ВНЕШНЕЕ ПОКРЫТИЕ ИЗ ОКСИДА ЦИРКОНИЯ, ЛЕГИРОВАННОГО ОКСИДОМ ГАДОЛИНИЯ, И/ИЛИ СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК C03C17/36 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Некоторые примерные варианты реализации настоящего изобретения относятся к покрытому изделию, содержащему по меньшей мере один отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой из такого материала, как серебро или тому подобное, в низкоэмиссионном (low-E) покрытии. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере один слой покрытия состоит из или включает оксид циркония (например, ZrO_x), который может быть легирован гадолинием (Gd) и/или оксидом гадолиния (например, Gd_xO_y). В некоторых примерных вариантах реализации наличие слоя, содержащего легированный Gd оксид циркония, дает покрытие, которое обладает меньшим напряжением и большей долговечностью. Когда слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, предусмотрен как самый наружный или внешний слой покрытого изделия (например, поверх слоя на основе нитрида кремния), в некоторых примерных вариантах реализации это приводит к улучшенной долговечности и химической и термической стойкости покрытия. Таким образом, в некоторых примерных вариантах реализации можно при желании улучшить долговечность покрытого изделия. Здесь термин "покрытые изделия" может использоваться в контексте оконных блоков с изоляционным стеклом (IG), окон транспортных средств или в контексте других подходящих применений, таких как монолитные окна, многослойные окна и/или тому подобное.

ПРЕДПОСЫЛКИ И СУЩНОСТЬ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] В данной области техники известно применение покрытых изделий в таких сферах, как остекление, например оконные блоки с изоляционным стеклом (IG), окна транспортных средств, монолитные окна и/или тому подобное. В некоторых примерных случаях разработчики покрытых изделий часто стремятся к сочетанию высокого пропускания видимого света, низкого коэффициента излучения (или низкой излучательной способности) и/или низкого поверхностного сопротивления (R_s). Высокое пропускание видимого света может позволить применять покрытые изделия в тех сферах, где желательны эти характеристики, таких как, например, применение окон в архитектуре и/или транспортных средствах, тогда как низкоэмиссионные свойства и низкое поверхностное сопротивление позволяют таким покрытым изделиям блокировать значительные количества ИК-излучения с тем, чтобы, например, уменьшить нежелательный нагрев транспортного средства или внутренних помещений здания. Так, типично, для покрытий, использующихся в архитектурных стеклах для блокирования значительных количеств ИК-излучения, часто желательно высокое пропускание в видимом спектре. Однако часто желательны также низкий коэффициент пропускания и/или высокий коэффициент отражения в ИК и/или ближней ИК части(ях) спектра, чтобы снизить, например, нежелательный нагрев транспортного средства или внутренних помещений здания.

[0003] В некоторых примерных вариантах реализации поверх низкоэмиссионного покрытия или тому подобного может быть предусмотрено внешнее (защитное) покрытие для повышения долговечности. Однако в некоторых случаях такие внешние покрытия могут испытывать напряжение сразу после осаждения, или же могут испытывать напряжение после нагревания, во время термической обработки, гибки под действием тепла, термической закалки и тому подобного. В некоторых случаях напряжения от этих внешних покрытий могут отрицательно повлиять на общую долговечность покрытия в целом. Поэтому иногда может быть желательным снабдить оконный блок или другое стеклянное изделие более долговечным внешним покрытием.

[0004] Ввиду вышеизложенного будет понятно, что в данной области имеется потребность в слое и/или внешнем покрытии, который(ое) может быть введен(о) в низкоэмиссионный пакет слоев и/или поверх него для того, чтобы повысить общую долговечность покрытого изделия в целом. Некоторые примерные варианты реализации настоящего изобретения относятся к покрытому изделию, которое является долговечным, имеет повышенную термостойкость и оказывает сниженное влияние на оптические характеристики. Некоторые примерные варианты реализации настоящего изобретения относятся также к способу его изготовления.

[0005] Некоторые примерные варианты реализации настоящего изобретения относятся к покрытому изделию, содержащему подложку, поддерживающую (несущую) многослойное покрытие на своей главной поверхности. Покрытие содержит низкоэмиссионное покрытие и слой, содержащий легированный гадолинием (Gd) оксид циркония, поверх низкоэмиссионного покрытия и, возможно, в контакте с ним. Низкоэмиссионное покрытие содержит, двигаясь от подложки: первый диэлектрический слой, отражающий ИК-излучение слой, содержащий серебро, и второй диэлектрический слой. Слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, включает от примерно 1 до 20% Gd.

