Un artículo de vidrio tratable térmicamente que incluye un sustrato de vidrio (1) con un sistema de capas recubiertas por pulverización catódica (2,

3, 4) sobre los mismos que comprende, empezando por el sustrato de vidrio (1) hacia el exterior: a) una capa de recubrimiento base (2) comprendida por nitruro de silicio; b) una capa sustancialmente metálica (3) que consiste sustancialmente en Ni entero, acero inoxidable, que tiene como contenido de niquel tan poco como aproximadamente 10% por peso de niquel o Inconel; y c) una capa de recubrimiento superior (4) comprendida por nitruro de silicio; caracterizado porque la capa metálica (3) tiene un espesor de aproximadamente 30 - 150 Å y la capa de recubrimiento superior tiene un espesor de aproximadamente 200-500 Å, siendo cada una de dichas capas (2, 3, 4) suficientemente gruesas como para que cuando el sustrato de vidrio (1) tenga un espesor de aproximadamente 1,5 mm - 13 mm y presente sobre lo mismo dicho sistema de capas (2, 3, 4), tras un tratamiento térmico el artículo de vidrio incluyendo las capas presente una reflectancia de lado de vidrio ΔEH observador 10º según ASTM 2244-93 no superior a 2,0, en comparación con el sustrato de vidrio recubierto antes de dicho tratamiento térmico

Vidrios recubiertos por pulverización catódica reflectantes a ir, tratables térmicamente, duraderos y adaptable, y procedimiento de fabricación de los mismos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a vidrios recubiertos por pulverización catódica y a procedimientos para fabricarlos. Más particularmente, la presente invención se refiere a vidrios recubiertos por pulverización catódica que son tratables térmicamente y duraderos y cuyo aspecto de lado de vidrio no cambia de forma significativa durante el tratamiento térmico.

Solicitudes relacionadas

Esta solicitud es una continuación parcial de la solicitud de nº de serie 08/486.643 presentada el 7 de junio de 1995, que a su vez es una continuación parcial de la solicitud de nº de serie 08/102.281 presentada el 5 de agosto de 1993.

Antecedentes de la invención

Como se sabe, los vidrios recubiertos de metal y óxido metálico tienen una gran aceptación en el diseño arquitectónico y automovilístico. Como se describe con profusión de detalles en los documentos de patentes y otras publicaciones, tales vidrios logran habitualmente, a través de la manipulación del sistema de capas del recubrimiento, grados bastante aceptables de reflectancia, transmitancia, emisividad, resistencia química y durabilidad, así como el color deseado. Véase, por ejemplo, en este sentido, las patentes U.S. nº^s 3.935.351; 4.413.877; 4.462.883; 3.826.728; 3.681.042; 3.798.146; y 4.594.137, por decir sólo algunas.

También es bien conocido el hecho de que aunque existen diversas técnicas razonables aceptables para aplicar dichos recubrimientos, una de las más eficaces y, por lo tanto, preferida es la conocida técnica a la cual se refiere como "recubrimiento por pulverización catódica magnéticamente reforzada". Dicha técnica se describe en la patente U.S. nº 4.166.018, que constituye una enseñanza reconocida fundamental sobre el tema. (véase también Munz et al., "Performance and Sputtering Criteria of Modern Architectural Glass Coatings", SPIE, vol. 325, Optical Thin Films, 1982, pp. 65-73).

En los últimos años, la aceptación de los vidrios recubiertos ha dado lugar a numerosos intentos de obtener un artículo de vidrio recubierto que pueda ser recubierto antes del tratamiento térmico y que, a continuación, pueda ser sometido a tratamiento térmico sin cambiar negativamente las características del recubrimiento o del propio vidrio (es decir, el artículo de vidrio resultante). Uno de los motivos de ello es, por ejemplo, que puede ser muy difícil conseguir un recubrimiento uniforme sobre un trozo de vidrio que ya esté doblado. Como bien se sabe, para obtener un recubrimiento uniforme de una superficie de vidrio plana, podrán utilizarse técnicas mucho más simples si el vidrio no ha sido doblado previamente. En este sentido, esto también es cierto, por ejemplo, en los vidrios de entornos arquitectónicos y residenciales, en los que a veces se utilizan láminas de vidrio templado o no templado en el mismo edificio que deben encajar de la mejor manera posible, por lo menos en lo referente al color y la reflectancia de lado de vidrio, siendo dicha característica representada mejor mediante ΔE, como se indica en la designación ASTM D-2244-93 (publicada en noviembre de 1993) titulada "Standard Test Method for Calculation of Color Differences From Instrumentally Measured Color Coordinates". Resumiendo, cuanto más baja sea ΔE, mejor se parecen.

