色彩与反射率可控镀膜玻璃的制备与表征

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:tianstone
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采取离线磁控溅射镀膜工艺,在玻璃上镀制多层介质膜,通过薄膜干涉的方式,使得玻璃表面着色。该方法的色彩的可控性和操作灵活性较强,改变了传统玻璃的着色方式,可根据要求设计不同的膜系,赋予玻璃不同的颜色,使其转变成为具有鲜活色彩的装饰材料和功能材料,可广泛应用于建筑工程、家居装饰、汽车和智能显示领域。  本文用TFCalc软件进行了膜系设计和计算;在普通浮法玻璃衬底上,以金属钛为靶材,以O2为反应气体,采用直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜;以SiO2为靶材,采用射频溅射制备SiO2薄膜。TiO2和SiO2分别作为高、低折射率材料,镀制多层复合介质膜,成功制备出了五种颜色的装饰型镀膜玻璃和三种功能型彩色镀膜玻璃,并测试了彩色复合膜的耐久性。主要工作内容如下:  1、用金属钛做靶材,研究、测试了磁控溅射直流电压与O2流量之间存在的迟滞曲线。改变O2流量(0→1.1→0 sccm),O2流量从0.4过渡到0.5 sccm时,直流电压发生突变;当O2流量<0.4 sccm时,制备的薄膜呈现出金属色;当O2流量>0.5 sccm时,薄膜呈现出透明状,Ti元素可认为近乎被完全氧化。随着O2流量的增加,薄膜的沉积速率下降;在O2流量为1.0 sccm,获得较高的溅射效率和符合化学计量比的高折射率TiO2薄膜。  2、在纯Ar气氛下,所制备的二氧化硅薄膜折射率升高,主要是由于 SiO2薄膜缺氧导致的。增大沉积气压,二氧化硅薄膜表面结构疏松,折射率随之减小。在混合Ar和O2溅射气氛下,随着O2流量的增加,TiO2薄膜的折射率和溅射效率均有所下降。  3、以 TiO2和 SiO2为介质膜,在玻璃表面形成三层对称膜系结构,制备出了紫色、蓝色、绿色、黄色、粉色五种彩色镀膜玻璃,各类颜色样品的反射色坐标分别为紫色(0.295,0.161);(0.235,0.264);(0.257,0.430);(0.469,0.441);(0.427,0.266)。此外,制备出了截止蓝光、截止紫外和“镜面”镀膜玻璃,截止蓝光镀膜玻璃的蓝光截止率为58.6%,有效地降低了蓝光的透过率;截止紫外镀膜玻璃可完全屏蔽紫外线,波长大于400 nm的可见光平均透过率约为86%;“镜面”镀膜玻璃具有效果,可见光区平均反射率约为60%,平均透射率约为40%。  4、镀膜玻璃具有较强的抗碱腐蚀能力,但其抗酸腐蚀能力较弱。随着酸腐蚀时间的延长,镀膜玻璃反射谱线向短波方向漂移且峰值反射率降低。通过盐酸对单层 TiO2薄膜的腐蚀实验,得出了反射谱线漂移的原因,主要是高浓度的小尺寸H+进入TiO2薄膜的非晶纤维组织间隙,对内部和表面组织侵蚀,造成薄膜内部形成孔洞结构,使得腐蚀后的膜层折射率和物理厚度下降。对薄膜进行500℃的热处理,其抗酸腐蚀能力显著提升。
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