双银低辐射镀膜玻璃钢化后黑点缺陷的影响因素探讨

双银低辐射镀膜玻璃钢化后黑点缺陷的影响因素探讨

张学善

天津南玻节能玻璃有限公司 天津 301700

摘要：双银低辐射镀膜玻璃因其优异的热力学性能，作为节能玻璃中的高端产品，越来越多地被应用于家电、汽车、住宅等领域。在产品生产过程中由于受很多因素的影响，会使钢化后的双银镀膜玻璃产生黑点缺陷。基于此，本文详细分析了双银低辐射镀膜玻璃钢化后黑点缺陷的影响因素及其改善措施。

关键词：双银低辐射镀膜玻璃；黑点缺陷；影响因素；改善措施

双银低辐射镀膜玻璃突出了玻璃对太阳热辐射的遮阳效果，将玻璃的高透光性与太阳热辐射的低透过性巧妙地结合在一起，有较高的可见光透过率，可有效地限制夏季室外的热辐射进入室内。然而，双银低辐射镀膜玻璃产品在生产控制及品质检验过程中，黑点缺陷对玻璃产品外观质量的影响明显，由于其受工艺、设备、材料等各方面因素的影响，缺陷产生的概率较大，因此黑点缺陷成为玻璃生产企业重点控制的缺陷之一。因而，在实际生产中，需掌握产品缺陷产生的主要原因，准确地进行判断并给出正确的处理方式。

一、双银低辐射镀膜玻璃

Low-E(Low Emissivity)镀膜玻璃也称低辐射镀膜玻璃，具有良好的采光、隔热围护等功能，能针对应用特点和地区背景，设计出不同光学、热学和颜色特性，以满足建筑节能、美学等要求。双银镀膜玻璃是优良的建筑节能围护材料，建筑设计师可根据采光、隔热和遮阳等要求进行选配，双银镀膜玻璃可制成采光型或遮阳型，双银系列通过降低太阳能得热指标实现遮阳，其较单银有更佳的保温性能。双银Low-E玻璃主要在玻璃表面上利用磁控溅射法沉积多层膜材,在多层膜层材料中沉积两层以上的纯银基材而成的高性能玻璃制品。双银Low-E玻璃传热系数较单银Low-E更低，能进一步提高外窗保温性能，真实达到冬暖夏凉。简单来说，由于双银Low-E玻璃大幅减少了室内外环境透过玻璃进行的热量交换，因此当空调进行制暖或制冷时，在室内温度达到了设定温度后，空调就能更长时间的处于待机状态，从而节省耗电量。

可钢化镀膜玻璃的颜色是由其膜层材料和各膜层厚度所决定的。对于镀膜工艺技术成熟的厂家，部分的镀膜产品都可以做成可钢化镀膜产品。以往生产低辐射镀膜玻璃的顺序是根据客户订单先安排玻璃原片切割成为客户所需尺寸，再磨边、钢化、镀膜、中空。这种生产方式往往生产效率不高、补片麻烦、交货期长、成本高。而可钢化低辐射镀膜玻璃的生产顺序是先镀玻璃原片，再切割、磨边、钢化、中空，克服了以上缺点，同样的功率消耗，生产最大化，库存式销售既可直接改切客户所需要的订单，又可改切后工序及安排客户补片，不仅降低了生产成本，还缩短了交货日期。可钢化双银低辐射镀膜玻璃就是基于这种可钢化理念的一种中高端产品。

二、黑点缺陷与分析

1、黑点缺陷。黑点，从镀膜玻璃的膜面观察，玻璃膜层烧坏、起皮造成的黑色点状缺陷，黑色点状缺陷中心微小区域为白色。此外，黑点是双银低辐射镀膜产品特有的点状缺陷，从表面上看这种缺陷小，但会对实际生产及产品质量造成较大影响。黑点的存在导致膜层连续性遭到破坏，也对玻璃的外观造成了影响。其产生受到靶材材料、镀膜设备、镀膜工艺等各方面影响，但不同原因造成的黑点，其外观差异不大，需根据具体情况进行判断和处理。

2、黑点成分分析。通过选取黑点样品，使用X射线能谱分析(EDS)对黑点及其周边进行材料成分分析可知：黑点中含有Si元素、Al元素、O元素、Ni元素、Cr元素、Ag元素、Zn元素、Sn元素、N元素等。其中黑点中心Ni元素含量相比黑点周围较高，Si元素含量却低于黑点周边，说明内核部分膜层相对完整，但保护层有部分剥离。黑点边缘与正常膜层进行对比时发现，黑点边缘检测到了Al、Zn、Si，整体看来，膜层所含元素基本没有缺失，说明黑点区域的膜层较为完整，不存在大面积的剥离。而且通过O元素含量的检测，也发现膜层没有发生多余的氧化过程。

