KR20180039668A - 몰드 표면 품질을 제어하는 몰드 및 방법 - Google Patents

몰드 표면 품질을 제어하는 몰드 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180039668A
KR20180039668A KR1020187006527A KR20187006527A KR20180039668A KR 20180039668 A KR20180039668 A KR 20180039668A KR 1020187006527 A KR1020187006527 A KR 1020187006527A KR 20187006527 A KR20187006527 A KR 20187006527A KR 20180039668 A KR20180039668 A KR 20180039668A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
less
mold
oxide layer
metal oxide
average
Prior art date
Application number
KR1020187006527A
Other languages
English (en)
Inventor
이-춘 치앙
질 마리 홀
팡-유 수
쉔 리
레르카 우크라인씨지크
홍 치흐 왕
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닝 인코포레이티드 filed Critical 코닝 인코포레이티드
Publication of KR20180039668A publication Critical patent/KR20180039668A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/26—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding workpieces with arcuate surfaces, e.g. parts of car bodies, bumpers or magnetic recording heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending
    • C03B23/03—Re-forming glass sheets by bending by press-bending between shaping moulds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/095—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/02—Press-mould materials
    • C03B2215/03—Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/02—Press-mould materials
    • C03B2215/05—Press-mould die materials
    • C03B2215/06—Metals or alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/02—Press-mould materials
    • C03B2215/08—Coated press-mould dies
    • C03B2215/10—Die base materials
    • C03B2215/11—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/02—Press-mould materials
    • C03B2215/08—Coated press-mould dies
    • C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
    • C03B2215/20—Oxide ceramics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Abstract

몰드를 처리하는 방법은, 상기 몰드의 몰드 몸체의 외부 금속 표면을 제1 물질로 그라인딩하는 단계; 상기 그라인딩 후에 상기 제1 물질보다 미세한 제2 물질로 상기 외부 금속 표면을 랩핑하는 단계; 및 상기 랩핑 후에 상기 외부 금속 표면을 연마하여 약 0.15㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra) 및 약 100nm 이하의 표면파형 높이 (Wa)를 달성하는 연마 단계를 포함한다. 유리-계 물질을 성형하기 위한 몰드는, 외부 금속 표면을 갖는 몰드 몸체를 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 외부 금속 표면은, 약 0.15㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra) 및 약 100 nm 이하의 표면파형 높이 (Wa)를 갖는다.

Description

몰드 표면 품질을 제어하는 몰드 및 방법
본 출원은, 2015년 8월 14일자로 출원된 미국 가 특허출원 제62/205,111호의 우선권을 주장하며, 그의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 혼입된다.
본 명세서는 일반적으로 몰드 표면 품질 (mold surface quality)을 제어하기 위한 몰드 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 유리-계 물질을 성형하기 위한 몰드에 관한 것이다.
매우 높은 수준의 표면 품질을 갖는 얇은, 3차원 유리-계 기판에 대한 최신 전자 장치에서 현재의 수요는, 무-결함 유리-계 기판을 상업적으로 제공할 수 있는 공정을 찾을 필요를 야기했다. 성형된 유리 형성은 일반적으로 형성될 유리를 그것이 조작될 수 있는 온도로 가열하는 단계, 및 그 다음, 이를 몰드에 일치시켜 설계된 형상을 달성하는 단계를 포함하는 고온 공정을 의미한다. 유리 기판을 성형하는 고전적인 방법은, 연질 유리 곱 (softened glass gob)을 수 몰드와 암 몰드 사이에서 가압하는, 텔레비전 튜브 성형 (television tube forming), 및 유리를 한 쌍의 중공 몰드 내로 입으로 부는 보틀 성형 (bottle forming)을 포함한다.
성형 작업에서, 몰드 표면의 품질은, 최소한의 연마로 최종 유리 제품으로 연마될 수 있는, 표면적으로 허용 가능한 유리 품질을 생산하는데 중요하다. 금속 몰드는, 몰딩 공정 동안에 유리 표면으로 재현되는 표면 텍스쳐 (surface texture)을 가질 수 있다. 이는 바람직하지 않으며, 및 성형된 유리로부터 재현된 텍스쳐를 연마로 제거하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 성형된 유리-계 기판상으로 재현되는 몰드 표면에 대한 표면 텍스쳐의 가능성을 최소화하거나 또는 감소시키기 위해 몰드 표면 품질을 제어할 필요성이 존재한다.
여기에 기재된 구체 예는, 유리-계 물질을 성형하기 위한 몰드, 몰드 표면의 품질을 조절하기 위해 몰드 표면을 처리하는 방법에 관한 것이다. 제1 구체 예에 따르면, 몰드를 처리하는 방법은, 몰드의 몰드 몸체의 외부 금속 표면을 제1 물질로 그라인딩하는 단계; 상기 제1 물질보다 더 미세한 제2 물질로 그라인딩한 후에 상기 외부 금속 표면을 랩핑하는 단계 (lapping); 및 상기 랩핑 후에 외부 금속 표면을 연마하여, 약 0.15㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra) 및 약 100nm 이하의 표면파형 높이 (waviness height) (Wa)를 달성하는 연마 단계를 포함한다. 제1 구체 예에 따른 제2 구체 예에서, 몰드 몸체는, 적어도 90 중량%의 니켈 및 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘 (silicon), 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간 및 세륨의 중량 퍼센트의 합은 약 0.6% 내지 약 1% 범위이다. 제2 구체 예에 따른 제3 구체 예에서, 몰드 몸체는 적어도 99 중량%의 니켈을 포함할 수 있다.
전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제4 구체 예에서, 제1 물질은, 약 600 내지 약 1200의 범위에서 그릿 크기 (grit size)를 갖는 연마제일 수 있다. 전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제5 구체 예에서, 제2 물질은, 약 800 내지 약 1500의 범위에서 그릿 크기를 갖는 연마제일 수 있다. 전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제6 구체 예에서, 연마 단계는, 약 6㎛ 내지 약 14㎛의 범위에서 평균 입자 크기로 입자를 갖는 페이스트 (paste)를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제7 구체 예에서, 그라인딩 단계, 랩핑 단계 및 연마 단계 중 하나 이상은, 랜덤 운동 (random motion)으로 수행된다. 제7 구체 예에 따른 제8 구체 예에서, 랜덤 운동은 원형이다.
전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제9 구체 예에서, 연마 단계는, 약 0.04㎛ 내지 약 0.15㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 달성한다. 전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제10 구체 예에서, 연마 단계는, 약 0.06㎛ 내지 약 0.1㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 달성한다. 전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제11 구체 예에서, 연마 단계는, 40㎛ 이하의 표면파형 (Wa)을 달성한다.
전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제12 구체 예에서, 상기 방법은, 외부 금속 표면을 연마한 후 산화시켜 금속 산화물층을 생성하는 산화 단계를 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 금속 산화물층은, 약 1㎛ 미만의 표면 거칠기 (Ra) 및 약 500nm 미만의 표면파형 (Wa)을 갖는다. 제12 구체 예에 따른 제13 구체 예에서, 상기 금속 산화물층은, 복수의 결정립 (grains)을 포함하고, 및 상기 복수의 결정립은, 300㎛ 이하의 평균 결정립 크기를 갖는다. 제13 구체 예에 따른 제14 구체 예에서, 금속 산화물층은, 적어도 하나의 결정립 몸체 구역 및 적어도 하나의 결정립계 구역 (grain boundary area)을 포함하고, 및 적어도 하나의 결정립 몸체 구역과 적어도 하나의 결정립계 구역 사이의 평균 높이 차이는 약 2㎛ 이하이다.
전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제15 구체 예에서, 상기 방법은 또한 상기 외부 금속 표면을 연마 후 및 산화 전에 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나로 도핑하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 구체 예 중 어느 하나에 따른 제16 구체 예에서, 상기 외부 금속 표면을 연마된 후에 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나로 도핑하는 단계를 더욱 포함한다.
제17 구체 예에 따르면, 몰드는 외부 금속 표면을 갖는 몰드 몸체를 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 외부 금속 표면은, 약 0.15㎛ 미만의 평균 표면 거칠기 (Ra) 및 약 100 nm 미만의 표면파형 높이 (Wa)를 갖는다. 제17 구체 예에 따른 제18 구체 예에서, 몰드 몸체는 적어도 90 중량%의 니켈 및 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간 및 세륨의 중량 퍼센트의 합은, 약 0.6% 내지 약 1%의 범위이다. 제18 구체 예에 따른 제19 구체 예에서, 몰드 몸체는 적어도 99 중량%의 니켈을 포함할 수 있다. 제17 내지 제19 구체 예 중 어느 하나에 따른 제20 구체 예에서, 상기 몰드 몸체는, 약 0.04㎛ 내지 약 0.15㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는다. 상기 제17 내지 제20 구체 예 중 어느 하나에 따른 제21 구체 예에서, 상기 몰드 몸체는, 약 0.06㎛ 내지 약 0.1㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는다. 제17 내지 제21 구체 예 중 어느 하나에 따른 제22 구체 예에서, 상기 몰드 몸체는 40㎛ 이하의 표면파형 (Wa)을 갖는다. 제17 내지 제22 구체 예 중 어느 하나에 따른 제23 구체 예에서, 상기 몰드 몸체는, 약 0.06㎛ 내지 약 0.1㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra) 및 40㎛ 이하의 표면파형 (Wa)을 갖는다.
제24 구체 예에 따르면, 몰드는 금속 표면을 갖는 몰드 몸체; 및 상기 몰드 몸체의 금속 표면상의 금속 산화물층을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물층은 제1 및 제2 대립 표면을 가질 수 있다. 상기 금속 산화물층의 제1표면은, 몰드 몸체의 금속 표면과 접촉하고 마주할 수 있고, 및 상기 금속 산화물층의 제2표면은, 복수의 결정립을 포함할 수 있다. 상기 복수의 결정립은 약 300㎛ 이하의 평균 결정립 크기를 가질 수 있다.
제24 구체 예에 따른 제25 구체 예에서, 제2표면은, 적어도 하나의 결정립 몸체 구역 및 적어도 하나의 결정립계 구역을 포함하고, 및 적어도 하나의 결정립 몸체 구역과 적어도 하나의 결정립계 구역 사이에 평균 높이 차이는 약 2㎛ 이하이다. 제25 구체 예에 따른 제26 구체 예에서, 상기 높이 차이는 약 1㎛ 이하이다. 제24 내지 제26의 구체 예 중 어느 하나에 따른 제27 구체 예에서, 상기 평균 결정립 크기는, 약 150㎛ 이하이다. 제24 내지 제27 구체 예 중 어느 하나에 따른 제28 구체 예에서, 상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 500nm 이하의 표면파형 (Wa)을 갖는다. 제24 내지 제28 구체 예 중 어느 하나에 따른 제29 구체 예에서, 상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 100nm 이하의 표면파형 (Wa)을 갖는다. 제24 내지 제29 구체 예 중 어느 하나에 따른 제30 구체 예에서, 상기 금속 산화물층의 제2면은, 약 1㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는다. 상기 제30 구체 예에 따른 제31 구체 예에서, 상기 금속 산화물층의 제2표면은 약 0.4㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는다. 제31 구체 예에 따른 제32 구체 예에서, 상기 금속 산화물층의 제2면은, 약 0.2㎛ 내지 약 0.4㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는다. 제24 내지 제32 구체 예 중 어느 하나에 따른 제33 구체 예에서, 상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 500nm 이하의 표면파형 (Wa) 및 약 1㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는다. 제24 내지 제33 구체 예 중 어느 하나에 따른 제34 구체 예에서, 상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 500nm 이하의 표면파형 (Wa) 및 약 0.2㎛ 내지 약 0.4㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는다. 제24 내지 제34 구체 예 중 어느 하나에 따른 제35 구체 예에서, 상기 금속 산화물층의 표면 위에 Rvolume로 나눈 상기 금속 산화물층의 표면 아래에 Rvolume의 비는 2 이하이다.
