ARTÍCULO RECUBIERTO TERMOTRATABLE CON CAPA REFLECTANTE DE IR DE NITRURO DE CROMO Y PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DEL MISMO.

Un artículo recubierto tratado térmicamente que incluye un sistema de capas (5) sostenido por un sustrato de vidrio

(1), comprendiendo el sistema de capas: una primera capa (2) que comprende nitruro de silicio; una capa que comprende nitruro de cromo (3) proporcionada sobre el sustrato de vidrio (1) encima de la primera capa (2) que comprende nitruro de silicio; una segunda capa (4) que comprende nitruro de silicio proporcionada sobre el sustrato de vidrio (1) encima de la capa que comprende nitruro de cromo (3); en el que la capa que comprende nitruro de cromo (3) se encuentra intercalada entre y está en contacto con cada una de las capas primera (2) y segunda (4) que comprenden nitruro de silicio; y en el que el artículo recubierto tiene un valor de ΔE* (reflectante del lado de vidrio) no superior a 3,0 después de y/o debido a un tratamiento térmico; y en el que la capa que comprende nitruro de cromo está representada por CrxNy, donde un ratio y/x de N a Cr es de 0,25 a 0,7 y contiene no más de aproximadamente 10% de Ni

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/001526.

Solicitante: GUARDIAN INDUSTRIES CORP..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: STACHOWIAK, GRZEGORZ, WANG,HONG, NEUMAN,GEORGE.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 22 de Enero de 2004.

Fecha Concesión Europea: 1 de Septiembre de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos distintos de las lentes (guías... > G02B5/22 (Filtros absorbentes)
  • B32B17/10E10
  • C03C17/34D4B
  • G02B5/20V
  • C23C14/06F
  • G02B5/20N

Clasificación PCT:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos distintos de las lentes (guías... > G02B5/20 (Filtros (elementos polarizantes G02B 5/30; filtros especialmente adaptados para propósitos fotográficos G03B 11/00))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B17/10 (de resina sintética)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION... > PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS... > Procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales... > B05D5/06 (para obtener efectos multicolores u otros efectos ópticos (B05D 5/02 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES... > Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej.,... > C03C17/34 (con al menos dos revestimientos que tienen composiciones diferentes (C03C 17/44 tiene prioridad))
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos distintos de las lentes (guías... > G02B5/22 (Filtros absorbentes)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Revestimiento por evaporación en vacío, pulverización... > C23C14/06 (caracterizado por el material de revestimiento (C23C 14/04 tiene prioridad))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > OTROS PROCEDIMIENTOS MECANICOS PARA EL TRABAJO DEL... > B23P9/00 (Tratamiento o acabado mecánico de superficies, con o sin calibrado, con el fin primordial de resistir mejor al desgaste o a los golpes, p. ej. tratamiento de aletas de turbina o de palieres para tornarlos lisos o rugosos (tratamiento cubierto por una sola de las otras subclases, ver la subclase en cuestión, p. ej. B24C, C21D 7/00, C22F 1/00 ); Características, no previstas en otro lugar, de tales superficies cuando su tratamiento no está precisado)

Clasificación antigua:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B17/06 (que tiene vidrio como único componente o como componente principal de una capa adyacente a otra capa de una sustancia específica)

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

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Fragmento de la descripción:

Esta invención se refiere a artículos recubiertos que incluyen por lo menos una capa reflectante de infrarrojos (IR) de nitruro de cromo intercalada entre por lo menos un par de capas dieléctricas, y/o un procedimiento de fabricación del mismo. Tales artículos recubiertos pueden usarse en el contexto de ventanas monolíticas, unidades de ventana de vidrio aislante (IG), ventanas laminadas y otras aplicaciones adecuadas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La necesidad de la igualación de color de los artículos recubiertos (antes del tratamiento térmico vs. después del tratamiento térmico) se conoce. Los sustratos de vidrio a menudo se producen en grandes cantidades y se cortan a la medida con el fin de satisfacer las necesidades de una situación particular, como un nuevo edificio de oficinas de multi-ventana y puerta, otras necesidades de ventana, etc. A menudo es deseable en este tipo de aplicaciones que algunas de las ventanas y/o puertas se traten térmicamente (es decir, templadas, dobladas o endurecidas por calor), mientras que otras no lo necesitan. Los edificios de oficinas a menudo emplean láminas y/o unidades IG para el control térmico y/o de seguridad. A menudo es deseable que las unidades y/o láminas que están tratadas térmicamente (HT) se igualen sustancialmente con sus homólogas no tratadas térmicamente (por ejemplo, en lo que se refiere a color, reflectancia y/o similares) para fines arquitectónicos y/o estéticos.

