очередь, обеспечивается возможность поддержания процесса распыления в режимах баланса вольт-амперных характеристик магнетронного разряда, способствующих минимизации эффекта срыва горения разряда в режим дуги, при котором происходит как повреждение поверхности распыляемой мишени, способное привести к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, так и индуцирование дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, сказывающееся на деградации требуемых контактных качеств слоя. При этом требование к тому, чтобы степень легирования би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn распыляемой мишени составляла от 5% до 80% связано с тем, что при использовании распыляемых би-металлических мишеней со степенями легирования, лежащими вне приведенных пределов, разница между концентрациями основной и легирующей металлических компонент осаждаемого слоя будет достаточно велика, чтобы способствовать процессам рекристаллизации тонкой пленки в ходе формирования избыточно большого количества монометаллических фазовых выделений превалирующей по своей концентрации металлической компоненты. Протекание рекристаллизационных процессов слоя описываемого покрытия будет приводить к сопутствующему накоплению напряжений на границах индивидуальных кристаллитов слоя в ходе их роста, что, в свою очередь, будет негативным образом сказываться на уровне проявляемых слоем «ПРТ»-качеств и, как результат, деградации механической стабильости тонкопленочного покрытия описываемого изделия в ходе термообработки, как совокупности процессов, провоцирующих перераспределение внутренних напряжений в подвергаемой прогреву толще слоевой структуры. В результате, по вышеизложенным причинам, осаждение внешнего по отношению ко всей описываемой тонкопленочной слоевой структуре покрытия слоя, который выполняет роль «ПРТ»-слоя и содержит оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, следует осуществлять путем распыления в плазме магнетронного разряда металлической распылительной мишени из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn со степенью легирования составляющей от 5% до 80%The outer layer of the entire structure of the coating layers listed above, playing the role of an “PRT” layer and containing Zn-Sn-O zinc doped tin oxide, is deposited by sputtering a cathode target from a bi-metal alloy of tin doped zinc ZnSn with a degree of doping of 5% to 80 % Spraying the all-metal target in the presence of the reaction component of the working gas mixture, which is oxygen, and which is poured into the working volume of the spray chamber while maintaining the gas inlet flow rate according to the requirements below, makes it possible to minimize the thickness of the oxidized layer of the target, which is concentrated near its surface due to establishing a dynamic equilibrium between the sputtering rate of the target surface and the dynamics of its oxidation, as well as absorption Oxygen thickness bi-metal alloy. Due to this, in turn, it is possible to maintain the sputtering process in balance modes of the current-voltage characteristics of the magnetron discharge, which minimize the effect of disruption of the discharge of the discharge into the arc mode, which occurs as damage to the surface of the sprayed target, which can lead to further non-uniformity of the thickness obtained in during the deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, and the induction of additional parasitic tensile stresses in the forming thin film ke, affecting the degradation of the required contact properties of the layer. Moreover, the requirement that the degree of doping of the bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn of the sprayed target be from 5% to 80% is due to the fact that when using sprayed bi-metal targets with degrees of doping outside these limits, the difference between the concentrations the main and alloying metal components of the deposited layer will be large enough to facilitate the processes of thin film recrystallization during the formation of an excessively large number of monometallic phases O precipitates predominant metal component in its concentration. The occurrence of recrystallization processes of the layer of the described coating will lead to a concomitant accumulation of stresses at the boundaries of the individual crystallites of the layer during their growth, which, in turn, will negatively affect the level of “PRT” qualities manifested by the layer and, as a result, degradation of the mechanical stability of the thin-film coating of the described product during heat treatment, as a set of processes that provoke the redistribution of internal stresses in the thickness of the layer jet subjected to heating tours. As a result, for the above reasons, the deposition of the outer layer coating layer, which acts as the “PRT” layer and contains Zn-Sn-O zinc doped tin oxide, external to the entire described thin-film layer structure, should be carried out by sputtering a metal spray plasma in a magnetron discharge targets from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn with a degree of alloying component from 5% to 80%
При этом напряжение горения магнетронного разряда при распылении катодных мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl и из алюминия Al следует поддерживать в пределах от 420 до 580 В. Данное ограничение на область допустимых рабочих значений напряжения горения магнетронного разряда при распылении указанных катодных мишеней связано с тем, что при значениях напряжения меньше 420 В кинетическая энергия разогнанных в разности потенциалов разрядного промежутка магнетронного блока распыляющих ионов плазмы будет недостаточна для выбивания с поверхности мишени атомов алюминия с, в свою очередь, достаточно высокой кинетической энергией покидания приповерхностного потенциального барьера мишени, которая, по результатам преодоления разрядного промежутка и поступления потока распыленных атомов на подложку, позволила бы им обеспечить образование связей с близлежащими атомами - как формирующегося слоя, так и подлежащей поверхности - необходимых для достижения как удовлетворительной адгезии осаждаемых слоев к подвергаемой осаждению поверхности, так и стабильности непосредственно формирующегося тонкопленочного слоя с точки зрения сродства его индивидуальных моноатомных слоев в ходе формирования. С другой стороны, при превышении допустимого граничного значения напряжения горения магнетронного разряда при распылении катодных мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl и из алюминия Al по верхней границе, составляющей 580 В, динамика накопления паразитного положительного заряда на поверхности катодных мишеней указанных материалов, распыляемых в состояниях отравления поверхности, соответствующих уровням потоков напуска реакционных составляющих смесей рабочих газов соответствующих процессов, находящихся в пределах, границы и причины выбора которых приведены далее, будет слишком высока, что начнет приводить к систематическим срывам режима горения магнетронного разряда в состояние дугового разряда, теневая область которого будет инициироваться на отравленных поверхностях мишеней. При этом, срыв горения разряда в режим дуги будет приводить к повреждению поверхности распыляемой мишени, что, в свою очередь, ведет к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, а также к индуцированию дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, что сказывается на деградации требуемых контактных качеств осаждаемого слоя.In this case, the burning voltage of the magnetron discharge when sputtering cathode targets from a bi-metal alloy doped with aluminum SiAl and aluminum Al should be maintained in the range from 420 to 580 V. This limitation on the range of permissible operating voltage values of the burning of the magnetron discharge during sputtering of the indicated cathode targets with the fact that when the voltage is less than 420 V, the kinetic energy of the dispersed gap of the magnetron block of the spraying plasma ions dispersed in the potential difference sufficient for knocking out aluminum atoms from the target surface with, in turn, a sufficiently high kinetic energy of leaving the near-surface potential barrier of the target, which, according to the results of overcoming the discharge gap and the arrival of a stream of atomized atoms on the substrate, would allow them to form bonds with nearby atoms - like the forming layer and the underlying surface - necessary to achieve both satisfactory adhesion of the deposited layers to the surface to be deposited, and abilnosti directly forming the thin film layer from the viewpoint of the affinity of its individual monoatomic layers during formation. On the other hand, when the permissible boundary value of the magnetron discharge burning voltage is exceeded when sputtering cathode targets from a bi-metal alloy doped with silicon aluminum SiAl and from aluminum Al at an upper boundary of 580 V, the dynamics of the accumulation of a parasitic positive charge on the surface of the cathode targets of these materials, sprayed in states of surface poisoning corresponding to the levels of inlet flows of the reaction components of the working gas mixtures of the corresponding processes, which are within the limits, the boundaries and reasons for the selection of which are given below, will be too high, which will begin to lead to systematic disruptions in the combustion regime of the magnetron discharge to the state of the arc discharge, the shadow region of which will be initiated on the poisoned surfaces of the targets. In this case, disruption of the discharge burning to the arc mode will damage the surface of the sputtered target, which, in turn, will lead to further non-uniformity of the thickness obtained during deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, as well as to the induction of additional parasitic tensile stresses in the forming thin film, which affects the degradation of the required contact qualities of the deposited layer.