[0006] Некоторые примерные варианты реализации настоящего изобретения относятся к покрытому изделию, содержащему функциональное покрытие, предусмотренное на главной поверхности стеклянной подложки. Слой внешнего покрытия предусмотрен поверх функционального покрытия и/или в качестве самого наружного слоя функционального покрытия. Слой внешнего покрытия содержит легированный гадолинием (Gd) оксид циркония.

[0007] Согласно некоторым примерным вариантам реализации покрытое изделие термообработано вместе с покрытием. Согласно некоторым примерным вариантам реализации после термообработки покрытие имеет результирующее сжимающее остаточное напряжение и имеет сниженное по сравнению с покрытием без Gd растягивающее напряжение в слое, содержащем легированный Gd оксид циркония. Согласно некоторым примерным вариантам реализации слой внешнего покрытия испытывает меньше фазовых превращений при термической обработке по сравнению со слоем внешнего покрытия без Gd.

[0008] Некоторые примерные варианты реализации настоящего изобретения относятся к способу изготовления покрытого изделия с поддерживаемым стеклянной подложкой покрытием. Непосредственно или опосредованно на стеклянную подложку наносят первый диэлектрический слой. Поверх первого диэлектрического слоя наносят отражающий ИК-излучение слой. Поверх отражающего ИК-излучения слоя наносят второй диэлектрический слой. Поверх второго диэлектрического слоя наносят напылением слой внешнего покрытия, содержащий легированный гадолинием (Gd) оксид циркония, причем слой внешнего покрытия является самым наружным слоем покрытия. Стеклянную подложку подвергают термообработке с покрытием на ней. Слой внешнего покрытия содержит от примерно 1 до 20% Gd.

[0009] Некоторые примерные варианты реализации настоящего изобретения относятся к способу изготовления покрытого изделия с поддерживаемым стеклянной подложкой покрытием. Обеспечивают стеклянную подложку. Непосредственно или опосредованно на стеклянной подложке размещают функциональный слой, причем функциональный слой является отражающим ИК-излучение слоем. Поверх второго диэлектрического слоя напыляют слой внешнего покрытия, содержащий легированный гадолинием (Gd) оксид циркония, причем слой внешнего покрытия является самым наружным слоем покрытия и содержит от примерно 1 до 20% Gd. Стеклянная подложка является термообрабатываемой с покрытием на ней. Покрытие имеет результирующее сжимающее остаточное напряжение и сниженное по сравнению с покрытием без Gd растягивающее напряжение в слое внешнего покрытия.

[0010] Описываемые здесь признаки, аспекты, преимущества и примерные варианты реализации могут комбинироваться с получением дополнительных вариантов реализации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] Эти и другие признаки и преимущества станут более понятны и выявятся более полно при обращении к нижеследующему подробному описанию примерных иллюстративных вариантов реализации в сочетании с чертежами, на которых:

[0012] Фигура 1 является диаграммой разных фаз оксида циркония и показывает структуру пленок/слоев оксида циркония до и после нагревания.

[0013] Фигура 2 является графиком, показывающим напряжение в слое чистого (например, нелегированного) оксида циркония, сразу после нанесения и после нагревания.

[0014] Фигура 3 является видом в разрезе низкоэмиссионного покрытия с внешним покрытием на нем согласно некоторым примерным вариантам реализации изобретения.

[0015] Фигура 4 является видом в разрезе покрытия, включающего отражающий ИК-излучение слой на основе никеля и/или ниобия с внешним покрытием на основе легированного Gd оксида циркония согласно некоторым примерным вариантам реализации изобретения.

[0016] Фигура 5 является видом в разрезе покрытия, включающего два отражающих ИК-излучение слоя с внешним покрытием на основе легированного Gd оксида циркония согласно некоторым примерным вариантам реализации изобретения.

[0017] Фигура 6 является видом в разрезе покрытия, включающего внешнее покрытие на основе легированного Gd оксида циркония согласно некоторым примерным вариантам реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018] Обратимся теперь более конкретно к приложенным чертежам, на которых одинаковые позиции указывают на одинаковые детали на всех видах.

[0019] Некоторые примерные варианты реализации настоящего изобретения относятся к покрытому изделию, включающему внешнее покрытие на основе легированного Gd оксида циркония, и/или к способу его изготовления. В некоторых примерных вариантах реализации предусмотрено выдерживающее закалку/термообработку внешнее покрытие на основе легированного Gd оксида циркония.

[0020] Как указывалось выше, низкоэмиссионные покрытия и т.п. широко применяются в таких связанных с окнами применениях, как оконные блоки с изоляционным стеклом (IG), окна транспортных средств, монолитные окна и/или тому подобное. Эти покрытия иногда подвержены повреждению в некоторых случаях, например из-за окружающей среды, обращения и/или вследствие термообработки покрытия и т.п.