La patente US nº 5.376.455 divulga un artículo recubierto que incluye: vidrio/Si3N4NiCr/Ag/NiCr/Si3N4. Desafortunadamente, el sistema de recubrimiento de la patente ‘455 no tiene una igualación de color suficiente después del tratamiento térmico con su homólogo no tratado térmicamente. En otras palabras, el sistema de recubrimiento de la patente ‘455 tiene un valor de ∆E bastante alto. Esto significa que, desafortunadamente, dos artículos recubiertos diferentes con recubrimientos diferentes (uno a ser tratado térmicamente, el otro no) deben fabricarse para clientes que desean que sus artículos recubiertos tratados térmicamente y no tratados térmicamente se igualen aproximadamente con respecto al color según se ve a simple vista.

Como con la patente ‘455, en la mayoría de los casos ha sido posible lograr la igualación sólo proporcionando dos sistemas de capas diferentes, uno de los cuales se trata térmicamente (HT) y el otro no. La necesidad de desarrollar y usar dos sistemas de capas diferentes para lograr la igualación crea gastos de fabricación adicionales y necesidades de inventario que son indeseables.

Sin embargo, la patente US nº 5.688.585 de propiedad conjunta divulga un artículo de control solar recubierto que incluye vidrio/Si3N4/NiCr/Si3N4, en el que la igualación se logra con un sistema de una sola capa. Como se explica en la columna 9 de la patente ‘585, es un "requisito" de la invención de ‘585 que la capa de NiCr esté sustancialmente libre de cualquier nitruro. Un objeto de la patente ‘585 es proporcionar un sistema de capas recubierto por pulverización catódica que después del tratamiento térmico se iguale con respecto al color con su homólogo no tratado térmicamente. Sin embargo, la patente ‘585 usa un tratamiento térmico (HT) de sólo tres (3) minutos (col. 10, línea 55). A menudo son deseados tratamientos térmicos más largos con el fin de obtener mejores características de templado o de HT. Desafortunadamente, tal como se explica a continuación, se ha descubierto que con tiempos más largos de HT los recubrimientos de la patente ‘585 no pueden mantener valores de ∆E bajos y por lo tanto pierden igualación de color. En el documento U.S. 5.543.229 se divulgan un gran número de materiales para capas dieléctricas de intercalado, así como para capas reflectantes de infrarrojos. Entre otras cosas se divulga una secuencia de capas de nitruro de silicio/nitruro de cromo/nitruro de silicio, sin embargo, no se proporciona información con respecto al ratio atómico del cromo y del nitruro en la capa reflectante de IR.

Considérese la siguiente pila de capas: vidrio/Si3N4/NiCr/Si3N4, donde la subcapa de Si3N4 es de aproximadamente 50-70 Ǻ (Angstrom) de grosor, la capa de NiCr de aproximadamente 325 Ǻ de grosor (la capa de NiCr no está nitrurada

igual que se depositó como puede verse en la Fig. 15), y el recubrimiento de Si3N4 es de aproximadamente 210-310 Ǻ de grosor. Cabe señalar que parte de la nitruración de la NiCr posiblemente puede ocurrir durante el tratamiento térmico. Desafortunadamente, dado la capa de NiCr depositada, este artículo recubierto tiene un valor de ∆E* transmisivo bastante alto de aproximadamente 5,9 después de un tratamiento térmico (HT) a 625 grados C durante diez (10) minutos. Esta valor de ∆E transmisivo alto significa que una versión de HT de un artículo luego recubierto según ‘585 no se iguala aproximadamente con respecto al color con versiones homólogas no tratadas térmicamente con respecto al color transmisivo después de 10 minutos de HT. Por otra parte, esas pilas tienen un valor de ∆E* reflectante del lado de vidrio superior a 5,0 después de un tratamiento térmico (HT) a 625 grados C durante diez minutos. Estos valores de ∆E* reflectante del lado de vidrio altos no son deseables, y previenen la igualación de la apariencia entre versiones HT y no-HT del mismo recubrimiento.

Desafortunadamente, la pila de capas de vidrio/Si3N4/NiCr/Si3N4, donde el ratio Ni/Cr es de 80/20, al tiempo que proporciona un control solar eficiente y son en general buenos recubrimientos, también a veces presentan carencia en términos de: (a) resistencia a la corrosión a ácidos (por ejemplo, ebullición con HCl); y (b) comportamiento mecánico tal como la resistencia al rayado; además de los problemas descritos anteriormente asociados con (c) estabilidad térmica tras un tratamiento térmico de templado, doblado por calor o similares (es decir, valores(s) de ∆E*).