En el pasado, se han elaborado ciertas técnicas para fabricar artículos de vidrio recubiertos tratables térmicamente y que pueden entonces, y después, ser tratados térmicamente mediante templado, doblado o la denominada técnica de "refuerzo térmico". En términos generales, muchos de estos artículos recubiertos de técnica anterior han padecido las consecuencias de no ser tratables térmicamente a las temperaturas elevadas, más altas necesarias para lograr doblado, templado o refuerzo térmico económico (es decir, 1150F. - 1145ºF). En suma, dichas técnicas han sufrido a menudo de la necesidad de mantener la temperatura a aproximadamente 1100ºF. o menos para conseguir tratabilidad térmica sin afectar negativamente ni el recubrimiento ni su sustrato. En casi todas las anteriores técnicas conocidas, un sustrato recubierto mediante el sistema no fue realmente adaptable consigo mismos tras ser sometido a tratamiento térmico, aunque considerado tratable térmicamente, como queda de manifiesto, por ejemplo, con un valor de ΔE demasiado alto en, por lo menos, su característica de reflectancia de lado de vidrio.

La ausencia de cualquier efecto adverso sustancial sobre el recubrimiento o el sustrato define lo que se pretende indicar aquí con el término "tratable térmicamente". Aunque en determinadas situaciones algunas características pueden cambiar en cierta medida durante el tratamiento térmico, ser "tratable térmicamente" significa aquí que las propiedades deseadas como emisividad, resistencia laminar, durabilidad y resistencia química del sistema de capas finales y del conjunto del producto deben lograrse a pesar de que el vidrio recubierto haya sido sometido a uno o más de los tratamientos térmicos descritos más arriba (es decir, doblado, templado o refuerzo térmico). Para la mayoría de finalidades arquitectónicas consideradas en esta invención, la tratabilidad térmica mejorada implica que el vidrio y su recubrimiento en capas permanecen prácticamente iguales, por lo menos, en cuanto a sus propiedades de emisividad, resistencia laminar, durabilidad y resistencia química, entre el producto antes del tratamiento térmico y el producto final después del tratamiento térmico. Para la mayor parte de fines automovilísticas, así como arquitectónicas, puede tolerarse e incluso es deseable un cambio para bien (es decir, un descenso) de la emisividad debido al tratamiento térmico, siempre que la tratabilidad térmica mejorada implique que el cambio tenga lugar de forma uniforme a través del sustrato y sea independiente de los parámetros utilizados para llevar a cabo el tratamiento térmico.

En las formas de realización de esta invención, el sistema de recubrimiento es preferentemente "tratable térmicamente" en el sentido de este término indicado anteriormente y, de forma igualmente esencial, el artículo recubierto con el sistema de recubrimiento tras el tratamiento térmico también es adaptable a un artículo similar que no ha sido tratado térmicamente (por ejemplo, él mismo antes del tratamiento térmico), debido a que su ΔE, por lo menos en cuanto a la reflectancia de lado de vidrio, se reduce al mínimo como una característica del sistema de recubrimiento (es decir, debido a la singularidad de determinados de los sistemas de recubrimiento de esta invención).

