阅读说明：本技术 3d玻璃硬质合金模具及其制作方法 (3D glass hard alloy die and manufacturing method thereof ) 是由 张月皎 罗恺 何海波 张迪钧 李军旗 于 2018-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种3D玻璃硬质合金模具的制作方法,其包括以下步骤：提供一硬质合金模具坯料；将所述硬质合金模具坯料放入反应室内,并排除其中空气；对所述反应室进行升温,并还原所述硬质合金模具坯料模腔内表面的氧化物；通入含碳气体；及通入需沉积物质的卤化物气体,使其与含碳气体在所述硬质合金模具坯料模腔内表面发生反应沉积,从而形成沉积层,得到所述3D玻璃硬质合金模具。本发明还提出一种3D玻璃硬质合金模具。(The invention provides a manufacturing method of a 3D glass hard alloy die, which comprises the following steps: providing a hard alloy die blank; placing the hard alloy die blank into a reaction chamber and exhausting air in the reaction chamber; heating the reaction chamber, and reducing the oxide on the inner surface of the die cavity of the hard alloy die blank; introducing carbon-containing gas; and introducing halide gas of a substance to be deposited, and enabling the halide gas and carbon-containing gas to react and deposit on the inner surface of the blank die cavity of the hard alloy die so as to form a deposition layer and obtain the 3D glass hard alloy die. The invention further provides a 3D glass hard alloy die.)

3D玻璃硬质合金模具及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种3D玻璃模具，特别是一种3D玻璃硬质合金模具及其制作方法。

背景技术

由于3D玻璃材质的独特性能，其被广泛的应用在手机、平板等电子产品领域，目前，3D玻璃的成型主要采用石墨模具，由于其具有与玻璃类似的热膨胀系数，并在高温下不与玻璃产生反应。而石墨材料因属于孔隙材料，其多孔的结构会使玻璃在成型时表面产生凹凸点、麻点等，降低其外观质量与良率。同时，石墨材料极易被氧化与刮伤，使用寿命低，致使模具成本过高。硬质合金具有密度高，材料表面无明显孔隙，且耐氧化，其优异的性能可以作为石墨模具在3D玻璃领域的代替品。但硬质合金材料高温下易与玻璃发生反应，从而产生粘膜的状况。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能解决上述问题的3D玻璃硬质合金模具的制作方法。

还提供一种上述制作方法制作的3D玻璃硬质合金模具。

一种3D玻璃硬质合金模具的制作方法，其包括以下步骤：提供一硬质合金模具坯料；将所述硬质合金模具坯料放入反应室内，并排除其中空气；对所述反应室进行升温，并还原所述硬质合金模具坯料模腔内表面的氧化物；通入含碳气体；及通入需沉积物质的卤化物气体，使其与含碳气体在所述硬质合金模具坯料模腔内表面发生反应沉积，从而形成沉积层，得到所述3D玻璃硬质合金模具。

一种3D玻璃硬质合金模具，所述3D玻璃硬质合金模具包括相互配合的上模板及下模板，所述上模板与所述下模板共同形成的模腔用于在加工时成型3D玻璃，所述上模板与所述下模板采用合金制成，所述上模板与所述下模板至少在模腔内表面上形成有一沉积层，所述沉积层主要为碳或碳化物。

本发明所述3D玻璃硬质合金模具由于采用化学气相沉积的方式，在硬质合金模腔内表面形成碳或碳化物沉积层，使硬质合金材料可以作为3D玻璃的成型模具，弥补了石墨做成型模具的缺陷，并且成本较低。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中的3D玻璃硬质合金模具的立体示意图。

图2是本发明3D玻璃硬质合金模具制作方法的流程图。

主要元件符号说明

3D玻璃硬质合金模具	100
		上模板	10
下模板	20

如下

具体实施方式

将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明提供一种3D玻璃硬质合金模具100，用于成型3D玻璃。所述3D玻璃硬质合金模具100包括相互配合的上模板10及下模板20。上模板10与下模板20共同形成的模腔用于在加工时成型3D玻璃。

所述上模板10与所述下模板20采用相同材质的合金制成。优选的，所述上模板10与所述下模板20采用具有与3D玻璃类似的热膨胀系数且材料表面无明显孔隙的合金制成。

具体地，所述上模板10与所述下模板20的材质可根据成型的3D玻璃而选择WC-Co(或称钨钴)合金、WC-TiC-Co(或称钨钛钴)合金、WC-TiC-TaC(NbC)-Co合金、碳化钨基合金、碳化钛基合金等热膨胀系数集中于4.5～7.4×10-6/℃中的一种。

