Un procedimiento para fabricar un artículo recubierto, el procedimiento comprendiendo:

proporcionar un sustrato de vidrio;

formar una capa que comprenda nitruro de silicio sobre el sustrato;

tratar por haz de iones la capa que comprende nitruro de silicio de manera que se haga que por lo menos parte de la capa que comprende nitruro de silicio comprenda Si3N4 dopado con nitrógeno; y

formar sobre el sustrato una capa reflectante de infrarrojo (IR) que comprenda plata sobre por lo menos la capa tratada por haz de iones que comprende nitruro de silicio

Procedimiento para fabricar un artículo recubierto con subcapa tratada por haz de iones.

Esta invención se refiere a un procedimiento para fabricar un artículo recubierto que incluye un recubrimiento de control solar como un recubrimiento de baja E. El recubrimiento de baja E incluye una capa (p. ej., una capa de fondo) que se trata iónicamente. En determinadas formas de realización de ejemplo, una capa de fondo que comprende nitruro de silicio se trata por haz de iones simultáneamente con pulverización iónica. Los artículos recubiertos fabricados de acuerdo con determinadas formas de realización de ejemplo de esta invención pueden usarse en el contexto de los parabrisas de vehículos, unidades de ventana de vidrio aislante (IG), otros tipos de ventanas, o en cualquier otra aplicación adecuada.

Antecedentes de la invención

Los artículos recubiertos se conocen en la técnica para su uso en aplicaciones de ventanas como unidades de ventana de vidrio aislante (IG), ventanas de vehículos, y/o similares. Ejemplos de recubrimientos de baja emisividad baja E) no limitativos se ilustran y/o describen en los documentos de patente US n^os 6.723.211; 6.576.349; 6.447.891; 6.461.731; 3.682.528; 5.514.476; 5.425.861; y 2003/0150711.

En determinadas situaciones, los diseñadores de artículos recubiertos con recubrimientos de baja E se esfuerzan por conseguir una combinación de transmisión visible alta, color básicamente neutro, baja emisividad (o emisión), resistencia de capa baja (R_s), y buena durabilidad. La transmisión visible alta por ejemplo puede permitir que los artículos recubiertos resulten más deseables en aplicaciones como los parabrisas de vehículos o similares, mientras que las características de baja emisividad (baja E) y resistencia de capa baja (R_s) permiten que tales artículos recubiertos bloqueen cantidades significativas de radiación IR para reducir por ejemplo un calentamiento no deseable de los interiores de vehículos o edificios. Suele resultar difícil obtener unas propiedades de transmisión visible alta y control solar adecuado, combinadas con una buena durabilidad porque los materiales usados para mejorar la durabilidad suelen causar caídas no deseables de la transmisión visible y/o cambios de color no deseables del producto tras el tratamiento térmico.

Los artículos recubiertos usados en ventanas (p. ej., ventanas de vehículos, ventanas arquitectónicas, o similares) a menudo tienen que tratarse térmicamente (p. ej., templarse térmicamente, doblarse por calor y/o reforzarse por calor). Sin embargo, un problema que se da frecuentemente con el tratamiento térmico es la migración del sodio (Na) al recubrimiento desde el sustrato de vidrio. Por ejemplo, durante el tratamiento térmico (HT) el sodio tiende a migrar desde el sustrato de vidrio al recubrimiento y puede dañar severamente la(s) capa(s) reflectante(s) de infrarrojo (IR) (p. ej., capa o capas de plata) si tal migración del sodio alcanza la(s) misma(s).

Se ha propuesto usar nitruro de silicio depositado mediante pulverización iónica como capa de base para los recubrimientos en un esfuerzo por reducir la migración del sodio que puede darse durante el tratamiento térmico. Sin embargo, el nitruro de silicio formado sólo mediante pulverización iónica resulta problemático en algunos aspectos. La Fig. 1 de la presente solicitud, por ejemplo, ilustra que las capas de nitruro de silicio depositadas por pulverización iónica desarrollan un aumento de los huecos definidos en las mismas a medida que aumenta la velocidad de deposición por pulverización iónica (el dato de la Fig. 1 es del nitruro de silicio depositado sólo a través de pulverización iónica de una manera conocida). Un gran número de huecos en una capa de base de nitruro de silicio puede resultar poco aconsejable puesto que el sodio puede migrar a través de la capa durante el tratamiento térmico por tales huecos, y atacar la(s) capa(s) reflectante(s) de IR lo que lleva a un daño estructural y/o fallo del recubrimiento. Por ejemplo, tales ataques del sodio pueden aumentar la opacidad en el artículo recubierto tratado térmicamente y/o perjudicar las características ópticas del artículo recubierto tras el tratamiento térmico.