En este sentido, la patente U.S. nº 5.188.887 divulga ciertos sistemas de recubrimiento de técnica anterior que son tratables térmicamente, ya que pueden tratarse térmicamente de forma satisfactoria a las temperaturas más elevadas más altas mencionadas anteriormente para obtener el resultado deseado, pese haber sido sometidos a templado, doblado o refuerzo térmico. En términos generales, estas composiciones de recubrimiento de técnica anterior tienen su singularidad en un sistema de capas que emplea como una capa metálica una aleación de alto contenido en níquel que, en su forma preferida, es una aleación conocida como Haynes 214 que consiste esencialmente en un 75,45% de Ni, 4,00% de Fe, 16,00% de Cr, 0,04% de C, 4,50% de Al y 0,01% de Y (porcentajes son por peso). Utilizando una aleación de alto contenido en níquel, como la Haynes 214, y recubriéndola por encima con óxido de estaño estequiométrico (SnO₂) o bien solo o bien con otras capas (como un recubrimiento base del mismo óxido de estaño estequiométrico o una capa intermedia de aluminio entre la capa superior de SnO₂ y la aleación de alto contenido en níquel), se comprobó que podía conseguirse tratabilidad térmica de los artículos de vidrio a temperaturas elevadas de entre aproximadamente 1150ºF. - 1450ºF., durante aproximadamente 2-30 minutos, sin una degradación sustancial del color, la durabilidad mecánica, la emisividad, la reflectancia o la transmitancia. Por consiguiente, estas composiciones constituyeron una mejora significativa respecto de los sistemas tratables térmicamente anteriores, como aquellos divulgados en las siguientes patentes: 4.790.922; 4.816.034? 4.826.525; 4.715.8791 y 4.857.094. No obstante, tal como se ha indicado anteriormente, se comprobó que dichos sistemas...

1. Un artículo de vidrio tratable térmicamente que incluye un sustrato de vidrio (1) con un sistema de capas recubiertas por pulverización catódica (2, 3, 4) sobre los mismos que comprende, empezando por el sustrato de vidrio (1) hacia el exterior:

a) una capa de recubrimiento base (2) comprendida por nitruro de silicio;

b) una capa sustancialmente metálica (3) que consiste sustancialmente en Ni entero, acero inoxidable, que tiene como contenido de niquel tan poco como aproximadamente 10% por peso de niquel o Inconel; y

c) una capa de recubrimiento superior (4) comprendida por nitruro de silicio;

caracterizado porque

la capa metálica (3) tiene un espesor de aproximadamente 30 - 150 Å y la capa de recubrimiento superior tiene un espesor de aproximadamente 200-500 Å, siendo cada una de dichas capas (2, 3, 4) suficientemente gruesas como para que cuando el sustrato de vidrio (1) tenga un espesor de aproximadamente 1,5 mm - 13 mm y presente sobre lo mismo dicho sistema de capas (2, 3, 4), tras un tratamiento térmico el artículo de vidrio incluyendo las capas presente una reflectancia de lado de vidrio ΔE_H observador 10º según ASTM 2244-93 no superior a 2,0, en comparación con el sustrato de vidrio recubierto antes de dicho tratamiento térmico.

2. El artículo de vidrio tratable térmicamente según la reivindicación 1 caracterizado porque dicho sistema de capas (2, 3, 4) está sustancialmente libre de plata.

3. El artículo de vidrio tratable térmicamente según la reivindicación 1 caracterizado porque la capa de recubrimiento base (2) tiene un espesor de 5 - 70 Å.

4. El artículo de vidrio tratable térmicamente según la reivindicación 3 caracterizado porque dicho artículo de vidrio incluyendo las capas presenta, cuando tratado térmicamente, una reflectancia de lado de película ΔE_H no superior a 5,0, una transmitancia visible ΔE_H no superior a 5,0 y presenta las siguientes características tanto antes como después del tratamiento térmico:

5. El artículo de vidrio tratable térmicamente según la reivindicación 3, caracterizado porque:

la capa de recubrimiento base (2) tiene un espesor de 30-50 Å,

la capa metálica (3) tiene un espesor de 50-100 Å,

la capa de recubrimiento superior (3) tiene un espesor de 300-400 Å

y porque el artículo de vidrio tiene las siguientes características tanto antes como después del tratamiento térmico;

6. El artículo de vidrio tratable térmicamente según la reivindicación 5 caracterizado porque dicho artículo es duradero y resistente químicamente y la capa metálica (3) está sustancialmente libre de cualquier nitruro.

7. El artículo de vidrio tratable térmicamente según la reivindicación 5 caracterizado porque dicho tratamiento térmico es el templado y la capa metálica (3) está sustancialmente libre de cualquier óxidos.

8. El artículo de vidrio tratable térmicamente según la reivindicación 1 caracterizado porque:

la capa de recubrimiento base (2) tiene un espesor de 40 Å;

la capa metálica (3) tiene un espesor de 75 Å y consiste esencialmente en nicromo no nitrurado y no oxidado en una proporción en peso de níquel a cromo de 80:20;

la capa de recubrimiento superior (4) tiene un espesor de 350 Å, y porque dicho artículo de vidrio presenta las siguientes características tanto antes como después del templado:

una reflectancia de lado de vidrio ΔE_H inferior a 1,5,

una reflectancia de lado de película ΔE_H inferior a 4,0 y

una transmitancia visible ΔE_H inferior a 4,0.

