Titanium nitride-based Iow-emissive coatings — A stability comparison

Abstract

Accelerated degradation tests with respect to high temperature and acid exposure have been performed with laboratory samples of TiO₂ / TiN / TiO<sub>2<(sub> transparent low-emissive coatings. The same tests have also been performed with noble metal-based low-emissive coatings presently marketed for energy conservation and solar control. The comparison clearly demonstrates the improvement in stability which is obtained when the soft, diffusive noble metal is replaced with a hard, high temperature stable transition metal compound. Using optical multilayer calculations to simulate the effects of high temperature degradation, clear differences between the degradation mechanisms were identified: The TiN multilayer degrades by successive oxidation while the silver multilayer degrades by diffusion and agglomeration of the entire silver film.

An Laborproben transparenter Low-E-TiO₂ / TiN / TiO₂-Schichten wurden unter Einwirkung von hohen Temperaturen und von Säuren Versuche zum beschleunigten Schichtabbau durchgeführt. Entsprechende Untersuchungen wurden auch an derzeit auf dem Markt angebotenen Low-E-Beschichtungen auf Edelmetallbasis vorgenommen, die für Energiesparzwecke und zum Sonnenschutz eingesetzt werden. Der Vergleich zeigt deutlich die Festigkeitsverbesserung, die der Austausch des weichen durchlässigen Edelmetalls gegen eine harte, hochtemperaturbeständige Übergangsmetallverbindung bewirkt. Zur Simulation der Einflüsse des Schichtabbaus bei hohen Temperaturen wurden Methoden zur Berechnung optischer Mehrfachbeschichtungen angewendet. Dabei konnten deutliche Unterschiede zwischen den Schichtabbaumechanismen festgestellt werden: Die TiN-Mehrfachschicht baut sich durch sukzessive Oxidation ab, während bei der Silbermehrfachschicht Diffusion und Agglomeration des gesamten Silberfilms zum Abbau führen.