При этом напряжение горения магнетронного разряда при распылении катодных мишеней из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn и из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl следует поддерживать в пределах от 420 до 500 В. Данное ограничение на область допустимых рабочих значений напряжения горения магнетронного разряда при распылении указанных катодных мишеней связано с тем, что, как было установлено, при значениях напряжения меньше 420 В кинетическая энергия разогнанных в разности потенциалов разрядного промежутка магнетронного блока распыляющих ионов плазмы будет недостаточна для выбивания с поверхности мишени атомов цинка, а также алюминия - для случая мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl - с, в свою очередь, достаточно высокой кинетической энергией покидания приповерхностного потенциального барьера мишени, которая, по результатам преодоления разрядного промежутка и поступления потока распыленных атомов на подложку, позволила бы им обеспечить образование связей с близлежащими атомами - как формирующегося слоя, так и подлежащей поверхности - необходимых для достижения как удовлетворительной адгезии осаждаемых слоев к подвергаемой осаждению поверхности, так и стабильности непосредственно формирующегося тонкопленочного слоя с точки зрения сродства его индивидуальных моноатомных слоев в ходе формирования. С другой стороны, при превышении допустимого граничного значения напряжения горения магнетронного разряда при распылении катодных мишеней из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn и из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl по верхней границе, составляющей 500 В, динамика накопления паразитного положительного заряда на поверхности катодных мишеней указанных материалов, распыляемых в состояниях отравления поверхности, соответствующих уровням потоков напуска реакционных составляющих смесей рабочих газов соответствующих процессов, находящихся в пределах, границы и причины выбора которых приведены далее, будет слишком высока, что начнет приводить к систематическим срывам режима горения магнетронного разряда в состояние дугового разряда, теневая область которого будет инициироваться на отравленных поверхностях мишеней. При этом, срыв горения разряда в режим дуги будет приводить к повреждению поверхности распыляемой мишени, что, в свою очередь, ведет к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, а также к индуцированию дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, что сказывается на деградации требуемых контактных качеств осаждаемого слоя.In this case, the burning voltage of the magnetron discharge when sputtering cathode targets from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn and from a bi-metal alloy of aluminum-doped zinc ZnAl should be maintained in the range from 420 to 500 V. This limitation on the range of permissible operating values of the voltage of burning of a magnetron discharge during the sputtering of these cathode targets is due to the fact that, as it was found, at voltage values less than 420 V, the kinetic energy of the discharge potential dispersed in the potential difference the interval of the magnetron block of the sputtering plasma ions will not be sufficient for knocking out zinc and aluminum atoms from the target surface for the case of targets made of a bi-metal alloy doped with aluminum ZnAl zinc, with, in turn, a sufficiently high kinetic energy of leaving the near-surface potential barrier of the target, which , according to the results of overcoming the discharge gap and the flow of atomized atoms onto the substrate, it would allow them to ensure the formation of bonds with nearby atoms - as forming the axis of the layer and the underlying surface — necessary to achieve both satisfactory adhesion of the deposited layers to the surface to be deposited and the stability of the directly forming thin-film layer from the point of view of the affinity of its individual monoatomic layers during formation. On the other hand, if the permissible burning voltage of the magnetron discharge is exceeded when sputtering cathode targets from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn and from a bi-metal alloy doped with aluminum ZnAl at an upper boundary of 500 V, the dynamics of the accumulation of a parasitic positive charge by the surface of the cathode targets of these materials, sprayed in states of surface poisoning, corresponding to the levels of inlet flows of the reaction components of the working mixtures the gases of the corresponding processes that are within the boundaries and the reasons for the choice of which are given below will be too high, which will begin to lead to systematic disruptions in the combustion regime of the magnetron discharge to the state of the arc discharge, the shadow region of which will be initiated on the poisoned surfaces of the targets. In this case, disruption of the discharge burning to the arc mode will damage the surface of the sputtered target, which, in turn, will lead to further non-uniformity of the thickness obtained during deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, as well as to the induction of additional parasitic tensile stresses in the forming thin film, which affects the degradation of the required contact qualities of the deposited layer.
Аналогичные причины накладывают ограничения на эмпирически выявленный диапазон допустимых значений напряжений горения магнетронного разряда, которые следует поддерживать при распылении катодных мишеней из би-металлического сплава нихрома NiCr и из вольфрама W, составляющий от 550 до 630 В. Данное ограничение на область допустимых рабочих значений напряжения горения магнетронного разряда при распылении указанных катодных мишеней связано с тем, что при значениях напряжения меньше 550 В кинетическая энергия разогнанных в разности потенциалов разрядного промежутка магнетронного блока распыляющих ионов плазмы будет недостаточна для выбивания с поверхности мишеней из би-металлического сплава нихрома NiCr атомов никеля Ni, а с поверхности мишеней из вольфрама W атомов, соответственно, вольфрама, с, в свою очередь, достаточно высокой кинетической энергией покидания приповерхностного потенциального барьера мишени, которая, по результатам преодоления разрядного промежутка и поступления потока распыленных атомов на подложку, позволила бы им обеспечить образование связей с близлежащими атомами -как формирующегося слоя, так и подлежащей поверхности - необходимых для достижения как удовлетворительной адгезии осаждаемых слоев к подвергаемой осаждению поверхности, так и стабильности непосредственно формирующегося тонкопленочного слоя с точки зрения сродства его индивидуальных моноатомных слоев в ходе формирования. С другой стороны, при превышении допустимого граничного значения напряжения горения магнетронного разряда при распылении катодных мишеней из би-металлического сплава нихрома NiCr и из вольфрама W по верхней границе, составляющей 630 В, динамика накопления паразитного положительного заряда на поверхности катодных мишеней указанных материалов, распыляемых в состояниях отравления поверхности, соответствующих уровням потоков напуска реакционных составляющих смесей рабочих газов соответствующих процессов, находящихся в пределах, границы и причины выбора которых приведены далее, будет, как было выявлено, слишком высока, что начнет приводить к систематическим срывам режима горения магнетронного разряда в состояние дугового разряда, теневая область которого будет инициироваться на отравленных поверхностях мишеней. При этом, срыв горения разряда в режим дуги будет приводить к повреждению поверхности распыляемой мишени, что, в свою очередь, ведет к дальнейшей неравномерности толщины получаемого в ходе осаждения слоя по площади поверхности стеклянной подложки, а также к индуцированию дополнительных паразитных растягивающих напряжений в формирующейся тонкой пленке, что сказывается на деградации требуемых контактных качеств осаждаемого слоя.Similar reasons impose restrictions on the empirically determined range of permissible values of magnetron discharge burning voltages, which should be maintained when sputtering cathode targets from a bi-metal alloy of nichrome NiCr and from tungsten W, from 550 to 630 V. This limitation is on the range of permissible operating values of the burning voltage magnetron discharge during the sputtering of these cathode targets is due to the fact that when the voltage is less than 550 V, the kinetic energy of the potential dispersed in the difference in the discharge gap of the magnetron block of the plasma ion sputtering will be insufficient for knocking Ni atoms of nickel Ni atoms from the surface of the targets from the bi-metal alloy of nichrome NiCr, and tungsten atoms from the target surface from tungsten W, with, in turn, a sufficiently high kinetic energy of escape near-surface potential barrier of the target, which, according to the results of overcoming the discharge gap and the arrival of a stream of atomized atoms on the substrate, would allow them to ensure the formation of bonds near aschimi atoms -like forming layer and the surface to be - necessary for achieving both satisfactory adhesion of the deposited layers to be subjected to the deposition surface and the stability of directly forming the thin film layer from the viewpoint of the affinity of its individual monoatomic layers during formation. On the other hand, when the permissible boundary value of the magnetron discharge burning voltage is exceeded when sputtering cathode targets from a bi-metal alloy of nichrome NiCr and tungsten W at the upper boundary of 630 V, the dynamics of the accumulation of a parasitic positive charge on the surface of the cathode targets of these materials sputtered in conditions of surface poisoning corresponding to the levels of inlet flows of the reaction constituents of the working gas mixtures of the corresponding processes within the boundaries and The reasons for the selection of which are given below will be revealed to be too high, which will begin to lead to systematic disruptions in the combustion regime of the magnetron discharge to the state of the arc discharge, the shadow region of which will be initiated on the poisoned surfaces of the targets. In this case, disruption of the discharge burning to the arc mode will damage the surface of the sputtered target, which, in turn, will lead to further non-uniformity of the thickness obtained during deposition of the layer over the surface area of the glass substrate, as well as to the induction of additional parasitic tensile stresses in the forming thin film, which affects the degradation of the required contact qualities of the deposited layer.
При этом, при распылении катодных мишеней из серебра Ag, напряжение горения магнетронного разряда не должно превышать 450 В. Это связано с тем, что, как было эмпирически установлено, при превышении данного предела кинетическая энергия индивидуальных атомов серебра Ag, приходящих в потоке распыленного с мишени вещества на поверхность экспонированной подложки с нанесенными на нее предварительно слоями описываемого тонкопленочного энергоэффективного покрытия, в частности - предшествующими как первому, так и второму функциональному отражающему ИК-излучение слою серебра Ag соответственно первым и вторым каталитическими слоями, содержащими оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, будет достаточно высока для повреждения через индукцию дефектов каталитических слоев в ходе форминрования первичных моноатомных слоев серебра Ag поверх непосредственно соответствующих каталитических слоев оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O. В результате этого, будет наблюдаться нарушение катализа равномерности роста электропроводящего металлического слоя серебра Ag, являющегося первым отражающим ИК-излучение слоем, поверх каталитического слоя, содержащего оксид легированного алюминием цинка Zn-Al-O, как локально по поверхности подложки, так и по всей площади осажденной слоевой структуры, за счет чего будет также локально нарушаться возможность достижения качеств энергоэффективности вдоль поверхности изделия с точки зрения снижения излучательных теплопотерь в холодное время, соответствующих величине излучательной способности изделия, задаваемой поверхностным омическим сопротивлением тонкопленочного покрытия, не превышающей 2 Ом/□, что будет являться конечным следствием структурной неоднородности отражающего ИК-излучение электропроводящего слоя серебра Ag и сопутствующего роста паразитного сопротивления на границах кристаллических конгломератов тонкопленочного серебряного слоя.Moreover, when sputtering cathode targets from silver Ag, the magnetron discharge burning voltage should not exceed 450 V. This is due to the fact that, as it has been empirically established, when this limit is exceeded, the kinetic energy of individual Ag silver atoms arriving in the stream atomized from the target substances on the surface of the exposed substrate with previously applied layers of the described thin-film energy-efficient coating, in particular, preceding both the first and second functional reflective The infrared radiation of the Ag silver layer by the first and second catalytic layers containing Zn-Al-O zinc oxide, respectively, will be high enough for damage through induction of defects of the catalytic layers during the formation of primary monoatomic Ag silver layers on top of the directly corresponding catalytic layers of doped oxide Zn-Al-O zinc aluminum. As a result of this, there will be a violation of the catalysis of the uniformity of growth of the electrically conductive metallic layer of silver Ag, which is the first IR-reflecting layer on top of the catalytic layer containing Zn-Al-O zinc oxide, both locally on the substrate surface and over the entire area deposited layer structure, due to which the possibility of achieving energy efficiency qualities along the surface of the product from the point of view of reducing radiative heat loss in cold weather will also be locally impaired The value corresponding to the emissivity of the product, specified by the surface ohmic resistance of the thin-film coating, not exceeding 2 Ohm / □, which will be the final result of the structural heterogeneity of the infrared reflecting Ag radiation of the silver Ag and the associated increase in spurious resistance at the boundaries of crystalline conglomerates of the thin-film silver layer.