[0021] Кроме того, общая долговечность покрытия в целом может ухудшиться в результате повышенных температур, воздействию которых может подвергаться покрытое изделие во время процесса термической обработки, в частности, когда даже один слой покрытия предрасположен к напряжению, фазовым превращениям или нестабильности при нагреве. Поэтому в некоторых примерных вариантах реализации имеются недостатки, связанные с термической обработкой некоторых покрытий с некоторыми слоями.

[0022] Слои на основе оксида циркония могут использоваться в качестве слоя внешнего покрытия в низкоэмиссионных покрытиях и т.п. Однако существование нескольких фаз и фазовые изменения в ходе процессов термической обработки пленок на основе оксида циркония могут вызывать проблемы с долговечностью в этом слое и во всем пакете слоев, например из-за возможных объемных расширений и напряжений в слое на основе оксида циркония.

[0023] Оксид циркония может кристаллизоваться в трех полиморфных модификациях, а именно кубической, тетрагональной и моноклинной. В некоторых случаях образование конкретной фазы зависит от условий процесса нанесения покрытия. Моноклинная фаза обычно является стабильной при температурах окружающей среды, тетрагональная фаза обычно стабильна между 1200 и 2370°C, а кубическая фаза обычно стабильна при еще более высоких температурах. Иногда возможно, что одновременно может сосуществовать несколько фаз, например тетрагональная и кубическая. Эти фазы и их соответствующие пики показаны на фигуре 1.

[0024] Фигура 1 показывает структуру пленки оксида циркония до и после нагрева. Согласно фигуре 1 пленка оксида циркония является кристаллической до и после нагрева/термообработки. Преобладает моноклинная фаза оксида циркония, за исключением одного пика тетрагональной фазы при угле 2Θ=30,224° в скане термообработанной пленки оксида циркония.

[0025] "Чистый" оксид циркония использовался в качестве внешнего покрытия в низкоэмиссионном пакете слоев. Например, см. патент США № US 7217461, полное содержание которого настоящим введено сюда по ссылке. Однако когда в покрытии используются слои внешнего покрытия из чистого оксида циркония, могут снизиться термостойкость и долговечность покрытия.

[0026] Как упоминалось выше, в некоторых случаях одновременное существование нескольких фаз и фазовые превращения, которые происходят в ходе процессов нагрева, применяемых для пленок оксида циркония, могут вызвать проблемы с долговечностью (например, сниженная долговечность) слоев на основе "чистого" оксида циркония (например, слои, состоящие по существу из оксида циркония, такие как, например, слои, где оксид циркония специально не легируют). Эта сниженная долговечность может также повлиять на покрытие в целом, которое включает в себя слой (или слои) на основе оксида циркония. Например, долговечность слоя(ев) и/или покрытия может ухудшиться из-за объемных расширений и/или напряжений, появляющихся в некоторых случаях из-за воздействия температур, при которых обычно проводят термообработку.

[0027] Кроме того, использование чистого оксида циркония в качестве некоего слоя и/или слоя внешнего покрытия в низкоэмиссионном пакете слоев может заставить пленку испытывать высокое сжимающее напряжение в состоянии после нанесения. Фигура 2 показывает напряжение в пленке оксида циркония, которая не содержит легирующей добавки/стабилизатора, до и после термообработки. В некоторых примерных вариантах реализации, после нагрева, напряжение в слое на основе нелегированного оксида циркония (например, слое, не содержащем стабилизатора) изменяется со сжимающего на растягивающее. В некоторых примерных вариантах реализации напряжение может быть остаточным; например сжимающее остаточное напряжение, растягивающее остаточное напряжение и/или тому подобное.

[0028] Сжимающее напряжение, будучи приложенным, действует к центру материала. Таким образом, когда материал подвергается сжимающему напряжению, он оказывается сжатым. Когда материал подвергают растягивающему напряжению, с одной стороны, материал может испытывать растяжение или удлинение. Соответственно, если в неком слое покрытия имеется слишком большое растягивающее напряжение, эти слой и/или покрытие могут испытывать деформацию, растрескивание и/или в некоторых случаях другие типы ухудшения. Таким образом, в некоторых примерных вариантах реализации может быть более желательным, чтобы покрытие имело сжимающее, а не растягивающее напряжение.

[0029] Чтобы преодолеть эти проблемы, слой оксида циркония можно легировать гадолинием и/или оксидом гадолиния (например, Gd и/или Gd_xO_y, таким как Gd₂O₃).