9. El artículo de vidrio tratable térmicamente según la reivindicación 8 caracterizado porque:

dicha reflectancia de lado de vidrio ΔE_H es inferior a 0,5,

dicha reflectancia de lado de película ΔE_H es inferior a 2,0,

dicha transmitancia visible ΔE_H es inferior a 1,0

y en el que dicho artículo de vidrio es duradero y resistente químicamente.

10. El artículo de vidrio tratable térmicamente según la reivindicación 1 caracterizado porque:

la capa de recubrimiento base (2) tiene un espesor de 40 Å,

la capa metálica (3) tiene un espesor de 140 Å y consiste esencialmente en nicromo no nitrurado y no oxidado en una proporción en peso de níquel a cromo de 80:20,

la capa de recubrimiento superior (4) tiene un espesor de 350 Å y porque dicho artículo de vidrio presenta las siguientes características tanto antes como después del templado:

una reflectancia de lado de vidrio ΔE_H inferior a 2,0, una reflectancia de lado de película ΔE_H inferior a 4,0, una transmitancia visible inferior a 3,0, y en el que dicho artículo de vidrio es duradero y resistente químicamente.

11. El artículo de vidrio tratable térmicamente según las reivindicaciones 5, 8 y 10 caracterizado porque dichas capas de nitruro de silicio contienen hasta un 6% en peso de aluminio, dicho sistema de capas está sustancialmente libre de plata y consiste esencialmente en dicha capa de recubrimiento base (2), dicha capa metálica (3) y dicha capa de recubrimiento superior (4) y dicho sistema de capas es duradero y resistente químicamente.

12. Un procedimiento para la fabricación de un artículo de vidrio recubierto por pulverización catódica tratado térmicamente que es estéticamente adaptable a un artículo de vidrio recubierto por pulverización catódica no tratado térmicamente, para obtener de esta forma por lo menos sustancialmente el mismo aspecto de lado de vidrio, que incluye las etapas:

a) recubrir por pulverización catódica sobre cada uno de por lo menos dos sustratos de vidrio un sistema de capas según la reivindicación 1,

b) someter por lo menos uno de dichos sustratos de vidrio recubiertos por pulverización catódica a un tratamiento térmico seleccionado del grupo que consiste en doblado, templado, refuerzo térmico y combinaciones de los mismos; por medio del cual dicho por lo menos un sustrato presenta, tras el tratamiento térmico, una reflectancia de lado de vidrio ΔE_H no superior a 2,0 en comparación con dichos sustratos no tratados térmicamente,

c) siendo sustancialmente dichos sustratos recubiertos por pulverización catódica tratados térmicamente así formados del mismo aspecto de lado de vidrio que dichos sustratos recubiertos por pulverización catódica no tratados térmicamente.

13. El procedimiento según la reivindicación 12 en el que dichos substratos de vidrio tienen las siguientes características tanto antes como después del tratamiento térmico:

y en el que dichos sustratos tratados térmicamente presentan, tras el tratamiento térmico, las siguientes características en comparación con dichos sustratos no tratados térmicamente:

una reflectancia de lado de película ΔE_H no superior a 5,0

una transmitancia visible ΔE_H no superior a 5,0.

14. El procedimiento según la reivindicación 12 en el que dichos sustratos de vidrio presentan las siguientes características tanto antes como después de dicho tratamiento térmico:

una reflectancia de lado de vidrio ΔE_H inferior a 1,5,

una reflectancia de lado de película ΔE_H inferior a 4,0,

una transmitancia visible ΔE_H inferior a 4,0,

y en el que dichos sustratos de vidrio recubiertos son duraderos y resistentes químicamente.

15. El procedimiento según la reivindicación 12 en el que dichos sustratos de vidrio presentan las siguientes características tanto antes como después de dicho tratamiento térmico:

una reflectancia de lado de vidrio ΔE_H inferior a 2,0,

una reflectancia de lado de película ΔE_H inferior a 4,0,

una transmitancia visible ΔE_H inferior a 3,0,

y en el que dichos sustratos de vidrio recubiertos son duraderos y resistentes químicamente.