В свою очередь, при распылении катодных мишеней из керамического стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO, напряжение горения магнетронного разряда поддерживают на уровне не ниже 600 В. Поскольку распыляемая мишень должна быть, по приведенным выше причинам, предоксидированна и, соответственно, ее поверхность представляет из себя керамический оксид, при распылении поверхности мишени приходящим потоком ионов из области горения плазмы магнетронного разряда происходит дополнительная затрата привносимой с распыляющим потоком кинетической энергии налетающих ионов на обеспечение диссоциации связей атомов металлов мишени с атомами кислорода при их преодолении приповерхностного потенциального барьера. В результате, как было эмпирически определено, при значениях напряжения меньше 600 В кинетическая энергия разогнанных в разности потенциалов разрядного промежутка магнетронного блока распыляющих ионов плазмы будет недостаточна для одновременного обеспечения разрыва кислородно-металлических связей элементов поверхности распыляемой керамической мишени стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO и выбивания с поверхности мишени атомов алюминия Al и цинка Zn для формирования потока приходящего на подложку вещества обеспечивающего напыление требуемого слоя оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O, являющегося первым укрывным слоем. Таким образом, распыление катодных мишеней из керамического стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO должно осуществляться при напряжении горения магнетронного разряда на уровне не ниже 600 В.In turn, when sputtering cathode targets from a ceramic stoichiometric oxide of a bi-metal alloy doped with aluminum of ZAO ZAO, the burning voltage of the magnetron discharge is maintained at a level of at least 600 V. Since the sprayed target must be pre-oxidized and, accordingly, its the surface is a ceramic oxide, when the target surface is sprayed with an incoming ion stream from the region of the magnetron discharge plasma, an additional cost occurs the kinetic energy of the incident ions introduced with the atomizing flux to ensure dissociation of bonds between the target metal atoms and oxygen atoms while overcoming the near-surface potential barrier. As a result, it was empirically determined that at voltages less than 600 V, the kinetic energy of the spraying ion of the plasma ions dispersed in the potential gap of the magnetron block of the plasma atom will be insufficient to simultaneously break the oxygen-metal bonds of the surface elements of the sprayed ceramic target of the stoichiometric oxide of a bi-metal alloy doped with aluminum ZAO zinc and knocking aluminum atoms Al and zinc Zn from the target surface to form a flow of incoming spraying the substrate material provides the desired layer of zinc aluminum oxide doped with Zn-Al-O, which is the first layer of a covering. Thus, sputtering of cathode targets from a ceramic stoichiometric oxide of a bi-metal alloy of aluminum alloy doped with zinc ZAO should be carried out at a burning voltage of a magnetron discharge of at least 600 V.
Кроме того, накладываются ограничения на максимальный допустимый ток магнетронного разряда, величина которого зависит от материала распыляемой катодной мишени, как результат зависимости от коэффициента теплопроводности материала мишени. Так, для катодных мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl ток магнетронного разряда должен поддерживаться на уровне не больше 110 А, для катодных мишеней из алюминия Al не больше 160 А, для катодных мишеней из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn не больше 60 А, для катодных мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl не больше 90 А, для катодных мишеней из би-металлического сплава нихрома NiCr, из вольфрама W и из керамического стехиометрического оксида би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZAO - не больше 90 А, а для катодных мишеней из серебра Ag не больше 15 А. Данные ограничения для каждого из материалов распылительных катодных мишеней были эмпирически выявлены исходя из тех наблюдений, что, при превышении индивидуального для конкретного материала мишени предела по току разряда, привносимый с потоком распыляющих ионов из плазмы магнетронного разряда поток тепловой мощности в единицу времени достигает величины, при которой, при данном отношении величины потока приходящей тепловой нагрузки в единицу времени к величине коэффициента теплопроводности конкретного материала катодной мишени, будет происходить динамический рост температуры экспонированной плазме поверхности мишени вне зависимости от эффективности съема тепловой нагрузки со стороны поверхности катодной мишени противоположной той, которая обращена налетающему потоку радикалов из плазмы, с результирующими как растрескиванием непосредственно самой распыляемой катодной мишени вследствие неравномерного температурного расширения материала по толщине, так и локальным оплавлением ее экспонированной зоне горения магнетронного плазменного разряда поверхности и попаданием макроразмерных конгломератов оплавленного вещества мишени на стеклянную подложку изготавливаемого изделия, что будет приводить к ее термо-механическому повреждению и негодности всей ранее нанесенной тонкопленочной структуры термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле.In addition, restrictions are placed on the maximum permissible current of the magnetron discharge, the value of which depends on the material of the sputtered cathode target, as a result of the dependence on the thermal conductivity of the target material. So, for cathode targets from a bi-metal alloy of silicon-doped aluminum SiAl, the magnetron discharge current should be maintained at a level of no more than 110 A, for cathode targets from aluminum Al no more than 160 A, for cathode targets from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn not more than 60 A, for cathode targets from a bi-metal alloy of aluminum-alloyed zinc ZnAl no more than 90 A, for cathode targets from a bi-metal alloy of nichrome NiCr, from tungsten W and from ceramic stoichiometric bi-metal oxide with the lava of aluminum doped with zinc ZAO is no more than 90 A, and for cathode targets made of silver Ag no more than 15 A. These limitations for each of the materials of the sputtering cathode targets were empirically determined based on those observations that, when the limit is individual for a specific target material with respect to the discharge current introduced with the flow of atomizing ions from the plasma of the magnetron discharge, the thermal power flux per unit time reaches a value at which, for a given ratio of the incoming heat load flux per unit time, to the value of the thermal conductivity of a particular material of the cathode target, there will be a dynamic increase in the temperature of the exposed plasma of the target surface, regardless of the efficiency of removal of the heat load from the side of the surface of the cathode target opposite to that facing the incident flow of radicals from the plasma, with the resultant directly cracking itself sputtered cathode target due to uneven thermal expansion of the material through the thickness, and l melting locally the combustion zone its exposed surface magnetron plasma discharge and hitting Macrodimension conglomerates fused target material on a glass substrate manufactured products, which will lead to its thermo-mechanical deterioration and worthlessness throughout the previously deposited thin film structure of a high energy-saving heat-resistant coating of blue color in glass.
При этом горение магнетронного плазменного разряда при распылении поддерживается в диапазоне давлений от 2⋅10-3 до 4⋅10-2 мБар для всех материалов катодных мишеней. Выбор данного диапазона рабочих давлений, поддерживаемых в ходе распыления, связан с тем, что при давлениях меньше 2⋅10-3 мБар не будет выполняться условие поджига и дальнейшего стабильного горения магнетронного плазменного разряда по Пашену для комплекса вольт-амперных характеристик разряда, присущих процессу распыления каждого из материалов тонкопленочной слоевой структуры изделия, определенных и объясненных выше. С другой стороны, при давлениях выше 4⋅10-2 мБар длина свободного пробега распыленных с погруженных в плазму магнетронного разряда мишеней атомов будет недостаточна для их эффективного покидания приповерхностной области мишени. В результате перехода распылительного процесса в режим перенапыления прирейстрековой области распыляемой мишени, будет наблюдаться фактическое отсутствие приходящего на подложку потока распыленного в плазме вещества, в результате чего осаждение индивидуальных слоев тонкопленочной структуры термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле будет невозможно. Исходя из этих двух противодействующих факторов, рабочие давления в ходе процессов распыления мишеней в плазме магнетронного разряда для всех материалов катодных мишеней должны быть ограничены диапазоном от 2⋅10-3 мБар до 4⋅10-2мБар.In this case, the combustion of a magnetron plasma discharge during sputtering is maintained in the pressure range from 2⋅10-3 to 4⋅10-2 mbar for all materials of the cathode targets. The choice of this range of operating pressures maintained during sputtering is related to the fact that at pressures less than 2⋅10-3 mbar, the condition for ignition and further stable combustion of the Paschen magnetron plasma discharge will not be fulfilled for the complex of current-voltage characteristics of the discharge inherent in the sputtering process each of the materials of the thin film layer structure of the product, defined and explained above. On the other hand, at pressures above 4⋅10−2 mbar, the mean free path of the atomic targets sputtered from the targets immersed in the plasma of the magnetron discharge will be insufficient for them to leave the surface of the target effectively. As a result of the transition of the spraying process to the regime of re-spraying of the near-track region of the sprayed target, there will be an actual absence of the flow of the plasma sprayed material arriving on the substrate, as a result of which it will be impossible to deposit individual layers of the thin-film structure of a heat-resistant highly selective energy-saving blue coating on the glass. Based on these two opposing factors, the working pressures during the sputtering of targets in a magnetron plasma for all cathode target materials should be limited to a range of 2⋅10-3 mbar to 4⋅10-2 mbar.
