CN117003487A - 一种可降低玻璃熔体和基材粘附的器具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可降低玻璃熔体和基材粘附的器具及方法，包括利用微纳制造技术在基底制造有序微观结构，然后用涂层制备技术在结构表面形成一层抗粘附涂层。基于本发明的技术方案，具有微观结构的抗粘附涂层可以减少玻璃熔体的接触面积，提高接触角，降低玻璃熔体在其表面的粘附。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制备器具领域，特别地涉及一种可降低玻璃熔体和基材粘附的器具及方法。
背景技术
玻璃作为一种重要的材料，在多个领域中得到广泛应用。玻璃在生产过程一般为，原料在池窑内经过高温均化、澄清后得到玻璃熔体，玻璃熔体通过作业通路进行运输，进入加工成型设备对玻璃熔体进行加工。加工过程中，玻璃熔体需要进行拉伸、牵引、冷却、成型等过程。在此过程中，作业通路、拉伸牵引装置和模具装置等部位经常与玻璃熔体进行接触，玻璃熔体很容易粘附在上述表面。从而降低玻璃的制备效率和质量。
因此，本发明涉及一种具有表面结构的涂层阻碍玻璃熔体和器件的之间的粘附，提高玻璃熔体在基材表面的流动性，提高玻璃制备的效率和质量。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种可降低玻璃熔体和基材粘附的器具，器具的基材表面通过微纳加工技术制备有微观结构形成的纹理表面，纹理表面上具有防护涂层；微观结构与防护涂层协同减少玻璃熔体和基材的接触面积，提升玻璃熔体和基材的接触角，可降低玻璃熔体对器具的粘附，促进玻璃熔体的流动。
优选地，基材为硅、碳化硅、碳化钨、陶瓷的至少一种，防护涂层为贵金属涂层或金属氧化物涂层。
优选地，微观结构为圆柱结构、方柱结构、金字塔结构、条纹结构的至少一种。
优选地，微观结构从器具的腔体底部到腔体口部，具有渐变的倾斜角度。
本发明涉及一种可降低玻璃熔体和基材粘附的方法，包括：
1）通过微纳加工技术在基材表面制备有序的微观结构，得到纹理表面；
2）在所述步骤1）制备的纹理表面上制备能够与步骤1）中的微观结构产生协同作用的防护涂层，微观结构与防护涂层协同减少玻璃熔体和基材的接触面积，提升玻璃熔体和基材的接触角，可降低玻璃熔体对器具的粘附，促进玻璃熔体的流动。
优选地，步骤1）包括：利用湿法光刻技术，在硅片表面制备预定间距的正金字塔的微观结构；步骤2）包括：利用磁控溅射仪在表面沉积一层预定厚度的铂金涂层。
优选地，步骤1）包括：在陶瓷表面压印金字塔的有序结构，然后将陶瓷模具进行烧结定性；步骤2）包括：通过CVD气相沉积技术，在其表面沉积一层氧化铝涂层。
优选地，步骤1）包括：利用热压技术，在金属模具表面压印金字塔有序结构；步骤2）包括：通过磁控溅射设备在金属模具表面生长一层钯金涂层。
优选地，步骤1）包括：利用激光加工技术，在碳化钨表面制备柱状有序结构；步骤2）包括：通过溶胶凝胶方法在其表面生长一层SiO2-Al2O3混合涂层。
优选地，步骤1）包括：利用热压技术，在Mn合金表面压印条状结构；步骤2）包括：通过磁控溅射仪在其表面生长一层Pt涂层。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
本发明提供的一种可降低玻璃熔体和基材粘附的器具及方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
（1）引入表面结构，降低玻璃熔体与材料表面的接触面积，提高玻璃熔体的接触角，从而减少粘附现象。
（2）通过涂层进一步减小玻璃熔体与材料表面的相互作用，增强材料对玻璃熔体的抗粘附性能。
（3）通过优化涂层种类和表面结构，材料可具备出色的抗玻璃粘附性能。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了本发明的抗玻璃熔体涂层结构示意图；
图2显示了实例1结构示意图；
图3显示了实例1平滑表面对玻璃熔体的接触角；
图4现实了实例1结构表面对玻璃熔体的接触角；。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
附图标记：
1-基底，2-表面结构，3-涂层，4-玻璃熔体。
