[发明专利]在高温下用于玻璃基材料成形的具有涂层的模具

说明书

公开了一种具有多层涂层的模具。所述模具包括模具主体，所述模具主体具有外表面和设置在所述外表面上的多层涂层。所述多层涂层可以包括设置在模具主体的外表面上的扩散阻挡层和设置在扩散阻挡层上的金属间化合物层，其中，所述金属间化合物层包括Ti、Al、和选自Zr、Ta、Nb、Y、Mo、Hf及其组合的附加金属。扩散阻挡层可以限制金属从模具主体扩散到金属间化合物层。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求于2016年1月20日提交的系列号为62/280885的美国临时申请的优先权权益，本申请以该申请的内容为基础，并且通过引用的方式全文纳入本文。

背景

技术领域

本说明书一般涉及用于对玻璃基材料进行成形的模具，更具体而言，涉及在高温下用于玻璃基材料成形的具有涂层的模具。

背景技术

可通过将玻璃加热到粘弹性状态并使玻璃与模具接触来将玻璃制品成形成3D形状。然而，利用高软化点的玻璃组合物(例如碱金属硅铝酸盐玻璃组合物)来形成三维形状的玻璃制品可具有挑战性。例如，一些玻璃组合物具有高软化点(有时候高于900℃)，由于需要将玻璃加热到更高温度以达到适于成形的粘弹性状态，因此这使得精密模制工艺变得更加困难。另外，一些玻璃组合物具有高百分比的钠(例如大于10摩尔％)。钠在高温下可高度移动并且具有高度反应性。在高温下，模具表面与钠接触可使模具表面降解，并随后使模制的玻璃品质下降。再者，玻璃中的凹点可能是由微粒污染物引起的，例如来自模具的污染物。凹点还可能由玻璃粘着于模具表面造成的，其中玻璃与模具的结合强度超过了玻璃的强度，从而由于所谓的“取出”而在玻璃中产生凹块(divot)。在3D模制玻璃表面上可以观察到其他外观缺陷，例如污渍和/或划痕，特别是当利用高成型温度和较长的接触时间时。

因此，当对玻璃基材料进行成形时，需要与高温兼容的具有涂层的模具。

发明内容

在第1个方面中，一种模具包括模具主体，所述模具主体具有外表面和设置在所述外表面上的多层涂层。所述多层涂层包括设置在模具主体的外表面上的扩散阻挡层和设置在扩散阻挡层上的金属间化合物层，其中，所述金属间化合物层包括Ti、Al、和选自Zr、Ta、Nb、Y、Mo、Hf及其组合的附加金属。扩散阻挡层限制金属从模具主体扩散到金属间化合物层。

在根据第1个方面所述的第2个方面中，多层涂层还包括设置在扩散阻挡层与金属间化合物层之间的过渡层，其中，所述过渡层包括氮含量的改变，其中在最接近扩散阻挡层的一部分过渡层中具有较高的氮摩尔含量，并且在最接近金属间化合物层的一部分过渡层中具有较低的氮摩尔含量。

在根据前述任一个方面所述的第3个方面中，所述金属间化合物层包括附加金属的含量改变，其中，在最接近扩散阻挡层的一部分金属间化合物层中具有较低的附加金属的摩尔含量，并且在离扩散阻挡层最远的一部分金属间化合物层中具有较高的附加金属的摩尔含量。

在根据前述任一个方面所述的第4个方面中，多层涂层还包括设置在所述金属间化合物层上的经过氧化的金属间化合物层。

在根据前述方面中任一个方面所述的第5个方面中，在多层涂层中的钛摩尔含量与铝摩尔含量的比值在约0.67至约1的范围内。

在根据第1至第4个方面中任一个方面所述的第6个方面中，在多层涂层中的钛摩尔含量与铝摩尔含量的比值为约1。

在根据第1至第4个方面中任一个方面所述的第7个方面中，在多层涂层中的钛摩尔含量与铝摩尔含量的比值大于或等于约0.67且小于约1。

在根据前述任一个方面所述的第8个方面中，金属间化合物层中的钛与铝的摩尔浓度之和大于或等于金属间化合物层中的附加金属的摩尔浓度。