Также, в качестве рабочего газа в процессе распыления всех материалов катодных мишеней выступает аргон Ar. Будучи инертным газом, аргон не способствует протеканию каких-либо нежелательных реакций в ходе взаимодействия с распыляемыми материалами. С другой стороны, размер и масса атомов аргона Ar оптимальны для обеспечения эффективного высокодинамичного выбивания распыляемого вещества с мишеней всех используемых в рамках описываемого процесса материалов. Кроме того, электронное строение атомов аргона позволяет поддерживать высокую плотность ионизации вещества в магнетронном разряде, характеризуемом комплексом вольт-амперных характеристик, поддержание которых требуется для обеспечения распыления соответствующего материала катодных мишеней, и которые обозначены и объяснены выше.Also, argon Ar acts as a working gas in the sputtering of all materials of cathode targets. Being an inert gas, argon does not contribute to the occurrence of any undesirable reactions in the course of interaction with sprayed materials. On the other hand, the size and mass of Ar argon atoms are optimal to ensure effective highly dynamic knockout of the sprayed substance from the targets of all materials used in the framework of the described process. In addition, the electronic structure of argon atoms allows one to maintain a high ionization density of a substance in a magnetron discharge, characterized by a complex of current-voltage characteristics, the maintenance of which is required to ensure the sputtering of the corresponding material of cathode targets, which are indicated and explained above.
При этом, при распылении мишеней из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn, би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl и би-металлического сплава нихрома NiCr, в вакуумную камеру дополнительно напускается реакционная газовая составляющая в качестве которой выступает кислород О2, что способствует формированию на поверхности стеклянной подложки требуемых слоев оксида легированного оловом цинка Zn-Sn-O, оксида легированного алюминием цинка Zn-Al-O и субстехиометрического оксида нихрома Ni-Cr-O соответственно в ходе протекания реакционного процесса кислородного отравления материалов мишеней. Отношение величины газонапуска кислорода О2 к величине потока газонапуска аргона Ar при этом не должно превышать 1,42. В противном случае, при диапазоне совокупного давления среды рабочих газов в распылительных камерах, составляющем, как было указанно выше, от 2⋅10-3 мБар до 4⋅10-2 мБар, парциальное соотношение между концентрациями напускаемых кислорода О2 и аргона Ar будет смещено в сторону избыточной концентрации кислорода О2 в той степени, при которой поддержание силы тока горения распыляющего магнетронного разряда менее допустимого предельного значения для каждого- из указанных материалов мишеней - а именно: би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn, би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl и би-металлического сплава нихрома NiCr - будет невозможно по причине избыточно высокой степени отравления поверхности соответствующей катодной мишени.In this case, when sputtering targets from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn, a bi-metal alloy of aluminum-doped zinc ZnAl and a bi-metal alloy of nichrome NiCr, a reaction gas component is additionally introduced into the vacuum chamber, which is oxygen O2 , which contributes to the formation on the surface of the glass substrate of the required layers of tin doped zinc oxide Zn-Sn-O, aluminum oxide doped zinc Zn-Al-O and sub-stoichiometric nichrome oxide Ni-Cr-O, respectively, in progress reaction process flow of oxygen poisoning of target materials. The ratio of the amount of gas inlet of oxygen O2 to the amount of gas inlet of argon Ar in this case should not exceed 1.42. Otherwise, when the range of the total pressure of the working gas medium in the spray chambers is, as mentioned above, from 2⋅10-3 mbar to 4⋅10-2 mbar, the partial ratio between the concentrations of oxygen being introduced is O2 and argon Ar will be shifted toward an excess oxygen concentration of O2 to the extent that maintaining the burning current of the spraying magnetron discharge is less than the permissible limit value for each of these target materials - namely, a bi-metal alloy of doped tin ohms of zinc ZnSn, a bi-metal alloy of aluminum alloyed with zinc ZnAl and a bi-metal alloy of nichrome NiCr - will be impossible due to an excessively high degree of poisoning of the surface of the corresponding cathode target.
В свою очередь при распылении мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl, из алюминия Al и из вольфрама W в вакуумную камеру дополнительно напускается реакционная газовая составляющая в качестве которой выступает азот N2, что способствует формированию на поверхности стеклянной подложки требуемых слоев субстехиометрического нитрида легированного алюминием кремния Si-A1-N, субстехиометрического нитрида алюминия Al-N и субстехиометрического нитрида вольфрама W-N соответственно в ходе протекания реакционного процесса азотного отравления материалов мишеней. Отношение величины газонапуска азота N2 к величине потока газонапуска аргона Ar при этом должно поддерживаться таким образом, чтобы отношение интенсивности характеристического излучения ионизации распылительной компоненты смеси рабочих газов, в качестве которой выступает аргон Ar, к интенсивности характеристического излучения ионизации основной металлической компоненты мишени в случае би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl, в качестве которой выступает кремний Si, и металла мишени, в случае монометаллических мишеней из алюминия Al и из вольфрама W соответственно, не превышало 48. В противном случае, как было эмпирически определено, динамика побочной ионизации распыленных с мишеней атомов соответствующих веществ в ходе их преодоления зоны горения магнетронного разряда будет слишком высока для протекания надежной релаксации индуцируемых налетающим потоком вещества напряжений в растущих слоях. Последнее приведет к приоритетному снятию заключенных в соответствующие тонкопленочные слои напряжений в дальнейшем, в ходе эксплуатации конечного изделия, и, с наибольшей вероятностью, в ходе подвергания его энергетически выгодным с точки зрения перераспределения дефектов кристаллографических решеток процессам температурной обработки, в результате чего будет наблюдаться растрескивание и дальнейшая дефолиация индивидуальных слоев субстехиометрического нитрида легированного алюминием кремния Si-Al-N, субстехиометрического нитрида алюминия Al-N и субстехиометрического нитрида вольфрама W-N покрытия.In turn, when sputtering targets from a bi-metal alloy doped with silicon aluminum, SiAl, from aluminum Al and from tungsten W, a reaction gas component is additionally introduced into the vacuum chamber, which is nitrogen N2 , which contributes to the formation of the required layers of substoichiometric nitride on the surface of the glass substrate doped with silicon aluminum Si-A1-N, substoichiometric aluminum nitride Al-N and substoichiometric tungsten nitride WN, respectively, during the course of the reaction PAS nitrogen narcosis target materials. In this case, the ratio of the nitrogen gas inlet amount N2 to the argon gas inlet stream Ar must be maintained in such a way that the ratio of the characteristic ionization radiation intensity of the spray component of the working gas mixture, which is Ar argon, to the ionization characteristic radiation intensity of the main metal component of the target in the case of bi -metal alloy of silicon-doped aluminum SiAl, which is silicon Si, and the target metal, in the case of monometallic targets of aluminum Al and tungsten W, respectively, did not exceed 48. Otherwise, as was empirically determined, the dynamics of the side ionization of the atoms of the corresponding substances sputtered from the targets during their overcoming of the magnetron discharge combustion zone will be too high for reliable relaxation induced by the incident flow to occur. stress substances in the growing layers. The latter will lead to the priority removal of stresses enclosed in the corresponding thin-film layers in the future, during the operation of the final product, and, most likely, during its exposure to heat treatment processes that are energetically favorable from the point of view of redistribution of defects in the crystallographic gratings, as a result of which cracking and further defoliation of individual layers of substoichiometric nitride Si-Al-N doped with aluminum, substoichiometric nitride aluminum Al-N and substoichiometric tungsten nitride WN coatings.
В таблице ниже приводится пример конкретной реализации предлагаемого изделия. В рамках приводимого примера, была осуществлена серия послойных нанесений термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на поверхность стеклянной подложки путем распыления в плазме магнетронного разряда соответствующих материалов распылительных катодных мишеней при поддержании параметров процессов распыления в диапазонах, согласно указанному в таблице. Толщина используемой подложки составляла 6 мм. Работы проводились на промышленной установке поточного ионно-плазменного осаждения тонкопленочных покрытий из плазмы магнетронного разряда на стекло Von Ardenne GC330H. Предельное остаточное давление в распылительных камерах установки составляло 3,27⋅10-6 мБар.The table below provides an example of a specific implementation of the proposed product. As part of this example, a series of layer-by-layer deposition of a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color on the surface of a glass substrate was carried out by sputtering a plasma of a magnetron discharge of the corresponding materials of the cathode sputtering targets while maintaining the parameters of the sputtering processes in the ranges according to the table. The thickness of the substrate used was 6 mm. The work was carried out in an industrial installation for in-line ion-plasma deposition of thin-film coatings from magnetron discharge plasma onto Von Ardenne GC330H glass. The maximum residual pressure in the spray chambers of the installation was 3.27 × 10-6 mbar.
Последовательность материалов слоев, а также соответствующих материалов мишеней, использовавшихся для их осаждения, приведена в порядке нарастания от поверхности стеклянной подложки наружу.The sequence of layer materials, as well as the corresponding target materials used for their deposition, is shown in increasing order from the surface of the glass substrate to the outside.
Всего в рамках описываемой серии было получено 12 образцов покрытий. Толщины индивидуальных слоев отдельных материалов для каждого из полученных образцов поддерживались на одном уровне, согласно указанному в таблице, посредствам промежуточного in-situ контроля спектрофотометрических характеристик формирующейся слоевой структуры с юстировкой по времяпролетному параметру. Как видно из таблицы, полученные для описываемой серии толщины слоев и их отношения удовлетворяют пределам, указанным в формуле изобретения. Аналогично удовлетворяют описанному в формуле настоящего изобретения способу получения термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле соответствующие материалы и состав мишеней (либо примесная чистота для случаев моноэлементных мишеней), используемых при осуществлении процесса распыления в плазме магнетронного разряда.In total, 12 coating samples were obtained within the framework of the described series. The thicknesses of the individual layers of individual materials for each of the obtained samples were maintained at the same level, as indicated in the table, by means of intermediate in-situ control of spectrophotometric characteristics of the forming layer structure with adjustment by the time-of-flight parameter. As can be seen from the table, obtained for the described series of layer thicknesses and their ratios satisfy the limits indicated in the claims. Similarly, the method described in the claims of the present invention for producing a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color on glass is used to match the corresponding materials and composition of the targets (or impurity purity for single-element targets) used in the process of sputtering in a magnetron plasma.
