專利名稱：應用超硬鍍膜的模仁的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種應用超硬鍍膜的模仁，尤其是關于一種應用高硬度且易脫模的超硬鍍膜的模仁。
背景技術：
模仁廣泛應用于模壓成型制程，特別是制造光學玻璃產品，如非球面玻璃透鏡、球透鏡、棱鏡等，采用直接模壓成型(DirectPress-molding)技術可直接生產光學玻璃產品，無需打磨、拋光等后續(xù)加工步驟，可大大提高生產效率及產量，且產品質量好。但直接模壓成型法對于模仁的化學穩(wěn)定性、抗熱沖擊性能、機械強度、表面光滑度等要求非常高。因此，模壓成型技術的發(fā)展實際上主要取決于模仁材料及模仁制造技術的進步。對于模壓成型的模仁一般有以下要求(1)在高溫時，具有良好的剛性、耐機械沖擊強度及足夠硬度；(2)在反復及快速加熱冷卻的熱沖擊下模仁不產生裂紋及變形；(3)在高溫時模仁成型表面與光學玻璃不發(fā)生化學反應，不黏附玻璃；(4)不發(fā)生高溫氧化；(5)加工性能好，易加工成高精度及高表面光潔度的型面；(6)成本低。
傳統(tǒng)模仁大多采用不銹鋼或耐熱合金作為模仁材料，這種模仁容易發(fā)生高溫氧化，在反復熱沖擊作用下，會發(fā)生晶粒長大，從而模仁表面變粗糙，黏結玻璃。
為解決上述問題，非金屬及超硬合金被用于模仁。據(jù)報導，碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、碳化鈦(TiC)、碳化鎢(WC)及碳化鎢-鈷合金已經被用于制造模仁。然而，上述各種碳化物陶瓷硬度非常高，很難加工成所需要的外形，特別是高精度非球面形。而超硬合金除難以加工外，使用一段時間之后還可能發(fā)生高溫氧化。
因此，以碳化物或超硬合金為模仁基底，其表面形成有其它材料鍍層或覆層的復合結構模仁成為新的發(fā)展方向。美國專利第4,685,948號揭示一種用于直接模壓成型光學玻璃產品的復合結構模仁。其采用高強度的超硬合金、碳化物陶瓷或金屬陶瓷作為模仁基底，并在模仁的模壓面形成有銥(Ir)薄膜層，或銥(Ir)與鉑(Pt)、錸(Re)、鋨(Os)、銠(Rh)或釕(Ru)的合金薄膜層，或釕(Ru)薄膜層，或釕(Ru)與鉑(Pt)、錸(Re)、鋨(Os)、銠(Rh)的合金薄膜層。
但是，上述貴金屬或其合金資源稀少，價格昂貴，使得模仁成本提高；而且，碳化物或金屬陶瓷作為模仁基底，是通過燒結而成，在燒結過程中需添加鈷(Co)、鎳(Ni)或鉬(Mo)等金屬元素作為添加劑，這樣模仁長時間使用后，這些元素將通過上述貴金屬層，擴散到模仁外表面，從而與模壓形成的玻璃發(fā)生反應，影響模仁的精度及模壓成型玻璃產品的質量，甚至影響射出用模仁及模造模具的使用壽命。
有鑒于此，提供一種應用高硬度且易脫模的超硬鍍膜的模仁實為必要。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種應用高硬度且易脫模的超硬鍍膜的模仁。
本發(fā)明解決技術問題的技術方案為提供一種應用超硬鍍膜的模仁，其包括一模仁基底及一鍍膜。該鍍膜附著在模仁基底表層，且該鍍膜由鍍膜基材無晶質硅碳氮材料以及散布在鍍膜基材中的納米級結晶硅碳氮顆粒組成。
相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明應用超硬鍍膜的模仁的有益效果在于散布在鍍膜基材中的納米顆粒具有超硬的特性，有助于增加模仁的表面機械特性，且在使用時，納米顆粒因受外力作用會向旁邊擠壓，但旁邊的鍍膜基材因硬度較軟，可承受擠壓，不致?lián)p壞模具。同時，納米顆粒多為共價鍵結，抗氧化能力較強，也可防止模具在高溫下受損。另，組成鍍膜基材之無晶質硅碳氮材料之碳原子間含有大量sp2鍵結，使得其具有良好的自潤滑特性，故，模壓玻璃制品易于脫模。

