用于玻璃成形模具的涂层以及包含其的玻璃成形模具的制作方法_2

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者甚至在同一层中具有不同的子层。
[0017] 模具体120可W是能够对烙融玻璃进行成形的任意合适的模具。模具的例子包括 但不限于诸如模子的工具或者其他制造压制机。模具体120可包含能够耐受高溫的任意金 属或者其他材料,例如难烙金属或者难烙陶瓷等。例如,模具体120可包括具有高硬度的高 溫合金,例如但不限于,儀基合金,如inconel^ 718或者其他类似的高溫合金。一些模具体 可包含基底金属,例如Ni或Cr,其可通过扩散迁移到常规涂层部分,特别是在提升的溫度 下。
[0018] 通过与经涂覆的模具100在成形表面122处发生接触进行模制的玻璃通常可W是 适合3D成形的任意玻璃。本文还考虑其他可用本文所述的经涂覆的模具进行成形的陶瓷材 料和/或玻璃陶瓷材料。在一些实施方式中,玻璃可W是可离子交换的侣娃酸盐玻璃。此类 可离子交换的侣娃酸盐玻璃的例子包括但不限于,GorillaGlass?.和Gorilla GlassII愈 (购自康宁有限公司(Corning, Inc))。此类玻璃,特别是在3D模制之后,可良好地适用于许 多应用,例如作为手持式消费者电子器件的覆盖玻璃。在延长的玻璃模制/再成形循环过程 中,玻璃和常规模具在高溫下的紧密接触可能导致玻璃材料扩散进入到至少是模具涂层 和/或模具体。可能进入模具材料或常规涂层的一些玻璃组分是化2〇、Si〇2和Al2〇3,W及其 他向外扩散的玻璃组分。运些玻璃组分在未涂覆的模具腔的表面上的积累是不合乎希望 的,因为运可能导致玻璃与常规模具涂层的粘着。运还可能导致由于瑕疵/模糊和/或凹穴 所引起的玻璃表面的劣化。此外,玻璃组分(例如腐蚀性钢)对于模具体的材料可能是有害 的。本文所述的涂层减轻了运些问题。
[0019] 多层涂层110的最外层是玻璃接触层112。在玻璃成形过程中,玻璃接触层112与经 加热的玻璃在玻璃接触表面124发生接触。在一些实施方式中,玻璃接触层112可包括金属 氧化物,例如但不限于,铁氧化物、侣氧化物,或其组合。如本文所用来描述多层涂层的任意 层时,"铁氧化物"表示处于任意氧化状态的铁的氧化物,例如但不限于,1'1〇2、1'10、1'12〇3,或 其组合。如本文所用来描述多层涂层的任意层时,"侣氧化物"表示处于任意氧化状态的侣 的氧化物,例如但不限于,Ab化、Ab0、A10,或其组合。在一个实施方式中,玻璃接触层112可 包括混合的铁氧化物和侣氧化物。混合的铁氧化物和侣氧化物的钢扩散率可W是大于或等 于约20nm的层深度。在一些实施方式中,混合的铁氧化物和侣氧化物层的钢扩散率可W是 大于或等于约30nm的层深度。在一个实施方式中,在距离玻璃接触表面124约20nm的深度 处,玻璃接触层112可包含大于或等于约1质量%的钢。在另一个实施方式中,在距离玻璃接 触表面124约IOnm的深度处,玻璃接触层112可包含大于或等于约2质量%的钢。混合的铁氧 化物和侣氧化物的钢扩散率可防止多层涂层110的外表面上的钢积累,运降低了经模制的 玻璃上的瑕疵、磨损和/或凹穴。
[0020] 在一些实施方式中,玻璃接触层112的Ti与Al(Ti=Al)的摩尔比可W包括是大于或 等于约0.3:1且小于或等于约3:1。在一个示例性实施方式中,玻璃接触层112的Ti与AKTi: Al)的摩尔比可W包括是大于或等于约0.5:1且小于或等于约2:1。在另一个示例性实施方 式中,玻璃接触层112的Ti与AKTi :A1)的摩尔比可W包括是大于或等于约0.6:1且小于或 等于约1.5:1。如本文所用,Ti与Al的摩尔比指的是Ti和Al各自所有原子的摩尔比,无论是 处于非结合的原子形式或者与其他原子结合形成分子。
