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引言
目前國內使用的Low-E鍍膜玻璃產品主要是單銀Low-E鍍膜玻璃，只有少數幾家玻璃加工企業可以生產雙銀Low-E鍍膜玻璃(以下簡稱雙銀Low-E)，且具有較成熟的生產技術，而這幾家玻璃企業所生產的雙銀Low-E多為自產自用。隨著國家建筑節能要求的不斷提升，建筑節能性能更高的雙銀Low-E的需求量也在不斷提高。目前國內Low-E玻璃市場中，雙銀Low-E使用量不到單銀Low-E使用量的10%。限制雙銀Low-E推廣和使用的原因主要有兩點：一是雙銀Low-E鍍膜玻璃工藝技術難度較大，生產技術整體不夠成熟;二是雙銀Low-E市場價格較高。所以，只有了解雙銀Low-E膜系的開發過程，解決雙銀Low-E在生產中的關鍵技術問題，實現雙銀Low-E鍍膜玻璃的產品質量和產量的穩定，才能夠使這種節能性能更高的產品的成本降低，并得到更廣泛的推廣和使用。本文即通過雙銀Low-E膜系開發過程的分析，明確了在雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系的開發過程中應注意的問題，并從實際生產的角度提出了一些對于雙銀Low-E膜系開發的建議。
1 技術背景
真空磁控濺射鍍膜技術是通過真空磁控濺射鍍膜機實現的，鍍膜機內由不同級別的真空泵抽氣，在系統內營造出一個鍍膜所需的真空環境，真空度要達到Low-E鍍膜所需的本底真空，一般在(1~5)×10-8 Pa。在真空環境中向靶材(陰極（詞條“陰極”由行業大百科提供）)下充入工藝氣體氬氣(Ar)，氬氣在外加電場(由直流或交流電源產生)作用下發生電離生成氬離子(Ar+)，同時在電場E的作用下，氬離子加速飛向陰極靶并以高能量轟擊靶表面，使靶材產生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子(或分子)沉積在玻璃基片上形成薄膜。同時被濺射出的二次電子在陰極暗區被加速，在飛向基片的過程中，落入設定的正交電磁場的電子阱中，直接被磁場的洛倫茲力束縛，使其在磁場B的洛倫茲力作用下，以旋輪線和螺旋線的復合形式在靶表面附近作回旋運動。電子e的運動被電磁場束縛在靠近靶表面的等離子區域內，使其到達陽極前的行程大大增長，大大增加碰撞電離幾率，使得該區域內氣體原子的離化率增加，轟擊靶材的高能Ar+離子增多，從而實現了磁控濺射高速沉積的特點。在運用該機理開發Low-E膜系的過程中，要注意以下幾個問題：①保證整體工藝中各個環節的可靠性。具體包括靶材質量、工藝氣體純度、原片新鮮程度、原片清洗質量等基礎因素，這一系列因素會對Low-E鍍膜玻璃產品的最終質量產生影響。②選擇合適的靶材。要建立的膜系是通過對陰極的前后順序布置實現的。③控制好各環節的工藝性能及參數。如適合的本底真空度、靶材適用的濺射功率、工藝氣體和反應氣體用量與輸入均勻性、膜層厚度等。總之，只有控制好以上各因素，才能夠保證所開發的雙銀Low-E鍍膜玻璃具有穩定的顏色、優異的機械性能和可加工性。
此外，在雙銀膜系開發過程中，原始數據的積累和歸納分析非常重要。原始數據應該包括：膜層結構、各個單層膜的厚度和均勻性調試數據、雙銀Low-E樣片的光學參數、面電阻及理化性能試驗數據等。
2 雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系的開發過程
雙銀Low-E鍍膜玻璃膜系開發過程中有3個必要條件必須保證：一是硬件的保證。離線雙銀Low-E產品的實現是基于可生產大面積建筑用鍍膜玻璃的真空磁控濺射設備;二是合理的膜層結構設計。基于對各膜層材料性能充分理解掌握的基礎上，進行合理的膜層結構設計，才能確保產品在機械性能、抗氧化性能、可加工性上的優異表現;三是有清晰的開發流程。明確開發流程各階段的關鍵參數及工作重點，重視原始數據的記錄和分析。
2.1儀器和設備