如当加工结构较复杂，需要冲击压力较大的3D玻璃时，适合采用钨钴合金。其主要由碳化钨和钴组成，加2％以下其他的碳化物(碳化钽、碳化铌、碳化钒等)作为添加剂，其中钴含量在3～30％之间。而其中钴含量在20％～30％的高钴合金适合需要冲击压力较大的3D玻璃成型模具材料。

而钨钛钴合金，其中碳化钛含量在4～40％，钴含量在4～15％，此类合金相较于钨钴合金具有更高的抗氧化性，使用寿命更长，但抗冲击性相对较弱，更适合做结构较简单的3D玻璃的模具。

NbC-Co合金，其碳化钛在5～15％，碳化钽(碳化铌)2～10％，钴5～15％，其余为碳化钨。此类合金相较于钨钛钴合金有更好的高温抗氧化性，同时也有较好的抗热震性，适用于成型温度高(650～1000℃)，频繁冷热冲击(15～50min内高温至室温转换)。

而碳化钨基合金、碳化钛基合金，由碳化钨或碳化钛与碳素钢或合金钢组成。其退火相较于其他几类合金具有更高的切削加工性能。并且原料价格低，制造过程简单，加工费用少，成本较低。

所述上模板10与所述下模板20至少在模腔内表面上进行过表面处理工艺，形成沉积层。优选的，所述上模板10与所述下模板20的接触面上均经过表面处理形成有沉积层。所述沉积层具备耐高温性，抗热震性，并且在高温下不与玻璃产生反应。具体地，所述沉积层主要为碳或碳化物。碳或碳化物作为沉积层能承受650～1000℃的高温，在频繁的高低温转化下仍能与硬质合金保持较好的结合力，并且沉积层在玻璃成型后不会粘附在玻璃上。

请参阅图2，本发明还提供一种采用化学气相沉积(CVD)的3D玻璃硬质合金模具的制作方法，其包括以下步骤：

步骤S1，提供一硬质合金模具坯料。所述硬质合金模具坯料包括相互配合的上模板10及下模板20，所述上模板10与所述下模板20共同形成的模腔用于在加工时成型3D玻璃。

步骤S2，对所述硬质合金模具坯料的模腔内表面进行预处理。具体地，对所述上模板10与所述下模板20的接触面及接触面上形成的模腔内表面进行抛光、清洁以及干燥处理。

步骤S3，将清理后的所述硬质合金模具坯料放入反应室内，并排除其中空气。具体地，将所述上模板10与所述下模板20放入感应炉的反应室内，并抽真空至1Pa以下。

步骤S4，对反应室进行升温，并还原所述硬质合金模具坯料模腔内表面的氧化物。具体地，将所述上模板10与所述下模板20加热到1000℃以上，在反应室中通入干氢气以还原所述上模板10与所述下模板20接触面及模腔内表面的氧化物。

步骤S5，通入含碳气体。具体地，在反应室中通入甲烷，维持反应室内气压在1～2kPa之间，保持1～3h。

步骤S6，通入需沉积物质的卤化物气体，使其与含碳气体在模具模腔内表面上发生反应沉积，从而形成沉积层。

具体地，以氢气为载体，通入需沉积物质的卤化物气体，如SiCl4、TiCl4等，使其与甲烷气体在所述上模板10与所述下模板20的接触面及模腔内表面发生反应沉积，反应时间约5～20h。随反应时间的延长，沉积层厚度增加，保持氢气与甲烷气体的比例与总压强，或随时间而线性调整二者比例与总压强，从而形成成份固定或成梯度变化的碳或碳化物沉积层。

步骤S7，降温冷却。具体地，在沉积结束后，保持反应室内温度与氢气氛围一段时间后，使模具随反应室温度下降而逐渐冷却，从而得到含所需沉积层的3D玻璃硬质合金模具100。

本发明所述3D玻璃硬质合金模具100由于采用化学气相沉积的方式，在硬质合金模腔内表面上形成碳或碳化物沉积层，使硬质合金材料可以作为3D玻璃的成型模具，弥补了石墨做成型模具的缺陷，并且成本较低。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围。