제24 내지 제35 구체 예 중 어느 하나에 따른 제36 구체 예에서, 상기 몰드 몸체는, 적어도 90 중량%의 니켈 및 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간 및 세륨의 중량 퍼센트의 합은, 약 0.6% 내지 약 1%의 범위이다. 제36 구체 예에 따른 제37 구체 예에서, 상기 몰드 몸체는, 적어도 99 중량%의 니켈일 수 있다. 제24 내지 제37 구체 예 중 어느 하나에 따른 제38 구체 예에서, 상기 금속 산화물층은, 산화니켈일 수 있다.
여기에 기재된 구체 예의 부가적인 특색 및 장점은, 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 및 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구항뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구체 예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는, 다양한 구체 예를 설명하고, 및 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 다양한 구체 예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 및 본 명세서에 혼입되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구체 예를 예시하고, 및 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
다음은 수반되는 도면에서 도들의 설명이다. 도들은 스케일이 필수적이지 않고, 및 도들의 어떤 특색 및 어떤 부분은 스케일적으로 확대될 수 있거나 또는 명료성 및 간결성을 위하여 개략적일 수 있다.
도 1은, 산화-전 몰드의 표면을 개질하기 위한 대표적인 공정의 흐름도이다.
도 2는, 여기에 나타내고 및 기재된 하나 이상의 구체 예에 따른, 유리를 성형하기 위한 산화-전 몰드의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3은, 여기에 나타내고 및 기재된 하나 이상의 구체 예에 따른, 유리를 성형하기 위한 산화-후 몰드의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4는, 공초점 현미경 (confocal microscope)으로 촬영된 대표적인 산화니켈층의 사진이다.
도 5는, 결정립계 높이에 대한 산화-전 평균 표면 거칠기 (Ra)의 영향을 나타내는 플롯이다.
도 6a는, y축 상에 결정립계의 높이 및 x축 상에 샘플의 폭에 따른 결정립계들 사이에 거리를 나타내는 산화 전 경면 마감 (mirror finish)을 갖는 대표적인 산화-후 몰드 표면의 프로파일 플롯이다.
도 6b는, y축 상에 결정립계의 높이 및 x축 상에 샘플의 폭을 따른 결정립계들 사이에 거리를 나타내는 산화 전 무광 마감 (matte finish)을 갖는 대표적인 산화-후 몰드 표면의 프로파일 플롯 (profile plot)이다.
도 7a는 선형 운동 (linear motion)을 사용하여 연마된 몰드의 결정립 크기를 나타내는 이미지이다.
도 7b는, 원형 운동 (circular motion)을 사용하여 연마된 몰드의 결정립 크기를 나타내는 이미지이다.
도 8a는, y축 상에 결정립계의 높이 및 x축 상에 샘플의 폭을 따른 결정립계들 사이에 거리를 나타내는 산화 전에 알루미늄으로 도핑된 대표적인 산화-후 몰드 표면의 프로파일 플롯이다.
도 8b는 y축 상에 결정립계의 높이 및 x축 상에 샘플의 폭을 따른 결정립계들 사이에 거리를 나타내는 산화 전에 망간으로 도핑된 대표적인 산화-후 몰드 표면의 프로파일 플롯이다.
도 8c는, y축 상에 결정립계의 높이 및 x축 상에 샘플의 폭을 따른 결정립계들 사이에 거리를 나타내는 산화 전에 세륨으로 도핑된 대표적인 산화-후 몰드 표면의 프로파일 플롯이다.
이하 언급은, 유리-계 물질을 성형하기 위한 몰드 및 몰드 표면 품질을 제어하기 위한 방법의 다양한 구체 예에 대해 상세히 이루어질 것이며, 이의 실시 예는, 수반되는 도면에 예시된다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하거나 또는 유사한 부분을 지칭하는 것으로 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다. 주형 표면 품질을 제어하기 위한 방법의 구체 예뿐만 아니라 유리-계 물질을 성형하기 위한 주형의 구체 예는, 첨부된 도면을 특별히 참조하여 좀 더 상세히 기재될 것이다.
하기 상세한 설명은, 실행 가능한 교시 (enabling teaching)로서 제공된다. 이를 위해, 관련 기술분야의 당업자는, 여전히 유익한 결과를 얻지만, 여기에 기재된 다양한 구체 예에 대해 많은 변화가 만들어질 수 있다는 것을 인지하고 인식할 것이다. 또한, 기타 특색들 (features)을 활용하지 않고 특색들의 일부를 선택하여 원하는 이점 중 일부를 얻을 수 있음은 명백할 것이다. 따라서, 당업자는, 본 구체 예에 대하여 많은 변경 및 개조가 가능하고 및 심지어 특정 환경에서 바람직할 수 있으며 및 본 상세한 설명의 일부인 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하 상세한 설명은, 예시적인 것으로서 제공되는 것이지, 제한으로 해석되지 않아야 한다.
개시된 방법 및 조성물의 구체 예에 대해 사용될 수 있거나, 함께 사용될 수 있거나, 제조에 사용될 수 있거나, 또는 구체 예인, 물질, 화합물, 조성물 및 성분이 개시된다. 이들 및 기타 물질은 여기에 개시되며, 및 이들 물질의 조합, 서브세트, 상호작용, 그룹, 등이 개시된 경우, 이들 화합물의 각각의 다양한 개별 및 집합적 조합 및 치환의 특별한 언급이 명시적으로 개시되지 않을 수 있지만, 각각은 여기서 구체적으로 고려되고 기재된 것으로 이해된다. 따라서, 치환기 A, B 및 C의 부류뿐만 아니라 치환기 D, E 및 F의 부류가 개시된다면, 조합 구체 예의 실시 예, A-D는 개시되고, 그 다음 각각은, 개별적으로 및 집합적으로 고려된다. 따라서, 이 실시 예에서, 각각의 조합 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F는, 구체적으로 고려되고, 및 A, B, 및 C; D, E, 및 F의 개시; 및 대표 조합 A-D로부터 개시된 것으로 고려되어야 한다. 마찬가지로, 이들의 임의의 서브세트 또는 조합은 또한 구체적으로 고려되고 및 개시된다. 따라서, 예를 들어, A-E, B-F, 및 C-E의 서브-그룹은 구체적으로 고려되며, 및 A, B 및 C; D, E 및 F; 및 대표 조합 A-D의 개시로부터 개시된 것으로 고려되어야 한다. 이 개념은, 조성물의 임의의 성분 및 개시된 조성물을 제조 및 사용하는 방법에서 단계를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 본 개시의 모든 관점들에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 부가적인 단계가 있는 경우, 각각의 이들 부가적인 단계들은, 임의의 특정 구체 예 또는 개시된 방법의 구체 예의 조합으로 수행될 수 있으며, 및 각각의 이러한 조합은 구체적으로 고려되고 및 개시된 것으로 고려되어야 한다.
본 명세서 및 하기 청구 범위에서, 언급은 여기서 상세히 언급된 의미를 갖는 것으로 정의되는 다수의 용어에 대해 만들어질 것이다.
용어 "약"은, 별도의 언급이 없다면, 그 범위 내에 모든 조건을 언급한다. 예를 들어, 약 1,2 또는 3은, 약 1, 약 2 또는 약 3과 같고, 및 약 1-3, 약 1-2, 및 약 2-3을 더욱 포함한다. 조성물, 구성분, 성분, 첨가제, 및 유사한 관점들, 및 이들의 범위에 대해 개시된 특정 및 바람직한 값은, 단지 예시를 위한 것이며; 이들은, 정의된 범위 내에 기타 값 또는 기타 정의된 값을 배제하지는 않는다. 본 개시의 조성물 및 방법은, 여기에 기재된 임의의 값 또는 상기 값들의 임의의 조합, 특정 값, 좀 더 구체적인 값, 및 바람직한 값을 갖는 것들을 포함한다.
여기에 사용된 바와 같은, "단수" 및 "복수"는 특별히 구분없이 사용되며, 별도의 언급이 없는 한, "단수" 및 "복수" 모두 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "유리-계"는, 유리 및 유리-세라믹 물질을 포함한다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "기판"은, 3-차원 구조로 형성될 수 있는 유리-계 시트를 묘사한다.
일반적으로, 몰드의 표면 품질을 제어하기 위한 몰드를 처리하는 방법 및 유리-계 물질을 성형하기 위한 몰드는 여기서 개시된다. 여기에 기재된 몰드를 사용하여 형성된 유리-계 제품은, 감소된 수의 결함을 가질 수 있다. 이상적으로, 부품의 형성된-대로의 품질은, 이것이 성형된 유리-계 시트만큼 우수하다. 가장 경제적인 공정을 위해, 표면 품질은 형성된-대로의 표면의 추가 재작업 또는 연마 없이 달성되는 것이 바람직하다. 여기에 사용된 바와 같은, 결함은, 딤플 (유리-계 표면에 함몰), 표면의 갈라진 금/균열, 블리스터 (blisters), 칩, 코드 (cords), 다이스 (dice), 관찰 가능한 결정, 랩 (laps), 시드, 돌, 오렌지 필 결함 (orange peel defects) (형성된 유리-계 물질상에 큰 산화물 결정립의 자국 (imprint), 및 결정립계 구역과 같은, 몰드 표면상에 상승된 구역으로부터 형성된 유리-계 물질에서 피트 (pits), 예를 들어, 30 microns을 초과하는 직경과 함께 0.1 microns의 높이를 갖는 피트), 및 줄무늬 (stria)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이를 위해, 외부 금속 표면을 갖는 몰드 몸체를 포함하는 금속 산화물층이 없는 산화-전 몰드는 여기에 개시되며, 여기서, 상기 외부 금속 표면은, 약 0.15㎛ 이하의 표면 거칠기 (Ra) 및 약 100 nm 미만의 표면파형 (Wa)을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 몰드 몸체는, 적어도 90 중량%의 니켈 및 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간 및 세륨의 중량 퍼센트의 합은, 약 0.6% 내지 약 1%의 범위이다. 또한, 금속 표면을 갖는 몰드 몸체; 및 상기 몰드 몸체의 금속 표면상에 금속 산화물층을 갖는 산화-후 몰드는 여기에 개시된다. 상기 금속 산화물층은, 제1 및 제2 대립 표면을 가질 수 있다. 상기 금속 산화물층의 제1표면은, 몰드 몸체의 금속 표면과 접촉하고 마주하며, 및 상기 금속 산화물층의 제2표면은 복수의 결정립을 포함할 수 있다. 상기 복수의 결정립은 약 300㎛ 이하의 평균 결정립 크기를 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 몰드 몸체는, 적어도 90 중량%의 니켈 및 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간 및 세륨의 중량 퍼센트의 합은, 약 0.6% 내지 약 1%의 범위이다. 몇몇 구체 예에서, 상기 금속 산화물층은 산화니켈일 수 있다.
여기서 구체 예는, 3-차원 유리-계 기판과 같은, 유리-계 기판의 형성에 사용되는 몰드 표면을 개질시키는 방법을 포함한다. 유리-계 기판은, 전화, 전자 태블릿, 텔레비전 등과 같은, 전자 장치용 전면 및/또는 후면 커버로서 유용할 수 있다. 이들 전자장치 적용에서, 유리-계 기판의 형상 및 표면 품질은, 심미적 매력을 제공할 뿐만 아니라, 유리-계 물질의 표면의 약점을 최소화하고, 잠재적인 전자장치 문제를 줄이며, 및 비용을 최소화하기 위해, 매우 엄격한 허용오차 내에 있는 것이 필요할 수 있다.