Регистрируемое рабочее давление газовой смеси в распылительных камерах установки в ходе осаждения каждого из слоев находилось для каждого из образцов серии в пределах, указанных в таблице и соответствующих допустимому согласно формуле настоящего изобретения диапазону. В свою очередь напряжение горения распыляющего магнетронного разряда и сила тока разряда для каждого из слоев покрытия в рамках описываемой серии варьировались между образцами серии путем регулировки уровня выходной мощности на источнике питания разряда. Диапазоны величин напряжения горения и силы тока магнетронных разрядов, поддерживавшиеся в рамках всей описываемой серии для осаждения соответствующих слоев многослойной тонкопленочной структуры, также приведены в таблице. Как можно заметить, для каждого из используемых материалов распылительных катодных мишеней они соответствуют формуле изобретения.The recorded working pressure of the gas mixture in the spray chambers of the installation during the deposition of each of the layers was for each of the series batch within the limits indicated in the table and corresponding to the acceptable range according to the claims of the present invention. In turn, the burning voltage of the spraying magnetron discharge and the discharge current strength for each of the coating layers within the described series varied between series samples by adjusting the level of output power at the discharge power source. The ranges of the magnitude of the burning voltage and current strength of the magnetron discharges, supported throughout the described series for the deposition of the corresponding layers of the multilayer thin-film structure, are also given in the table. As you can see, for each of the materials used for sputtering cathode targets, they correspond to the claims.
В качестве рабочего газа при распылении каждой из использовавшихся катодных мишеней выступал аргон Ar. При этом, для осаждения оксидных слоев при распылении мишеней из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn, би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl и би-металлического сплава нихрома NiCr, в распылительные вакуумные камеры дополнительно напускалась реакционная газовая составляющая, в роли которой выступал кислород О2. В свою очередь, для осаждения нитридных слоев при распылении мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl, из алюминия Al и из вольфрама W, в распылительные вакуумные камеры дополнительно напускалась реакционная газовая составляющая, в качестве которой выступал азот N2. Контроль величины потока натекания при напуске каждой из компонент газовой смеси поддерживался при помощи расходомеров газового потока MKS Р2А. При этом, в соответствии с формулой изобретения, отношение величины газонапуска кислорода О2 к величине потока газонапуска аргона Ar поддерживалось на уровне, не превышающем 1,42, и отраженном для случая осаждения распылением в плазме магнетронного разряда каждого соответствующего материала в таблице, а отношение величины газонапуска азота N2 к величине потока газонапуска аргона Ar поддерживалось таким образом, чтобы, также приведенное для каждого конкретного материала распыляемой катодной мишени и соответствующего осаждаемого слоя покрытия в таблице, отношение интенсивности характеристического излучения ионизации распылительной компоненты смеси рабочих газов, в качестве которой выступает аргон Ar, к интенсивности характеристического излучения ионизации основной металлической компоненты мишени в случае би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl, в качестве которой выступает кремний Si, и металла мишени, в случае монометаллических мишеней из алюминия Al и из вольфрама W соответственно, не превышало 48. Контроль и обеспечение стабилизации интенсивности излучения соответствующих характеристических спектральных линий распыляющих магнетронных плазменных разрядов осуществлялись при помощи системы регистрации оптической эмиссии плазмы Von Ardenne VAPROCOS РЕМ V2 с подключением по аналогово-цифровой цепи обратной связи к расходомерам газового потока напуска азотной ^-компоненты смеси рабочих газов MKS Р2А.Argon Ar acted as a working gas during the sputtering of each of the cathode targets used. At the same time, to precipitate oxide layers during sputtering of targets from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn, a bi-metal alloy of zinc-doped zinc ZnAl and a bi-metal alloy of nichrome NiCr, a reaction gas component was additionally introduced into the spraying vacuum chambers, in which oxygen O2 . In turn, for the deposition of nitride layers during the sputtering of targets from a bi-metal alloy doped with silicon aluminum SiAl, aluminum Al and tungsten W, a reaction gas component was additionally introduced into the spraying vacuum chambers, which was nitrogen N2 . The control of the leakage flow during the inlet of each of the components of the gas mixture was maintained using the gas flow meters MKS P2A. Moreover, in accordance with the claims, the ratio of the oxygen gas inlet amount O2 to the argon gas inlet flow Ar was maintained at a level not exceeding 1.42, and reflected for the case of magnetron discharge sputtering in plasma of each corresponding material in the table, and the ratio of the nitrogen gas inlet N2 to the value of the argon gas inlet flow Ar was maintained in such a way that, also given for each specific material of the sprayed cathode target and the corresponding deposited coating layer The table shows the ratio of the intensity of the characteristic radiation of ionization of the spray component of the working gas mixture, which is argon Ar, to the intensity of the characteristic radiation of ionization of the main metal component of the target in the case of a bi-metal alloy doped with aluminum SiAl, which is silicon Si, and the target metal, in the case of monometallic targets made of aluminum Al and tungsten W, respectively, did not exceed 48. Monitoring and stabilization of intensity Radiations of the corresponding characteristic spectral lines of the sputtering magnetron plasma discharges were carried out using the Von Ardenne VAPROCOS PEM V2 optical plasma emission registration system with an analog-digital feedback circuit connected to the gas flow meters of the inlet of the nitrogen gas inlet component of the working gas mixture MKS P2A.
Полученные образцы были подвергнуты температурному воздействию в результате выдерживания в лабораторных муфельных печах Carbolite GLO 11-1G при температуре 800°С в течении 17 минут каждый. Последующий анализ мутности образцов путем расчета значения мутности на основании оценки среднеквадратичного отклонения значения интенсивности индекса цветности единичной области поверхности образца из выборки по полной поверхности в монохромном отображении, пример которой представлен на фиг. 1, продемонстрировал, что для всех 12 полученных образцов значение мутности не превышает 0,0998%.The resulting samples were subjected to temperature as a result of aging in laboratory Carbolite GLO 11-1G muffle furnaces at a temperature of 800 ° C for 17 minutes each. Subsequent analysis of the turbidity of the samples by calculating the turbidity value based on an estimate of the standard deviation of the color intensity index of the color index of a single region of the surface of the sample from the full-surface sample in monochrome, an example of which is shown in FIG. 1, demonstrated that for all 12 samples obtained, the turbidity value does not exceed 0.0998%.
Спектры пропускания для всех 12 образцов полученного в рамках описываемой серии изделия в УФ/ВИЗ/ИК-диапазоне длин волн электромагнитного излучения 250-1500 нм представлен на фиг. 2. На спектре наблюдается резкое падение интенсивности по спектральной кривой пропускания при переходе от диапазона длин волн видимого излучения к ближнему ИК-диапазону теплового солнечного излучения в области порядка 1000 нм, характерное для высокоселективных продуктов тонкопленочного осаждения энергоэффективных покрытий на стекле с двумя отражающими ИК-излучение слоями, за счет чего обеспечивается эффективное препятствование пропусканию избыточного теплового солнечного излучения на длинах волн более 1200 нм. Наряду с этим, графики спектров пропускания выходят на насыщение с асимптотическим стремлением интенсивности к нулю вдоль оси абсцисс, что указывает на качество энергоэффективности с точки зрения снижения излучательных теплопотерь при соответственно малой величине излучательной способности образцов. Численное определение интегральных параметров полученных спектров дает следующий набор диапазонов полученных характеристических значений для анализируемых образцов серии: коэффициент пропускания видимого излучения Tvis, составляющий от 45% до 47%, солнечный фактор g, составляющий от 24% до 27%, селективность S, составляющая от 1,667 до 1,958 единиц, коэффициент прямого пропускания электромагнитного излучения в диапазоне 385-790 ТГц, составляющий от 0,48 до 0,51 долей.The transmission spectra for all 12 samples obtained within the described series of the product in the UV / VIZ / IR wavelength range of electromagnetic radiation of 250-1500 nm are shown in FIG. 2. The spectrum exhibits a sharp decrease in intensity along the spectral transmittance curve when moving from the visible wavelength range to the near infrared range of thermal solar radiation in the region of the order of 1000 nm, which is characteristic of highly selective products of thin-film deposition of energy-efficient coatings on glass with two reflecting infrared radiation layers, due to which it is possible to effectively prevent the transmission of excess thermal solar radiation at wavelengths greater than 1200 nm. Along with this, the transmission spectrum graphs become saturated with the asymptotic tendency of the intensity to zero along the abscissa axis, which indicates the quality of energy efficiency from the point of view of reducing radiative heat loss with a correspondingly small emissivity of the samples. The numerical determination of the integral parameters of the obtained spectra gives the following set of ranges of the obtained characteristic values for the analyzed samples of the series: visible radiation transmittance Tvis , from 45% to 47%, solar factor g, from 24% to 27%, selectivity S, from 1,667 to 1,958 units, direct transmission coefficient of electromagnetic radiation in the range 385-790 THz, ranging from 0.48 to 0.51 shares.
