本發明涉及曲面玻璃制造技術領域，具體涉及一種玻璃熱彎成型的熱作模具材料及其制備方法與應用。
背景技術：
隨著移動互聯網在全球的興起，移動智能終端設備出貨量一直呈現增長態勢，同時移動終端觸控輸入裝置需求也水漲船高，與之伴隨的是觸摸屏產業規模的不斷擴大。近年來，隨著我國移動智能終端設備產業鏈的不斷完善和發展，顯示屏幕用曲面玻璃作為我國觸摸屏顯示產業鏈中的關鍵環節將得到進一步發展。
眾所周知，平板玻璃高溫狀態下折彎成曲面玻璃，成型后的尺寸精度要求特別高，玻璃表面劃傷、燙傷及凹凸麻點等等異常點微小甚至趨向于無；該曲面玻璃的應用極其廣泛，諸如應用于：手機屏幕蓋板、手機無顯示功能的后蓋玻璃面板、智能穿戴設備的曲面屏幕蓋板玻璃、汽車遙控器顯示屏的曲面屏幕玻璃，智能家具曲面顯示屏幕的曲面玻璃等，以及以上曲面玻璃的保護型曲面玻璃或各類曲面顯示屏的蓋板玻璃等。平板玻璃高溫狀態下折彎成曲面玻璃，即將平板玻璃(稱之為“2d玻璃”或者“2.5d玻璃”)放置在熱作模具腔體內，將熱作模具放置在熱彎設備中，升至高溫狀態，熱彎設備中通常不斷填充惰性氣體以防止產品及模具各部件被氧化；當玻璃達到軟化狀態，模具壓膜成型為所需的曲面玻璃(稱之為“3d玻璃”)。傳統玻璃熱彎成型的熱作模具通常采用石墨作為模具材料，然而，石墨作為模具材料制備得到的熱作模具具有諸多缺點，如：(一)、石墨模具加工對環境污染大；(二)、石墨模具耗能高、效率低；(三)、采用石墨模具制備得到的玻璃質量差等。
基于此，提供一種新型的適于制備曲面玻璃的熱彎成型的熱作模具尤為重要。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發明旨在提供一種玻璃熱彎成型的熱作模具材料及其制備方法與應用。本發明提供的熱作模具基本選用金屬材料制備而成，有效改善了模具加工與使用及報廢后對環境的破壞作用，降低了熱彎玻璃過程中的能源消耗，增加了熱作模具的表面硬度，從而使人們在觸摸或輕微碰撞不會傷及模具成型面的鏡面效果，也無任何細微的脫落物。此外，采用本發明提供的熱作模具制備得到的曲面玻璃，不僅具有良好的平整度、光學性能、耐熱穩定性等特性，而且具有較高的機械強度、不易碎以及耐腐蝕等優點，能夠有效應用于電子設備顯示屏中。
為此，本發明提供如下技術方案：
第一方面，本發明提供一種熱作模具材料，熱作模具材料的原料組分包括：純度大于或等于99％的金屬鉬。
在本發明的進一步實施方式中，還包括稀土氧化物；其中，稀土氧化物包括la2o3，且金屬鉬與稀土氧化物的質量比為(95～99)：(1～5)。
在本發明的進一步實施方式中，還包括金屬鎢；其中，金屬鉬與金屬鎢的質量比為(50～99)：(1～50)。
在本發明的進一步實施方式中，還包括碳、金屬鈦和金屬鋯；其中，金屬鈦、金屬鋯、碳和金屬鉬的質量比依次為(0.1～1)：(0.01～1)：(0.01～1)：(97～100)。
在本發明的進一步實施方式中，還包括碳和金屬鉿；其中，碳、金屬鉿和金屬鉬的質量比依次為(0.01～1)：(0.01～1)：(90～100)。
在本發明的進一步實施方式中，各原料組分的純度均為大于或等于99％。
第二方面，本發明提供一種熱作模具材料的制備方法，包括以下步驟：s101：將各原料組分粉碎，之后采用機械混合的方式混合均勻；s102：將s101得到的產物進行等靜壓或粉末冶金方式成型，之后脫模得到生坯樣品；s103：將生坯樣品打磨后靜置，之后進行物理和化學形式的表面處理，最終得到熱作模具材料。需要說明的是，本領域技術人員應當知曉：對于本發明制備得到的生坯樣品，根據實際情況，在進行表面處理之前還可以包括平磨、噴砂、cnc雕刻、熱處理、線切割以及車銑刨磨等加工工序。
在本發明的進一步實施方式中，s103中，進行表面處理具體包括：在打磨后的生坯樣品的表面涂覆抗氧化和/或耐高溫材料。
第三方面，本發明提供的熱作模具材料在制備用于制作曲面玻璃的模具中的應用。眾所周知，手機等電子產品玻璃熱彎成型過程中，需要將玻璃經過切割、洗磨等初加工后，放置于熱作模具中；之后將玻璃連同熱作模具一起放于熱彎爐中，隨著溫度的升高，玻璃在高溫下達到軟化點，在熱作模具的作用下制備得到曲面玻璃。此處所用的熱作模具，即采用本發明提供的熱作模具材料制備而成。
