[發明專利]多元摻雜的ZnO鍍膜材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810922772.9
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN108947518A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 楊曄;宋偉杰;蘭品軍;李佳;黃金華;王肇肇;許君君;朱永明
• 申請（專利權）人: 寧波森利電子材料有限公司
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/64;C03C17/36
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 文芳

本發明公開了一種多元摻雜的ZnO鍍膜材料，所述多元摻雜的ZnO鍍膜材料的原料組份包括：氧化鋅粉體與摻雜氧化物粉體，其中，摻雜氧化物粉體質量/(氧化鋅粉體質量+摻雜氧化物粉體質量)＝1～10wt％，同時，該摻雜氧化物粉體由第一摻雜組份與第二摻雜組份構成，該第一摻雜組份為氧化銦，其含量為總摻雜氧化物粉體質量的30～100wt％，該第二摻雜組份為氧化鎵、氧化釔、氧化錫、氧化硅、氧化鈦中的一種，其含量為總摻雜氧化物粉體質量的0～70wt％，以及，該多元摻雜的ZnO鍍膜材料的原料中不包括氧化鋁成分。本發明的優點是：綜合性能較佳。本發明還公開了該多元摻雜的ZnO鍍膜材料的制備方法和應用。

技術領域

本發明涉及鍍膜材料技術領域，尤其是涉及一種多元摻雜的ZnO鍍膜材料。本發明還涉及該多元摻雜的ZnO鍍膜材料的制備方法和應用。

背景技術

目前Low-E玻璃主要采用離線的磁控濺射鍍膜方式生產。根據銀層數量的多少，Low-E鍍膜玻璃的膜系結構可以分為單銀、雙銀以及三銀體系。典型的單銀Low-E玻璃的膜系結構如圖6所示，雙銀以及三銀的膜層結構則可視為單銀膜層結構的疊加。在膜系中，功能膜起到控制整個膜系的表面電阻作用，決定了膜系的輻射率，并直接影響膜系的透射比和反射比。通常的功能膜采用銀作為材料，但由于銀較軟、不耐磨、耐水氧腐蝕性差，因此銀膜兩側需要介質膜。第一層介質膜一般為金屬氧化物膜，主要作為銀膜的生長緩沖層，同時兼有調節膜系光學性能和顏色的作用。外層介質膜也是金屬氧化物膜，它既是減反射膜也是保護膜。在可見光和近紅外太陽能光譜中起減反射作用，以提高此波長范圍內的太陽能透射比，同時保護銀膜，提高膜系的理化性能。

在眾多的氧化物材料中，2wt％Al₂O₃摻雜的ZnO(簡稱AZO)材料具有折射率匹配、可見光透過率高、濺射效率高、廉價、適合工業化生產以及作為Ag連續生長的優質緩沖層等優點，已經作為第一層介質膜和外層介質膜在Low-E中得到應用。但是AZO作為外層介質膜應用起來并不是特別理想，存在著對Ag層保護不徹底、膜層結合力不足等系列問題：(1)耐濕熱穩定性差。在空氣中放置一段時間后Ag層容易氧化，出現系列白點，進而影響Low-E玻璃存放的長久性。(2)鋼化熱處理過程中的熱穩定性差。Low-E玻璃使用前需要進行空氣氣氛下600℃以上的高溫鋼化處理，外界空氣中的氧以及Low-E膜中堆積的氧極易穿透AZO層擴散至Ag層，導致Ag膜的氧化失效。(3)AZO層與Ag層的附著力較差，在搬運過程中膜面觸碰與摩擦會造成薄膜脫落等，進而影響膜面的質量。

為了解決上述問題，目前的做法是在Ag膜與AZO薄膜之間插入很薄NiCr阻擋層。NiCr層在該膜系中起到了兩方面的作用：NiCr可與殘余的氧氣反應，進一步阻擋氧、水汽對Ag膜的侵蝕，另外作為粘結層提升Ag膜與AZO膜之間的附著力。然而NiCr使用存在的最大問題在于其對可見光強烈的吸收，特別是應用在高端的雙、三銀體系中，可見光透過率降低了近5～10％。因此在膜系結構摒棄NiCr、直接采用高透的ZnO層作為阻擋層經成為Low-E鍍膜行業未來發展方向的共識。

本申請人調查發現，隨著中國所生產的Low-E玻璃越來越多的出口到國外，國外客戶對高質量的高透雙銀以及三銀low-E需求量激增。而且一個多月的海上運輸，要求鍍膜玻璃具有較高的耐濕熱性能。因此從鍍膜材料角度，開發出具有高度濕熱穩定性的ZnO材料，將有助于進一步提升Low-E膜系Ag層的穩定性，可以提升我國Low-E鍍膜行業的產品競爭力。

針對ZnO/Ag/ZnO體系以及單層的ZnO薄膜的濕熱以及高溫環境穩定性，國內外的研究者開展了大量的研究：