산화-전 몰드 표면 처리
몇몇 구체 예에서, 도 5의 대표적인 흐름도에 나타낸 바와 같이, 몰드 표면을 개질하는 공정은, 몰드 표면을 그라인딩 단계 (100), 몰드 표면을 랩핑하는 단계 (102), 및 금속 표면을 연마하는 단계 (104)를 포함할 수 있다. 여기에 기재된 구체 예에 따라 연마된 몰드 (110)는, 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 외부 표면 (114)을 갖는 몰드 몸체 (112)를 포함할 수 있다. 몰드 몸체 (112)의 외부 표면 (114)은, 다양한 3차원 형상의 유리-계 제품을 형성하기 위해 다양한 형상을 가질 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 몰드 몸체 (112)의 외부 표면 (114)은, 초기에 CNC 기계가공되거나 또는 밀링되어 원하는 형상을 얻을 수 있다. 유리-계 물질을 성형하기 위한 몰드는, 성형 중에 유리-계 물질이 몰드에 달라붙는 것을 방지하기 위해 몰드 몸체의 외부 표면상에 형성된 금속 산화물층을 종종 갖는다. 상기 금속 산화물층은, 몰드 몸체의 외부 표면을 산화 처리하여 종종 형성된다. 여기에 기재된 그라인딩, 랩핑 및 연마 공정은, 몰드 (100)의 외부 표면 (114) 상에 금속 산화물을 형성하기 전에 수행된다.
몇몇 구체 예에서, 몰드 몸체 (112)는, 금속, 예를 들어, 니켈로 만들어질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 몰드 몸체 (112)는, 니켈이 약 90%를 초과하는 벌크 물질로 만들어지거나, 또는 또 다른 벌크 물질상에 적어도 약 90%의 니켈의 외부 표면을 형성하는 층 (114)을 포함할 수 있다. 구체 예에서, 외부 표면 (114)이 또 다른 벌크 물질상에 형성된 층인 경우, 외부 표면 (114)을 포함하는 층의 두께는, 적어도 약 20㎛, 적어도 약 30㎛, 적어도 약 40㎛, 또는 적어도 약 50㎛일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 몰드 몸체 (112)는, 3-차원 유리-계 기판의 형성을 위해, 상업적으로-순수한 니켈과 같은, 고순도의 니켈을 가질 수 있다. 후술하는 바와 같이, 니켈 금속은, 우수한 산화물층 특성을 가질 수 있으며, 여기서, 이들은 기본 금속으로부터 박리되지 않는 연속적인 자연 산화물층을 형성하고, 및 이 산화물층은 연화된 유리-계 물질과 접촉할 때 우수한 비-점착 특성을 갖는다. 니켈은, 비교적 연질일 수 있으며, 따라서, 전통적인 유리-계 물질 형성 작업에 대해 충분히 강하지 않다고 생각되어 왔다. 그러나, 구체화된 공정이, 몰드 (110)에 강한 힘을 가하지 않기 때문에, 이들은, 새로운 방식으로 이들 물질의 사용을 가능하게 한다.
몇몇 구체 예에서, 전체 몰드 몸체 (112)는, 고순도 니켈을 포함할 수 있다. 다른 구체 예에서, 외부 표면 (114)을 포함하는 몰드 몸체 (112)의 적어도 일부는, 고순도 니켈을 포함할 수 있다. 고순도 니켈은, 광학-품질의 유리-계 제품을 형성하는 것을 가능하게 한다. 여기서 사용된 바와 같이, 고순도 니켈은, 중량%로, 적어도 약 90%, 약 93%, 약 95%, 약 97%, 약 98%, 약 99%, 약 99.1%, 약 99.2%, 약 99.3%, 약 99.4%, 또는 약 99.5%의 니켈을 포함하는 조성물을 갖는 표면을 적어도 갖는 몰드 몸체를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 몰드 몸체 (112)의 적어도 외부 표면 (114)은, 중량%로, 약 95% 내지 약 99.5%, 약 95% 내지 약 99%, 약 95% 내지 약 98%, 약 95% 내지 약 97%, 약 97% 내지 약 99.5%, 약 97% 내지 약 99%, 약 97% 내지 약 98%, 약 98% 내지 약 99.5%, 약 98% 내지 약 99%, 또는 약 99% 내지 약 99.1%, 약 99% 내지 약 99.2%, 약 99% 내지 약 99.3%, 약 99% 내지 약 99.4%, 또는 약 99% 내지 약 99.5%의 니켈을 포함할 수 있다.
여기서 사용될 수 있는 니켈 조성물의 예로는, 상업적으로 순수한 니켈 등급 200, 201, 205, 212, 222, 및 233 (예를 들어, 그 전체적인 내용이 참조로서 여기에 혼입되는, Special-Purpose Nickel Alloys, in ASM Specialty Handbook: Nickel, Cobalt and Their Alloys, #06178G (ASM International 2000) 참조)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 구체 예에서, 그라인딩 단계 (100)는, 몰드 몸체 (112)의 외부 표면 (114)을 그라인딩하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 여기에 기재된 그라인딩, 랩핑 및 연마 공정은, 몰드 (110)의 외부 표면 (114) 상에 금속 산화물층을 형성하기 전에 수행된다. 이로써, 단계 (100)는, 몰드 몸체 (112)의 외부 금속 표면 (114)을 그라인딩하는 단계를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 그라인딩은, 수동 그라인딩, 습식 블라스팅, CNC (컴퓨터 수치 제어) 그라인딩, 진동 그라인딩, 또는 샌드 블라스팅을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 그라인딩은, 몰드 몸체 (112)가 (예를 들어, CNC 기계가공 또는 밀링으로부터) 형성될 때, 외부 금속 표면 (112) 상에 남겨진 툴 마크 (tool marks)를 제거하거나 감소시킬 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 그라인딩 물질은, 알루미나, 다이아몬드, 실리콘 카바이드 및 실리카를 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 연마 물질일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 그라인딩 방법에 의존하여, 연마 물질은, 입자 형태로 연마 물질을 갖는 슬러리의 형태 또는 종이 형태일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 종이가 사용될 때, 상기 종이는 ISP/FEPA 그릿 지정 (Grit Designation)을 사용하여 약 600 내지 약 1200의 범위에서 그릿 크기를 가질 수 있다. 다른 구체 예에서, 슬러리가 사용되는 경우, 연마 입자는, 약 3㎛ 내지 약 21㎛의 범위에서 크기를 가질 수 있고 및 슬러리 매체 (slurry media)는, 예를 들어 탈이온수일 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 랩핑 단계 (102)는, 그라인딩 단계 (100) 후에 몰드 몸체 (112)의 외부 표면 (114)을 랩핑하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 랩핑 단계는, 수동 랩핑, 습식 블라스팅, CNC (컴퓨터 수치 제어) 랩핑, 진동 랩핑, 또는 샌드 블라스팅을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 랩핑 단계는, 몰드 몸체 (112)의 외부 금속 표면 (114)을 그라인딩 단계 (100)로부터 남겨진 그라인딩 마크를 제거 또는 감소시킬 수 있으며, 및 몇몇 구체 예에서, 이것은, 그라인딩 단계 (100)보다 더 미세한 크기를 갖는 연마 물질을 사용하여 달성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 연마 물질은, 알루미나, 다이아몬드, 실리콘 카바이드 및 실리카를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 구체 예에서, 랩핑 물질은, 종이의 형태, 예를 들어, ISP/FEPA 그릿 지정을 사용하여 약 800 내지 약 1500의 범위에서 그릿 크기를 갖는 종이 형태의 연마 물질일 수 있다. 다른 구체 예에서, 랩핑 물질은, 슬러리 중에 입자의 형태의 연마 물질을 갖는 슬러리일 수 있으며, 예를 들어, 연마 입자는, 약 3㎛ 내지 약 21㎛의 범위에서 크기를 가질 수 있으며, 슬러리 매체는 탈이온수일 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 연마 단계 (104)는, 랩핑 단계 (102) 후에 몰드 몸체 (112)의 외부 표면 (114)을 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 연마 단계는, 수동 연마, 습식 블라스팅, CNC (컴퓨터 수치 제어) 연마, 진동 연마, 또는 샌드 블라스팅을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 연마 단계는, 몰드 몸체 (112)의 외부 금속 표면 (114)의 랩핑 단계 (102)로부터 남겨진 랩핑 마크를 제거 또는 감소시킬 수 있으며, 및 몇몇 구체 예에서, 이것은, 랩핑의 단계 (102)보다 더 미세한 크기를 갖는 연마 물질을 사용하여 달성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 연마 물질은, 알루미나, 다이아몬드, 실리콘 카바이드 및 실리카를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 구체 예에서, 랩핑 물질은, 입자 형태로 연마 물질을 포함하는 페이스트, 예를 들어, 약 6㎛ 내지 약 14㎛의 범위에서 평균 입자 크기를 갖는 페이스트일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 페이스트는 약 6㎛, 약 7㎛, 약 8㎛, 약 9㎛, 약 10㎛, 약 11㎛, 약 12㎛, 약 13㎛, 또는 약 14㎛의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 그라인딩의 단계 (100), 랩핑 단계 (102) 및 연마 단계 (104) 중 하나 이상은, 비-선형 운동, 예를 들어, 원형 운동으로 수행될 수 있다. 선형 운동으로 연마는, 최종적으로 몰딩 동안에 결함으로 유리-계 물질로 전달될 수 있는, 외부 금속 표면 (114) 상에 뚜렷하고, 분명한 결정립을 결과할 수 있으며; 반면에, 비-선형 운동으로 연마는, 외부 금속 표면 (114)에 뚜렷하지 않은 결정립을 결과할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 외부 금속 표면 (114)은, 그라인딩 단계 (100), 랩핑 단계 (102), 및 연마 단계 (104) 중 하나 이상 전에 세정될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 세정은, 예를 들어, 탈이온수로, 외부 금속 표면 (114)을 헹굼, 및 초음파 세정 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 외부 금속 표면 (114)은, 그라인딩 단계 (100), 랩핑 단계 (102), 및 연마 단계 (104) 중 하나 이상의 단계 후에, 부가적인 그라인딩, 랩핑, 또는 연마 단계들이 필요한지를 결정하기 위해 검사될 수 있다.