La patente US nº 5.569.362 divulga una técnica para tratar por haz de iones un recubrimiento usando por lo menos oxígeno para densificar el mismo. Sin embargo, la patente '362 no está relacionada con dopar Si₃N₄ con nitrógeno, no está relacionada con productos tratados térmicamente y problemas que puedan surgir tras el tratamiento térmico, y es poco aconsejable en lo referente a que su uso de cantidades significativas de oxígeno en el haz de iones hace las capas tratadas y las capas adyacentes a las mismas susceptibles a cambios no deseados significativos tras el tratamiento térmico.

El documento US 2002/0064662 divulga un procedimiento para fabricar un artículo recubierto que comprende la pulverización iónica de una capa de nitruro de silicio sobre un sustrato y la formación de una capa de plata sobre la capa de nitruro de silicio. El documento US 2003/235719 divulga un procedimiento similar que comprende la pulverización iónica de una capa de nitruro de silicio directamente sobre el sustrato, y la formación de una capa de ZnO y a continuación una capa de plata sobre la misma. La capa de nitruro de silicio puede doparse adicionalmente con aluminio. Las capas de nitruro de silicio de estos documentos se aplican mediante un proceso de pulverización iónica regular y mostrarán así los mismos problemas con respecto a la migración del sodio desde el sustrato de vidrio como se explicó anteriormente.

El documento EP 0 636 702 A1 se ocupa del mismo problema, es decir evitar la fusión de los metales alcalinos contenidos en el vidrio de sustrato a través de las diversas capas de cinc dispuestas sobre el sustrato. De acuerdo con EP'702 el nitruro de silicio tiene una propiedad de barrera alcalina superior a la del silicio, sin embargo con los procedimientos convencionales para formar películas de nitruro de silicio, el efecto barrera de estas capas no resulta suficiente. La EP'702 sugiere mejorar la función de barrera alcalina de las películas de nitruro de silicio proporcionando un procedimiento para formar una película de nitruro de silicio sobre un sustrato mediante pulverización iónica usando un gas que contenga nitrógeno como gas de pulverización iónica y una diana de pulverización iónica compuesta principalmente por silicio, en el que se aplica un voltaje negativo intermitente a la diana.

En vista de lo anterior, se pondrá de manifiesto para los expertos en la técnica que existe una necesidad de un procedimiento de fabricación de un artículo recubierto con una capa tratada por haz de iones de manera adecuada para por lo menos uno de: (a) mejorar las características ópticas del artículo recubierto como la reducción de la opacidad y/o coloración tras un tratamiento térmico opcional; (b) mejorar la durabilidad del artículo recubierto; y/o (c) reducir el potencial para un cambio significativo de las características ópticas del recubrimiento tras el tratamiento térmico.

Este problema se resuelve mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1.

Breve resumen de las formas de realización de ejemplo de la invención

En determinadas formas de realización de ejemplo de esta invención, se usa el tratamiento iónico de una capa(s) para controlar y/o modificar la estequiometría de la(s) capa(s) en un recubrimiento (es decir, control y/o modificación de la estequiometría).

Se ha descubierto que el tratamiento por haz de iones de una capa (p. ej., capa que incluye nitruro de silicio) tiene como resultado inesperadamente una migración de sodio (Na) reducida a través de la misma durante el tratamiento térmico (HT) del artículo recubierto, mejorando de ese modo las características ópticas del mismo.

