本发明专利技术揭示高透过减反射防刮伤超硬玻璃及其制备方法，其为非晶态的氮化碳镀层在玻璃增透减反射和表面强度改进的具体应用。本发明专利技术提供的技术方案是：高透过减反射防刮伤超硬玻璃，包括玻璃基板，在玻璃基板上设置镀层结构，距离玻璃基板由近及远依次设置NB2O5镀层，厚度为21-30nm；SiO2镀层,厚度为20-30nm；NB2O5镀层,厚度为45-65nm；SiO2镀层,厚度为40-60nm；AL2O3镀层,厚度为9-16nm和CNx镀层,厚度为8-20nm。本发明专利技术技术方案可实现玻璃在可见光380-780nm波段反射率最低达到5％以下，最高透过率在93％以上；在玻璃双面镀制混合该膜层，可实现玻璃在可见光380-780nm波段反射率最低达到1.5％以下，最高透过率在96％以上。取得高透过率、低反射率的光学性能，同时增加了抗磨擦、抗划伤的超硬功能。
【技术实现步骤摘要】
： 本专利技术涉及玻璃制造领域，具体涉及高透过减反射防刮伤超硬玻璃及其制备方 法。
技术介绍
： 高透过减反射薄膜，在改善玻璃的光透性方面的运用已经趋于成熟，其主要通过 复合镀层设计来改变玻璃反射面的光强从而改变透射区的光强，达到减反增透的效果。为 了持久保持高透过减反射薄膜性能和使用寿命，需要对其表面再次进行合理的处理，增强 玻璃的表面强度，适用更加苛刻的环境要求。通过复合镀层的方式成为首选的方向 现有技术中通过氮化硅镀层来改性玻璃的强度，但是在特殊的应用领域依然不能 满足要求，研究出表面强度更高的玻璃成为一种需求，其中材料的选择和应用一直制约这 技术的进一步发展的瓶颈。 目前在硬质材料研究方面，氮化碳问世，迅速引起全世界科学界和工程技术界的 强烈反响和巨大震动。 制备氮化碳的实验是在1989年首先从理论上预言4年之后获得成功的.在分析 一系列超硬材料结构，如最硬的材料金刚石，体积弹性模量B高达435GPa(吉帕），立方 氮化硼B = 369GPa，以及硬度相对较低的碳化硅（SiC)，碳化硼（B4C)和氮化硅（Si3N4) 等超硬材料后，发现其中β _Si3N4已经有大量的研究结果，于是提出以C取代Si会产生 怎样的结果计算表明，得到的数据令人振奋，β -C3N4晶体的体积弹性模量B = 483GPa ! 而材料的体积弹性模量B的大小正是表征材料硬度高低的宏观物理量.这就从理论上首次 预言了氮化碳的硬度可能比以往世界上最硬的金刚石还要高. 在自然界，至今还没有发现天然存在的氮化碳晶体，而1993年竟然在实验室人 工合成硬度超过金刚石的这种新材料.这一轰动性的事件一经在美国《科学》和《纽约时 报》上报道，成为轰动性科技新闻后，立即引起全世界材料界的关注.于是世界上许多实 验室开展了这项研究，一时间形成热潮.在研究机构，国防部门和公司企业的共同协作 下，一些实验室很快取得很好的成果.这有力地说明，学者与企业家携手合作在高新技术 发展过程中的重要性. 氮化碳薄层材料经过一年多的摸索实验，已经发展了若干有效的高新制备技术. 美国哈佛大学采用Nd:YAG激光溅射与荷能离子束方法，美国西北大学采用直流 磁控溅射技术，此外，还有激光等离子体淀积法，电子增强热丝化学气相淀积法，直流电 弧等离子体化学气相淀积法等，近来又提出准分子激光消融，溅射与低能离子束法，以 及电子回旋共振与离子束法等设计灵巧的制备技术.可见β - C3N4晶体的制备技术有多 种，但存在一个共同的关键问题，就是必须使氮在氮化碳薄层中的含量增加到接近理论数 值57%，从而在性能上达到预期的最高硬度等优异性能. 分析表明，表征物质硬度大小的体积弹性模量Β强烈依赖物质的化学键长度.具 有共价键结合的0-C3N4结构键长比金刚石短，所以这种材料具有极高的硬度，超过金刚 石的硬度.因而可以成为各种工业产品表面的抗磨损涂层，从而大大延长产品的寿命，使 众多成品更加完善而耐用. 经实际测量，超硬共价键β -C3N4材料中的声速比β -Si3N4大20%，这表明氮 化碳具有高热导率.利用此特性，至少在两个方面有重要的应用.其一是开发高热导率器 件；其二是在微电子技术上的应用.特别是在特大规模集成电路中发挥特殊的作用.由于 特大规模集成电路一个单片的元器件数目已高达数千万个，因此散热成为不可忽视的问 题.利用高热导0-C3N4作为热沉（散热器），可以圆满地把大量元器件散发的热最迅速 传导出去，保证以集成电路为核心的各种电子仪器和计算机正常运行. i3_C3N4结构中氮元素占4/7,所以，其化学惰性和稳定性比金刚石高，具有比金 刚石还要高的耐氧化温度.这对在特殊条件下工作的部件有极重要的应用价值.如高温高 压条件下工作的特殊引擎部件，只要在部件表面淀积上一层氮化碳薄层即可得到有效保 护· β -C3N4晶体的能隙很宽，达到6. 3eV(电子伏），比金刚石5. 5eV还大.预计可 以制备新型激光器件，其波长是以往从来没有达到的范围.又由于这种材料的能隙大小与 含氮量有关，所以氮化碳还可以研制新型的可变带隙半导体器件. 新设计的β -C3N4材料，在结构上C-N键与金刚石的C一C键相类似，而又具有 i3-Si3N4结构，晶体结构对称性差，因此可以具有很大的非线性光学系数，在光学系统 有十分重要的应用前景，固体激光器因受晶体自身的制约，光波长是固定的.为了开拓激 光的波长范围，以适应实际