[0030] Неожиданно было обнаружено, что когда слой на основе оксида циркония легирован гадолинием и/или оксидом гадолиния (например, Gd и/или Gd_xO_y, таким как Gd₂O₃), может улучшиться стабильность высокотемпературной фазы оксида циркония. В некоторых примерных вариантах реализации слой на основе легированного Gd оксида циркония может использоваться в качестве внешнего покрытия в низкоэмиссионном покрытии. В некоторых примерных вариантах реализации при легировании гадолинием слой на основе оксида циркония может быть более стабильным, особенно при повышенных температурах. В других примерных вариантах реализации можно лучше контролировать напряжения слоя на основе легированного Gd оксида циркония.

[0031] В некоторых примерных вариантах реализации, когда внешнее покрытие низкоэмиссионного пакета слоев состоит из легированного Gd оксида циркония или включает его, покрытие в целом может обладать лучшей долговечностью при высоких температурах и термостойкостью. В некоторых случаях структура и морфологические свойства поверхности пленки можно с выгодой улучшить по сравнению с нелегированным оксидом циркония, или даже по сравнению с оксидом циркония, легированным другими материалами. Это особенно справедливо при повышенных температурах.

[0032] Например, когда покрытие подвергают процессу закалки и/или термообработки, тепло может вызвать изменения структурных и морфологических свойств покрытия. Неожиданно было обнаружено, что в некоторых примерных вариантах реализации легированный Gd оксид циркония более стабилен при повышенных температурах. Таким образом, легирование оксида циркония гадолинием может в некоторых случаях потенциально уменьшить эти структурные изменения, а в других случаях способно улучшить связанные с долговечностью покрытия свойства лучше, чем при нелегированном оксиде циркония и оксиде циркония, легированном другими материалами.

[0033] Из вышесказанного можно видеть, что в некоторых примерных вариантах реализации с оксидом циркония, легированным гадолинием и/или оксидом гадолиния (например, Gd₂O₃ или в другой подходящей стехиометрии), можно стабилизировать высокотемпературную фазу оксида циркония. В некоторых случаях, когда легированный Gd оксид циркония используется в качестве внешнего покрытия в покрытии, в частности в низкоэмиссионном покрытии, легированный Gd слой ZrO_x и покрытие в целом будут иметь более лучшую долговечность при высоких температурах и термостойкость. Кроме того, в некоторых примерных вариантах реализации слой на основе легированного Gd оксида циркония будет испытывать меньшее напряжение, чем нелегированный оксид циркония и/или оксид циркония, легированный другими материалами.

[0034] В некоторых примерных вариантах реализации, помимо вышеуказанных преимуществ слоя на основе легированного Gd оксида циркония, эксплуатационные характеристики покрытия будут улучшены без значительного отрицательного влияния на оптические характеристики низкоэмиссионных пакетов слоев.

[0035] В некоторых примерных вариантах реализации количество гадолиния в слое на основе оксида циркония может составлять от примерно 1 до 20%, по весу, более предпочтительно - от примерно 5 до 17% (вес.%), а наиболее предпочтительно - от примерно 5 до 15% (вес.%).

[0036] Для осаждения слоя на основе легированного Gd оксида циркония в некоторых примерных вариантах реализации используется металлическая мишень. В этих вариантах реализации может использоваться мишень, содержащая цирконий и гадолиний. В некоторых примерных вариантах реализации мишень, используемая для осаждения содержащего Gd слоя ZrO_x, может включать смешанную систему ZrO_x-GdO_x. Мишень может содержать, по весу, от примерно 1 до 40% гадолиния, более предпочтительно - от примерно 5 до 30% гадолиния, а наиболее предпочтительно - примерно 5-15% гадолиния.

[0037] В примерных вариантах реализации, где слой на основе легированного Gd оксида циркония осаждают с помощью металлической мишени, слой может быть осажден в присутствии кислорода. Количество кислорода можно измерить на основе мощности мишени на основе Zr, например, в мл O₂ на киловатт (кВт) мощности Zr-ой мишени. В некоторых примерных вариантах реализации кислород будет присутствовать в количестве от примерно 0,5 до 10 мл/кВт, более предпочтительно - от примерно 1 до 6 мл/кВт, а наиболее предпочтительно - от примерно 2 до 4,2 мл/кВт. Конечно, следует понимать, что в других вариантах реализации могут также применяться другие среды. Такие среды могут включать инертные газы, такие как Ar или ему подобные, или смеси реакционноспособных и инертных газов (например, O₂ и Ar).

[0038] В других примерных вариантах реализации может использоваться керамическая мишень. Осаждение слоя на основе легированного Gd оксида циркония может в некоторых случаях происходить при комнатной температуре и/или может также иметь место при повышенных температурах. В других вариантах реализации гадолиний и цирконий можно осаждать в присутствии азота (например, N₂). После осаждения и при нагревании этот нитридный слой может стать окисленным и в некоторых случаях может привести в результате к слою легированного Gd оксида циркония.

