[發明專利]表面硬化的石墨模具及其表面硬化的方法

有效

• 申請號: 201711332302.9
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN109913797B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 孔德恒;王和永;李漢勇;郝嘉偉;許仁;王偉;吳暢
• 申請（專利權）人: 維達力實業（深圳）有限公司;萬津科技有限公司
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/32
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 曾銀鳳

本發明涉及一種石墨模具表面硬化的方法，包括表面處理、真空鍍鉻、真空鍍鈦以及真空鍍氮化鈦。通過該石墨模具表面硬化的方法處理的石墨模具具有良好的耐摩擦性和高溫抗氧化性，且該方法顯著提高了石墨模具表面的硬度，使石墨模具更加適合于3D玻璃加工的同時提高了石墨模具的使用壽命。

技術領域

本發明涉及材料表面處理技術領域，特別是涉及一種表面硬化的石墨模具及其表面硬化的方法。

背景技術

隨著未來移動終端手機的發展，3D玻璃逐漸成為目前手機蓋板的流行趨勢。3D玻璃蓋板一般包括前蓋板玻璃和后蓋板玻璃兩類，前蓋板玻璃和后蓋板玻璃的終極要求不同，但是生產工藝基本相同，即從2D白片玻璃開始，在熱彎機上用石墨模具施行熱彎，形成3D的雙曲或者四曲形貌后進行拋光和化學鋼化，再進入后制程工序。其中，熱彎是3D玻璃加工的一項關鍵工藝，而石墨模具則是該關鍵工序中唯一與玻璃表面接觸的固體。

石墨材料一直是玻璃熱加工工具制備材料的首選，主要是因為石墨在高溫條件下具有獨特的物理和化學性質且其具有軟質易加工的優點。然而，以石墨材料加工制得的石墨模具有以下幾點的不足：(1)石墨材料的軟質特性導致石墨模具的表面非常難于拋光，而石墨模具經精密加工后的表面難以達到高拋光度會影響經過其加工的玻璃的最終尺寸精密度，即使石墨模具表面拋光度達到要求，其拋光度也很難在熱壓過程中保持下來，導致一般的石墨模具的使用壽命不會超過幾千次；(2)石墨材料的特殊通電晶化生產工藝決定了其密度不可能高過80％，將石墨材料制成石墨模具后，石墨模具的內部和表面也有一定的孔隙度，造成了石墨模具表面不耐壓和易磨損的特性，而石墨模具彎角等處在壓制過程中受力最大會更容易磨損和凹陷；(3)石墨材料具有特殊的層狀結構和層間的滑移導致石墨模具的表面很難附著硬質薄膜(碳化物、金屬等)。石墨模具的以上不足直接導致通過其加工得到的3D玻璃在后續的拋光工序中拋光難度和成本增加，嚴重的甚至會導致3D玻璃的不良品率增加。

發明內容

基于此，本發明提供一種石墨模具表面硬化的方法。

具體的技術方案如下：

一種石墨模具表面硬化的方法，包括如下步驟：

表面預處理：用等離子清洗石墨模具的表面，得清洗后的石墨模具；

真空鍍鉻：真空條件下，在所述清洗后的石墨模具的表面沉積鉻層，得鉻-石墨模具；

真空鍍鈦:真空條件下，在所述鉻-石墨模具的表面沉積鈦層，得鈦-鉻-石墨模具；

真空鍍氮化鈦：真空條件下，在所述鈦-鉻-石墨模具的表面沉積氮化鈦層，得表面硬化的石墨模具。

在其中一些實施例中，所述用等離子清洗石墨表面模具包括如下步驟：

將所述石墨模具置于PVD爐的真空室內，將所述PVD爐的真空室抽真空，再向所述真空室通入氬氣；

對所述石墨模具施加-700～-1000V的脈沖偏壓以在所述石墨模具的表面產生氬離子，所述氬離子對所述石墨模具的表面進行轟擊清洗，清洗過程中，控制固定有石墨模具的轉架的轉速為3～5RPM且保持所述PVD爐的真空室的溫度為115～125℃。

在其中一些實施例中，在所述清洗后的石墨模具的表面沉積鉻層包括如下步驟：

將PVD爐的真空室抽真空，再向所述真空室中通入氬氣；

開啟鉻靶并控制其功率為8～10kW以產生氣相鉻單質，對所述清洗后的石墨模具施加-780～-800V的脈沖偏壓以在其表面產生氬離子，所述氬離子轟擊所述氣相鉻單質形成鉻離子；

所述鉻離子和所述氣相鉻單質沉積在所述清洗后的石墨模具的表面形成鉻層，沉積過程中，控制固定有石墨模具的轉架的轉速為3-5RPM。

在其中一些實施例中，在所述鉻-石墨模具的表面沉積鈦層包括如下步驟：