实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种可降低玻璃熔体和基材粘附的器具，其特征在于，器具的基材表面通过微纳加工技术制备有微观结构形成的纹理表面，纹理表面上具有防护涂层；微观结构与防护涂层协同减少玻璃熔体和基材的接触面积，提升玻璃熔体和基材的接触角，可降低玻璃熔体对器具的粘附，促进玻璃熔体的流动。
在一个实施例中，基底包括但不限于硅、碳化硅、碳化钨、陶瓷；微纳加工技术包括但不限于纳米压印，热压机、滚压、冷轧、3D打印、激光加工、光刻；微观结构包括但不限于圆柱结构，方柱结构，金字塔结构，条纹结构等。涂层的种类包括但不限于铂金、铂金合金、钯金、铷、钇等贵金属涂层、类金刚石涂层、和氧化铝、氧化硅、氮化物等金属氧化物涂层。
在一个实施例中，利用湿法光刻技术，在硅片表面制备间距为40μm的正金字塔的微观结构，利用磁控溅射仪在表面沉积一层200μm的铂金涂层。光滑的的铂金涂层和上述有微观结构的涂层，测量玻璃熔体在高温下的接触角。结果如图2-4所示，微结构的铂金涂层可以显著提高玻璃熔体的接触角。
在一个实施例中，在陶瓷模具制备过程中，利用压印技术，在陶瓷表面压印金字塔的有序结构，金字塔尖的间距为20μm，然后将陶瓷模具进行烧结定性。通过CVD气相沉积技术，在其表面沉积一层300μm氧化铝涂层。
在一个实施例中，利用热压技术，在金属模具表面压印金字塔有序结构，通过磁控溅射设备在表面生长一层钯金涂层。
在一个实施例中，利用激光加工技术，在碳化钨表面制备柱状有序结构，圆柱的直径为10μm，间距为10μm。通过溶胶凝胶方法在其表面生长一层SiO2-Al2O3混合涂层。
在一个实施例中，利用热压技术，在Mn合金表面压印条状结构，通过磁控溅射仪在其表面生长一层500μm的Pt涂层。
在一个实施例中，微观结构从器具的腔体底部到腔体口部，具有渐变的倾斜角度。当微观结构受到的压力增大时，微观结构能够实现自适应弯曲，使结构固液接触面积增大，增强微观结构的抗压性。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (10)
1.一种可降低玻璃熔体和基材粘附的器具，其特征在于，器具的基材表面通过微纳加工技术制备有微观结构形成的纹理表面，纹理表面上具有防护涂层；微观结构与防护涂层协同减少玻璃熔体和基材的接触面积，提升玻璃熔体和基材的接触角，可降低玻璃熔体对器具的粘附，促进玻璃熔体的流动。
2.根据权利要求1所述的可降低玻璃熔体和基材粘附的器具，其特征在于，所述基材为硅、碳化硅、碳化钨、陶瓷的至少一种，所述防护涂层为贵金属涂层或金属氧化物涂层。
3.根据权利要求1所述的可降低玻璃熔体和基材粘附的器具，其特征在于，所述微观结构为圆柱结构、方柱结构、金字塔结构、条纹结构的至少一种。
4.根据权利要求1所述的可降低玻璃熔体和基材粘附的器具，其特征在于，所述微观结构从器具的腔体底部到腔体口部，具有渐变的倾斜角度。
5.一种可降低玻璃熔体和基材粘附的方法，其特征在于，包括：
1）通过微纳加工技术在基材表面制备有序的微观结构，得到纹理表面；
2）在所述步骤1）制备的纹理表面上制备能够与步骤1）中的微观结构产生协同作用的防护涂层，微观结构与防护涂层协同减少玻璃熔体和基材的接触面积，提升玻璃熔体和基材的接触角，可降低玻璃熔体对器具的粘附，促进玻璃熔体的流动。
6.根据权利要求5所述的可降低玻璃熔体和基材粘附的方法，其特征在于，
步骤1）包括：利用湿法光刻技术，在硅片表面制备预定间距的正金字塔的微观结构；
步骤2）包括：利用磁控溅射仪在表面沉积一层预定厚度的铂金涂层。
7.根据权利要求5所述的可降低玻璃熔体和基材粘附的方法，其特征在于，
步骤1）包括：在陶瓷表面压印金字塔的有序结构，然后将陶瓷模具进行烧结定性；
步骤2）包括：通过CVD气相沉积技术，在其表面沉积一层氧化铝涂层。
8.根据权利要求5所述的可降低玻璃熔体和基材粘附的方法，其特征在于，
步骤1）包括：利用热压技术，在金属模具表面压印金字塔有序结构；
步骤2）包括：通过磁控溅射设备在金属模具表面生长一层钯金涂层。
9.根据权利要求5所述的可降低玻璃熔体和基材粘附的方法，其特征在于，
步骤1）包括：利用激光加工技术，在碳化钨表面制备柱状有序结构；
步骤2）包括：通过溶胶凝胶方法在其表面生长一层SiO2-Al2O3混合涂层。
10.根据权利要求5所述的可降低玻璃熔体和基材粘附的方法，其特征在于，
步骤1）包括：利用热压技术，在Mn合金表面压印条状结构；
步骤2）包括：通过磁控溅射仪在其表面生长一层Pt涂层。
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