[0039] Слой на основе легированного Gd оксида циркония может использоваться в качестве внешнего покрытия в некоторых примерных вариантах реализации. Например, согласно некоторым примерным вариантам реализации настоящего изобретения слой на основе легированного Gd оксида циркония может использоваться в качестве внешнего покрытия в низкоэмиссионном покрытии. "Низкоэмиссионное покрытие" ("low-E coating") является покрытием, имеющим низкую излучательную способность, и может включать отражающий ИК-излучение слой. Отражающий ИК-излучение слой может содержать серебро, но в других вариантах реализации может также содержать другие или альтернативные материалы. Другими материалами, подходящими для использования в отражающем ИК-излучение слое, могут быть золото, никель и/или никель-хром, ниобий, их сплавы и т.д.

[0040] Фигуры 3-6 показывают некоторые примерные пакеты слоев, включающие содержащий Gd слой ZrO_x в соответствии с некоторыми примерными вариантами реализации настоящего изобретения. Конечно, в связи с другими примерными вариантами реализации могут использоваться другие пакеты слоев. Слой на основе легированного Gd оксида циркония может использоваться в иных покрытиях, нежели низкоэмиссионные покрытия, а в других примерных вариантах реализации может быть также расположен в середине пакета слоев и/или ближе к стеклянной подложке. Более того, в других вариантах реализации в покрытии может быть предусмотрен более чем один слой на основе легированного Gd оксида циркония.

[0041] Фигура 3 показывает вид сбоку в разрезе покрытого изделия согласно одному примерному варианту реализации настоящего изобретения. Покрытое изделие включает в себя подложку 1 (например, прозрачную, зеленую, бронзовую или сине-зеленую стеклянную подложку толщиной примерно 1-12 мм, более предпочтительно 1-10 мм, а наиболее предпочтительно 3-9 мм) и покрытие (или слоистую систему) 30, предусмотренную на подложке 1 непосредственно или опосредованно. Покрытие (или слоистая система) 30 включает в себя: факультативные диэлектрические слои 3 и/или 5, факультативный первый нижний контактный слой 7 (который контактирует с отражающим ИК-излучение слоем 9), первый проводящий и предпочтительно металлический отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой 9, факультативный первый верхний контактный слой 11 (который контактирует со слоем 9), факультативный(е) диэлектрический(е) слой(и) 13 и/или 15 и слой 25 на основе легированного Gd оксида циркония, который в некоторых примерных вариантах реализации настоящего изобретения может быть или не быть использован в качестве внешнего покрытия и/или самого наружного слоя покрытия 30.

[0042] Все еще продолжая описание фигуры 3, факультативный диэлектрический слой 3 может состоять из или включать материал, такой как оксид металла наподобие оксида олова (который в разных вариантах реализации настоящего изобретения может быть осажден в один или несколько этапов). Факультативный диэлектрический слой 5 может состоять из или включать материал, такой как кремний, который в разных вариантах реализации настоящего изобретения может быть частично или полностью окислен и/или азотирован (например, Si₃N₄ или любая другая подходящая стехиометрия). В некоторых примерных вариантах реализации диэлектрические слои 3 и/или 5 могут иметь толщину от примерно 20 до 60 нм, более предпочтительно от примерно 25 до 50 нм, а наиболее предпочтительно от примерно 30 до 45 нм, причем примерная неограничивающая толщина составляет примерно 38 нм.

[0043] Отражающий ИК-излучение слой 9 может в некоторых примерных вариантах реализации состоять из или включать серебро и/или золото, или тому подобное. Однако настоящее изобретение этим не ограничено, и в других примерных вариантах реализации отражающий ИК-излучение слой 9 может состоять из или включать другой материал, а не серебро (например, ниобий, нитрид ниобия, никель и/или никелевый сплав). В некоторых примерных вариантах реализации отражающий ИК-излучение слой 9 может иметь толщину от примерно 4 до 12 нм, более предпочтительно от примерно 4 до 10 нм, а наиболее предпочтительно от примерно 5 до 8 нм, причем примерная неограничивающая толщина составляет примерно 6,7 нм.

[0044] Факультативный первый нижний контактный слой 7 и первый верхний контактный слой 11 могут состоять из или включать никель-хром, его оксид и оксид цинка, и/или тому подобное. В некоторых примерных вариантах реализации слои 7 и 9 могут каждый иметь толщину менее примерно 2 нм, более предпочтительно менее примерно 1,5 нм, а наиболее предпочтительно менее примерно 1,2 нм. Примерная, неограничивающая толщина слоя 7 может составлять примерно 1,1 нм, а примерная, неограничивающая толщина слоя 9 может составлять примерно 0,8 нм. В других примерных вариантах реализации слой 7 может иметь толщину чуть больше, чем у слоя 9. Однако в других примерных вариантах реализации слои 7 и 9 могут быть по существу одинаковой толщины, и/или слой 9 может быть толще, чем слой 7.