Por consiguiente, existe una necesidad en la técnica de un artículo recubierto que tenga características mejoradas con respecto a (a), (b) y/o (c) en comparación a una pila de capas convencional de vidrio/Si3N4/NiCr/Si3N4, pero que todavía sea capaz de un control solar (por ejemplo, bloqueo de una cantidad razonable de radiaciones IR y/o UV) y/o de un tratamiento térmico aceptables. Es un propósito de esta invención cumplir por lo menos con una de las necesidades anteriormente indicadas, y/o con otras necesidades que se pondrán de manifiesto para el experto en la materia una vez dada la siguiente descripción.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con esta invención, se proporciona un sistema de recubrimiento o de capas que incluye una capa reflectante de infrarrojos (IR) que comprende nitruro de cromo intercalado entre por lo menos un par de capas dieléctricas. El sistema de recubrimiento o capas tiene buena resistencia a la corrosión a ácido(s) como HCl, buen comportamiento mecánico como resistencia al rayado y/o buena estabilidad de color (es decir, un(unos) valor(es) de ∆E* bajo(s)) tras un tratamiento térmico (HT).

Por ejemplo, se ha descubierto que un sistema de recubrimiento o capas que incluye una capa reflectante de IR que comprende nitruro de cromo tiene mejor durabilidad (p. ej., con respecto a la exposición ácida) que el recubrimiento convencional anteriormente mencionado que incluye una capa reflectante de IR de NiCr. Por otra parte, se ha descubierto sorprendentemente que el uso de nitruro de cromo como una capa reflectante de IR permite que un recubrimiento de control...

 


Reivindicaciones:

1. Un artículo recubierto tratado térmicamente que incluye un sistema de capas (5) sostenido por un sustrato de vidrio (1), comprendiendo el sistema de capas:

una primera capa (2) que comprende nitruro de silicio; una capa que comprende nitruro de cromo (3) proporcionada sobre el sustrato de vidrio (1) encima de la primera capa (2) que comprende nitruro de silicio; una segunda capa (4) que comprende nitruro de silicio proporcionada sobre el sustrato de vidrio (1) encima de la capa que comprende nitruro de cromo (3); en el que la capa que comprende nitruro de cromo (3) se encuentra intercalada entre y está en contacto con cada una de las capas primera

(2) y segunda (4) que comprenden nitruro de silicio; y en el que el artículo recubierto tiene un valor de ∆E* (reflectante del lado de vidrio) no superior a 3,0 después de y/o debido a un tratamiento térmico; y en el que la capa que comprende nitruro de cromo está representada por CrxNy, donde un ratio y/x de N a Cr es de 0,25 a 0,7 y contiene no más de aproximadamente 10% de Ni.

2. El artículo recubierto de la reivindicación 1, en el que el artículo recubierto tiene un valor de ∆E* (reflectante del lado de vidrio) no superior a 2,0 después de y/o debido a un tratamiento térmico.

3. El artículo recubierto de la reivindicación 1, en el que el sistema de capas

(5) consiste esencialmente en las capas primera (4) y segunda (2) que comprenden nitruro de silicio y en la capa que comprende nitruro de cromo (3).

4. El artículo recubierto de la reivindicación 1, en el que el artículo recubierto no tiene ninguna capa metálica reflectante de infrarrojos (IR).

5. El artículo recubierto de la reivindicación 1, en el que la capa de nitruro de cromo (3) no está en contacto con ninguna capa de metal.

6. El artículo recubierto de la reivindicación 1, en el que la capa de nitruro de cromo (3) está formada de tal manera que está nitrurada igual que se depositó.

7. El artículo recubierto de la reivindicación 1, en el que el artículo recubierto es una unidad de ventana IG, una ventana monolítica o una ventana laminada.

8. El artículo recubierto de la reivindicación 1, en el que dicho nitruro de cromo se caracteriza por CrxNy, donde y/x es de 0,3 a 0,6.

9. El artículo recubierto de la reivindicación 1, en el que dicho nitruro de cromo se caracteriza por CrxNy, donde y/x es de 0,45 a 0,55.

10. El artículo recubierto de la reivindicación 1, en el que dicha capa que comprende nitruro de cromo (3) incluye aproximadamente de 55 a 90 de % atómico de cromo, y aproximadamente de 15 a 50 de % atómico de nitrógeno.

11. Un procedimiento de fabricación de un artículo recubierto, comprendiendo el procedimiento:

pulverizar catódicamente una primera capa dieléctrica de nitruro de silicio sobre un sustrato; pulverizar catódicamente una capa que comprende nitruro de cromo sobre el sustrato encima de la primera capa dieléctrica;

pulverizar catódicamente una segunda capa dieléctrica de nitruro de silicio sobre el sustrato encima de la capa que comprende nitruro de cromo; y 5 en el que la capa de nitruro de cromo se pulveriza catódicamente a fin de formar CrxNy donde y/x es de 0,25 a 0,7 y contiene no más de aproximadamente un 10% de Ni. 12. El procedimiento de la reivindicación 11, que comprende adicionalmente 10 tratar térmicamente el artículo recubierto a una(s) temperatura(s) de por lo menos 580-600 grados C, de manera que el artículo recubierto tiene un valor de ∆E* (reflectante y/o transmisivo del lado de vidrio) no superior a 3,0 debido al tratamiento térmico.