在本發明的進一步實施方式中，在制作曲面玻璃的過程中，與曲面玻璃相接觸的模具部分，大多采用熱作模具材料制備而成，但不排出個別案例，與曲面玻璃接觸的部分非本熱作模具材料。具體地，由于金屬材料密度比石墨大，同樣體積的金屬模具重量較重，為了減重，本發明的模具可以進一步采用金屬材料和其他密度小、熱導率高且耐高溫的材料(如石墨、氮化硼、陶瓷等)相結合的方式，以減輕模具的總重量。
本發明提供的上述技術方案具有以下優點：
(1)申請人經過大量研究發現：本發明提供的熱作模具基本選用金屬材料制備而成，在大量減少石墨材料用量的同時有效改善了模具加工與使用及報廢后對環境的破壞作用；此外，本發明使用的金屬材料熱傳導率比傳統模具制備過程中廣泛使用的石墨材料熱傳導率高，因此模具的升溫和降溫比較快，可以降低電量消耗，即采用本發明提供的熱作模具可以顯著降低熱彎玻璃制備過程中的能源消耗。
(2)本發明提供的熱作模具基本選用金屬材料制備而成，不僅提高了模具與玻璃熱膨脹系數的匹配性，使得模具在反復高低溫狀態下，模具和產品(鋁硅平面玻璃、鈉鈣平面玻璃)的熱膨脹系數更趨于接近；此外，采用本發明提供的熱作模具材料制備而成的模具，具有表面硬度高、觸摸或輕微碰撞不會傷及模具成型面的鏡面等優點，且模具表面不存在任何細微的脫落物；從而使得最終制備得到的曲面玻璃表面光滑、無刮傷和凹凸點。
(4)基于本發明制備得到的模具熱導率高這一優點，使得本發明的模具用于曲面玻璃的制造過程中，具有升溫降溫速率快等優勢，從而顯著提高了單位時間內的生產效率。
(5)本發明制備得到的模具具有優異的抗氧化性能，其經高溫表面處理而成，因此不易在高低溫變換過程中氧化，從而不會脫落氧化物；此外，基于模具具有表面不易氧化，無粉塵及碰撞和觸摸造成的脫落顆粒及粉塵飄蕩等優勢，故而采用本發明模具制備得到的曲面玻璃鏡面效果良好，成型后曲面玻璃的成品合格率高；最終使得制備得到的曲面玻璃，不僅具有良好的平整度、光學性能、耐熱穩定性等特性，而且具有較高的機械強度、不易碎以及耐腐蝕等優點，能夠有效應用于電子設備顯示屏中。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
具體實施方式
下面將對本發明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚的說明本發明的技術方案，因此只作為實例，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。
下述實施例中所用的試驗材料，如無特殊說明，均為自常規試劑商店購買得到的。
以下實施例中的定量試驗，均設置三次重復實驗，數據為三次重復實驗的平均值或平均值±標準差。
本發明提供一種熱作模具材料，熱作模具材料的原料組分包括：純度大于或等于99％的金屬鉬。
優選地，還包括稀土氧化物；其中，稀土氧化物包括la2o3，且金屬鉬與稀土氧化物的質量比為(95～99)：(1～5)。
優選地，還包括金屬鎢；其中，金屬鉬與金屬鎢的質量比為(50～99)：(1～50)。
優選地，還包括碳、金屬鈦和金屬鋯；其中，金屬鈦、金屬鋯、碳和金屬鉬的質量比依次為(0.1～1)：(0.01～1)：(0.01～1)：(97～100)。
優選地，還包括碳和金屬鉿；其中，碳、金屬鉿和金屬鉬的質量比依次為(0.01～1)：(0.01～1)：(90～100)。
優選地，各原料組分的純度均為大于或等于99％。
另外，針對本發明提供的熱作模具材料，本發明專門設計了制備方法，包括以下步驟：
s101：將各原料組分粉碎，之后采用機械混合的方式混合均勻。
s102：將s101得到的產物進行等靜壓成型，之后脫模得到生坯樣品。
s103：將生坯樣品打磨后靜置，之后進行表面處理，最終得到熱作模具材料。其中，進行表面處理具體包括：在打磨后的生坯樣品的表面涂覆抗氧化和/或耐高溫材料。
下面結合具體實施方式進行說明：
實施例一
本發明提供一種熱作模具材料，包括純度大于或等于99％的金屬鉬和la2o3，其中，金屬鉬與la2o3的質量比為97：3。
按上述原料組分，采用本發明提供的熱作模具材料的制備方法，制備熱作模具材料：
