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        玻璃模具材料選用碳化硅的原因

        作者:創通石英 來源: 日期:2022/2/19 12:12:57 人氣:8 標簽:

        玻璃是一類應用非常廣的材料,一般而言都呈透明、不透氣、并具備一定硬度。玻璃品種多樣,一般根據功能的不同工藝上也會有所區分,比如說玻璃硬盤基板和玻璃透鏡這樣的玻璃光學元件就是將軟化的光學玻璃放入高精度的模具中,在加溫加壓和保護性氣氛下,一次性直接模壓成型出所希望的形狀,進而根據需要進行表面研磨來生產的。


        由于玻璃光學元件要求具有很高的精度,因此為了能夠通過加壓成型穩定地得到玻璃光學元件,要求成型模具加工性優良,能夠研磨成無氣孔、光滑的光學表面質量;此外,模具與玻璃接觸的地方高溫高壓、腐蝕性氣體并存,因此還需要具有耐氧化性或者耐腐蝕性、對玻璃呈現惰性、并且脫模性優良。


        模具材質的選擇


        由于模具的表面光學質量、精度和使用壽命直接關系到玻璃光學元件的合格率和與制造成本,因此模具廠在挑選材料上也是煞費心思。尤其是用于模具中心部位、與玻璃最先接觸的模仁,更是需要用最優秀的材料去制作。


        目前行業使用的加工模具以石墨為主,但是石墨模具自身存在缺陷,比如硬度低、容易氧化、重復使用率低、增加生產成本等。至于模仁材料則主要分為不銹鋼和碳化鎢兩大類,但多少都具有硬度不高,耐高溫性能差,使用壽命不高等問題,因此業界為了提高基材的性能,逐步開始發展高性能陶瓷材料,如碳化硅陶瓷材料。


        碳化硅陶瓷的優勢


        碳化硅陶瓷是近二十年才發展起來的新型材料,由于其高強度、高硬度、耐腐蝕、優越的高溫性能(強度、抗氧化性、低蠕變),因此與其他陶瓷材料相比,在一些高溫、摩擦等惡劣環境下會更加耐操,被廣泛應用于航空、航天、冶金、微電子、電力等領域。


        特別是無壓燒結碳化硅陶瓷,它具有高熱導率,低熱膨脹系數,優異的抗氧化和抗熱震性能,能夠顯著提高玻璃模造工藝中模具的升溫和冷卻速度,降低高溫熱循環下尺寸精度和表面質量變化,被認為最具潛力的模仁基材,主要有以下優勢:


        ①高硬度:碳化硅的硬度比碳化鎢的硬度高許多,即便在極端高溫和壓力下,也具有超強的耐磨性和完全的不滲透性,高硬度同樣意味著在高純應用中不會污染介質;


        ②高致密性和低氣孔率:制品密度大,可加工成理想的鏡面效果;


        ③優秀的抗熱震性:極佳的熱導率和始終如一的低熱膨脹系數,最小化內在的溫度梯度使碳化硅具有非常優秀的抗熱震性,因此相比其他材料更能適應快速的熱循環-升溫和降溫;


        ④高溫穩定性:可以在其它材料不能滿足的高溫條件下運行,而且高溫不變形;


        ⑤無比的高溫抗蠕變性能:可以最小化模具的變形;


        ⑥優異的抗氧化性能:可以實現長的服務壽命。


        總而言之,因碳化硅材料優異的綜合性性能,由其制造的玻璃模壓模具,具有以下優點:優異的表面加工質量,表面無氣孔、光滑的光學鏡面;在高溫環境條件下具有優秀的耐氧化性能,而且結構不發生變化,表面質量穩定;不與玻璃起反應、發生粘連現象,脫模性能好;即便在高溫條件下其硬度和強度不變。解決鎢鋼的抗氧化性差,導熱系數低,效率低的問題。


        來源:粉體應用技術


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