[发明专利]通过在工件上沉积材料层来制造模具，通过该工艺得到的模具和制品

说明书

本公开的实施例提供由增材制造结合电沉积制得的模具。此类方法包括使工件进行一个或多个沉积工艺，例如电沉积，由此提供具有所需化学、物理和/或机械性能的涂层。在某些实施例中，此类方法进一步包括通过例如增材制造工艺，比如三维印刷(3D打印)，形成至少一个适于所述模具的工件。此外，本公开提供使用模具模塑可聚合、可凝固、热塑性或热固性材料的方法。

技术领域

本公开的实施方案大体上涉及包含由增材制造产生的工件和施加于表面的层压涂层的模具，及制备和使用模具的方法。

背景

电沉积被认为是在各种导电材料(包括金属、合金、导电聚合物等)上形成致密涂层或包层的低成本方法。在多种工程应用中，通过将足够的材料加入到非导电聚合物中以使其具有足够的导电性，或通过例如化学沉积镍、铜、银、镉等处理表面以使其导电，电沉积已经成功地用于在非导电材料(例如非导电聚合物)上沉积纳米层压涂层。电沉积也已被证明是生产层压涂层和纳米层压涂层、包层、材料和制品的可行方法，其中各个层压层在金属、陶瓷、有机-金属组合物的组成和/或微观结构特征上可能存在差异。

尽管电沉积方法是已知的，但是本领域仍然需要使这种电沉积方法适用于产生模具和工具用于制造工艺的方法，以生产坚韧、热稳定和耐磨耗、耐腐蚀及耐磨损的模具。本公开提供该方法及相关优势。

概述

层压涂层和材料，特别是纳米层压金属和纳米层压金属涂层，因其独特的韧性、抗疲劳性、热稳定性、耐磨耗性(wear)、抗磨损性(abrasion resistance)和化学性能，因其各种目的而受到关注，包括结构应用、热应用和耐腐蚀应用。

本公开的实施方案提供了用于制造用于模塑可聚合、可凝固、热塑性或热固性材料的模具的方法，其中该模具通过与电沉积结合的增材制造制得。这些方法包括使工件经受一个或多个沉积工艺，例如电沉积，其提供具有所需化学、物理和/或机械性能的涂层。在某些实施方案中，该方法进一步包括通过例如增材制造工艺，比如三维印刷(3D打印)，形成至少一个适于所述模具的工件。

在实施方案中，本公开提供了制备模具的方法，该方法包括：通过在成形工件表面施加层压涂层形成模具，该模具包括：A)具有第一特征和第二特征的表面，其具有在约1至约10的范围内的表面纵横比，所述表面纵横比定义为：

B)一个或多个端口，其配置成允许液体或气体循环通过模具的一部分；或C)A)和B)。

在一个实施方案中，本公开提供了制备模具的方法，该方法包括：通过在成形的聚合物工件表面施加层压导电涂层形成模具，该模具包括：A)具有第一特征和第二特征的表面，其具有在约1至约10的范围内的表面纵横比，所述表面纵横比定义为：

B)一个或多个端口，其配置成允许液体或气体循环通过模具的一部分；或C)A)和B)。

在另一个实施方案中，本公开提供了模具，包括：成形工件；和在所述成形工件表面上的层压涂层，其中所述模具包括：A)具有第一特征和第二特征的表面，其具有在约1至约10的范围内的表面纵横比，所述表面纵横比定义为：

B)所述模具包括散热片或端口，其配置成允许液体或气体循环通过模具的一部分；或C)A)和B)。

在另一个实施方案中，本公开提供了模具，包括：成形工件；和在所述成形工件表面上的层压涂层，其中所述模具包括具有第一特征和第二特征的表面，其具有在约1至约10的范围内的表面纵横比，所述表面纵横比定义为：

在另一个实施方案中，本公开提供了模具，包括：成形工件；和在所述成形工件表面上的层压涂层，其中所述模具包括：A)具有第一特征和第二特征的表面，其具有在约1至约10的范围内的表面纵横比，所述表面纵横比定义为：