연마-후 및 산화-전 몰드 품질
몇몇 구체 예에서, 연마 단계 (104) 후 및 외부 금속 표면 (114) 상에 금속 산화물층을 형성하기 전에, 외부 금속 표면 (114)은, "산화-전" 속성을 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 산화-전 외부 금속 표면 (114)은, 외부 금속 표면 (114)의 표면파형 프로파일의 평균 고-저-간 높이 (peak-to-valley height)를 나타내는, 표면파형 (Wa)을 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 Wa는, 1 cm의 평가 길이에 걸쳐 약 1 nm 내지 약 100 nm이다. 몇몇 구체 예에서, Wa는 1 cm의 평가 길이에 걸쳐 약 1 nm, 2 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm, 40 nm, 60 nm, 80 nm, 또는 100 nm 이하이다. Wa는 Zeiss로부터 이용 가능한 것과 같은, 공초점 현미경, 또는 Zygo로부터 이용 가능한 것과 같은, 광학 조면계 (optical profilometer)를 사용하여 측정될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 산화-전 외부 금속 표면 (114)은, 약 0.03㎛ 내지 약 0.15㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.14㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.13㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.12㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.11㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.1㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.09㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.08㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.07㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.06㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.05㎛, 약 0.03㎛ 내지 약 0.04㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.15㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.14㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.13㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.12㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.11㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.1㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.09㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.08㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.07㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.06㎛, 약 0.04㎛ 내지 약 0.05㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.15㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.14㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.13㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.12㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.11㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.1㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.09㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.08㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.07㎛, 약 0.05㎛ 내지 약 0.06㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 0.15㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 0.14㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 0.13㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 0.12㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 0.11㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 0.1㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 0.09㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 0.08㎛, 약 0.06㎛ 내지 약 0.07㎛, 약 0.08㎛ 내지 약 0.15㎛, 약 0.08㎛ 내지 약 0.14㎛, 약 0.08㎛ 내지 약 0.13㎛, 약 0.08㎛ 내지 약 0.12㎛, 약 0.08㎛ 내지 약 0.11㎛, 약 0.08㎛ 내지 약 0.1㎛, 약 0.08㎛ 내지 약 0.09㎛, 약 0.09㎛ 내지 약 0.15㎛, 약 0.09㎛ 내지 약 0.14㎛, 약 0.09㎛ 내지 약 0.13㎛, 약 0.09㎛ 내지 약 0.12㎛, 약 0.09㎛ 내지 약 0.11㎛, 약 0.09㎛ 내지 약 0.1㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 0.15㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 0.14㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 0.13㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 0.12㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 0.11㎛, 약 0.11㎛ 내지 약 0.15㎛, 약 0.11㎛ 내지 약 0.14㎛, 약 0.11㎛ 내지 약 0.13㎛, 약 0.11㎛ 내지 약 0.12㎛, 약 0.12㎛ 내지 약 0.15㎛, 약 0.12㎛ 내지 약 0.14㎛, 약 0.12㎛ 내지 약 0.13㎛, 약 0.13㎛ 내지 약 0.15㎛, 또는 약 0.14㎛ 내지 약 0.15㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 산화-전 외부 금속 표면 (114)의 평균 표면 거칠기 (Ra)는, 약 0.15㎛, 0.14㎛, 0.13㎛, 0.12㎛, 0.11㎛, 0.1㎛, 0.09㎛, 0.08㎛, 0.07㎛, 0.06㎛, 0.05㎛, 0.04㎛, 또는 약 0.03㎛ 이하일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 이 평균 표면 거칠기 (Ra)는, 100㎛, 10mm, 100mm, 등과 같은, 평가 길이에 걸쳐 결정되거나 또는 전체 표면 (114)의 분석에 기초하여 결정될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, Ra는 260㎛ × 350㎛ 크기의 면적에 걸쳐 측정되고, 및 국부적인 표면 높이와 평균 표면 높이 사이에 차이의 산술 평균으로 정의되며, 및 하기 수학식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00001
여기서, yi는 평균 표면 높이에 대한 국부적인 표면 높이이다. Ra는, Zeiss로부터 이용 가능한 것과 같은, 공초점 현미경, 또는 Zygo로부터 이용 가능한 것과 같은, 광학 조면계를 사용하여 측정될 수 있다. 상기 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는 산화-전 외부 금속 표면 (114)은, 무광 마감을 제공한다. 따라서, 몇몇 구체 예에서, 연마 단계 (104)는, 경면 마감보다는 무광 마감 (예를 들어, 약 0.03㎛ 미만의 평균 표면 거칠기 (Ra))을 달성하기 위해 수행되는데, 이는, 무광 마감 상에 형성된 금속 산화물층이 경면 마감 상에 형성된 금속 산화물층보다 더 작은 결정립 크기 및 덜 뚜렷한 결정립계를 가지며, 이에 의해 몰드의 금속 산화물층에 대하여 몰딩된 유리-계 물질상에 덜한 결함을 결과하기 때문이다.
몇몇 구체 예에서, 산화-전 외부 금속 표면 (114)은, 방향성 레이 (directional lay)을 갖지 않을 수 있다. 따라서, 몇몇 구체 예에서, 산화-전 금속 표면 (114)은, 우위의 방향 없이 랜덤 표면을 가질 수 있다. 표면이 방향성 레이 (예를 들어, 수직, 수평, 방사상, 교차-해칭, 원형, 등방성, 등)를 갖는지는 육안 검사에 의해 결정될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 산화-전 외부 금속 표면 (114)은, X-선 회절을 사용하여 측정된 바와 같은 랜덤화된 다결정질 배향 (randomized polycrystalline orientation)을 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 산화-전 외부 금속 표면 (114)은, 약 2X10-4 이하의 왜곡 기울기 (distortion slope)를 가질 수 있다. 상기 왜곡 기울기는, 원하는 표면의 CAD 몰드 드로잉 (mold drawing)으로부터 몰드 표면의 왜곡 또는 편차의 측정이다. 상기 왜곡 기울기는, 결함의 폭에 걸쳐 z 방향에서 표면의 편차의 기울기를 측정하여 결정될 수 있다. 상기 폭은, 왜곡이 CAD 드로잉으로부터 왜곡 구역의 피크 깊이 또는 높이까지 벗어나는 지점일 수 있다. Zeiss 2000SD 또는 Zygo 7300과 같은, 스타일러스 (stylus) 또는 광학 조면계를 사용하여 왜곡 기울기는 측정될 수 있다.
전술된 외부 금속층 (114)의 산화-전 속성은, 그라인딩 단계 (100), 랩핑 단계 (102), 및 연마 단계 (104) 중 하나 이상으로부터 결과할 수 있다. 외부 금속층 (114)의 산화-전 속성은, 산화 후 몰드의 속성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 평균 표면 거칠기 (Ra)는, 외부 금속층 (114)이 무광 마감 또는 표면 마감을 갖는지 여부에 영향을 받을 수 있으며, 이는 결국, 외부 금속층 (114) 상에 형성된 금속 산화물층에 결정립의 크기 및 구별성 (distinctness)에 영향을 미친다. 또한, 전술된 바와 같이, 연마 단계 (104)의 운동 (선형 대 비-선형)은, 외부 금속 표면 (114) 상에 결정립의 구별성에 영향을 미칠 수 있다.
산화
몇몇 구체 예에서, 금속 산화물층 (120)은, 몰드 몸체 (110)의 표면 (114)을 산화 열처리에 노출시켜 몰드 몸체 (110) 상에 형성될 수 있다. 도 3은, 금속 표면 (114)에 인접한 제1표면 (122) 및 대립하는 제2표면 (124)을 갖는 금속 산화물층 (120)을 갖는 대표적인 몰드 (110)를 나타낸다. 상기 금속 산화물층의 금속은 몰드의 금속이다. 예를 들어, 몰드 (100)가 주로 니켈인 경우, 금속 산화물층 (120)은 산화니켈층일 것이다. 상기 산화 열처리는, 몰드 몸체 (112)의 표면 (114)에서, 금속, 예를 들어, 니켈의 적어도 일부를 전환하기에 충분한 상승된 온도에 몰드 (100)을 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 대표적인 산화 열처리는, 미국 공개 특허 제2014-0202211 A1호에 개시된 것을 포함할 수 있으며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 혼입된다.
몰드 몸체 (112)의 표면 (114) 상에 형성된 금속 산화물층 (120)은, 약 500 nm 내지 약 20 micron, 약 1 micron 내지 약 14 micron, 약 1 micron 내지 약 10 micron, 약 1 micron 내지 약 8 micron, 약 1 micron 내지 약 6 micron, 약 1 micron 내지 약 4 micron, 약 4 micron 내지 약 20 micron, 약 4 micron 내지 약 14 micron, 약 4 micron 내지 약 10 micron, 약 4 micron 내지 약 8 micron, 약 4 micron 내지 약 6 micron, 약 6 micron 내지 약 20 micron, 약 6 micron 내지 약 14 micron, 약 6 micron 내지 약 10 micron, 약 6 micron 내지 약 8 micron, 약 8 micron 내지 약 20 micron, 약 8 micron 내지 약 14 micron, 또는 약 8 micron 내지 약 10 micron의 평균 두께를 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 몰드 (110) 상에 산화니켈층 (120)은, 약 100 nm 이하, 약 200 nm 이하, 약 300 nm 이하, 약 400 nm 이하, 약 500 nm 이하, 약 750 nm 이하, 약 1 micron 이하, 약 2 micron 이하, 약 3 micron 이하, 약 4 micron 이하, 약 5 micron 이하, 약 6 micron 이하, 약 7 micron 이하, 약 8 micron 이하, 약 9 micron 이하, 약 10 micron 이하, 약 12 micron 이하, 약 15 micron 이하, 약 18 micron 이하, 또는 약 20 micron 이하의 평균 두께를 가질 수 있다.
산화-후 몰드 품질
몇몇 구체 예에서, 몰드 (110)은, 결정립을 포함할 수 있고 및 상기 결정립은, 산화 열처리 동안에 성장할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 나타낸 바와 같이, 결정립의 존재는, 몰드 (110)의 표면상에 2가지 타입의 구역 - 몰드 (110)의 표면상에 결정립 몸체 구역 (132) 및 결정립계 구역 (134) -을 형성할 수 있다. 산화니켈층 (120)의 형성 동안에, 산화니켈은, 결정립 몸체 구역 (132)보다 결정립계 구역 (134)에서 더 빠르게 형성될 수 있다. 결과적으로, 결정립계 구역 (134)에 상응하는 표면 (124)의 구역은, 결정립 몸체 구역 (132)에 상응하는 표면 (124)의 구역에 비해 상승할 것이다. 유리-계 물질의 성형 동안, 유리-계 물질은, 성형될 때 먼저 몰드 (110)의 상승된 결정립계 구역 (134)과 접촉할 것이어서, 잠재적으로 결정립계 구역 (134)의 패턴이 결정립계 구역 (134)의 크기에 의존하여 유리-계 물질의 표면상에 자국을 낼 수 있다. 결정립 몸체의 크기를 감소시키는 것은, 표면 (124) 상에 결정립계 구역 (134)의 퍼센트를 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 결정립계 구역 (134)의 면적을 증가시키면, 성형 동안 유리-계 물질/결정립계 계면에서 더 낮은 국부적인 압력을 결과한다. 국부적인 압력이 낮을수록, 성형된 유리-계 물질에서 볼 수 있는 결정립계 자국이 덜 생기게 된다. 결정립 몸체 구역 (132)과 결정립계 구역 (134) 사이에 높이 차이를 감소시키는 것은, 결정립계 자국이 성형된 유리-계 물질상에서 나타날 가능성을 또한 최소화할 수 있는 것으로 또한 밝혀졌다. 몰드에서 불순물, 예를 들어, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 및 세륨의 제어된 양은, 결정립계에서 분리되어 결정립계를 고정시켜 결정립 성장을 최소화 또는 방지한다. 불순물은 또한 결정립계 구역을 통해 니켈의 확산을 느리게 하여 산화물층을 형성하고, 및 결국, 결정립계 구역에서 산화니켈층의 형성을 늦추어, 이에 의해 결정립계 높이 차이를 최소화시킨다. 결정립계를 고정시키는 불순물은 또한, 유리를 연마하여 제거될 수 없는 몰드로 성형된 유리 상에 오렌지 필 자국을 생성할 수 있는 매우 큰 결정립의 성장을 최소화하거나 또는 방지할 수 있다. 또한, 몰드 (110) 상에 금속 산화물층을 형성하기 전에 그라인딩 단계 (100), 랩핑 단계 (102), 및 연마 단계 (104) 중 하나 이상을 수행하는 것은, 높이 차이를 최소화할 수 있고, 및 몰드로 성형된 유리-계 물질상에 오렌지 필을 부여하지 않는, 작은 산화물 결정립 크기를 생성할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
몇몇 구체 예에서, 몰드 (110) 상에서 성형된 유리-계 물질에 대한 결정립계 자국의 영향을 최소화하는 것은, 금속 산화물층 (120)의 표면 (124) 상에 결정립계 구역과 결정립 몸체 구역 사이에 평균 결정립 크기 및/또는 평균 높이 차이를 제어하여 달성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 표면 (124) 상에 각각의 결정립 몸체 구역 (132)을 구성하는 평균 결정립 크기는, 약 300㎛ 이하, 약 275㎛ 이하, 약 250㎛ 이하, 약 225㎛ 이하, 약 200㎛ 이하, 약 175㎛ 이하, 약 150㎛ 이하, 약 145㎛ 이하, 약 140㎛ 이하, 약 135㎛ 이하, 약 130㎛ 이하, 약 125㎛ 이하, 약 120㎛ 이하, 약 115㎛ 이하, 약 110㎛ 이하, 약 105㎛ 이하, 약 100㎛ 이하, 약 95㎛ 이하, 약 90㎛ 이하, 약 85㎛ 이하, 약 80㎛ 이하, 약 75㎛ 이하, 약 70㎛ 이하, 약 65㎛ 이하, 약 60㎛ 이하, 약 55㎛ 이하, 약 50㎛, 약 45㎛ 이하, 약 40㎛ 이하, 약 35㎛ 이하, 또는 약 30㎛ 이하일 수 있다. 평균 결정립 크기는, 시계에 대하여 이의 가장 넓은 지점에서 각 결정립의 직경을 측정하는 단계 및 평균값을 계산하는 단계에 의해 결정될 수 있다. 평균 결정립 크기는, Nikon Elements와 같은, 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 결정될 수 있다. 배율은 100X일 수 있고 및 시계는, 1mm×1mm 일 수 있다. 평균 결정립 크기는, 3개의 시계를 기초하여 계산될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 금속 산화물층 (120)의 표면 (124) 상에 각 결정립 몸체 구역 (132)을 구성하는 결정립의 평균 크기는, ASTM E112-13 및 이의 부록 (progeny)을 사용하여 측정된 것으로, 약 4 이상, 약 4.5 이상, 약 5 이상, 약 5.5 이상, 약 6 이상, 약 6.5 이상, 또는 약 7 이상일 수 있다. ASTM E112-13에 대한 값이 클수록, 평균 결정립 크기는 더 작다. 더 작은 결정립 크기의 이점은, 상기에서 논의되어 있다.