目前，國內雙銀Low-E鍍膜玻璃的膜系開發和生產基本都是在相關生產企業內完成的，一般在開發過程中所需要的儀器和設備見表1。
2.2 膜層結構設計
隨著量子化學和凝聚態物理理論上的不斷突破以及計算機技術的飛速發展，人們可以根據所需要的材料結構和性能，設計出滿足要求的材料，即材料設計(materials design)方法。現代膜層的結構設計從原子、分子層次進行，即按照應用目標，可以先運用相關商業軟件(MS或者其他專用軟件)進行設計，獲得預期目標，掌握各個因素在膜層中所起的作用，例如各膜層的成玻璃深加工分，厚度，匹配順序等對產品綜合性能的影響，再與實際生產經驗相結合，可以科學指導膜層設計，降低研發成本，縮短研發周期。材料制備技術的整體提升，更得以使原子、分子為起點設計的材料合成，在微觀尺度上控制其結構的目標實現。例如，在高真空條件下的磁控濺射、分子束外延、納米粒子組合、調制、膠體化學方法等，使材料研究、薄膜制備設備對設計加以驗證，進而擴大到工業化生產，實現具有自主知識產權的技術研發與生產全過程。
按照現行國家標準規定，采用磁控濺射法生產的Low-E鍍膜玻璃輻射率（詞條“輻射率”由行業大百科提供）e應小于0.15。目前市場上單銀Low-E鍍膜玻璃的e在0.07~0.12，而雙銀Low-E鍍膜玻璃的輻射率e則能夠控制在0.05以下。Low-E鍍膜玻璃的輻射率e與膜層材料的電導率s有如下關系：
從上面關系式中，可以看出膜層材料的輻射率與膜層電導率成反比關系，即膜層電導率越高，膜層的輻射率就越低;而膜層的電導率又主要取決于膜層中功能層金屬材料的類別和厚度。雙銀Low-E鍍膜玻璃因鍍了2層Ag，且Ag的總厚度要厚于普通單銀，使膜層有了更高的電導率、更低的輻射率;同時，因為使用了2層Ag，使得雙銀膜系結構變得更為復雜，在開發雙銀膜系時，合理布置膜層結構變得非常關鍵。正是因為雙銀膜系的膜層數量多，并且各個膜層對鍍膜玻璃的玻璃面顏色、膜面顏色、可見光透過率及顏色影響程度不同，所以，為了使最終產品具有穩定的性能和生產重復性，開發雙銀膜系的過程，一定要對各個單層的厚度和均勻性足夠重視。
從圖1中，可以看到1套雙銀膜系包括了9個功能結構層在內的9層至10多層膜層。不同功能結構層可選用的材料不同，例如，介質層可以選用： SiNx、TiOx、ZnSnOx、SnOx、AZO、ZnAlOx等，保護層（詞條“保護層”由行業大百科提供）可以選擇NiCr及其氧化物、Cr、Ti及其氧化物等。在多種膜層材料中，也可以選擇一種材料和其它幾種材料的組合。所以，如何選擇每個功能結構層的材料至關重要，涉及諸多選擇因素，如：材料的折射率（詞條“折射率”由行業大百科提供）、密度、硬度，對可見光、紅外線的選擇吸收性、反射性，材料的膨脹系數，材料的導電性，不同材料的附著力等。
2.3 開發流程
雙銀Low-E膜系的開發過程是一個很系統的過程，這個過程的每個階段有不同的工作重點，每個階段要注意一些原始數據的記錄積累和分析，逐步建立起適合于生產體系的數據庫系統，在需要做生產工藝調整和變動過程中，關注關鍵參數的變化趨勢及其規律性，才能形成生產規范并有效指導穩定生產，只有實現穩定生產，才能有穩定的產品質量，實現提升產品成品率和降低成本的目標。另外，完整的開發過程不僅包括所開發膜系產品的實現，還應包括為幕墻公司和下游玻璃深加工企業提供必要的應用參數和后續加工指導。下游玻璃深加工廠是雙銀Low-E鍍膜玻璃產品的直接使用者，雙銀Low-E鍍膜玻璃的可加工性將在這些工廠里得到檢驗。因此，在開發雙銀Low-E產品的過程中，要不斷模擬和驗證所開發的雙銀Low-E鍍膜玻璃在切割、磨邊、鋼化、廠房環境暴露等情況下，自身的保護層所提供的保護性是否可靠。據筆者經驗和已有數據分析認為：介質保護層厚度和金屬保護層厚度的配比對雙銀Low-E的可加工性有明顯的影響。具體開發流程詳見圖2。
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