Для определения численной нормировки качеств энергоэффективности с точки зрения снижения излучательных теплопотерь в холодное время образцов использовалась безконтактная стратометрия поверхности покрытия с последующей спектроскопией дальней инфракрасной области на ИК-спектрофотометре с преобразованием Фурье (FT-IR). По результатам стратометрических измерений поверхностное омическое сопротивление тонкопленочного покрытия для всех образцов, задаваемое совокупной толщиной слоев серебра Ag, составило 1,83 Ом/□ до термообработки в муфельных печах, и 1,24 Ом/□ после термообработки в муфельных печах соответственно. При этом прямое определение соответствующего коэффициента излучательной способности образцов изделия, как интегрального параметра результирующего FT-IR спектра, дает для всех полученных образцов значение Е, равное 0,02 до термообработки и 0,01 после термообработки, что соответствует указанному техническому результату.To determine the numerical normalization of the energy efficiency qualities from the point of view of reducing radiative heat losses in the cold season of the samples, non-contact stratometry of the coating surface was used, followed by far infrared spectroscopy on an Fourier transform IR spectrophotometer (FT-IR). According to the results of stratometric measurements, the surface ohmic resistance of the thin-film coating for all samples, given by the total thickness of Ag silver layers, was 1.83 Ohm / □ before heat treatment in muffle furnaces, and 1.24 Ohm / □ after heat treatment in muffle furnaces, respectively. In this case, a direct determination of the corresponding emissivity coefficient of product samples as an integral parameter of the resulting FT-IR spectrum gives for all the samples obtained an E value of 0.02 before heat treatment and 0.01 after heat treatment, which corresponds to the indicated technical result.
Колориметрия образцов в отражении со стороны подложки, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, в плоскости а*/b* международного стандарта CEILAB (D65/10°) (пример анализа представлен на фиг. 3) дает следующие значения по цветовым квазикоординатам: положение по оси цветовой дифференциации зеленый/красный квазикоординой сетки а*, составляющее от -6,29 до -6,20 единиц; положение по оси цветовой дифференциации желтый/синий квазикоординой сетки b*, составляющее от -19,75 до -19,74 единиц.The colorimetry of the samples in reflection from the side of the substrate, opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied, in the a * / b * plane of the international CEILAB standard (D65 / 10 °) (an example of analysis is shown in Fig. 3) gives the following values for color quasi coordinates : position along the axis of color differentiation green / red of the quasi-coordinate grid a *, which is from -6.29 to -6.20 units; position on the axis of color differentiation of the yellow / blue quasi-coordinate grid b *, ranging from -19.75 to -19.74 units.
В качестве еще одного примера конкретной реализации предлагаемого изделия, была осуществлена серия послойных нанесений термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на поверхность стеклянной подложки путем распыления в плазме магнетронного разряда соответствующих материалов распылительных катодных мишеней при поддержании параметров процессов распыления в диапазонах, согласно указанному в таблице ниже. Аналогично первому примеру, толщина используемой подложки составляла 6 мм, а работы проводились на промышленной установке поточного ионно-плазменного осаждения тонкопленочных покрытий из плазмы магнетронного разряда на стекло Von Ardenne GC330H. Предельное остаточное давление в распылительных камерах установки составляло 3,41⋅10-6 мБар.As another example of a specific implementation of the proposed product, a series of layer-by-layer deposition of a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color on the surface of a glass substrate was carried out by sputtering a plasma of a magnetron discharge of the corresponding materials of the sputtering cathode targets while maintaining the parameters of the sputtering processes in the ranges according to the table below. Similarly to the first example, the thickness of the substrate used was 6 mm, and the work was carried out on an industrial installation of in-line ion-plasma deposition of thin-film coatings from magnetron discharge plasma onto Von Ardenne GC330H glass. The maximum residual pressure in the spray chambers of the installation was 3.41 × 10-6 mbar.
Последовательность материалов слоев, а также соответствующих материалов мишеней, использовавшихся для их осаждения, приведена в порядке нарастания от поверхности стеклянной подложки наружу.The sequence of layer materials, as well as the corresponding target materials used for their deposition, is shown in increasing order from the surface of the glass substrate to the outside.
Всего в рамках описываемой серии было получено 18 образцов покрытий. Толщины индивидуальных слоев отдельных материалов варьировались между произведенными образцами в пределах диапазонов, приведенных в таблице, посредствам изменения времяпролетного параметра подачи подложки с промежуточной регистрацией фактических толщин через in-situ контроль спектрофотометрических характеристик формирующейся слоевой структуры. Как видно из таблицы, толщины индивидуальных слоев и их отношения в пределах использовавшихся для описываемой серии диапазонов удовлетворяют пределам, указанным в формуле изобретения. При этом, для оценки влияния состава используемых при получении отдельных слоев описываемого покрытия распылительных мишеней на качества и характеристики получаемых изделий, при изготовлении отдельных образцов серии использовались распылительные катодные мишени с различным парциальным составом (либо примесной чистотой для случаев моноэлементных мишеней), выбранным из соответствующих диапазонов, приведенных в таблице для каждого из функциональных слоев тонкопленочного покрытия, и также удовлетворяющим описанному в формуле настоящего изобретения способу получения термоустойчивого высокоселективного энергосберегающего покрытия синего цвета на стекле.In total, 18 coating samples were obtained within the framework of the described series. The thicknesses of the individual layers of individual materials varied between the produced samples within the ranges given in the table, due to a change in the time-of-flight parameter of substrate supply with intermediate recording of actual thicknesses through in-situ control of the spectrophotometric characteristics of the formed layer structure. As can be seen from the table, the thicknesses of the individual layers and their ratios within the ranges used for the described series of ranges satisfy the limits indicated in the claims. In this case, to assess the effect of the composition used in obtaining separate layers of the described coating of spray targets on the quality and characteristics of the products obtained, in the manufacture of individual samples of the series, cathode spray targets with various partial compositions (or impurity purity for cases of single-element targets) selected from the corresponding ranges were used shown in the table for each of the functional layers of the thin film coating, and also satisfying the one described in the formula of the present of his invention to a method for producing a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color on glass.
Регистрируемое рабочее давление газовой смеси в распылительных камерах установки в ходе осаждения каждого из слоев находилось для каждого из образцов серии в пределах, указанных в таблице и соответствующих допустимому согласно формуле настоящего изобретения диапазону. В свою очередь напряжение горения распыляющего магнетронного разряда и сила тока разряда для каждого из слоев покрытия в рамках описываемой серии поддерживались на одном уровне путем регулировки выходной мощности на источнике питания разряда с параллельной юстировкой баланса потоков газонапуска соответствующих осаждаемому материалу компонент смеси рабочих газов. Значения величин напряжения горения и силы тока магнетронных разрядов, поддерживавшиеся в рамках всей описываемой серии для осаждения соответствующих слоев многослойной тонкопленочной структуры, также приведены в таблице. Как можно заметить, для каждого из используемых материалов распылительных катодных мишеней они соответствуют формуле изобретения.The recorded working pressure of the gas mixture in the spray chambers of the installation during the deposition of each of the layers was for each of the series batch within the limits indicated in the table and corresponding to the acceptable range according to the claims of the present invention. In turn, the burning voltage of the spraying magnetron discharge and the discharge current strength for each of the coating layers within the framework of the described series were maintained at the same level by adjusting the output power at the discharge power source with parallel adjustment of the balance of gas inlet flows of the components of the working gas mixture corresponding to the material being deposited. The values of the combustion voltage and current magnitude of the magnetron discharges, supported throughout the described series for the deposition of the corresponding layers of the multilayer thin-film structure, are also shown in the table. As you can see, for each of the materials used for sputtering cathode targets, they correspond to the claims.
В качестве рабочего газа при распылении каждой из использовавшихся катодных мишеней выступал аргон Ar. При этом, для осаждения оксидных слоев при распылении мишеней из би-металлического сплава легированного оловом цинка ZnSn, би-металлического сплава легированного алюминием цинка ZnAl и би-металлического сплава нихрома NiCr, в распылительные вакуумные камеры дополнительно напускалась реакционная газовая составляющая, в роли которой выступал кислород О2. В свою очередь, для осаждения нитридных слоев при распылении мишеней из би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl, из алюминия Al и из вольфрама W, в распылительные вакуумные камеры дополнительно напускалась реакционная газовая составляющая, в качестве которой выступал азот N2. Контроль величины потока натекания при напуске каждой из компонент газовой смеси поддерживался при помощи расходомеров газового потока MKS Р2А. При этом, в соответствии с формулой изобретения, отношение величины газонапуска кислорода О2 к величине потока газонапуска аргона Ar поддерживалось на уровне, не превышающем 1,42, и отраженном для случая осаждения распылением в плазме магнетронного разряда каждого соответствующего материала в таблице, а отношение величины газонапуска азота N2 к величине потока газонапуска аргона Ar поддерживалось таким образом, чтобы, также приведенное для каждого конкретного материала распыляемой катодной мишени и соответствующего осаждаемого слоя покрытия в таблице, отношение интенсивности характеристического излучения ионизации распылительной компоненты смеси рабочих газов, в качестве которой выступает аргон Ar, к интенсивности характеристического излучения ионизации основной металлической компоненты мишени в случае би-металлического сплава легированного алюминием кремния SiAl, в качестве которой выступает кремний Si, и металла мишени, в случае монометаллических мишеней из алюминия Al и из вольфрама W соответственно, не превышало 48. Контроль и обеспечение стабилизации интенсивности излучения соответствующих характеристических спектральных линий распыляющих магнетронных плазменных разрядов осуществлялись при помощи системы регистрации оптической эмиссии плазмы Von Ardenne VAPROCOS РЕМ V2 с подключением по аналогово-цифровой цепи обратной связи к расходомерам газового потока напуска азотной N2-компоненты смеси рабочих газов MKS Р2А.Argon Ar acted as a working gas during the sputtering of each of the cathode targets used. At the same time, to precipitate oxide layers during sputtering of targets from a bi-metal alloy of tin-doped zinc ZnSn, a bi-metal alloy of zinc-doped zinc ZnAl and a bi-metal alloy of nichrome NiCr, a reaction gas component was additionally introduced into the spraying vacuum chambers, in which oxygen O2 . In turn, for the deposition of nitride layers during the sputtering of targets from a bi-metal alloy doped with silicon aluminum SiAl, aluminum Al and tungsten W, a reaction gas component was additionally introduced into the spraying vacuum chambers, which was nitrogen N2 . The control of the leakage flow during the inlet of each of the components of the gas mixture was maintained using the gas flow meters MKS P2A. Moreover, in accordance with the claims, the ratio of the oxygen gas inlet amount O2 to the argon gas inlet flow Ar was maintained at a level not exceeding 1.42, and reflected for the case of magnetron discharge sputtering in plasma of each corresponding material in the table, and the ratio of the nitrogen gas inlet N2 to the value of the argon gas inlet flow Ar was maintained in such a way that, also given for each specific material of the sprayed cathode target and the corresponding deposited coating layer The table shows the ratio of the intensity of the characteristic radiation of ionization of the spray component of the working gas mixture, which is argon Ar, to the intensity of the characteristic radiation of ionization of the main metal component of the target in the case of a bi-metal alloy doped with aluminum SiAl, which is silicon Si, and the target metal, in the case of monometallic targets made of aluminum Al and tungsten W, respectively, did not exceed 48. Monitoring and stabilization of intensity Radiations of the corresponding characteristic spectral lines of the sputtering magnetron plasma discharges were carried out using the Von Ardenne VAPROCOS PEM V2 optical plasma emission registration system with an analog-digital feedback circuit connected to the gas flow meters of the nitrogen inlet stream of the N2 nitrogen component of the MKS P2A working gas mixture.