黑点从外观和分析结果来看与针孔有很大差异。从外观看黑点为黑色不透光且居中部分有点状核心；针孔一般无色且透光。从分析结果看黑点的膜层基本存在；针孔的膜层大部分已脱落。

三、影响黑点缺陷的因素与改善措施

使用EDS对黑点及其周边进行材料成分分析及综合考虑其区域位置，可看出黑点核心区域的顶层保护层已缺失，核心外围黑色放射纹路区域膜层开裂，但大部分区域膜层元素还算完整，且并未引入其他元素杂质，也无任何元素含量非常突出。判断黑点的产生与真空度和靶材材料及靶材生产工艺有直接关系，当然钢化处理方面也有可调整空间。

1、本底、局部真空度。真空磁控溅射工艺需在一个稳定的高真空腔室中进行，当局部真空度较差，虽然不会造成整体真空度变差，但所处区域的靶材在较差真空环境下进行溅射时会带入部分杂质气体甚至水汽，这些杂质气体或水汽受到溅射离子的冲击也被带入玻璃表面的膜层中去，使这部分成为不稳定因素，当玻璃进行钢化，膜层会受到不稳定的真空环境及其他杂质甚至水汽的影响，导致黑点的产生。针对这种情况，首先，要保证腔室内本底真空度的稳定，一般腔室本底真空度需小于10

^-4Pa，且IG和CG表的读数不能出现波动，还要保证相邻腔室的真空度接近，不能出现较大差异。其次，要保证靶材进行充分的烧靶，烧靶的同时可将靶材表面被氧化的材料清除，亦可去除靶材表面吸附的水汽，当靶材烧靶的同时可对腔体的整体温度进行加热，并使腔体吸附的水汽挥发被泵抽走，这样有利于真空度的稳定。当使用IG和CG表检测本底真空出现数值波动时，则需使用氦气检漏仪进行检测，对检测出的漏点需及时处理，静态漏点可采用真空泥等材料进行封堵，动态漏点则需在换靶时更换零件。

2、靶材材料和靶材生产工艺。镀膜产品所使用的靶材材料不同，对黑点缺陷的形成有一定影响。当膜系使用ZnSn靶或ZnAl靶时，黑点缺陷出现的概率会大于其他产品。其原因是ZnSn靶和ZnAl靶在使用中或长时间使用关掉后，会形成微小的材料残渣，这些粉体状残渣在溅射时会牢牢粘接在其它膜层表面，经过钢化后使膜层开裂形成黑点。靶材的生产工艺不同，同样会对黑点缺陷的形成有一定影响。热喷涂工艺制成的靶材，使用时更易产生黑点缺陷，尤其在高功率情况下使用。浇铸工艺制造的靶材相对于热喷涂工艺制造的靶材，其密度与纯度更高、晶粒尺寸更小、晶体结构更均匀，因此在溅射时不易产生微小的材料残渣。

靶材在正式生产前会使用高纯度的工艺气体进行充分的烧靶，将靶材表面的杂质清除。正式生产时，在掌握溅射状态的同时使用氧气进行反应溅射可适当降低氧气比例，且需根据经验掌握各种材料的最大功率。若在生产中出现黑点缺陷，则需立即停止生产，并进行烧靶，烧靶时功率不宜过高。

3、钢化处理。可钢化双银镀膜产品在后续加工中需经过钢化处理，由于材料的热膨胀系数不同，导致膜层与膜层间存在一定的应力，这种应力过大时易导致膜层开裂。对于膜层在钢化时所产生的应力，可通过控制钢化过程中的升温和降温速率与温度均匀程度来改善。

四、结语

总之，双银低辐射镀膜玻璃，因其膜层中有双层银层而得名，其属于低辐射镀膜玻璃膜系结构中较复杂的一种，它突出了玻璃对太阳热辐射的遮蔽效果，将玻璃的高透光性与太阳热辐射的低透过性巧妙结合在一起，因此与普通低辐射镀膜玻璃相比，在可见光透射率相同情况下具有更低的太阳能透过率。

参考文献：

[1]龙霖星.双银Low-E镀膜玻璃的发展和应用趋势[J].建筑玻璃与工业玻璃,2015(06).

[2]周枫.双银低辐射镀膜玻璃钢化后黑点缺陷的影响因素探讨[J].玻璃，2020(09).