[0045] Факультативный диэлектрический слой 13 может состоять из или включать материал, как такой кремний, который частично или полностью окислен и/или азотирован (например, Si₃N₄ или любая другая подходящая стехиометрия). Факультативный диэлектрический слой 15 может состоять из или включать материал, такой как оксид металла наподобие оксида олова (который может быть осажден в один или несколько этапов в разных вариантах реализации настоящего изобретения). В некоторых примерных вариантах реализации слои 13 и/или 15 могут иметь толщину от примерно 20 до 50 нм, более предпочтительно от примерно 25 до 45 нм, а наиболее предпочтительно от примерно 280 до 380 нм, при примерной неограничивающей толщине 33 нм.

[0046] Слой 25 на основе легированного Gd оксида циркония может быть внешним покрытием (например, самым наружным слоем) покрытия 30 в некоторых примерных вариантах реализации. В некоторых примерных вариантах реализации использование внешнего покрытия, состоящего из или включающего легированный Gd оксид циркония, может привести к более долговечному и более термостойкому покрытию, обладающему хорошими оптическими свойствами. Используемый здесь термин "легированный Gd" оксид циркония относится к оксиду циркония в любой подходящей стехиометрии, легированному гадолинием и/или оксидом гадолиния (таким как Gd₂O₃ или с другой подходящей стехиометрией).

[0047] В некоторых примерных вариантах реализации в покрытии может иметься только один из диэлектрических слоев 3, 5, 13 и 15. В других примерных вариантах реализации в покрытии может иметься более чем один из диэлектрических слоев 3, 5, 13 и 15. Кроме того, в некоторых примерных вариантах реализации может использоваться один из контактных слоев или ни одного. В других примерных вариантах реализации, например, тех, в которых отражающий ИК-излучение слой содержит материал, отличный от серебра, вместо верхнего контактного слоя можно использовать барьерный слой поверх (к примеру, дальше от стеклянной подложки) отражающего ИК-излучения слоя.

[0048] Фигура 4 показывает вид сбоку в разрезе покрытого изделия согласно другому примерному варианту реализации настоящего изобретения. Покрытие и/или слоистая система 40 на фигуре 4 похожи на покрытие и/или слоистую систему 30 на фигуре 3, за исключением того, что отражающий ИК-излучение слой 9 на фигуре 4 выполнен на основе другого материала, а не серебра. Например, отражающий ИК-излучение слой 9 может состоять из или включать ниобий, нитрид ниобия, никель и/или никелевый сплав, или любой другой подходящий материал, отражающий ИК-излучение. Предпочтительно, слой 9 будет проводящим, хотя он не обязательно должен быть проводящим во всех вариантах реализации. Также Фигура 4 показывает, что когда отражающий ИК-излучение слой выполнен на основе другого материала, а не серебра, в таких примерных случаях один или оба из факультативных нижнего и верхнего контактных слоев 7 и 9 могут быть не предусмотрены. В других примерных вариантах реализации можно предусмотреть факультативный барьерный слой 14 над и в контакте с отражающим ИК-излучение слоем 9, в качестве альтернативы контактным слоям или в дополнение к ним.

[0049] Фигура 5 представляет вид сбоку в разрезе покрытого изделия согласно еще одному примерному варианту реализации настоящего изобретения. Покрытие и/или слоистая система 50 на фигуре 5 похожи на покрытие и/или слоистую систему 30 на фигуре 3, за исключением того, что это покрытие имеет два отражающих ИК-излучение слоя. Так, в дополнение к слоям, имеющимся в варианте реализации по фигуре 3, покрытое изделие может также включать второй нижний контактный слой 17 (который контактирует с отражающим ИК-излучение слоем 19), второй проводящий и, предпочтительно, металлический отражающий ИК-излучение слой 19, второй верхний контактный слой 21 (который контактирует со слоем 19), диэлектрический слой 23 и, наконец, защитный диэлектрический слой 25. Каждый "контактный" слой 7, 11, 17 и 21 контактирует с по меньшей мере одним отражающим ИК-излучение слоем (например, слоем на основе Ag, Au или тому подобного). Вышеуказанные слои 3-25 составляют другой примерный вариант реализации низкоэмиссионного покрытия 30, которое предусматривается на стеклянной или пластмассовой подложке 1.

