获得着色玻璃板的方法和设备技术

本发明专利技术涉及在玻璃基材上沉积涂层的方法，所述方法的特征在于在真空沉积装置的同一个腔室中通过等离子体同时共溅射以下物质的步骤：‑ 由第一元素的氧化物、氮化物或氮氧化物组成的材料制成的第一组分，‑ 由金属形式第二元素组成的第二组分，以及将与第一元素不同的第三元素的氢化物、卤化物或有机化合物引入到所述等离子体中以便在装置的出口处回收所述基材，所述基材覆盖有包含所述第一、第二和第三元素的所述涂层，所述涂层由分散在所述第一和第三元素的无机基质中的第二元素金属纳米颗粒组成，特别地呈第一和第三元素的氧化物、氮化物或氮氧化物形式，所述涂层在可见区域显示等离子激元吸收峰，所述峰必要时任选地进行额外的热处理步骤。本发明专利技术还涉及实施上述方法的设备。

Methods and equipment for obtaining coloured glass plates

The present invention relates to a method for depositing a coating on a glass substrate. The method is characterized by a step by plasma simultaneously sputtering the following material in the same chamber of a vacuum deposition device: a first component made of a material consisting of oxide, nitride, or nitrogen oxide of the first element. The second components of the second element and the hydride, halide or organic compound of the third elements different from the first element are introduced into the plasma to recover the base material at the outlet of the device. The substrate covers the coating containing the first, second, and third elements, the coating described. Composed of second element metal nanoparticles dispersed in the inorganic matrix of the first and third elements, in particular the oxides, nitrides, or nitrogen oxides of the first and third elements, the coating shows the plasmon polaritons absorption peak in the visible region, and the peak is selected for additional heat treatment steps when necessary. . The invention also relates to a device for the implementation of the above method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】获得着色玻璃板的方法和设备本专利技术涉及在玻璃基材表面处理领域中的方法和设备，用于在其上沉积涂层，赋予涂层合适的着色，而不必向玻璃的初始组成中添加额外的金属氧化物。通常，所述处理旨在改变玻璃板（vitrage）的表面外观，特别地由浮法玻璃类型的工业方法产生的无色平板玻璃的表面外观，以在其形成后简单地通过沉积薄层涂层赋予其着色，所述涂层由在可见光区具有等离子激元吸收峰（plasmonabsorptionpeak）的材料组成。在建筑玻璃板领域，许多研究致力于开发具有各种性能的创新玻璃：用于控制日光的玻璃板，自洁玻璃或着色玻璃。越来越多的研究还涉及将多种性能结合起来的玻璃板，特别是具有一种或多种功能性的着色玻璃板，例如控制日光，隔热（低幅射玻璃板），电磁屏蔽，加热，亲水或疏水功能，光催化（自洁玻璃），改变可见光的反射水平（防反射或镜面玻璃板）。当希望获得着色玻璃时，现有的工业方法包括向浮法玻璃熔浴中添加颜料（通常为金属氧化物）。在玻璃制造期间，取决于玻璃板所期望的最终颜色，因此可以使用各种金属氧化物：用于红色的CuO，用于紫色的MnO，或用于蓝色的CoO。这使玻璃在其本体上着色。虽然这种方法实施相对简单，但它有一个主要缺点。在玻璃制造过程中使用颜料会污染熔浴，这意味着必须在特定的浴中制造特定的颜色。特别地，颜色变化总是需要制造过渡玻璃：因此大量的玻璃损失直至获得所需的颜色。这涉及生产水平的巨大损失以及设备生产率的巨大损失，如果希望改变其颜色，最终会导致玻璃板成本明显增加。因此这种方法缺乏适应客户不断变化的需求的灵活性。在着色玻璃的生产中允许更大的灵活性的有利的解决方案包括在其上以一层或多层沉积涂层，并且在这种情况下，可以容易地调整和修改所述涂层的色度学特性。