对不同波长激光的需要，利用某些晶体在受到强电磁 场作用时产生非线性极化，引起非线性光学效应，可以通过倍频、和频、差频和参量过程， 能够得到与入射激光波长不同（颜色不同）的激光.所以具有非线性光学系数的i3_C3N4 可能是一种能够实现光频变换的新材料.意义重大，有待开发应用. 作为表面材料的运用，氮化碳镀层作为硬质材料，目前还在于实验室实验阶段，一 般采用高压热解、离子注入、反应溅射方法，研究应用于金属刀具、陶瓷及家用器具常用材 料表面加硬领域，其研发技术均是在非透明基材上镀制的非透明加硬镀层。由于未能获得 晶态的氮化碳。在金属刀具、陶瓷等材料上实验，由于衬底和层料的应力差较大，都存在有 薄层断裂、脱落，并且有镀层不均匀等现象，硬度也大大降低。再者现已有技术开发的氮化 碳薄层在可见分光波段透过率都在70 %以下，不能应用于透过率要求在90%以上的光学 玻璃产品，如手机、电脑、电视等玻璃保护面板。 为了在现有的高透过减反射薄膜基础上应用非晶态的氮化碳镀层，进而升级高透 过减反射玻璃产品，依然面临诸多的技术问题。采用光学薄膜干涉原理，并在AR高透过减 反射多层纳米薄膜的基础上与CNx超硬镀层的组合，设计多层光学和超硬CNx纳米薄膜组 合，在玻璃基板上制成具有高透减反射光学性能和超硬度耐磨的钻面防刮伤镀层成为要攻 克的技术方向。但是制备C3N4膜的难点是不易成膜及各层之间的内应力消除难，内应力存 在于膜层结构中会消弱膜层的硬度和耐磨性，同时在玻璃基板上设置的缓冲层和与过渡层 及过渡层与超硬层之间的内应力的产生和不断累积。将消弱各层之间的附着性、各层内部 产生缺陷，致密性差。同时溅射沉积时的微针孔效应可使薄膜内部空位和移位离子，造成薄 膜体积增大，产生内应力。其根本原因在于C3N4的晶体结构有五种，S卩α相、β相、立方 相、准立方相、类石墨相。这五种C3N4相中除了类石墨相外，其它四种相的硬度都接近金刚 石。如何有效控制成膜中石墨相的含量是关键，成膜中石墨相的产生将使C3N4薄膜固有应 力突变增大，直接表现在硬度和耐磨性下降，透过率也同时下降。
技术实现思路
： 本专利技术要解决的技术问题在于揭示， 其为非晶态的氮化碳镀层在玻璃增透减反射和表面强度改进的具体应用。 为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是： 高透过减反射防刮伤超硬玻璃，包括玻璃基板，在玻璃基板上设置镀层结构，距离 玻璃基板由近及远依次设置ΝΒ 205镀层，厚度为21-30nm ;Si02镀层，厚度为20-30nm ;NB205 镀层，厚度为45-65nm ;Si02镀层，厚度为40-60nm ;AL203镀层，厚度为本文档来自技高网...
【技术保护点】
高透过减反射防刮伤超硬玻璃，包括玻璃基板，其特征在于：在玻璃基板上设置镀层结构，距离玻璃基板由近及远依次设置NB2O5镀层，厚度为21‑30nm；SiO2镀层,厚度为20‑30nm；NB2O5镀层,厚度为45‑65nm；SiO2镀层,厚度为40‑60nm；AL2O3镀层,厚度为9‑16nm和CNx镀层,厚度为8‑20nm。
【技术特征摘要】
1. 高透过减反射防刮伤超硬玻璃，包括玻璃基板，其特征在于：在玻璃基板上设置镀 层结构，距离玻璃基板由近及远依次设置ΝΒ20 5镀层，厚度为21-30nm ;Si02镀层，厚度为 20-30nm ;NB205镀层，厚度为45-65nm ;Si02镀层，厚度为40-60nm ;AL203镀层，厚度为 9-16nm和CNx镀层，厚度为8-20nm。2. 高透过减反射防刮伤超硬玻璃，包括玻璃基板，其特征在于：在玻璃基板上设置镀 层结构，距离玻璃基板由近及远依次设置ΝΒ20 5镀层，厚度为21-30nm ;Si02镀层，厚度为 20-30nm ;NB205镀层，厚度为45-65nm ;Si02镀层，厚度为40-60nm ;SiNx镀层，厚度为 8-15nm和CNx镀层，厚度为8-20nm。3. 根据权利要求1或2所述的高透过减反射防刮伤超硬玻璃，其特征在于：所述ΝΒ205 镀层以为Ti02替换。4. 高透过减反射防刮伤超硬玻璃的方法，玻璃基板上镀制镀层复合结构，其特征在： 距离玻璃基板由近及远依次镀制ΝΒ20 5镀层，厚度为21-30nm ;Si02镀层，厚度为20-30nm ; ΝΒ205镀层，厚度为45-65nm ;Si02镀层，厚度为40-60nm ;AL203镀层，厚度为9-16nm和 CNx镀层，厚度为8-20nm。5. 根据权利要求4所述的高透过减反射防刮伤超硬玻璃的方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐日宏，徐天辅，詹达勇，韩辉，杨来远，
申请(专利权)人：深圳市三鑫精美特玻璃有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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