[0050] Факультативный второй нижний контактный слой 17 может состоять из или включать никель-хром, его оксид и оксид цинка, и/или тому подобное. Факультативный второй верхний контактный слой 21 также может состоять из или включать никель-хром, его оксид и оксид цинка, и/или тому подобное. Факультативный диэлектрический слой 23 может состоять из или включать материал, такой как кремний, который частично или полностью окислен и/или азотирован (например, Si₃N₄ или в любой другой подходящей стехиометрии), или может включать материал, такой как оксид металла наподобие оксида олова (который может быть осажден в один или несколько этапов в разных вариантах реализации настоящего изобретения). В некоторых примерных вариантах реализации слой 23 может содержать более одного диэлектрического слоя. В некоторых примерных вариантах реализации не все диэлектрические слои 3, 5, 13, 15 и 23 могут присутствовать в покрытии. В других примерных вариантах реализации в покрытии могут присутствовать все диэлектрические слои 3, 5, 13, 15 и 23. Кроме того, в некоторых примерных вариантах реализации могут использоваться только один из контактных слоев или ни одного.

[0051] Фигура 6 показывает один примерный вариант реализации настоящего изобретения. В покрытии и/или слоистой системе 60 по фигуре 6 имеется всего один отражающий ИК-излучение слой 9, и слой 9 состоит из серебра или включает серебро. Первый нижний контактный слой 7 и первый верхний контактный слой 11 оба состоят из никеля-хрома или включают никель-хром. Имеются диэлектрические слои 3 и 13, которые состоят из нитрида кремния или включают нитрид кремния. Внешнее покрытие 25 является самым наружный слоем покрытия и включает легированный Gd оксид циркония.

[0052] Вышеописанные варианты реализации являются лишь примерами, и не все слои, описанные в каждом варианте реализации, должны входить в состав всего покрытия. Более того, в других примерных вариантах реализации можно использовать дополнительные слои. Хотя несколько примерных вариантов реализации описаны в связи с низкоэмиссионными покрытиями, изобретение ими не ограничивается. В других примерных вариантах реализации слой на основе легированного Gd оксидом циркония может использоваться в качестве внешнего покрытия поверх любого функционального покрытия. В следующих примерных вариантах реализации слой на основе легированного Gd оксида циркония может использоваться в качестве некоего слоя в покрытии, например, этот слой может находиться между и в контакте с по меньшей мере двумя другими слоями. Слой на основе легированного Gd оксида циркония не обязан быть слоем внешнего покрытия и/или самым наружным слоем во всех примерных вариантах реализации.

[0053] В некоторых примерных вариантах реализации, особенно (но не исключительно) когда слой на основе легированного Gd оксида циркония используется в качестве внешнего покрытия (например, самого наружного слоя) в низкоэмиссионном покрытии, толщина слоя 25 может составлять от примерно 1 до 15 нм, более предпочтительно от примерно 2,5 до 10 нм, а наиболее предпочтительно от примерно 3 до 7 нм, причем примерная толщина составляет 5 нм.

[0054] Система 30 покрытия и/или слой 25 в некоторых примерных вариантах реализации могут быть диэлектрическими.

[0055] Можно также предусмотреть другой(ие) слой(и) ниже, внутри или выше показанного покрытия 30. Таким образом, хотя слоистая система или покрытие находится "на" подложке или "поддерживается" подложкой 1 (непосредственно или опосредованно), между ними можно предусмотреть другой(ие) слой(и). Так, например, покрытие 30 по фигуре 3 и его слои можно рассматривать как находящиеся "на" подложке 1 или "поддерживаемые" подложкой 1, даже если между слоем 3 и подложкой 1 предусмотрен(ы) другой(ие) слой(и). Кроме того, в некоторых вариантах реализации некоторые слои показанного покрытия могут быть удалены, а в других вариантах реализации настоящего изобретения могут быть добавлены другие слои без отклонения от общей сути некоторых вариантов реализации настоящего изобретения. В некоторых других примерных вариантах реализации покрытие 30 может состоять по существу из слоев 3, 7, 9, 11, 13 и 25, и слой 25 может быть открыт для воздействия атмосферы (например, в некоторых примерных вариантах реализации слой 25 может быть самым наружным слоем покрытия). Описанные здесь слои включающего Gd ZrO_x внешнего покрытия могут применяться в связи с низкоэмиссионными покрытиями, такими как, например, раскрытые в публикациях США №№ 2009/0214880, 2009/0205956, 2009/0324934, 2009/0324967, 2010/0075155 и 2010/0104840, а также в заявках на патент США с порядковыми №№ 12/453125, 12/453836, 12/662561 и 12/662562, полное содержание которых настоящим включено сюда по ссылке.