몇몇 구체 예에서, 금속 산화물층 (120)의 표면 (124) 상에 결정립 몸체 구역 (132)과 결정립계 구역 (134) 사이에 평균 높이 차이는, 약 2㎛ 이하, 1.75㎛ 이하, 약 1.5㎛ 이하, 약 1.25㎛ 이하, 약 1㎛ 이하, 약 0.75㎛ 이하, 약 0.5㎛ 이하, 또는 약 0.25㎛ 이하일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 평균 높이 차이는, 금속 산화물층 (120)의 표면 (124)에 대한 평균 피크 표면 거칠기 (Rp)를 결정하여 측정될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 이 평균 표면 거칠기 (Rp)는, 100㎛, 10mm, 100mm, 1cm, 등과 같은 평가 길이에 걸쳐 결정된다. 여기서 사용된 바와 같은, Rp는 최대 높이와 평균 높이 사이의 차이로 정의되며, 및 하기 수학식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00002
여기서, yi는, 평균 표면 높이에 대한 최대 높이이다. Rp는, Zeiss로부터 이용 가능한 것과 같은, 공초점 현미경, 또는 Zygo로부터 이용 가능한 것과 같은, 광학 조면계를 사용하여 측정될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 결정립 몸체 구역과 결정립계 구역 사이의 평균 결정립 크기 및/또는 높이 차이는, 표면 (114) 근처의 영역에서 또는 전체로서 몰드 몸체 (112)에서 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및/또는 세륨의 양을 제어하여 제어될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 몰드 몸체 (110)는, 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및 세륨 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 이들 원소의 중량 퍼센트의 합은 약 0.6% 내지 약 1%의 범위이다. 몇몇 구체 예에서, 몰드 몸체 (112)에서 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및/또는 세륨의 양은, 벌크 물질을 형성하는데 사용된 슬래그에서 원하는 양으로 이들 원소들 중 하나 이상을 함유하는 산화물을 혼합시켜 제어될 수 있고, 이는 그 다음, 몰드 몸체 (112)를 형성하는데 사용된다. 몇몇 구체 예에서, 외부 금속 표면 (114)은, 연마 단계 (104) 후에 및 산화물층을 형성하기 전에, 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및 세륨 중 하나 이상으로 도핑될 수 있다. 도핑은 미량 원소의 중량 퍼센트를 약 0.02%로부터 약 0.3%로 증가시킬 수 있다. 도핑은, 예를 들어, 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및 세륨 중 적어도 하나를 함유하는 염 용액으로 외부 금속 표면 (114)을 세척하여 수행될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 염은, 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및 세륨 중 하나 이상의 탄산염, 탄산암모늄 또는 질산염일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 구체 예에서, 도핑은, 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및 세륨 중 하나 이상을 함유하는 입자로 외부 금속 표면 (114)을 연마하여, 상기 입자를 외부 금속 표면 (114)에 매립시켜, 달성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 증발 및 화학 기상 증착을 포함하는, 그러나 이에 제한되는 않는, 도핑을 위한 기타 종래의 방법은 사용될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 도핑이 세척에 의해 달성되면, 세척 단계는, 외부 금속 표면 (114)으로 확산을 촉진하는 열처리 단계가 수반될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 세륨 또는 지르코늄이 도핑되는 경우, 결정립계 성장의 배향은, 상승된 결정립계가 존재하지 않도록 역전되거나 또는 반전될 수 있다.
전술한 바와 같이, 몇몇 구체 예에서, 표면 (114) 근처의 영역에서 또는 전체적으로 몰드 몸체 (112)에서 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및 세륨의 합은, 제어될 수 있다. 이러한 구체 예에서, 몰드 몸체 (112)의 전체를 포함할 수 있는, 표면 (114) 근처의 몰드 몸체 (112)의 적어도 일부에서, 중량 퍼센트로, 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및 세륨의 합은, 약 0.6% 내지 약 0.01%를 포함할 수 있다. 오직 표면 (112) 근처의 영역만이 열거된 범위에서 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및 세륨의 합을 갖는 구체 예에서, 열거된 범위에서 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및 세륨의 합을 갖는 몰드 몸체 (110)의 일부는, 표면 (112)으로부터 약 20㎛ 이하, 약 15㎛ 이하, 약 10㎛ 이하, 또는 약 5㎛ 이하로 연장될 수 있다. 상기에서 나열된 범위 내에서 망간, 실리콘, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 및/또는 세륨은, 결정립계로 분리되어 상기 결정립 성장을 고정시키고, 이에 의해 니켈에서 결정립 성장을 억제한다.
여기서 기재된 금속 산화물층 (120)을 갖는 몰드 (100)를 사용하여 형성된 유리-계 제품은, 감소된 수의 결함을 가질 수 있다. 이상적으로, 형성된 대로의 부품의 품질은, 이것이 형성된 유리-계 시트만큼 양호할 것이다. 가장 경제적인 공정을 위해, 이 표면 품질은 형성된-대로의 표면의 추가 재작업 또는 연마 없이 달성되는 것이 바람직하다. 여기에 사용된 바와 같은, 결함은, 딤플 (유리-계 표면에 함몰), 표면의 갈라진 금/균열, 블리스터, 칩, 코드, 다이스, 관찰 가능한 결정, 랩, 시드, 돌, 오렌지 필 결함 (형성된 유리-계 물질상에 큰 산화물 결정립의 자국, 및 결정립계 구역과 같은, 몰드 표면상에 상승된 구역으로부터 형성된 유리-계 물질에서 피트, 예를 들어, 30 microns을 초과하는 직경과 함께 0.5 microns의 높이를 갖는 피트), 및 줄무늬을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 구체 예에서, 임의의 표면에 대해 25 ㎜×25 ㎜ 구역 내에 1000 lux에서 사람의 육안으로 관찰 가능한 50, 40, 30, 20, 10, 5, 4, 3, 2 또는 1 결함의 평균 미만이 있다. 몇몇 구체 예에서, 광학 현미경으로 측정된 것으로, 임의의 표면에 대해 25 mm x 25 mm 구역에서 가장 큰 치수가 150 micron인 50, 40, 30, 20, 10, 5, 4, 3, 2 또는 1 결함의 평균 미만이 있다. 몇몇 구체 예에서, 결함은 최대 치수에서 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125 또는 150 micron이다.
또 다른 구체 예에서, 여기에 기재된 금속 산화물층 (120)을 갖는 몰드 (100)를 사용하여 형성된 유리-계 제품은, 본질적으로 흠이 없을 수 있다. "본질적으로 흠이 없다"는 것은, 표면에서, 광학 현미경 기술로 측정된 것으로, 직경이 150 micron을 초과하는 자국 (또는 딤플)이 없음을 의미한다. 몇몇 구체 예에서, 광학 현미경으로 측정된 것으로, 임의의 표면에 대해 25 mm x 25 mm 구역에서 가장 큰 치수에서 직경이 150 micron를 초과하는 50, 40, 30, 20, 10, 5, 4, 3, 2 또는 1 자국 (또는 딤플)의 평균 미만이 있다. 몇몇 구체 예에서, 딤플 크기는, 최대 치수에서 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125 또는 150 micron을 초과한다.
특정 이론으로 제한되는 것을 의도하지는 않지만, 니켈 몰드 (100)로 형성된 대로의 유리-계 표면에 대한 결함의 수준에서 감소는, 적어도 3개의 원인에 기인하는 것으로 믿어진다. 첫째, 산화니켈의 두께, 거칠기 및 다공성이 유리가 순수 니켈 금속에 달라 붙는 것을 방지한다. 유리, 예를 들어, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 산화되지 않은 니켈 금속에 매우 강하게 붙는다. 거칠기 및 다공성은, 산화니켈이 알칼리 알루미노실리케이트 유리에 결합하는 것을 방지한다. 산화니켈이 낮은 거칠기로 연마되면, 그것은 유리에 달라붙는다. 다공성은, 고온에서 유리로부터 기체가 빠지고 및 밖으로 확산하는, 알칼리 및 기타 원소에 대한 싱크 (sink)를 제공하고, 그래서 이들은 몰드 표면의 상부에 축적되지 않고 및 시간이 지남에 따라 "끈적거리는" 유리질 층을 생성하지 않는다.
둘째로, 산화니켈 상부 층은, 자유로울 수 있으며, 이것은, 산화니켈의 일부 소량이 방출될 수 있고 및 유리 표면에 부착될 수 있어 유리가 몰드에 달라붙는 것을 방지하는 윤활유로 역할을 한다. 방출된 산화물층은, 형성 사이클 (forming cycle) 동안에 몰드 재-산화에 의해 쉽게 보충된다. 방출된 산화니켈은, 유리 상에, 쉽게 닦아낼 수 있는, 옅은 헤이즈 (light haze)로 나타난다.
니켈로 형성된 대로의 유리-계 표면에 대한 결함의 감소된 수준에 대한 세 번째 이유는, 니켈에서 불순물 및 내포물 (inclusions)의 수준을 제어하는 것이다. 이러한 불순물은, Ti, Al, Zr, Si, Mn 및 Ce 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 불순물은, 통상적으로 산화물, 황화물 및 탄화물과 같은 Ni계 합금에 존재한다. 대부분은 아닐지라도 많은 경우에, 산화물, 황화물 및 탄화물은, 합금 전체에 랜덤하게 분포되는, 흔히 내포물로 불리는, 별개의 상 (distinct phase)으로서 Ni 합금의 미세구조에 존재한다. 이들 내포물의 일정 퍼센트는, 결국 몰드의 표면을 기계가공하고 연마해야 할 것이다. 유리 형성 공정 동안, 몰드 표면에 또는 그 근처에 있는 이들 내포물은, 유리와 반응할 수 있고, 및 유리에 달라붙을 수 있거나, 또는 벌크 금속과 다른 속도로 산화 및 반응하여 몰드 표면상에 돌출부를 형성할 수 있다. 그러나, 상기에서 언급된 바와 같이, 몇몇 구체 예에서, 몰드는, 제어된 양의 Ti, Al, Zr, Si, Mn 및/또는 Ce를 포함하여, 결정립 몸체 구역과 결정립계 구역 사이에 평균 결정립 크기 및/또는 평균 높이 차이를 조절하여, 결정립계로부터 결과하는 성형 후에 형성된 대로의 유리-계 표면에 대한 결함의 수준을 감소시킨다. 따라서, Ti, Al, Zr, Si, Mn 및 Ce와 같은, 충분한 불순물을 포함하는 것 사이에 균형이 맞추어, 너무 많은 내포물이 몰딩 표면상에 존재하는 정도로 너무 많이 첨가하지 않으면서, 결정립 몸체 구역과 결정립계 구역 사이에 원하는 평균 결정립 크기 및/또는 평균 높이 차이를 달성한다.