因此，根据第一方面，本专利技术的目的是提出一种用于实施它的简单方法和设备，所述方法使得可以沉积容易调节色度学的涂层。如已知的那样，基材可以通过几种不同的技术在气相中用一种或多种特定材料的薄层进行涂覆：根据称为热解的第一种方法，以气体，液体或固体形式供应的待沉积产品的前体在热基材（T>500℃）上分解。在气态前体的情况下，该方法被称为AP-CVD（常压化学气相沉积）或更一般地热CVD。本专利技术不涉及这样的方法。根据第二种沉积方法，使用称为阴极溅射或“磁控管溅射”的方法，其包括在磁场下在超高真空中进行沉积，通过溅射待沉积的材料或材料的前体。例如在专利US6,214,183中描述了这种设备的实施例。已描述的第三种方法，其最初在微电子领域开发并且被称为PE-CVD（用于等离子体增强化学气相沉积）。根据该方法，代替使用由待沉积材料制成的靶，待沉积材料的前体以气体的形式被注入并且在等离子体的放电中被分解。该方法通常在10毫托至500毫巴（1托=133帕，1巴=0.1兆帕）的压力下进行。通常在室温下使用基材或者将基材加热到相对较低的温度（例如低于350℃）以提供沉积层的机械性能和附着性能。由于基材承受的温度适中，该技术可用于涂覆对温度敏感的基材，例如由塑料构成的基材。例如在申请EP0149408中描述的这种方法。磁控溅射方法和较小程度的PE-CVD方法必须在真空下在一台设备中进行，因此单独采用的灵活性非常有限。如上所述，本专利技术的目的之一是通过提出制造方法来改进上述问题，所述制造方法可以被调制并且允许快速灵活地适应玻璃板所需的色度学，和此外所述方法是经济的并且不会导致浮法玻璃生产的明显损失。根据本专利技术，描述了一种结合磁控管溅射和PE-CVD原理的方法，用于将涂层沉积在原则上最初为无色的基材（商业中通常称为透明（clear）玻璃）上，以使其具有可适应性的颜色。本专利技术的应用提供了几个优点。首先，颜色的产生完全独立于根据本专利技术原则上无色的玻璃（无色玻璃）的制造。因此，可以预先制造玻璃而不必预先确定其着色。薄层也可以获得少量的着色玻璃；因此本方法更加灵活和适应需求。由于本专利技术，可以生产不同颜色和不同比例的层，而不会有大量玻璃的中间损失。已知的沉积方法可以通过在真空下称作靶的磁控溅射技术来制造主要由金属纳米颗粒和介电层组成的叠层。例如，出版物“PreparationandopticalcharacterizationofAu/SiO2compositefilmswithmultilayerstructure,H.B.Liao,WeijiaWen,G.K.L.Wong,JournalofAppliedPhysics,2003,Vol.No.93,4485”描述了制备SiO2/Au叠层，其吸收约530nm的波长并且在透射中具有红色。申请WO2010/106370描述了一种用于在基材上沉积涂层的方法，其中前体的溶液通过CVD，AP-CVD或热解在加热至330-370℃的基材上进行沉积，以获得掺杂有铝的氧化锡，氧化钛或氧化锌的基质膜，其中掺入了金纳米颗粒。所述方法似乎不够灵活，也不适用于工业规模的应用，特别是用于通过浮法获得的平板玻璃基材上的大尺寸玻璃着色，所述平板玻璃基材通常具有约几米的宽度。本专利技术方法提供了着色层中涂层的简单且经济的生产，其根据可容易地调节的波长吸收入射的可见光辐射，其由嵌入电介质（特别地氧化物）基质中的金属纳米颗粒组成。更具体地说，本专利技术涉及在玻璃基材上沉积涂层以改变其色度学的方法，所述方法的特征在于其至少包括以下步骤：a）使所述基材通过用于通过阴极溅射进行真空沉积的装置，b）将气体引入所述真空沉积装置并由所述气体产生等离子体，c）在真空沉积设备的同一个室中同时共溅射：-由第一元素的氧化物、氮化物或氮氧化物组成的材料制成的第一组分，优选地第一组分的氧化物，和-由第二元素的金属形式组成的第二组分，所述共溅射通过所述等离子体获得，d）将与第一元素不同的第三元素的氢化物、卤化物或有机化合物引入所述等离子体中，e）在装置的出口处回收所述基材，所述基材覆盖有包含所述第一、第二和第三元素的所述涂层，所述涂层由分散在所述第一和第三元素的无机基质中的第二元素金属纳米颗粒组成，特别地呈第一和第三元素的氧化物、氮化物或氮氧化物形式，所述涂层在可见光区域显示等离子激元吸收峰，或e'）在装置的出口处回收所述基材，所述基材覆盖有包含所述第一、第二和第三元素的所述涂层，并于合适的温度（优选高于400°且低于玻璃的软化点）加热整体足够的时间以获得由分散在所述第一和第三元素的无机基质中的第二元素金属纳米颗粒组成的涂层，特别地呈第一和第三元素的氧化物、氮化物或氮氧化物形式，所述涂层在可见光区域显示等离子激元吸收峰。因此，本专利技术涉及一种用于在玻璃基材上沉积涂层的方法，所述方法包括以下步骤：将由第一元素的氧化物，氮化物或氧氮化物（优选氧化物）组成的材料制成的第一组分以及由金属形式第二元素组成的第二组分在真空沉积设备的同一个室中通过等离子体同时共溅射。根据本专利技术，将与第一元素不同的第三元素的氢化物，卤化物或有机化合物引入所述等离子体中，以回收覆盖有包含所述第一，第二和第三元素的涂层的所述基材，其中在设备的出口。