[0056] Описанное здесь покрытое изделие (например, см. фигуры 3-6) может быть или не быть термообработано (например, закалено) в некоторых примерных вариантах реализации. Используемые здесь термины "термообработка" и "термическая обработка" означают нагревание изделия до температуры, достаточной для достижения термической закалки и/или термического упрочнения содержащего стекло изделия. Это определение охватывает, например, нагревание покрытого изделия в печи или термошкафу при температуре, составляющей по меньшей мере примерно 550°C, более предпочтительно - по меньшей мере примерно 580°C, более предпочтительно - по меньшей мере примерно 600°C, более предпочтительно - по меньшей мере примерно 620°C, а наиболее предпочтительно - по меньшей мере примерно 650°C, в течение достаточного промежутка времени, чтобы позволить пройти закалке и/или термическому упрочнению. Этот промежуток может составлять по меньшей мере примерно две минуты или же вплоть до примерно 10 минут в некоторых примерных вариантах реализации.

[0057] Некоторые или все описанные здесь слои могут быть нанесены, непосредственно или опосредованно, на подложку 1 ионным распылением (т.е. напылением) или другим подходящим методом формирования пленки, таким как, например, осаждение из паровой фазы с горением, осаждение с горением и т.д.

[0058] Хотя изобретение было описано в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом реализации, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытым воплощением, но, напротив, подразумевается охватывающим различные модификации и эквивалентные компоновки в пределах сущности и объема приложенной формулы изобретения.

Изобретение относится к покрытому изделию, включающему по меньшей мере один отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой в низкоэмиссионном (low-E) покрытии. По меньшей мере один слой покрытия включает оксид циркония (например, ZrO₂), легированный гадолинием и/или оксидом гадолиния (например, Gd₂O₃ или другой подходящей стехиометрии). В некоторых примерных вариантах реализации наличие слоя, содержащего легированный Gd оксид циркония, в качестве самого наружного или внешнего слоя покрытого изделия (например, поверх слоя на основе нитрида кремния) приводит к улучшенной долговечности и химической и термической стойкости. При этом покрытые изделия могут применяться в контексте оконных блоков с изоляционным стеклом (IG), окон транспортных средств или в других подходящих применениях, таких как монолитные окна, многослойные окна и/или тому подобное. Техническим результатом изобретения является повышение долговечности изделия и его термостойкости. 2 н. и 10 з.п. ф-лы. 6 ил.

1. Покрытое изделие, содержащее:
подложку, поддерживающую многослойное покрытие на своей главной поверхности, причем покрытие содержит низкоэмиссионное покрытие и слой, содержащий легированный гадолинием (Gd) оксид циркония, поверх низкоэмиссионного покрытия,
при этом низкоэмиссионное покрытие содержит, двигаясь от подложки:
первый диэлектрический слой,
отражающий ИК-излучение слой, содержащий серебро, и
второй диэлектрический слой, и
при этом слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, включает от примерно 1 до 20% Gd.

2. Покрытое изделие по п. 1, причем слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, является самым наружным слоем покрытия.

3. Покрытое изделие по п. 1, причем покрытое изделие является термообработанным.

4. Покрытое изделие по п. 1, причем слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, содержит от примерно 5 до 17% Gd.

5. Покрытое изделие по п. 1, причем слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, содержит от примерно 5 до 15% Gd.

6. Покрытое изделие по п. 1, причем покрытое изделие термообработано вместе с покрытием, и покрытие имеет результирующее сжимающее остаточное напряжение после термообработки.

7. Покрытое изделие по п. 1, причем покрытие имеет сниженное по сравнению с покрытием без Gd растягивающее напряжение в слое, содержащем легированный Gd оксид циркония.

8. Покрытое изделие по п. 1, причем слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, имеет толщину от примерно 1 до 15 нм.

9. Покрытое изделие по п. 1, причем слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, имеет толщину от примерно 2,5 до 10 нм.

10. Покрытое изделие по п. 1, причем слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, имеет толщину от примерно 3 до 7 нм.

11. Покрытое изделие по п. 1, причем слой, содержащий легированный Gd оксид циркония, непосредственно контактирует с низкоэмиссионным покрытием.

12. Способ изготовления покрытого изделия с поддерживаемым стеклянной подложкой покрытием, включающий:
обеспечение стеклянной подложки;
нанесение функционального слоя, непосредственно или опосредованно, на стеклянную подложку, причем функциональный слой является отражающим ИК-излучение слоем; и
напыление слоя внешнего покрытия, содержащего легированный гадолинием (Gd) оксид циркония, поверх второго диэлектрического слоя, причем слой внешнего покрытия является самым наружным слоем покрытия и содержит от примерно 1 до 20% Gd; и
при этом стеклянная подложка является термообрабатываемой с покрытием на ней,
при этом покрытие имеет результирующее сжимающее остаточное напряжение и сниженное по сравнению с покрытием без Gd растягивающее напряжение в слое внешнего покрытия.