[发明专利]表面硬化的石墨模具及其表面硬化的方法

说明书

本发明涉及一种石墨模具表面硬化的方法，包括表面处理、真空镀铬、真空镀钛以及真空镀氮化钛。通过该石墨模具表面硬化的方法处理的石墨模具具有良好的耐摩擦性和高温抗氧化性，且该方法显著提高了石墨模具表面的硬度，使石墨模具更加适合于3D玻璃加工的同时提高了石墨模具的使用寿命。

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，特别是涉及一种表面硬化的石墨模具及其表面硬化的方法。

背景技术

随着未来移动终端手机的发展，3D玻璃逐渐成为目前手机盖板的流行趋势。3D玻璃盖板一般包括前盖板玻璃和后盖板玻璃两类，前盖板玻璃和后盖板玻璃的终极要求不同，但是生产工艺基本相同，即从2D白片玻璃开始，在热弯机上用石墨模具施行热弯，形成3D的双曲或者四曲形貌后进行抛光和化学钢化，再进入后制程工序。其中，热弯是3D玻璃加工的一项关键工艺，而石墨模具则是该关键工序中唯一与玻璃表面接触的固体。

石墨材料一直是玻璃热加工工具制备材料的首选，主要是因为石墨在高温条件下具有独特的物理和化学性质且其具有软质易加工的优点。然而，以石墨材料加工制得的石墨模具有以下几点的不足：(1)石墨材料的软质特性导致石墨模具的表面非常难于抛光，而石墨模具经精密加工后的表面难以达到高抛光度会影响经过其加工的玻璃的最终尺寸精密度，即使石墨模具表面抛光度达到要求，其抛光度也很难在热压过程中保持下来，导致一般的石墨模具的使用寿命不会超过几千次；(2)石墨材料的特殊通电晶化生产工艺决定了其密度不可能高过80％，将石墨材料制成石墨模具后，石墨模具的内部和表面也有一定的孔隙度，造成了石墨模具表面不耐压和易磨损的特性，而石墨模具弯角等处在压制过程中受力最大会更容易磨损和凹陷；(3)石墨材料具有特殊的层状结构和层间的滑移导致石墨模具的表面很难附着硬质薄膜(碳化物、金属等)。石墨模具的以上不足直接导致通过其加工得到的3D玻璃在后续的抛光工序中抛光难度和成本增加，严重的甚至会导致3D玻璃的不良品率增加。

发明内容

基于此，本发明提供一种石墨模具表面硬化的方法。

具体的技术方案如下：

一种石墨模具表面硬化的方法，包括如下步骤：

表面预处理：用等离子清洗石墨模具的表面，得清洗后的石墨模具；

真空镀铬：真空条件下，在所述清洗后的石墨模具的表面沉积铬层，得铬-石墨模具；

真空镀钛:真空条件下，在所述铬-石墨模具的表面沉积钛层，得钛-铬-石墨模具；

真空镀氮化钛：真空条件下，在所述钛-铬-石墨模具的表面沉积氮化钛层，得表面硬化的石墨模具。

在其中一些实施例中，所述用等离子清洗石墨表面模具包括如下步骤：

将所述石墨模具置于PVD炉的真空室内，将所述PVD炉的真空室抽真空，再向所述真空室通入氩气；

对所述石墨模具施加-700～-1000V的脉冲偏压以在所述石墨模具的表面产生氩离子，所述氩离子对所述石墨模具的表面进行轰击清洗，清洗过程中，控制固定有石墨模具的转架的转速为3～5RPM且保持所述PVD炉的真空室的温度为115～125℃。

在其中一些实施例中，在所述清洗后的石墨模具的表面沉积铬层包括如下步骤：

将PVD炉的真空室抽真空，再向所述真空室中通入氩气；

开启铬靶并控制其功率为8～10kW以产生气相铬单质，对所述清洗后的石墨模具施加-780～-800V的脉冲偏压以在其表面产生氩离子，所述氩离子轰击所述气相铬单质形成铬离子；

所述铬离子和所述气相铬单质沉积在所述清洗后的石墨模具的表面形成铬层，沉积过程中，控制固定有石墨模具的转架的转速为3-5RPM。

在其中一些实施例中，在所述铬-石墨模具的表面沉积钛层包括如下步骤：