圖1本發(fā)明應用超硬鍍膜的模仁結構示意圖。
具體實施方式請參閱圖1，是本發(fā)明應用超硬鍍膜的模仁結構示意圖。該模仁10包括一具有光滑平面的模仁基底11及覆蓋在該光滑平面的鍍膜12。該模仁基底11可通過以下陶瓷、金屬陶瓷或超硬合金為主要材料經燒結制造而得SiC、Si、Si3N4、ZrO2、Al2O3、TiN、TiO2、TiC、B4C、WC、W或WC-Co。該鍍膜12由鍍膜基材13和納米顆粒14構成，該納米顆粒14散布在鍍膜基材13中。該鍍膜基材13為無晶質硅碳氮材料(amorphous-SiliconCarbon Nitride，簡稱為a-SiCN)，該納米顆粒14為納米級結晶硅碳氮顆粒(nano crystalline-Silicon Carbon Nitride)。
組成鍍膜基材13的a-SiCN碳原子間含有大量sp2鍵結，使得其具有良好的自潤滑特性，因此，模壓玻璃制品易于脫模；且因a-SiCN的強度較弱，在模仁使用時可保護模仁避免因強大的機械外力而損壞。
散布在鍍膜基材13中的納米顆粒14(納米級結晶硅碳氮顆粒)因具有超硬的特性，有助于增加模仁10的表面機械特性，且在使用時，納米顆粒14因受外力作用會向旁邊擠壓，但旁邊的鍍膜基材13因硬度較軟，可承受擠壓，不致?lián)p壞模具。
同時，納米顆粒14多為共價鍵結，抗氧化能力較強，亦可防止模具在高溫下受損。
在該模仁10中，模仁基底11通過燒結或其它加工方法制備而成，鍍膜12可使用等離子化學氣相沉積法(plasma chemicalvapor deposition，簡稱CVD)沉積而成，例如微波等離子化學氣相沉積法(micro wave plasma chemical vapor deposition，簡稱MW CVD)；也可使用濺鍍(sputtering)方法沉積在模仁基底11表面，可增加模仁使用壽命且易于脫模。
本發(fā)明的超硬鍍膜不僅可用于模壓光滑平面光學玻璃產品的模仁，還可應用于其它不同形狀、不同用途的模壓產品模仁。
權利要求
1.一種應用超硬鍍膜的模仁，其包括一模仁基底與一鍍膜，其特征在于該鍍膜由鍍膜基材無晶質硅碳氮材料以及散布在該鍍膜基材中的納米級結晶硅碳氮顆粒組成。
2.如權利要求1所述的應用超硬鍍膜的模仁，其特征在于該鍍膜采用等離子化學氣相沉積方法沉積而成。
3.如權利要求1所述的應用超硬鍍膜的模仁，其特征在于該鍍膜采用微波等離子化學氣相沉積方法沉積而成。
4.如權利要求1所述的應用超硬鍍膜的模仁，其特征在于該鍍膜采用濺鍍方法沉積而成。
5.如權利要求1所述的應用超硬鍍膜的模仁，其特征在于該模仁基底由燒結或者其它方法制備。
6.如權利要求1所述的應用超硬鍍膜的模仁，其特征在于該模仁基底由SiC、Si、Si3N4、ZrO2、Al2O3、TiN、TiO2、TiC、B4C、WC、W或WC-Co等陶瓷、金屬陶瓷或超硬合金制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一應用超硬鍍膜的模仁，其包括一模仁基底及一鍍膜，該鍍膜附著在該模仁基底表層，且該鍍膜由鍍膜基材無晶質硅碳氮材料以及散布在鍍膜基材中的納米級結晶硅碳氮顆粒組成。
文檔編號C03B11/06GK1775701SQ20041005236
公開日2006年5月24日 申請日期2004年11月16日 優(yōu)先權日2004年11月16日
發(fā)明者簡士哲 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司