Каждый из образцов был разрезан на две части, одна из которых использовалась для проведения характеристических анализов, а другая была подвергнута испытаниям по термической закалке подложки с последующим ее соединением с дополнительной прозрачной подложкой, обращенной к внешнему слою покрытия, содержащему оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, и дальнейшей сравнительной характеризацией согласно описанному ниже.Each of the samples was cut into two parts, one of which was used for performing characteristic analyzes, and the other was subjected to thermal hardening tests of the substrate with its subsequent connection with an additional transparent substrate facing the outer coating layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn -O, and further comparative characterization as described below.
Первая часть отрезов образцов, предназначенная для характеристических анализов, была подвергнута температурному воздействию в результате выдерживания в лабораторных муфельных печах Carbolite GLO 11-1G при температуре 800°С в течении 17 минут для каждого отдельного отреза. Последующий анализ мутности образцов путем расчета значения мутности на основании оценки среднеквадратичного отклонения значения интенсивности индекса цветности единичной области поверхности образца из выборки по полной поверхности в монохромном отображении, пример которой представлен на фиг. 4, продемонстрировал, что для всех 18 полученных образцов значение мутности не превышает 0,0996%.The first part of the sample sections, intended for characterization analyzes, was subjected to temperature exposure as a result of aging in laboratory Carbolite GLO 11-1G muffle furnaces at a temperature of 800 ° C for 17 minutes for each individual section. Subsequent analysis of the turbidity of the samples by calculating the turbidity value based on an estimate of the standard deviation of the color intensity index of the color index of a single region of the surface of the sample from the full-surface sample in monochrome, an example of which is shown in FIG. 4, demonstrated that for all 18 samples obtained, the turbidity does not exceed 0.0996%.
Спектры пропускания для всех 18 образцов полученного в рамках описываемой примерной серии изделия в УФ/ВИЗ/ИК-диапазоне длин волн электромагнитного излучения 250-1500 нм представлен на фиг. 5. На спектре наблюдается резкое падение интенсивности по спектральной кривой пропускания при переходе от диапазона длин волн видимого излучения к ближнему ИК-диапазону теплового солнечного излучения в области порядка 1000 нм, характерное для высокоселективных продуктов тонкопленочного осаждения энергоэффективных покрытий на стекле с двумя отражающими ИК-излучение слоями, за счет чего обеспечивается эффективное препятствование пропусканию избыточного теплового солнечного излучения на длинах волн более 1200 нм. Наряду с этим, графики спектров пропускания выходят на насыщение с асимптотическим стремлением интенсивности к нулю вдоль оси абсцисс, что указывает на качество энергоэффективности с точки зрения снижения излучательных теплопотерь при соответственно малой величине излучательной способности образцов. Численное определение интегральных параметров полученных спектров дает следующий набор диапазонов полученных характеристических значений для анализируемых образцов серии: коэффициент пропускания видимого излучения Tvis, составляющий от 46% до 51%, солнечный фактор g, составляющий от 26% до 29%, селективность S, составляющая от 1,586 до 1,964 единиц, коэффициент прямого пропускания электромагнитного излучения в диапазоне 385-790 ТГц, составляющий от 0,42 до 0,55 долей.The transmission spectra for all 18 samples obtained within the framework of the described example series of the product in the UV / VIZ / IR wavelength range of electromagnetic radiation of 250-1500 nm are shown in FIG. 5. The spectrum exhibits a sharp drop in intensity along the spectral transmittance curve during the transition from the visible wavelength range to the near infrared range of thermal solar radiation in the region of the order of 1000 nm, which is characteristic of highly selective products of thin-film deposition of energy-efficient coatings on glass with two reflecting infrared radiation layers, due to which it is possible to effectively prevent the transmission of excess thermal solar radiation at wavelengths greater than 1200 nm. Along with this, the transmission spectrum graphs become saturated with the asymptotic tendency of the intensity to zero along the abscissa axis, which indicates the quality of energy efficiency from the point of view of reducing radiative heat loss with a correspondingly small emissivity of the samples. The numerical determination of the integral parameters of the obtained spectra gives the following set of ranges of the obtained characteristic values for the analyzed samples of the series: visible radiation transmittance Tvis , from 46% to 51%, solar factor g, from 26% to 29%, selectivity S, from 1.586 to 1.964 units, direct transmission coefficient of electromagnetic radiation in the range 385-790 THz, ranging from 0.42 to 0.55 shares.
Для определения численной нормировки качеств энергоэффективности с точки зрения снижения излучательных теплопотерь в холодное время образцов использовалась безконтактная стратометрия поверхности покрытия с последующей спектроскопией дальней инфракрасной области на ИК-спектрофотометре с преобразованием Фурье (FT-IR). По результатам стратометрических измерений поверхностное омическое сопротивление тонкопленочного покрытия, задаваемое совокупной толщиной слоев серебра Ag, составило для всех образцов диапазон значений от 1,65 Ом/□ до 1,98 Ом/□ до термообработки в муфельных печах, и от 1,08 Ом/□ до 1,37 Ом/□ после термообработки в муфельных печах соответственно. При этом прямое определение соответствующего коэффициента излучательной способности образцов изделия, как интегрального параметра результирующего FT-IR спектра, дает для всех полученных образцов значение ε, равное 0,02 до термообработки и 0,01 после термообработки, что соответствует указанному техническому результату.To determine the numerical normalization of the energy efficiency qualities from the point of view of reducing radiative heat losses in the cold season of the samples, non-contact stratometry of the coating surface was used, followed by far infrared spectroscopy on an Fourier transform IR spectrophotometer (FT-IR). According to the results of stratometric measurements, the surface ohmic resistance of the thin-film coating, specified by the total thickness of Ag silver layers, for all samples ranged from 1.65 Ohm / □ to 1.98 Ohm / □ before heat treatment in muffle furnaces, and from 1.08 Ohm / □ up to 1.37 Ohm / □ after heat treatment in muffle furnaces, respectively. In this case, a direct determination of the corresponding emissivity coefficient of product samples as an integral parameter of the resulting FT-IR spectrum gives for all obtained samples a value of ε equal to 0.02 before heat treatment and 0.01 after heat treatment, which corresponds to the indicated technical result.
Колориметрия образцов в отражении со стороны подложки, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, в плоскости а*/b* международного стандарта CEILAB (D65/10°) - пример анализа представлен на фиг. 6 - дает следующие значения по цветовым квазикоординатам: положение по оси цветовой дифференциации зеленый/красный квазикоординой сетки а*, составляющее от -6,69 до -6,17 единиц; положение по оси цветовой дифференциации желтый/синий квазикоординой сетки b*, составляющее от -20,38 до -17,55 единиц.The colorimetry of the samples in reflection from the side of the substrate, opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied, in the a * / b * plane of the international CEILAB standard (D65 / 10 °) - an example of analysis is presented in FIG. 6 - gives the following values for color quasicoordinates: position on the axis of color differentiation green / red quasicoordinate grid a *, ranging from -6.69 to -6.17 units; position on the axis of color differentiation of the yellow / blue quasi-coordinate grid b *, ranging from -20.38 to -17.55 units.
