镀膜玻璃的定义|世界镀膜玻璃的发展过程

镀膜玻璃是在玻璃表面涂覆一层或多层金属、金属氧化物或其他物质或者把金属离子迁 移到玻璃的表面层中的产品。玻璃镀膜改变了玻璃对光线、电磁波的反射率、折射率、吸收 率及其他表面性质,赋予了玻璃表面特殊性能。镀膜玻璃生产技术日臻成熟,产品品种和功 能不断增加,应用范围日益扩大。

对于镀膜玻璃的分类既可以按照生产工艺分类也可以按照使用功能分类。按照生产工艺 分类有在线镀膜玻璃和离线镀膜玻璃,在线镀膜玻璃是在浮法玻璃成形过程中将膜层涂覆到 玻璃表面上,相对而言离线镀膜玻璃是将玻璃在玻璃生产线以外的地方加工成的镀膜玻璃。 在线镀膜玻璃有电浮法、化学气相沉积和热喷涂等,离线镀膜有真空蒸发、真空溅射、溶胶 凝胶等方法。

按照镀膜玻璃的功能划分,可分为阳光控制镀膜玻璃、低辐射玻璃、导电膜玻璃、自洁 净玻璃、减反射玻璃、镜面玻璃、虹彩玻璃等。

自1835年出现手工镀银镜方法之后,20世纪相继发明了各种物理的、化学的或物理- 化学的镀膜方法,在各种玻璃上镀膜是为了产生可以控制的光学、电学、化学和力学性质的 特殊变化,被镀的玻璃可以有两种不同的功能:一是主动元件(如透镜),二是被动元件 (如干涉滤光片的衬底)。沉积的膜在技术应用中,有的是功能性的,也有的是装饰性的。

玻璃上第一个减反射膜是1817年Fraunhofer在德国用浓硫酸或硝酸处理抛光玻璃时偶 然得到的,但当时并没有找到技术应用。

1935年Strong在美国,Smakula在德国,用在真空下将氟化钙蒸发并凝结到玻璃表面 上的方法,制成单层减反射涂层。1938年,Cartwright和Turner建议采用若干其他适合的 化合物,他们建议的化合物有氟化镁和冰晶石以及其他氟化物。这些涂层虽然光学性质极 好,但力学性质和环境稳定性很差。氟化镁例外,经高温烘焙它可以不怕水。1942年美国的Lyon用沉积到预先加热的玻璃上的方法,制备出第一个稳定耐磨的单层减反射涂层。第二次世界大战后,这种材料和沉积技术变成了标准工艺。

 

1938年美国研制出多层减反射涂层,不久在欧洲也取得了成功。但是,对多层系统达 到技术上完美的解决是1949年首先由Auw彡rter获得的这种被称为“Transmax” (Balzers)

的优质减反射双层涂层,此产品一出现立即供不应求。

1965年宽带三层减反射系统研制成功,那时借助于现代电子计算机,已能较容易而快 速地设计出膜系统。

高反射涂层的工业研制早于减反射涂层,利用高反射金属膜可以使玻璃的反射率显著提 高。1835年以前,已用化学湿选法沉积出银镜膜。1912年?(^1和?^1^311&111首先尝试了 在真空条件下,用各种金属的蒸发并凝结来沉积镜面膜,他们用陶瓷坩埚作为蒸发源。1928 年Ritsch也用蒸发的方法制出银镜。1933年Strong找到了一种既简单又富有成效的蒸发铝 的技术,他将铝加在螺旋形成的钨丝蒸发器上,这种技术目前仍在使用。用铝蒸发技术制镜 在各方面都优于银,在可见光范围,铝的反射率差不多与银相同,但在紫外区却比银高得 多,铝与玻璃的黏附强于银,而且当暴露在大气中时不失去光泽。其他性能,如可见光区域

它的反射率和透射率均匀,使铝膜有许多重要的科学技术应用。例如,第一盏镀铝灯是美国 通用电气公司的Wringt在1937年制成的。在此期间,AuwArter在W. C. Heraeus GmbH

公司制成第一个蒸发的抗腐蚀硬铝镜,这种镜在医学上有重要应用。1941年Walkenhorst指出,对可见光,铝膜的反射率随沉积率的增加而增加。后来发现,要达到紫外高反射率,必须快速沉积。

在同一时期,Hass发明了氧化硅保护铝表面镜。除了天文应用的镜面之外,防机械损 伤保护涂层在其他镜面制造上十分重要。最后,对于近紫外范围应用,必须防止纯铝膜暴露 于空气中氧化而引起的性能衰退,应在其上覆以MgF2或LiF保护层。这是Hass等在 1955〜1961年这段时间里发现的。

在德国的Schott、Genossen和Geffcken于1939年沉积出第一个薄膜金属介质窄带 Fabry-Perot型干涉滤光片,他也在薄膜干涉系统的理论方面做出过有价值的贡献,这对后 来薄膜干涉系统的发展有重要作用。要实际制造出对环境稳定的复杂薄膜干涉系统,如多层 减反射涂层、各种干涉镜组件、分束镜及某些高、低通边沿滤光片等,需要坚硬而耐腐蚀的 涂层材料。这样的材料可制备出各种氧化物膜,1952年Auwtter用反应气体沉积方法,很 容易地制出了这些膜。

从那时起,玻璃镀膜技术发展十分迅速。主要成就是在镀膜的方法和计算机辅助设计方 面,无论在理论上还是在具体做法上,都取得了巨大进步。

一般说来,由于各种原因,包括要求独特的光学和电学性质、材料的保存、工程设计的 灵活性等,镀膜是所希望的或必需的。减轻质量在汽车工业上十分重要,因而重金属部件 (如栅格)就用镀上铬、铝及其他金属或合金的轻塑料部件代替。另一种新的应用是将氧化 铟锡膜或特殊的金属陶瓷膜涂在玻璃窗上或塑料箔上,以改进建筑物的节能性能。


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