몇몇 구체 예에서, 금속 산화물층 (120)은 표면 (124)에 대해 약 1 micron 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra)를 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 이 평균 표면 거칠기 (Ra)는 100㎛, 10 ㎜, 100 ㎜, 등과 같은, 평가 길이에 걸쳐 결정되거나, 또는 산화니켈층 (120)의 전체 표면 (124)의 분석에 기초하여 결정될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, Ra는 260㎛×350㎛ 크기의 면적에 걸쳐 측정되고, 및 국부적인 표면 높이와 평균 표면 높이 사이에 차이의 산술 평균으로 정의되며, 및 하기 수학식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00003
여기서, yi는 평균 표면 높이에 대한 국부적인 표면 높이이다. 다른 구체 예에서, Ra는, 10 mm의 평가 길이에 걸쳐, 약 1㎛ 이하, 0.9㎛ 이하, 0.8㎛ 이하, 0.7㎛ 이하, 0.6㎛ 이하, 0.5㎛ 이하, 0.4㎛ 이하, 0.35㎛ 이하, 0.3㎛ 이하, 0.25㎛ 이하, 0.2㎛ 이하, 0.15㎛ 이하, 또는 0.1㎛ 이하일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, Ra는, 10 mm의 평가 길이에 걸쳐, 약 0.1㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 0.5㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 0.4㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 0.3㎛, 0.15㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.15㎛ 내지 약 0.5㎛, 약 0.15㎛ 내지 약 0.4㎛, 약 0.15㎛ 내지 약 0.3㎛, 약 0.15㎛ 내지 약 0.25㎛, 0.2㎛ 내지 약 1㎛, 약 0.2㎛ 내지 약 0.5㎛, 약 0.2㎛ 내지 약 0.4㎛, 또는 약 0.4㎛ 내지 약 1㎛의 범위일 수 있다. 상기 Ra는, Zeiss로부터 이용 가능한 것과 같은, 공초점 현미경, 또는 Zygo로부터 이용 가능한 것과 같은, 광학 조면계를 사용하여 측정될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 금속 산화물층 (120)은, 표면 (124)의 표면파형 표면 프로파일의 산술 평균 고-저-간 높이를 나타내는 표면파형 (Wa)를 가질 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 Wa는, 1 cm의 평가 길이에 걸쳐, 약 1 nm 내지 약 500 nm, 약 1 nm 내지 약 450 nm, 약 1 nm 내지 약 400 nm, 약 1 nm 내지 약 350 nm, 약 1 nm 내지 약 1 nm 내지 약 300 nm, 약 1 nm 내지 약 250 nm, 약 1 nm 내지 약 200 nm, 약 1 nm 내지 약 150 nm, 또는 약 1 nm 내지 약 100 nm이다. 몇몇 구체 예에서, Wa는, 1 cm의 평가 길이에 걸쳐, 약 500 nm 이하, 450 nm 이하, 400 nm 이하, 350 nm 이하, 300 nm 이하, 250 nm 이하, 200 nm 이하, 150 nm 이하, 100 nm 이하, 80 nm 이하, 60 nm 이하, 40 nm 이하, 20 nm 이하, 10 nm 이하, 5 nm 이하, 2 nm 이하이다. 상기 Wa는 Zeiss로부터 이용 가능한 것과 같은, 공초점 현미경, 또는 Zygo로부터 이용 가능한 것과 같은, 광학 조면계를 사용하여 측정될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 금속 산화물층의 표면 위에 Rvolume으로 나눈 금속 산화물층의 표면 아래에 Rvolume의 비는, 2 이하, 1.75 이하, 1.5 이하 1.25 이하 또는 1 이하이다. Rvolume은 표면 위 또는 아래와 같은 소프트웨어에 의해 특정된 평균 표면 거칠기 데이터의 부피이며 및 Zygo로부터 이용 가능한 것과 같은, 광학 조면계를 사용하여 측정될 수 있다. 약 2를 초과하는 Rvolume 비는, 몰딩 동안에 결함으로 유리-계 물질로 전달되는 돌출된 결정립계로 이어질 수 있는, 결정립계들 사이에서 저 또는 낮은 구역이 우세하다는 것을 나타낸다.
여기에 기재된 몰드 (110)의 구체 예는, 3D 유리 형성 공정과 같은, 임의의 형성 공정에 사용될 수 있다. 몰드 (100)는, 미국 특허 제8,783,066호 및 제8,701,443호에 기재된 방법 및 장치와 조합하여 사용되는 경우, 3D 유리 제품을 형성하는데 특히 유용하며, 이들의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 혼입된다. 형성 공정 동안에 몰드 (110)에 달라붙는 유리의 문제는, 거칠기가 감소하고 유리 점도가 감소함에 따라 증가하는 것으로 알려져 있다. 구체화된 니켈 몰드는, 이러한 점착 또는 부착 문제를 해결하는 새로운 수단을 제공하고 및 표면 결함 또는 흠이 없거나 거의 없는 유리-계 제품을 제공한다.
여기에 기재된 몰드 (110)는, 유리-계 물질의 성형을 가능하게 하는 충분한 온도에서 몰드 (110)와 유리-계 물질을 접촉시켜 유리-계 제품을 형성시켜 유리-계 제품을 제조하는데 활용될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 몰드 (110)는 다음 공정에서 사용될 수 있다: 통상적인 열적 개질 공정은, 2D 유리-계 시트를 형성 온도, 예를 들어, 107 Poise 내지 1011 Poise의 유리 점도에 상응하는 온도 범위 내에 온도 또는 2D 유리-계 시트가 몰드 (110)의 상부 상에 있는 동안, 유리의 어닐링점과 연화점 사이에 온도로, 2D 유리-계 시트를 가열하는 단계를 포함한다. 가열된 2D 유리-계 시트는 가열되자마자 새깅 (sagging)을 시작할 수 있다. 통상적으로, 그 다음, 유리-계 시트를 표면 (124)에 일치시키고, 이에 의해 유리-계 시트를 3D 유리-계 제품으로 형성하기 위해 유리-계 시트와 몰드 (100) 사이에 진공은 적용된다. 3D 유리-계 제품을 형성한 후에, 3D 유리-계 제품은, 유리의 변형점 아래의 온도로 냉각되어, 3D 유리-계 제품의 취급을 가능하게 한다.
여기에서의 구체 예를 통해 형성된 유리-계 제품은, 미국 공개특허 제2013-0323444 A1호에 기재될 수 있다. 3-차원 (3D) 유리-계 제품은, 예를 들어, 장치의 전면, 후면 및/또는 측면의 일부 또는 전부로서, 디스플레이를 갖는 전자 장치를 커버하는 데 사용될 수 있다. 3D 커버 유리는, 디스플레이를 보거나 디스플레이와 상호작용하는 것을 가능하게 하면서, 디스플레이를 보호할 수 있다. 전면 커버로서 사용되는 경우, 유리-계 제품은, 디스플레이가 위치되는, 전자 장치의 전면을 커버하기 위한 전면 커버 유리 섹션, 및 전자장치의 주변 측면 주위를 감싸기 위한 하나 이상의 측면 커버 유리 섹션을 가질 수 있다. 전면 커버 유리 섹션은, 측면 커버 유리 섹션(들)과 연속적으로 만들어질 수 있다.
여기에 기재된 공정에 사용되는 사전형성된 유리는, 통상적으로 2차원 (2D) 유리 시트로서 시작한다. 2D 유리 시트는 퓨전 (fusion) 또는 플로우트 (float) 공정에 의해 제조될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 2D 유리 시트는, 퓨전 공정에 의해 형성된 원래 그대로의 유리 시트로부터 추출된다. 유리의 원래 그대로의 성질은, 유리가, 이온-교환 화학적 강화 공정과 같은, 강화 공정에 적용될 때까지 보존될 수 있다. 2D 유리 시트를 형성하는 공정은, 당 업계에 공지되어 있고, 및 고품질의 2D 유리 시트는, 예를 들어, 미국 특허 제5,342,426호, 제6,502,423호, 제6,758,064호, 제7,409,839호, 제7,685,840호, 제7,770,414호, 및 제8,210,001호에 기재되어 있다.
하나의 구체 예에서, 유리는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물로부터 제조된다. 대표적인 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은: 약 60 mol% 내지 약 70 mol% SiO2; 약 6 mol% 내지 약 14 mol% Al2O3; 0 mol% 내지 약 15 mol% B2O3; 0 mol% 내지 약 15 mol% Li2O; 0 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 10 mol% K2O; 0 mol% 내지 약 8 mol% MgO; 0 mol% 내지 약 10 mol% CaO; 0 mol% 내지 약 5 mol% ZrO2; 0 mol% 내지 약 1 mol% SnO2; 0 mol% 내지 약 1 mol% CeO2; 약 50 ppm 마만의 As2O3; 및 약 50 ppm 마만의 Sb2O3를 포함하며; 여기서, 12 mol% ≤ Li2O + Na2O + K2O ≤ 20 mol% 및 0 mol% ≤ MgO + CaO ≤ 10 mol%이다. 이 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 미국 특허 제8,158,543호에 기재되어 있다.
또 다른 대표적인 알칼리-알루미노실리케이트 유리 조성물은, 적어도 약 50 mol% SiO2 및 적어도 약 11 mol% Na2O를 포함하고, 및 압축 응력은 적어도 약 900MPa이다. 몇몇 구체 예에서, 유리는, Al2O3, 및 B2O3, K2O, MgO 및 ZnO 중 적어도 하나를 더욱 포함하고, 여기서, -340 + 27.1·Al2O3 - 28.7·B2O3 + 15.6·Na2O - 61.4·K2O + 8.1·(MgO + ZnO) ≥ 0이다. 특정 구체 예에서, 유리는: 약 7 mol% 내지 약 26 mol% Al2O3; 0 mol% 내지 약 9 mol% B2O3; 약 11 mol% 내지 약 25 mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 2.5 mol% K2O; 0 mol% 내지 약 8.5 mol% MgO; 및 0 mol% 내지 약 1.5 mol% CaO를 포함한다. 상기 유리는 미국 공개특허 제2013-0004758 A1호에 기재되어 있으며, 이의 전체 내용은 여기에 참조로서 혼입된다.
전술된 것 이외의 및 알칼리-알루미노실리케이트 유리 조성물 이외의 다른 타입의 유리 조성물은, 3D 커버 유리에 사용될 수 있다. 예를 들어, 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리 조성물은 3D 커버 유리에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 사용된 유리 조성물은, 일반적으로 큰 알칼리 또는 알칼리-토금속 이온으로 교환될 수 있는, 작은 알칼리 또는 알칼리-토 금속 이온을 함유하는 유리 조성물인 이온-교환 가능한 유리 조성물이다. 이온-교환 가능한 유리 조성물의 부가적인 예로는, 미국 특허 제7,666,511호; 제4,483,700호; 제5,674,790호; 제8,969,226호; 제8,158,543호; 제8,802,581호; 및 제8,586,492호 및 미국 공개특허 제2012-0135226 A1호에서 확인될 수 있다.
본 발명이 제한된 수의 구체 예와 관련하여 기재되었지만, 본 개시의 이점을 갖는, 당업자는, 여기에 개시된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다른 구체 예가 고안될 수 있음을 인지할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는, 첨부된 청구 범위에 의해서 오직 제한되어야 한다.