При этом, соединение изделия с термоустойчивым высокоселективным энергосберегающим покрытием синего цвета на стеклянной подложке, подвергнутой термической закалке, с дополнительной прозрачной подложкой, которая обращена к внешнему слою покрытия, содержащему оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, с одной стороны позволило обеспечить повышение хемомеханической устойчивости тонкопленочного покрытия, а с другой стороны продемонстрировало сохранение достигнутых в ходе опытов и отраженных выше диапазонов результирующих характеристических значений, получаемых путем характеризации изделий методами УФ/ВИЗ/ИК- и FT-IR спектрофотометрии, безконтактной стратометрии и колориметрии в отражении со стороны подложки, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, в плоскости а*/b* международного стандарта CEILAB (D65/10°). При этом термическая закалка стеклянной подложки с нанесенным на ее поверхность термоустойчивым высокоселективным энергосберегающим покрытием синего цвета осуществлялась в печи для промышленной закалки листового стекла Glastone FC 500 при температуре нагрева 680°С на протяжении 110 сек. при равномерном профиле конвекции. Температурные профили по верхней и нижней поверхностям подложки относительно передаточных валов печи имели куполообразное распределение с выставкой «левый край-центр-правый край»: 680-684-662 по верхней поверхности; 672-678-655 нижней границе. Воздушный баланс составлял 65%, выставка сопел - 34 мм. В качестве дополнительной прозрачной подложки, обращенной к внешнему слою покрытия, содержащему оксид легированного цинком олова Zn-Sn-O, использовалось плоскополированное флоат-стекло M1 толщиной 4 мм. При этом фиксация соединенных подложек изделий осуществлялась жесткой алюминиевой рамкой с ее последующим заполнением по краю полимерным компаундом для герметизации стеклопакетных сборок вдоль всей торцевой поверхности совмещенных подложек.Moreover, the connection of the product with a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue color on a heat-hardened glass substrate with an additional transparent substrate that faces the outer coating layer containing zinc doped tin oxide Zn-Sn-O, on the one hand, made it possible to increase the chemomechanical stability of thin-film coatings, and on the other hand has demonstrated the preservation of the ranges of the resulting characteristics achieved during the experiments and reflected above values obtained by characterizing the products by UV / VIZ / IR and FT-IR spectrophotometry, contactless stratometry and colorimetry in reflection from the side of the substrate, the opposite side to which the thin-film energy-efficient optical coating is applied, in the a * / b * plane of international standard CEILAB (D65 / 10 °). In this case, the tempering of the glass substrate with a heat-resistant highly selective, energy-saving blue coating deposited on its surface was carried out in a
Таким образом, на основании вышеизложенного, представленное изделие с термоустойчивым высокоселективным энергосберегающим покрытием синего цвета на стекле, реализованное согласно приведенному способу, демонстрирует одновременное проявление качеств термоустойчивости энергосберегающего покрытия на стеклянных подложках, позволяющих осуществление термической закалки, термоупрочнения и термически-ассистированного изгибания, и выражающихся в сохранении значения мутности стеклянной подложки с энергоэффективным покрытием после температурного воздействия на уровне не выше 0,1% при допустимых температурах воздействия не ниже 780°С длительностью не менее 15 мин.; а также синего цвета энергосберегающего покрытия на стеклянных подложках в случае светоотражения с поверхности стеклянной подложки со стороны, противоположной стороне, на которую нанесено тонкопленочное энергоэффективное оптическое покрытие, достигаемого в широком диапазоне углов наблюдения и характеризуемого следующими параметрами оттенка отражения в цветовых квазикоординатах а*/b* международного стандарта CEILAB (D65/10°): а* от -7,8 до -3,5, и b* от -25 до -19; и высокой селективности энергосберегающего покрытия на стеклянных подложках, характеризуемой величиной селективности S не менее 1,575 при соответствующих коэффициенте пропускания видимого излучения Tvis, составляющим не менее 44%, и величине излучательной способности изделия, задаваемой поверхностным омическим сопротивлением тонкопленочного покрытия, не превышающим 2,7 Ом/□.Thus, based on the foregoing, the presented product with a heat-resistant highly selective energy-saving coating of blue on the glass, implemented according to the above method, demonstrates the simultaneous manifestation of the thermal stability of the energy-saving coating on glass substrates, allowing thermal hardening, heat hardening and thermally assisted bending, and expressed in maintaining the turbidity value of the glass substrate with an energy-efficient coating after temp temperature exposure at a level not higher than 0.1% at permissible exposure temperatures not lower than 780 ° С for at least 15 minutes; as well as the blue color of the energy-saving coating on glass substrates in the case of light reflection from the surface of the glass substrate from the side opposite to the side on which the thin-film energy-efficient optical coating is applied, achieved in a wide range of viewing angles and characterized by the following parameters of the reflection hue in color quasicoordinates a * / b * CEILAB international standard (D65 / 10 °): a * from -7.8 to -3.5, and b * from -25 to -19; and high selectivity of an energy-saving coating on glass substrates, characterized by a selectivity S of at least 1.575 with a corresponding visible transmittance Tvis of at least 44% and an emissivity of the product defined by the surface ohmic resistance of the thin-film coating not exceeding 2.7 Ohm / □.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141824ARU2704413C1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Heat-resistant highly selective energy-saving blue coating on glass and method of its production |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141824ARU2704413C1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Heat-resistant highly selective energy-saving blue coating on glass and method of its production |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2704413C1true RU2704413C1 (en) | 2019-10-28 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018141824ARU2704413C1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Heat-resistant highly selective energy-saving blue coating on glass and method of its production |
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2704413C1 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2421419C2 (en)* | 2006-01-11 | 2011-06-20 | Пилкингтон Груп Лимитед | Thermally treated window glass with coating |
| EP2102126B1 (en)* | 2006-12-21 | 2017-02-22 | Pilkington Group Limited | Coated glass panes and process for their manufacture |
| RU2636995C1 (en)* | 2016-10-27 | 2017-11-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Пилкингтон Гласс" | Product with hybrid energy-saving coating on glass substrate |
| RU2642753C1 (en)* | 2017-02-16 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Пилкингтон Гласс" | Blue product with hybrid energy-saving coating on glass substrate |
| EA030587B1 (en)* | 2013-02-14 | 2018-08-31 | Агк Гласс Юроп | Transparent solar-control glazing |
| RU2666809C1 (en)* | 2013-11-20 | 2018-09-12 | Сантр Люксамбуржуа Де Решерш Пур Ле Верр Э Ля Серамик (С.Р.В.С.) Сарл | Heat treatable coated article with low-e coating having zinc stannate based layer between ir reflecting layers and corresponding method |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2421419C2 (en)* | 2006-01-11 | 2011-06-20 | Пилкингтон Груп Лимитед | Thermally treated window glass with coating |
| EP2102126B1 (en)* | 2006-12-21 | 2017-02-22 | Pilkington Group Limited | Coated glass panes and process for their manufacture |
| EA030587B1 (en)* | 2013-02-14 | 2018-08-31 | Агк Гласс Юроп | Transparent solar-control glazing |
| RU2666809C1 (en)* | 2013-11-20 | 2018-09-12 | Сантр Люксамбуржуа Де Решерш Пур Ле Верр Э Ля Серамик (С.Р.В.С.) Сарл | Heat treatable coated article with low-e coating having zinc stannate based layer between ir reflecting layers and corresponding method |
| RU2636995C1 (en)* | 2016-10-27 | 2017-11-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Пилкингтон Гласс" | Product with hybrid energy-saving coating on glass substrate |
| RU2642753C1 (en)* | 2017-02-16 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Пилкингтон Гласс" | Blue product with hybrid energy-saving coating on glass substrate |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7025665B2 (en) | Sunlight shielding member | |
| RU2719816C2 (en) | Solar heat influx controlling coating with improved control characteristics | |
| US8597474B2 (en) | Substrates coated with mixtures of titanium and aluminum materials, methods for making the substrates, and cathode targets of titanium and aluminum metal | |
| US8003235B2 (en) | Coated glass pane | |
| CA2591461C (en) | Heat treatable coated article with zirconium silicon oxynitride layer(s) and methods of making same | |
| RU2535555C2 (en) | Coatings with discontinuous metal layer, which regulate solar radiation | |
| EP0995725B1 (en) | Transparent substrate coated with a stack of thin layers | |
| US11709297B2 (en) | Articles coated with coatings containing light absorption materials | |
| US9051211B2 (en) | Effects of methods of manufacturing sputtering targets on characteristics of coatings | |
| EP2627615B1 (en) | Gadolinium oxide-doped zirconium oxide overcoat and/or method of making the same | |
| EP1813582A1 (en) | Transparent substrate coated with multilayered thin films | |
| KR20040017336A (en) | Glazing provided with stacked thin layers reflecting infrared rays and/or solar radiation | |
| CN112218834A (en) | Low-emissivity, matchable coated article with doped seed layer under silver and corresponding method | |
| CN114620951A (en) | Heat treatable coated glass pane | |
| KR20040044524A (en) | Optical coatings and associated methods | |
| RU2636995C1 (en) | Product with hybrid energy-saving coating on glass substrate | |
| EP1771684B1 (en) | Fireplace or stove with a ceramic glass panel and method for manufacturing such a panel | |
| RU2704413C1 (en) | Heat-resistant highly selective energy-saving blue coating on glass and method of its production | |
| RU2683727C2 (en) | Architectural glass with low emission coating, having a multilayer structure, having a high strength, and / or way of its manufacture | |
| RU2420607C1 (en) | Procedure for application of heat shielding coating on polymer material | |
| RU2728005C1 (en) | Heat-resistant highly selective energy-saving bronze color coating on glass and method of its production | |
| WO2011071737A2 (en) | Solar control single low-e series with low visible reflectance | |
| RU2735505C1 (en) | Heat-resistant highly selective energy-saving green coating on glass and method of production thereof | |
| RU2734189C1 (en) | Heat-resistant highly selective energy-saving silver coating on glass and method of its production | |
| WO2021019259A1 (en) | Coated substrate |