[0021] 在一个实施方式中,玻璃接触层112的最外部分可包括片状铁氧化物,例如处于金 红石相晶体结构的铁氧化物(本文有时称作"金红石")。金红石相铁氧化物可具有结合在其 结构中的侣氧化物缺陷。金红石可分散在铁氧化物和侣氧化物混合氧化物层中。不希望受 到理论的限制,相信铁氧化物富集外层,例如在玻璃接触层112的外表面形成的金红石,可 具有不形成具有化2〇-Ab化-Si〇2的低液相线相的优势。铁氧化物也不是玻璃成形剂,因此 降低了玻璃与涂层粘着的可能性。此外,涂层的片状铁氧化物几何形貌具有润滑性,其可使 得经涂覆的模具100的玻璃磨损W及瑕疵和凹穴最小化。铁氧化物富集表面可延长涂层的 使用寿命,从而改善多层涂层110的耐用性。如本文所用,"富集"层包括一种选定的化学物 质的百分比高于任意其他化学物质。例如,"铁氧化物富集"层可具有铁氧化物作为其最丰 富的化学物质。在一些实施方式中,玻璃接触层112可包含元素氮或氮化物,例如TiAlN、 TiAlSiN,或其组合。但是,玻璃接触层112通常可具有小于约30%的摩尔氮含量。如本文所 用,摩尔氮含量指的是层中氮的摩尔百分比,其中,氮可W是非结合的原子形式或者与其他 原子结合形成分子,例如氮化物。
[0022] 在另一个实施方式中,玻璃接触层112的外部可在玻璃接触层112的外部(最靠近 玻璃接触表面)包含侣氧化物和铁氧化物混合层,并且可在玻璃接触层112的内部(最靠近 扩散阻隔层116)包含铁氧化物富集层。在另一个实施方式中,玻璃接触层112的外部可在玻 璃接触层112的外部(最靠近玻璃接触表面124)包含铁氧化物富集层,并且可在玻璃接触层 112的内部(最靠近扩散阻隔层116)包含侣氧化物富集层。在另一个实施方式中,玻璃接触 层112的外部可在玻璃接触层112的外部(最靠近玻璃接触表面124)包含侣氧化物富集层, 并且可在玻璃接触层112的内部(最靠近扩散阻隔层116)包含铁氧化物富集层。
[0023] 通常来说,玻璃接触层112的组分,例如但不限于,铁、侣或其组合,可W非氧化的 形式沉积,并可通过热处理进行氧化W形成铁氧化物、侣氧化物或其组合,如本文所述。运 样,在一些实施方式中,玻璃接触层112在热处理之后的厚度可能大于热处理之前。在一个 实施方式中,在热处理之前,玻璃接触层112的厚度可W大于或等于约25nm且小于或等于约 2000nm。在一个示例性实施方式中,在热处理之前,玻璃接触层112的厚度可W大于或等于 约IOOnm且小于或等于约lOOOnm。在另一个示例性实施方式中,在热处理之前,玻璃接触层 112的厚度可W大于或等于约200nm且小于或等于约400nm。在一个实施方式中,在热处理之 后,玻璃接触层112的厚度可W大于或等于约25nm且小于或等于约2000nm。在一个示例性实 施方式中,对于玻璃接触层112,在热处理之后,玻璃接触层112的厚度可W大于或等于约 l(K)nm且小于或等于约lOOOnm。在另一个示例性实施方式中,在热处理之后,玻璃接触层112 的厚度可W大于或等于约300nm且小于或等于约500nm。
[0024] 扩散阻隔层116置于玻璃接触层112和模具体120之间。在一个实施方式中,扩散阻 隔层116可包含氮化物,例如TiAlN、TiAlSiN,或其组合。扩散阻隔层116通常可具有大于约 30%的摩尔氮含量。扩散阻隔层116可限制基底金属从模具体120扩散到玻璃接触层112。如 本文所述,来自模具体120的基底金属(例如Ni或Cr)可在提升的溫度下发生迁移,并且它们 在玻璃接触层112中的存在可能引起缺陷,例如凹穴。此外,扩散阻隔层116还可限制玻璃材 料从玻璃接触层112扩散到模具体120。部分玻璃材料(例如钢)可能引起模具体120的材料 的腐蚀。由于扩散阻隔层116防止了运些物质的扩散,扩散阻隔层116防止了由于此类物质 引起的缺陷。
[0025] 扩散阻隔层116还可防止在模具体120中形成空穴,运是由于基底金属向外扩散进 入多层涂层110中所导致的。具体来说,扩散阻隔层116防止基底金属扩散进入多层涂层110 中的玻璃接触区段,作为结果,减轻了向外扩散的金属所留下的模具体120中空穴的形成。 由于扩散阻隔层116使得形成的空穴较不严重和/或频繁,扩散阻隔层116可实现模具的重 复拆模和再涂覆,并延长模具的使用寿命。
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