여기서 개시된 몰드는, 여기서 개시된 몰드에 의해 성형된 유리의 표면상에 감소된 흠의 장점을 제공할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 우수한 표면 특징을 갖는 몰드는, 여기에 기재된 방법, 특히 여기에 개시된 가열 레짐 (heating regimes)을 활용하여 생성되어 몰드의 성형 표면상에 산화물층을 생성할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예 1
다른 조성의 2개의 몰드의 외부 금속 산화물 표면의 다양한 특성은 측정된다. 하기 표 1은 각 몰드에 대한 조성물을 나타내고, 및 하기 표 2는 외부 금속 산화물 표면의 다양한 특성을 나타낸다. 더 높은 불순물 수준 및 더 작은 결정립 크기를 갖는 몰드 1은, 우수한 성능을 갖는다. 큰 결정립 크기는, 더 높은 니켈 함량 (즉, 더 높은 순도)과 관련될 수 있다. 따라서, 몰드 1을 사용하여 몰딩된 유리는, 몰드 2을 사용하여 몰딩된 유리보다 더 적은 결함을 갖는데, 이는 주로 결정립 크기, 표면 거칠기 (Ra) 및 표면파형 (Wa)에서 차이 때문이다.
금속 (wt%) 몰드 1 몰드 2
Ni 99.36 99.44
Mn 0.25 0.25
Fe -- 0.04
Zn 0.05 --
Cr 0.04 0.07
Ti 0.10 0.15
Si 0.20 0.05
특성 몰드 1 몰드 2
0.35 mm X 0.26 mm 면적에 대한 평균 표면 거칠기 Ra (㎛) 0.196 0.117
19.84 mm X 14.88 mm 면적에 대한 표면파형 Wa (㎛) 0.328 0.631
19.84mm x 14.88mm의 생성물로 nm 단위의 Wa를 나눠 얻은 표면파형 (nm/㎟) 1.11 2.14
평균 표면 거칠기 아래의 Rvolume (㎛3) 0.183 0.190
평균 표면 거칠기 이상의 Rvolume (㎛3) 0.114 0.086
결정립 크기 (㎛) 38.5 419.3
실시 예 2
동일한 조성물을 갖는 14개의 니켈 몰드의 표면 거칠기 (Ra)는, 몰드의 표면을 산화시키기 전에 측정된다. 각 몰드는 그 다음 실온으로부터 800℃까지 1℃/hr의 속도로 가열한 다음, 800℃에서 16시간 동안 유지하는 동일한 산화 공정을 거친다. 산화 공정 후, 최대 결정립계 높이는 측정된다. 도 5는, ㎛ 단위로 산화-전 표면 거칠기 (Ra) 대 산화 후 몰드 표면의 ㎛ 단위로 최대 결정립계 높이의 플롯을 나타낸다. 도 5에서 적합 선 (fitted line)에 의해 알 수 있는 바와 같이, 산화-전 표면 거칠기는, 일반적으로 결정립계 높이를 증가시킨다. 전술한 바와 같이, 결정립계 높이를 최소화하는 것은, 몰드의 표면 텍스쳐 품질을 개선할 수 있고, 이에 의해 몰딩 동안 유리-계 물질로 전달되는 결함을 방지하거나 또는 최소화한다.
실시 예 3
0.21 중량%의 망간을 갖는 동일한 조성물을 갖는 2개의 니켈 몰드는, 산화 전에 표 3에 나열된 표면 거칠기 (Ra)로 연마된다. 두 몰드는 900℃에서 1.5시간 동안 몰드를 가열하는 산화 처리에 적용된다. 산화 공정 후에, 표면 거칠기 (Ra) 및 표면파형 (Wa)은 측정된다. 표 3은 두 몰드에 대한 측정치를 나열한다.
몰드 1 2
산화-전 표면 거칠기 Ra (㎛) 0.02 0.1
산화-전 표면 마감 경면 무광
산화-후 표면 거칠기 Ra (㎛) 0.143 0.172
산화-후 표면파형 Wa (㎛) 0.125 0.075
표 3의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 산화-전 더 낮은 표면 거칠기 및 경면 마감을 갖는 몰드 1은, 산화-후 더 높은 표면파형 및 더 낮은 표면 거칠기를 가지며, 및 산화-전 더 높은 표면 거칠기 및 무광 마감을 갖는 몰드 2는, 산화-후 더 낮은 표면파형 및 더 높은 표면 거칠기를 갖는다. 몰드 1은, y축 상에 결정립계의 높이 및 x축 상에 샘플의 폭에 따른 결정립계들 사이에 거리를 나타내는 산화 전 프로파일 플롯인, 도 6a에서 스파이크 (spikes)에 의해 나타낸 바와 같이 뚜렷이 구별되는 결정립계를 가진 큰 결정립을 갖는 바람직하지 않은 표면 텍스쳐를 갖는다. 몰드 2는, 도 6b에서 뚜렷한 스파이크가 없이 나타난 바와 같이, 불분명한 결정립계를 가진 작은 결정립을 갖는 바람직한 표면 텍스쳐를 갖는다. 따라서, 무광 마감을 갖는 산화-전 표면을 갖는 몰드는, 몰드의 산화시 경면 마감 (예를 들어, 약 0.03㎛ 미만의 평균 표면 거칠기 (Ra))을 갖는 산화-전 표면을 가진 몰드보다 우수한 표면 텍스쳐를 갖는다.
실시 예 4
3개의 니켈 몰드는 산화-전 연마된다. 제1 몰드는 선형 운동을 사용하여 약 0.02㎛의 표면 거칠기 (Ra)로 연마되며; 상기 제2 몰드는 선형 운동을 사용하여 약 0.1㎛의 표면 거칠기 (Ra)로 연마되고; 및 제3 몰드는 원형 운동을 사용하여 약 0.1㎛의 표면 거칠기 (Ra)로 연마된다. 3개의 몰드 표면은, 실온으로부터 800℃까지 100℃/hr의 속도로 가열한 다음 800℃에서 16시간 동안 유지하는 산화 처리에 적용된다. 선형 운동을 사용하여 연마된 2개의 몰드는, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 큰 별개의 결정립을 갖는 바람직하지 않은 표면 텍스쳐을 가지며, 및 원형 운동으로 연마된 몰드는, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 작은 또렷하지 않은 결정립을 갖는 바람직한 표면 텍스쳐를 갖는다. 전술한 바와 같이, 선형 운동보다, 원형 운동과 같은, 랜덤 운동으로 몰드 표면을 그라인딩, 랩핑, 및/또는 연마하는 것은, 더 우수한 표면 텍스쳐를 갖는 몰드를 결과한다.
실시 예 5
몰드 표면을 원자화된 용액-하나는 1 ml의 탈이온수에 대한 1 mg의 산화알루미늄의 용액으로, 하나는 1 ml의 탈이온수에 대한 1 mg의 탄산 망간의 용액으로, 하나는 25 ㎖의 탈이온수에 대한 1 g의 세륨 암모늄 질산염 용액으로, 세척하여 3개의 니켈 몰드는 알루미늄, 망간, 또는 세륨으로 도핑된다. 몰드는, 실온으로부터 800℃로 100℃/hr의 속도로 가열한 다음, 800℃에서 16시간 동안 유지하는, (용액이 몰드 상에 있으면서) 산화 처리에 적용된다. 도 8a-c는, 각각, 알루미늄, 망간, 및 세륨 용액에 대해, y축 상에 결정립계의 높이 및 x축 상에 샘플의 폭을 따른 결정립계들 사이에 거리의 프로파일 플롯이다. 알 수 있는 바와 같이, 도핑은 결정립 크기 및 결정립계의 특수성 (distinctiveness)을 감소시킨다. 세륨 암모늄 질산염 용액 (8c)의 경우, 결정립계 성장의 배향은 역전되어 상승된 결정립계가 없었다.
용어 "실질적으로" 및 "약"은, 임의의 정량적인 비교, 값, 측정, 또는 기타 표현에 기인할 수 있는 내재하는 불확실성의 정도를 나타내는 것으로 여기에서 활용될 수 있다는 점에 주목된다. 이들 용어는 또한 문제의 주제의 기본적인 기능에서 변화를 결과하지 않고 정량적인 표현이 명시된 기준으로부터 변할 수 있는 정도를 나타내는 것으로 여기에서 활용된다.
다양한 변형 및 변화는 청구된 주제의 범주를 벗어나지 않고 여기에 기재된 구체 예에 대해 만들어질 수 있다. 따라서, 이것은, 이러한 변형 및 변화가 첨부된 청구 범위 및 그 균등물의 범주 내에 속한다는 전제하에, 본 명세서가 여기에 기재된 다양한 구체 예의 변형 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (38)

  1. 몰드의 처리 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 몰드의 몰드 몸체의 외부 금속 표면을 제1 물질로 그라인딩하는 단계;
    상기 제1 물질보다 미세한 제2 물질로 그라인딩한 후에, 외부 금속 표면을 랩핑하는 단계; 및
    상기 랩핑 후에 외부 금속 표면을 연마하여, 약 0.15㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra) 및 약 100nm 이하의 표면파형 (Wa)을 달성하는, 연마 단계를 포함하는, 몰드의 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰드 몸체는:
    적어도 90 중량%의 니켈; 및
    티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나를 포함하며, 여기서, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간 및 세륨의 중량 퍼센트의 합은, 약 0.6% 내지 약 1%의 범위인, 몰드의 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 몰드 몸체는, 적어도 99 중량%의 니켈을 포함하는, 몰드의 처리 방법.
  4. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 물질은, 약 600 내지 약 1200의 범위에서 그릿 크기를 갖는 연마제를 포함하는, 몰드의 처리 방법.
  5. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 물질은, 약 800 내지 약 1500의 범위에서 그릿 크기를 갖는 연마제를 포함하는, 몰드의 처리 방법.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 단계는, 약 6㎛ 내지 약 14㎛의 범위에서 평균 입자 크기를 갖는 입자를 갖는 페이스트를 사용하는 단계를 포함하는, 몰드의 처리 방법.
  7. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그라인딩 단계, 랩핑 단계, 및 연마 단계 중 하나 이상은, 랜덤 운동으로 수행되는, 몰드의 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 랜덤 운동은 원형인, 몰드의 처리 방법.
  9. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 표면 거칠기 (Ra)는, 약 0.04㎛ 내지 약 0.15㎛의 범위인, 몰드의 처리 방법.
  10. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 표면 거칠기 (Ra)는, 0.06㎛ 내지 0.1㎛의 범위인, 몰드의 처리 방법.
  11. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면파형 (Wa)은, 40㎛ 이하인, 몰드의 처리 방법.
  12. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 금속 표면을 연마 후에 산화시켜 금속 산화물층을 생성하는 산화 단계를 더욱 포함하며, 여기서, 상기 금속 산화물층은 약 1㎛ 미만의 표면 거칠기 (Ra) 및 약 500 nm 미만의 표면파형 (Wa)을 갖는, 몰드의 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 금속 산화물층은, 복수의 결정립을 포함하고, 및 상기 복수의 결정립은 약 300㎛ 이하의 평균 결정립 크기를 갖는, 몰드의 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 금속 산화물층은, 적어도 하나의 결정립 몸체 구역 및 적어도 하나의 결정립계 구역을 포함하고, 및 상기 적어도 하나의 결정립 몸체 구역과 상기 적어도 하나의 결정립계 구역 사이의 평균 높이 차이는 2㎛ 이하인, 몰드의 처리 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 외부 금속 표면을 연마 후 및 산화 전에 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나로 도핑하는 단계를 더욱 포함하는, 몰드의 처리 방법.
  16. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 금속 표면을 연마 후에 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나로 도핑하는 단계를 더욱 포함하는, 몰드의 처리 방법.
  17. 외부 금속 표면을 갖는 몰드 몸체를 포함하고,
    상기 외부 금속 표면은 약 0.15㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra) 및 약 100nm 이하의 표면파형 높이 (Wa)를 갖는, 몰드.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 몰드 몸체는:
    적어도 90 중량%의 니켈; 및
    티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간, 또는 세륨 중 적어도 하나를 포함하며, 여기서 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간 및 세륨의 중량 퍼센트의 합은, 약 0.6% 내지 약 1%의 범위인, 몰드.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 몰드 몸체는, 적어도 99 중량%의 니켈을 포함하는, 몰드.