根据本专利技术，由此获得的所述涂层由分散在所述第一和第三元素的无机基质中的第二元素的金属纳米颗粒组成，并且其在可见光区域中显示等离子激元吸收峰，其给予由此获得的玻璃板的最终着色，如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在玻璃基材上沉积涂层的方法，所述方法的特征在于它包括以下相继的步骤：a）使所述基材通过用于通过阴极溅射进行真空沉积的装置，b）将气体引入所述真空沉积装置并由所述气体产生等离子体，c）在真空沉积设备的同一个室中同时共溅射：‑ 由第一元素的氧化物、氮化物或氮氧化物组成的材料制成的第一组分，‑ 由第二元素的金属形式组成的第二组分，所述共溅射通过所述等离子体获得，d）将与第一元素不同的第三元素的氢化物、卤化物或有机化合物引入所述等离子体中，e）在装置的出口处回收所述基材，所述基材覆盖有包含所述第一、第二和第三元素的所述涂层，所述涂层由分散在所述第一和第三元素的无机基质中的第二元素金属纳米颗粒组成，所述涂层在可见光区域显示等离子激元吸收峰，或在装置的出口处回收所述基材，所述基材覆盖有包含所述第一、第二和第三元素的所述涂层，并于合适的温度加热整体足够的时间以获得由分散在所述第一和第三元素的无机基质中的第二元素金属纳米颗粒组成的涂层，所述涂层在可见光区域显示等离子激元吸收峰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.09 FR 15620451.在玻璃基材上沉积涂层的方法，所述方法的特征在于它包括以下相继的步骤：a）使所述基材通过用于通过阴极溅射进行真空沉积的装置，b）将气体引入所述真空沉积装置并由所述气体产生等离子体，c）在真空沉积设备的同一个室中同时共溅射：-由第一元素的氧化物、氮化物或氮氧化物组成的材料制成的第一组分，-由第二元素的金属形式组成的第二组分，所述共溅射通过所述等离子体获得，d）将与第一元素不同的第三元素的氢化物、卤化物或有机化合物引入所述等离子体中，e）在装置的出口处回收所述基材，所述基材覆盖有包含所述第一、第二和第三元素的所述涂层，所述涂层由分散在所述第一和第三元素的无机基质中的第二元素金属纳米颗粒组成，所述涂层在可见光区域显示等离子激元吸收峰，或在装置的出口处回收所述基材，所述基材覆盖有包含所述第一、第二和第三元素的所述涂层，并于合适的温度加热整体足够的时间以获得由分散在所述第一和第三元素的无机基质中的第二元素金属纳米颗粒组成的涂层，所述涂层在可见光区域显示等离子激元吸收峰。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤e）期间，温度高于400°且低于玻璃的软化点。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，特别地所述无机基质是所述第一和第三元素的氧化物、氮化物或氮氧化物。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一元素选自钛、锆、锡、铟、铝、锡或硅、锌。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第三元素选自钛，锆、锡、铟、铝、锡或硅、锌。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中第一组分是第一元素的氧化物。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二组分在由Ag、Au、Ni、Cr、Cu、Pt、Pd组成的组的金属中选择，和优选选自Ag、Ni、Cu、Au。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述等离子体气体是选自氩、氪或氦的中性气体。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将包含氧和/或氮的反应性气体与所述中性气体混合并引入所述装置，特别地将包含二氧和/或二氮的反应性气体与所述中性气体混合并引入所述装置。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤c）包括在所述用于通过阴极溅射进行真空沉积的装置中溅射靶，该靶包括由第一组分的氧化物、氮化物或氮氧化物的混合物组成的部件和由金属形式第二组分组成的部件。11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤c）包括在所述用于通过阴极溅射进行真空沉积的装置中溅射由第一组分的氧化物、氮化物或氮氧化物组成的第一靶以及由金属形式第二组分组成的第二靶。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一组分是氧化钛，其中所述第二组分在由Au、Ni、Cu、Ag组成的组中选择，其中所述中性气体是氩气，与氧混合并且其中第三元素是硅，所述硅优选以有机金属硅，优选TEOS或HMDSO的形式引入到所述装置中。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括附加步骤，所述附加步骤包括在步骤e）期间将所述基材加热至高于400°且低于所述玻璃的软化点的温度。14.通过前述权利要求中任一项所述的方法能获得的玻璃板，其包含其上沉积涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：L马格登科萨武雷，R阿吉亚尔，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：法国,FR