[发明专利]用于玻璃成型模具的涂层及包括涂层的模具

说明书

本发明描述玻璃形成模具，其由石墨模具本体及通过原子层沉积形成的涂层制成，其中所述涂层由氧化铝或氧化铝及氧化钇的组合制成。

技术领域

以下描述涉及通过原子层沉积而经沉积到由石墨制成的玻璃成型模具上的涂层、涉及包含此涂层的玻璃成型模具且涉及制造及使用经涂覆玻璃成型模具的方法。

背景技术

在用于玻璃弯曲及其它玻璃形成操作的玻璃制造设备中使用石墨(例如)作为“模具”。石墨对于这些用途可为有效的，这是因为玻璃趋于不粘附到石墨，且因为石墨相对易于通过机械加工而形成为模具的所要形状。然而，尽管有此类优点，但在使用石墨作为玻璃成型模具方面的挑战为在发生玻璃弯曲或其它玻璃形成操作的温度下，石墨易受氧化的影响。为了(例如)通过模制而改变玻璃的形状，必须将玻璃加热到非常高的温度(例如，在从400℃到900℃的范围中)，在所述温度下，玻璃软化(例如，“熔化”)到允许通过使用模具而使经软化玻璃重新成型的程度。在此范围中的温度也可引起模具的表面处的石墨的氧化。此氧化可在模具表面处产生凹痕或其它缺陷，其又在使用所述模具形成的玻璃上产生凹坑或其它表面粗糙峰。

为了防止石墨模具的表面处的石墨在玻璃软化温度下的氧化，国际PCT专利申请案2017/011315(第PCT/US2016/041554号国际申请案)描述可放置于精密玻璃成型石墨模具的表面上方的涂层。涂层可含有钛材料或氧化钇。作为用于玻璃模具的不同方法，美国专利申请公开案2014/0224958A1描述涂覆有铝-钛合金或对应合金氧化物作为不可氧化衬底上的不粘表面的不锈钢模具。然而，涂层由多个层(包含(例如)金属扩散势垒层)制成，以保护经软化玻璃免于下伏模具的金属影响。另外，金属模具需要大量机械加工及表面修整，且制造昂贵。

虽然各种类型的模具目前可用并用于形成玻璃制品，但始终可期望模具构造的改进(例如)以提供新玻璃形成模具，其：可用于形成精密模制制品；(例如，通过机械加工)制备相对容易且经济；且其对氧化的敏感度降低且因此可在形成精密模制玻璃制品的经延长使用寿命内重复使用。

发明内容

以下描述涉及用于由石墨制成的玻璃成型模具的涂层、关于包含此类涂层的玻璃成型模具且关于制造及使用此类模具的方法。

包含如描述的涂层的模具的实例是精密玻璃成型模具，所述精密玻璃成型模具包含模具本体，其由包含细粒石墨(尤其也经纯化的细粒石墨)(例如，包括细粒石墨、由或基本上由细粒石墨组成)的石墨制成。所述模具包含由石墨制成的本体及如本文中描述的涂层。所述模具本体可包含一或多个模具特征，且所述涂层可放置于所述模具本体的表面上(例如)以覆盖或囊封包含所述一或多个模具特征的所述模具本体的所述表面。所述涂层通过原子层沉积制备。实例涂层可包括通过原子层沉积进行沉积的氧化铝、由或基本上由通过原子层沉积进行沉积的氧化铝组成。其它实例涂层可包括通过原子层沉积进行沉积的氧化铝及氧化钇、由或基本上由通过原子层沉积进行沉积的氧化铝及氧化钇组成。

在示例实施例中，包含如描述的通过原子层沉积而形成的涂层的精密玻璃模具可为精密模具，其基本上无在尺寸上相对于模具的平均表面平面大于约25微米的表面不连续性(例如，凹坑、腔、突部及其它表面粗糙峰或缺陷)且优选地无离此平均表面平面大于20微米(例如，大于10微米)的此类偏差。

在这些及其它示例实施例中，精密玻璃模具可通过一种方法制造：所述方法使用原子层沉积在模具本体的表面上形成如描述的涂层，其中模具本体及表面由经纯化、细粒石墨制成且具有一或多个模具特征。

在所描述经涂覆模具本体及方法的各种实施例中，涂层具有一热膨胀系数，其近似所述模具本体的热膨胀系数(例如，与所述石墨模具本体的热膨胀系数的不同不超过每摄氏度百万分之一)。

如在以下描述中呈现的本发明还涉及形成玻璃的方法，所述方法包含：使经软化玻璃与如描述的玻璃形成模具接触，(例如)所述玻璃形成模具包含在表面上具有通过原子层沉积施覆的涂层的如描述的石墨模具本体。

附图说明