  20. 청구항 17-19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 표면 거칠기 (Ra)는 약 0.04㎛ 내지 약 0.15㎛의 범위인, 몰드.
  21. 청구항 17-20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 표면 거칠기 (Ra)는, 약 0.06㎛ 내지 약 0.1㎛의 범위인, 몰드.
  22. 청구항 17-21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면파형 (Wa)은 40㎛ 이하인, 몰드.
  23. 청구항 17-22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 표면 거칠기 (Ra)는, 약 0.06㎛ 내지 약 0.1㎛의 범위이고, 및 표면파형 (Wa)은 40㎛ 이하인, 몰드.
  24. 금속 표면을 갖는 몰드 몸체; 및
    상기 몰드 몸체의 금속 표면상에 금속 산화물층을 포함하고,
    상기 금속 산화물층은 제1 및 제2 대립 표면을 가지며,
    상기 금속 산화물층의 제1표면은, 상기 몰드 몸체의 금속 표면과 접촉하여 마주하고,
    상기 금속 산화물층의 제2표면은 복수의 결정립을 포함하며, 및
    상기 복수의 결정립은 약 300㎛ 이하의 평균 결정립 크기를 갖는, 몰드.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 제2표면은 적어도 하나의 결정립 몸체 구역 및 적어도 하나의 결정립계 구역을 포함하고, 및 상기 적어도 하나의 결정립 몸체 구역과 상기 적어도 하나의 결정립계 구역 사이에 평균 높이 차이는 약 2㎛ 이하인, 몰드.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 평균 높이 차이는 약 1㎛ 이하인, 몰드.
  27. 청구항 24-26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균 결정립 크기는 약 150㎛ 이하인, 몰드.
  28. 청구항 24-27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 500nm 이하의 표면파형 (Wa)을 갖는, 몰드.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 100nm 이하의 표면파형 (Wa)을 갖는, 몰드.
  30. 청구항 24-29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 1㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는, 몰드.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 0.4㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는, 몰드.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 0.2㎛ 내지 약 0.4㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는, 몰드.
  33. 청구항 24-32 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 500nm 이하의 표면파형 (Wa) 및 약 1㎛ 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는, 몰드.
  34. 청구항 24-33 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층의 제2표면은, 약 500nm 이하의 표면파형 (Wa) 및 약 0.2㎛ 내지 약 0.4㎛의 범위에서 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는, 몰드.
  35. 청구항 24-34 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층의 표면 위의 Rvolume로 나눈 상기 금속 산화물층의 표면 아래의 Rvolume의 비는 2 이하인, 몰드.
  36. 청구항 24-35 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰드 몸체는:
    적어도 90 중량%의 니켈; 및
    티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간 또는 세륨 중 적어도 하나를 포함하며, 여기서, 티타늄, 알루미늄, 지르코늄, 실리콘, 망간 및 세륨의 중량 퍼센트의 합은 약 0.6% 내지 약 1%의 범위인, 몰드.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 몰드 몸체는 적어도 99 중량%의 니켈을 포함하는, 몰드.
  38. 청구항 24-37 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층은 산화니켈인, 몰드.
KR1020187006527A 2015-08-14 2016-08-12 몰드 표면 품질을 제어하는 몰드 및 방법 KR20180039668A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562205111P 2015-08-14 2015-08-14
US62/205,111 2015-08-14
PCT/US2016/046742 WO2017030945A2 (en) 2015-08-14 2016-08-12 Molds and methods to control mold surface quality

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180039668A true KR20180039668A (ko) 2018-04-18

Family

ID=56853813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187006527A KR20180039668A (ko) 2015-08-14 2016-08-12 몰드 표면 품질을 제어하는 몰드 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10351459B2 (ko)
KR (1) KR20180039668A (ko)
CN (1) CN108349056A (ko)
TW (1) TW201720581A (ko)
WO (1) WO2017030945A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024025002A1 (ko) * 2022-07-27 2024-02-01 (주)기현테크 3d 프린팅된 정형외과용 ti합금 플레이트 표면 연마 방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11001915B1 (en) * 2016-11-28 2021-05-11 Bloom Energy Corporation Cerium and cerium oxide containing alloys, fuel cell system balance of plant components made therefrom and method of making thereof
US10882774B2 (en) * 2017-09-21 2021-01-05 Entegris, Inc. Coatings for glass-shaping molds and molds comprising the same
CN111212726B (zh) * 2017-10-13 2022-11-29 康宁股份有限公司 压制玻璃或玻璃陶瓷预制件以形成成形板的方法和设备，制造液体透镜的方法和液体透镜
CN111377616A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 北京小米移动软件有限公司 具有纹理的3d曲面玻璃的制造方法及终端设备壳体
CN111141250B (zh) * 2019-12-31 2021-06-15 中国航发动力股份有限公司 一种喷油孔粗糙度检测方法
EP4126780B1 (fr) * 2020-03-23 2024-01-31 Eurokera S.N.C. Article vitroceramique

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE132711C (ko)
US1575122A (en) 1919-06-25 1926-03-02 Madsenell Corp Mold, die, and the like and method of making the same
US4110095A (en) * 1975-03-27 1978-08-29 Owens-Illinois, Inc. Manufacture of glass wherein hot metal molds are provided with a solid film lubricant layer
US4483700A (en) 1983-08-15 1984-11-20 Corning Glass Works Chemical strengthening method
US5125949A (en) * 1988-06-21 1992-06-30 Hoya Corporation Mold for producing glass articles
JPH03109222A (ja) * 1989-09-20 1991-05-09 Komatsu Ltd ガラス部材成形用セラミックス型
JPH06211540A (ja) 1993-01-20 1994-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 赤外用光学素子およびその製造方法
US5342426A (en) 1993-07-16 1994-08-30 Corning Incorporated Making glass sheet with defect-free surfaces and alkali metal-free soluble glasses therefor
US6355587B1 (en) * 1994-06-30 2002-03-12 Ted A. Loxley Quartz glass products and methods for making same
JPH08133761A (ja) 1994-11-01 1996-05-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学素子成形用金型の製造方法
US5674790A (en) 1995-12-15 1997-10-07 Corning Incorporated Strengthening glass by ion exchange
DE19918936A1 (de) 1999-04-27 2000-11-02 Schott Glas Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Einzelglasscheiben
JP3586142B2 (ja) 1999-07-22 2004-11-10 エヌエッチ・テクノグラス株式会社 ガラス板の製造方法、ガラス板の製造装置、及び液晶デバイス
JP2003095666A (ja) 2001-09-21 2003-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 成形用金型およびその製造方法ならびに情報記録ディスク用ガラス基板の製造方法
US7231786B2 (en) 2004-07-29 2007-06-19 Corning Incorporated Process and device for manufacturing glass sheet
US7409839B2 (en) 2005-04-29 2008-08-12 Corning Incorporated Method and apparatus for making a glass sheet
CN1866486A (zh) * 2005-05-20 2006-11-22 永源科技股份有限公司 高硬度耐腐蚀涂层的集成电路封装模具
DE102006005252B4 (de) * 2006-02-02 2010-10-28 Thyssenkrupp Vdm Gmbh Formbauteil aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung
US7685840B2 (en) 2006-03-24 2010-03-30 Corning Incorporated Method of minimizing distortion in a sheet of glass
DE102006055427A1 (de) 2006-11-22 2008-05-29 Evonik Röhm Gmbh Verfahren zur Herstellung von Tetramethylglycolid
US7666511B2 (en) 2007-05-18 2010-02-23 Corning Incorporated Down-drawable, chemically strengthened glass for cover plate
EP3392220A1 (en) 2007-11-29 2018-10-24 Corning Incorporated Glasses having improved toughness and scratch resistance
DE202009018699U1 (de) 2008-02-26 2012-11-20 Corning Incorporated Läutermittel für Silikatgläser
US20110023546A1 (en) 2008-04-03 2011-02-03 Konica Minolta Opto, Inc, Lower molding die, method for manufacturing lower molding die, method for manufacturing glass gob, and method for manufacturing glass molded article
US7955160B2 (en) 2008-06-09 2011-06-07 International Business Machines Corporation Glass mold polishing method and structure
WO2010032671A1 (ja) 2008-09-19 2010-03-25 コニカミノルタオプト株式会社 金型の製造方法、ガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法
JP5169732B2 (ja) * 2008-10-24 2013-03-27 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 ガラス成形体の製造方法及び上型の製造方法
US8341976B2 (en) 2009-02-19 2013-01-01 Corning Incorporated Method of separating strengthened glass
US8802581B2 (en) 2009-08-21 2014-08-12 Corning Incorporated Zircon compatible glasses for down draw
US8210001B2 (en) 2010-11-10 2012-07-03 Corning Incorporated Method of producing uniform light transmission fusion drawn glass
US9346703B2 (en) 2010-11-30 2016-05-24 Corning Incorporated Ion exchangable glass with deep compressive layer and high damage threshold
US8783066B2 (en) 2011-05-27 2014-07-22 Corning Incorporated Glass molding system and related apparatus and method
TWI591039B (zh) 2011-07-01 2017-07-11 康寧公司 具高壓縮應力的離子可交換玻璃
US9512029B2 (en) 2012-05-31 2016-12-06 Corning Incorporated Cover glass article
JP5376029B1 (ja) * 2012-09-28 2013-12-25 大日本印刷株式会社 反射防止物品
US9145323B2 (en) 2013-01-21 2015-09-29 Corning Incorporated Molds for shaping glass and methods for making the same
CN103302554A (zh) * 2013-05-22 2013-09-18 陈林辉 透镜片成型模具主体表面镜面抛光方法
JP6423363B2 (ja) 2013-12-12 2018-11-14 Hoya株式会社 研磨用ガラス光学素子ブランク用成形型、研磨用ガラス光学素子ブランクの製造方法および光学素子の製造方法
TWI687375B (zh) 2015-03-20 2020-03-11 美商康寧公司 用於成形基於玻璃的材料之模具與製作該模具之方法
WO2017087204A1 (en) * 2015-11-18 2017-05-26 Corning Incorporated Powder, process of making the powder, and articles made therefrom

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024025002A1 (ko) * 2022-07-27 2024-02-01 (주)기현테크 3d 프린팅된 정형외과용 ti합금 플레이트 표면 연마 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20170044045A1 (en) 2017-02-16
US20190330096A1 (en) 2019-10-31
WO2017030945A3 (en) 2017-04-20
US10351459B2 (en) 2019-07-16
WO2017030945A2 (en) 2017-02-23
CN108349056A (zh) 2018-07-31
TW201720581A (zh) 2017-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180039668A (ko) 몰드 표면 품질을 제어하는 몰드 및 방법
TWI687375B (zh) 用於成形基於玻璃的材料之模具與製作該模具之方法
TWI768608B (zh) 經熱及化學強化之薄玻璃系物體
EP3100985B1 (en) Crystallized glass and crystallized glass substrate
EP2945916B1 (en) High purity nickel molds for optical quality glass forming and method of shaping a glass sheet using said molds
JP2022033904A (ja) 高強度の超薄ガラスおよびその製造方法
KR100931449B1 (ko) 광학유리, 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자 및 그 제조방법
KR20150016617A (ko) 커버 유리 제품
JP2015027931A (ja) 磁気記録媒体用無アルカリガラス、および、これを用いた磁気記録媒体用ガラス基板
US20170137313A1 (en) Powder, process of making the powder, and articles made therefrom
JP5330307B2 (ja) ガラスブランクの製造方法、磁気記録媒体基板の製造方法および磁気記録媒体の製造方法
JP5386429B2 (ja) ガラスブランクの製造方法、磁気記録媒体基板の製造方法および磁気記録媒体の製造方法