[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、真空镀碳化铬以及真空离子渗碳。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

随着移动终端手机的发展，在移动终端手机上使用3D玻璃盖板逐渐成为目 前的流行趋势。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，即都是以2D白片玻 璃为基础，在热弯机上用石墨模具施行热弯工艺，形成3D的双曲或者四曲形貌 后再进行抛光和化学钢化，然后进入后制程工序。其中，热弯工艺是3D玻璃盖 板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 加工工具。

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％，将石墨材料加工成石墨模具后，石墨模具的内部和表面会有一定 的孔隙度，造成了石墨模具表面不耐压和易磨损的特性，而且石墨模具的弯角等处在压制过程中受力最大会更容易出现磨损和凹陷的状况；(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，本发明提供了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：

一种石墨模具表面硬化的方法，其特征在于，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；

真空镀碳化铬:真空条件下，在所述铬-石墨模具的表面沉积碳化铬层，得 碳化铬-铬-石墨模具；

真空离子渗碳处理：真空条件下，在所述碳化铬-铬-石墨模具的表面进行渗 碳处理，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模具的表面包括如下步骤：

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 制固定有所述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，所述氩离子会轰击 所述气相铬单质产生铬离子；