Puede usarse un tratamiento por haz de iones de capas de recubrimiento superior para mejorar la durabilidad del artículo recubierto, mientras que el tratamiento por haz de iones de otras capas como capas de base o de fondo puede usarse para reducir la posible migración de sodio durante un tratamiento térmico opcional y/o mejorar la durabilidad.

En diferentes formas de realización de esta invención, el tratamiento por haz de iones puede llevarse a cabo: (a) después de que la capa se ha depositado por pulverización iónica, y/o (b) mientras la capa se está depositando por pulverización iónica. El primer caso puede denominarse granallado, mientras que el último...

1. Un procedimiento para fabricar un artículo recubierto, el procedimiento comprendiendo:

proporcionar un sustrato de vidrio;

formar una capa que comprenda nitruro de silicio sobre el sustrato;

tratar por haz de iones la capa que comprende nitruro de silicio de manera que se haga que por lo menos parte de la capa que comprende nitruro de silicio comprenda Si₃N₄ dopado con nitrógeno; y

formar sobre el sustrato una capa reflectante de infrarrojo (IR) que comprenda plata sobre por lo menos la capa tratada por haz de iones que comprende nitruro de silicio.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento por haz de iones hace que la capa que comprende nitruro de silicio logre una dureza media de por lo menos 20 GPa.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento por haz de iones hace que la capa que comprende nitruro de silicio logre una dureza media de por lo menos 22 GPa.

4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento por haz de iones hace que la capa que comprende nitruro de silicio logre una dureza media de por lo menos 24 GPa.

5. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende adicionalmente formar por lo menos una capa que comprenda óxido de cinc entre la capa que comprende nitruro de silicio y la capa reflectante de IR.

6. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende adicionalmente la pulverización iónica de otra capa sobre el sustrato para situarse entre el sustrato de vidrio y la capa que comprende nitruro de silicio.

7. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende adicionalmente formar por lo menos una capa que comprenda NiCr sobre el sustrato sobre por lo menos la capa reflectante de IR.

8. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento por haz de iones incluye tratar por haz de iones por lo menos parte de la capa que comprende nitruro de silicio con por lo menos iones nitrógeno.

9. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento por haz de iones comprende dirigir un haz de iones que comprende iones de nitrógeno a la capa que comprende nitruro de silicio al mismo tiempo que la capa que comprende nitruro de silicio se hace crecer mediante pulverización iónica de por lo menos una diana que comprende silicio.

10. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento por haz de iones se lleva a cabo de manera que la capa que comprende nitruro de silicio tenga tensión de compresión.

11. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento por haz de iones hace que la capa que comprende nitruro de silicio incluya Si₃N₄ dopado con por lo menos un 2% de nitrógeno.

12. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la capa que comprende nitruro de silicio tras dicho tratamiento por haz de iones tiene una tensión de compresión desde 50 MPa hasta 2 GPa.

13. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende adicionalmente tratar térmicamente el artículo recubierto de manera suficiente para por lo menos uno de templado y doblado por calor, de manera que tras dicho tratamiento térmico el artículo recubierto tenga una transmisión visible de por lo menos un 70% y una resistencia de capa (Rs) no superior a 5,5 ohmios/cuadrado.

14. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende adicionalmente tratar térmicamente el artículo recubierto de manera suficiente para por lo menos uno de templado y doblado por calor, de manera que tras dicho tratamiento térmico el artículo recubierto tenga una transmisión visible de por lo menos un 75% y una resistencia de capa (Rs) no superior a 2,5 ohmios/cuadrado.

15. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que antes de cualquier tratamiento térmico opcional, el artículo recubierto de forma monolítica tenga una transmisión visible de por lo menos un 70% y una resistencia de capa (Rs) no superior a 6,0 ohmios/cuadrado.

16. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende adicionalmente formar una capa que comprenda óxido de cinc sobre el sustrato de vidrio sobre por lo menos la capa reflectante de IR, formar después una capa de recubrimiento superior que comprenda nitruro de silicio sobre el sustrato de vidrio, y tratar por haz de iones la capa de recubrimiento que comprende nitruro de silicio.

17. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la capa que comprende nitruro de silicio comprende adicionalmente desde aproximadamente un 1-10% de aluminio, y en el que dicho tratamiento por haz de iones comprende tratar por haz de iones la capa que comprende nitruro de silicio después de que la capa que comprende nitruro de silicio se ha formado sólo mediante pulverización iónica.

18. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento por haz de iones hace que por lo menos parte de la capa que comprende nitruro de silicio incluya Si₃N₄ dopado con desde aproximadamente un 0,5 hasta un 20% de nitrógeno.

19. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento por haz de iones hace que la capa que comprende nitruro de silicio incluya Si₃N₄ dopado con desde aproximadamente un 2 hasta un 10% de nitrógeno.

20. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la capa tratada por haz de iones que comprende nitruro de silicio está en contacto directo con el sustrato de vidrio.

21. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicho tratamiento por haz de iones hace que la capa que comprende nitruro de silicio logre una tensión de compresión.

22. El procedimiento según la reivindicación 2, que comprende adicionalmente formar por lo menos una capa que comprenda óxido de cinc entre la capa que comprende nitruro de silicio y la capa reflectante de IR.

23. El procedimiento según la reivindicación 2, que comprende adicionalmente la pulverización iónica de otra capa sobre el sustrato para situarse entre el sustrato de vidrio y la capa que comprende nitruro de silicio.

24. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicho tratamiento por haz de iones incluye tratar por haz de iones por lo menos parte de la capa que comprende nitruro de silicio con por lo menos iones nitrógeno.

25. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicho tratamiento por haz de iones comprende dirigir un haz de iones que comprende iones de nitrógeno a la capa que comprende nitruro de silicio al mismo tiempo que la capa que comprende nitruro de silicio se hace crecer mediante pulverización iónica de por lo menos una diana que comprende silicio.

26. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicho tratamiento por haz de iones se lleva a cabo por lo menos parcialmente después de que la capa que comprende silicio se ha depositado por pulverización iónica.

27. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que la capa que comprende nitruro de silicio tras dicho tratamiento por haz de iones tiene una tensión de compresión desde 50 MPa hasta 2 GPa.

28. El procedimiento según la reivindicación 2, que comprende adicionalmente tratar térmicamente el artículo recubierto de manera suficiente para por lo menos uno de templado y doblado por calor, de manera que tras dicho tratamiento térmico el artículo recubierto tenga una transmisión visible de por lo menos un 70% y una resistencia de capa (Rs) no superior a 5,5 ohmios/cuadrado.

29. El procedimiento según la reivindicación 2, que comprende adicionalmente tratar térmicamente el artículo recubierto de manera suficiente para por lo menos uno de templado y doblado por calor, de manera que tras dicho tratamiento térmico el artículo recubierto tenga una transmisión visible de por lo menos un 75% y una resistencia de capa (Rs) no superior a 2,5 ohmios/cuadrado.

30. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que antes de cualquier tratamiento térmico opcional, el artículo recubierto en forma monolítica tiene una transmisión visible de por lo menos un 70% y una resistencia de capa (Rs) no superior a 6,0 ohmios/cuadrado.

31. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que la capa reflectante de IR comprende plata, y en el que el procedimiento comprende adicionalmente formar una capa que comprenda óxido de cinc sobre el sustrato de vidrio sobre por lo menos la capa reflectante de IR, y formar después una capa de recubrimiento superior sobre el sustrato de vidrio.

32. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que la capa que comprende nitruro de silicio comprende adicionalmente desde aproximadamente un 1-10% de aluminio, y en el que dicho tratamiento por haz de iones comprende tratar por haz de iones la capa que comprende nitruro de silicio después de que la capa que comprende nitruro de silicio se ha formado sólo mediante pulverización iónica.

33. El procedimiento según la reivindicación 2, que comprende adicionalmente formar un recubrimiento superior que comprenda nitruro de silicio sobre el sustrato sobre por lo menos la capa reflectante de IR, y tratar por haz de iones la capa de recubrimiento superior que comprende nitruro de silicio.

34. El procedimiento según la reivindicación 33, en el que la capa de recubrimiento superior que comprende nitruro de silicio se trata por haz de iones con por lo menos iones nitrógeno.