[实用新型]一种用于制造塑料瓶的模具

说明书

本实用新型公开了一种用于制造塑料瓶的模具。所述模具由内到外依次包括基体层、过渡层和含氢类金刚石涂层，所述过渡层为Ti‑WC过渡层或Cr‑WC过渡层，所述含氢类金刚石涂层具有密闭氢气的微孔结构。本实用新型采用全新的结构设计理念，将含氢类金刚石涂层中的氢以氢气密封微孔的形式稳定存在于制备态涂层中，并利用这种稳定的微孔阻止裂纹的扩展，从而获得结构独特，兼具高硬度和高韧性的类金刚石涂层，解决了现有含氢类金刚石涂层中氢主要以形成C‑H键的形式存在，且其断裂严重影响材料的各种性能的问题。该含氢类金刚石涂层应用于瓶吹模具后，该瓶吹模具具有脱模顺畅、使用寿命高的特点。

技术领域

本实用新型涉及金属模具技术领域，具体涉及一种用于制造塑料瓶的模具。

背景技术

类金刚石(DLC)薄膜材料是一种以不同碳的异质结构组成的复合相非晶材料，以其高硬度、优异的减磨抗磨等特性在工具、模具领域得到了各界广泛关注和应用。根据应用场合不同，目前已开发了多种适用于模具的涂覆DLC涂层技术，如应用于瓶盖制造的涂覆DLC技术(CN 107587115A)等。目前这些涂覆于模具表面的DLC涂层通常为含氢的a-C:H涂层。这些含氢DLC涂层的共同特点之一是涂层内残余应力高，涂层极脆，严重影响其作为瓶吹模具使用时的寿命。为提高DLC涂层的综合力学性能，已有多种技术被相继开发。如掺杂(CN 104294230A)、多层复合(CN 107513690 A)等。但当前开发的技术尚不足以满足市场对瓶吹模具使用寿命的要求，主要原因是涂层难以同时兼顾高硬度和高韧度的要求。因此，有必要研究一种涂覆新的含氢DLC涂层的模具，达到提高涂层的硬度和韧度，并延长模具使用寿命的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种用于制造塑料瓶的模具。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种用于制造塑料瓶的模具，所述模具由内到外依次包括基体层、过渡层和含氢类金刚石涂层，所述过渡层为Ti-WC过渡层或Cr-WC过渡层，所述含氢类金刚石涂层具有密闭氢气的微孔结构。

本实用新型的含氢类金刚石涂层中的一些空洞可以形成密闭的孔洞，即四个相邻的C-H键可以组成非常稳定的“正四面体结构”(图1)，因碳氢键短，形成的四面体间隙小，使得氢气分子不能穿越，因此这种特殊结构在本实用新型中被称为“密闭”氢气的微孔。只有当这些特殊结构“正四面体结构”中的C-H键断裂后，包裹其中的氢气分子才可以达到自由流动状态，研究表明，这样的“正四面体结构”C-H需要在温度400-500℃以上才会断裂，使密闭的空洞变为开放。

本实用新型的含氢类金刚石涂层具有密闭氢气的微孔结构，这种稳定的微孔结构能够阻止裂纹的扩展，使得该涂层具有高硬度和高韧度的特性。将该含氢DLC涂层涂覆在瓶吹模具，从而大幅度提高模具的使用寿命，现场使用效果表明，该独特结构的DLC涂层涂覆的瓶吹模具的使用寿命比目前传统的a-C:H涂层涂覆瓶吹模具的使用寿命提高了1.5-2倍。

本实用新型的基体层为采用常规加工方法制备得到的瓶吹模具。

进一步地，所述Ti-WC过渡层中Ti层的厚度为100-300nm，WC层的厚度为500-1000nm；所述Cr-WC过渡层Cr层的厚度为100-300nm，WC层的厚度为500-1000nm。

进一步地，所述含氢类金刚石涂层的厚度为1-3μm。

本实用新型所述用于制造塑料瓶的模具的制备方法包括以下步骤：

A)将经过超声清洗后表面洁净的瓶吹模具置于高密度等离子体增强化学气相沉积装备的真空室中，利用氩等离子体对施加负脉冲偏压的试样基底表面进行刻蚀清洗和活化处理，改善界面状态，增强涂层与试样基底的结合力；