s101：將各原料組分粉碎，之后采用機械混合的方式混合均勻。
s102：將s101得到的產物進行等靜壓成型，之后脫模得到生坯樣品。
s103：將生坯樣品打磨后靜置，之后在打磨后的生坯樣品的表面涂覆一層抗氧化和耐高溫材料，最終得到熱作模具材料。
實施例二
本發明提供一種熱作模具材料，包括純度大于或等于99％的金屬鉬和金屬鎢，其中，金屬鉬與金屬鎢的質量比為90：10。
按上述原料組分，采用本發明提供的熱作模具材料的制備方法，制備熱作模具材料：
s101：將各原料組分粉碎，之后采用機械混合的方式混合均勻。
s102：將s101得到的產物進行等靜壓成型，之后脫模得到生坯樣品。
s103：將生坯樣品打磨后靜置，之后在打磨后的生坯樣品的表面涂覆一層抗氧化和耐高溫材料，最終得到熱作模具材料。
實施例三
本發明提供一種熱作模具材料，包括純度大于或等于99％的金屬鉬、碳、金屬鈦和金屬鋯，其中，金屬鈦、金屬鋯、碳和金屬鉬的質量比依次為0.5：0.08：0.02：99.4。
按上述原料組分，采用本發明提供的熱作模具材料的制備方法，制備熱作模具材料：
s101：將各原料組分粉碎，之后采用機械混合的方式混合均勻。
s102：將s101得到的產物進行等靜壓成型，之后脫模得到生坯樣品。
s103：將生坯樣品打磨后靜置，之后在打磨后的生坯樣品的表面涂覆一層抗氧化和耐高溫材料，最終得到熱作模具材料。
實施例四
本發明提供一種熱作模具材料，包括純度大于或等于99％的金屬鉬、碳和金屬鉿，其中，碳、金屬鉿和金屬鉬的質量比依次為0.05：0.5：99.5。
按上述原料組分，采用本發明提供的熱作模具材料的制備方法，制備熱作模具材料：
s101：將各原料組分粉碎，之后采用機械混合的方式混合均勻。
s102：將s101得到的產物進行等靜壓成型，之后脫模得到生坯樣品。
s103：將生坯樣品打磨后靜置，之后在打磨后的生坯樣品的表面涂覆一層抗氧化和耐高溫材料，最終得到熱作模具材料。
實施例五
本發明提供一種熱作模具材料，采用純度大于或等于99％的金屬鉬制備而成。
按上述原料組分，采用本發明提供的熱作模具材料的制備方法，制備熱作模具材料：
s101：將各原料組分粉碎，之后采用機械混合的方式混合均勻。
s102：將s101得到的產物進行等靜壓成型，之后脫模得到生坯樣品。
s103：將生坯樣品打磨后靜置，之后在打磨后的生坯樣品的表面涂覆一層抗氧化和耐高溫材料，最終得到熱作模具材料。
另外，為了進一步評價本發明實施例一至實施例五得到的熱作模具材料的性能，進行以下實驗：
具體地，分別采用本發明各實施例制備得到的熱作模具材料制備曲面玻璃，之后對制備得到的曲面玻璃的性能進行評估。實驗發現：采用各實施例熱作模具材料制備得到的曲面玻璃，合格率高達99％，且成型得到的曲面玻璃表面無刮傷和凹凸點，易于加工。
當然，除了實施例一至實施例五列舉的情況，其他原料組分的種類和重量百分比、制備過程中的條件和參數等也是可以的。
本發明提供的熱作模具基本選用金屬材料制備而成，在大量減少石墨材料用量的同時有效改善了模具加工與使用及報廢后對環境的破壞作用；此外，本發明使用的金屬材料熱傳導率比傳統模具制備過程中廣泛使用的石墨材料熱傳導率高，因此模具的升溫和降溫比較快，可以降低電量消耗，即采用本發明提供的熱作模具可以顯著降低熱彎玻璃制備過程中的能源消耗。具體地，傳統模具制備過程中廣泛采用的石墨材料的熱膨脹系數≦4.0×10-6m/℃，普通玻璃(鋁硅平面玻璃、鈉鈣平面玻璃)的熱膨脹系數為7.0×10-6m/℃，由于熱膨脹系數有一定的差別，故而匹配性比較勉強。而本發明所用金屬的熱膨脹系數為5.4×10-6m/℃，更接近于玻璃的熱膨脹系數；此外，石墨的熱傳導率為119w/m·k，本發明金屬的熱傳導率約為140w/m·k，比較可知：石墨模具升溫和降溫的時間長，耗能大。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。需要說明的是，本發明熱作模具材料制備方法中涉及的具體參數，如無特殊說明，均采用本領域中的常規參數。
盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。