專利名稱：模造玻璃之模仁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模仁，且特別涉及一種模造玻璃的模仁。
背景技術(shù)：
近年來數(shù)碼相機(jī)等光學(xué)產(chǎn)品的市場迅速發(fā)展，客戶對成像質(zhì)量的要求也逐漸提高，300萬以上像素已是必備的需求，而預(yù)計(jì)手機(jī)相機(jī)對像素的要求也將提高至百萬像素以上。一般塑料射出的光學(xué)鏡片無法達(dá)到所需的成像質(zhì)量，必須使用玻璃鏡片。然而，由于產(chǎn)品的發(fā)展趨勢走向輕薄短小，相對地對鏡片的尺寸要求也很小。對于非球面的小尺寸玻璃鏡片而言，以拋光研磨的加工方式制造不僅難度高且速度慢，而且不符合經(jīng)濟(jì)效益，因此以模造的方式生產(chǎn)非球面的小尺寸玻璃鏡片已是現(xiàn)在及未來必然發(fā)展的趨勢。而模造玻璃(press-molding glass)技術(shù)中模仁(die)壽命的長短關(guān)系著一對模仁可壓鑄的鏡片數(shù)目多寡，模造玻璃鏡片的成本是否能降低的關(guān)鍵就在于此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種具有較長壽命之模造玻璃之模仁。
本發(fā)明的另一目的就是提供一種模造玻璃之模仁，其可以大幅降低模造之玻璃成品的成本。
本發(fā)明提出一種模造玻璃之模仁，此模仁包括底材，此底材上覆蓋著一層保護(hù)層和一層中間層，中間層位于底材與保護(hù)層之間，其包括一層與底材接觸的鉻層以及一層與保護(hù)層接觸的含鉻的合金層。
依照本發(fā)明實(shí)施例所述，上述保護(hù)層之材質(zhì)為選自于Ir、Re、Pt、Pd、Rh、Os及Ru中兩種或兩種以上之材料所形成之合金所組成之族群。上述含鉻的合金層為含鉻與保護(hù)層之材質(zhì)的合金層。底材之材質(zhì)包括不銹鋼、碳化硅及碳化鎢。
本發(fā)明在模仁的底材和保護(hù)層之間采用鉻層以及含鉻的合金層來作為中間層，可增加底材與保護(hù)層之間的附著性并阻絕底材內(nèi)活性金屬的擴(kuò)散，故可延長模仁的使用次數(shù)，有效降低模仁的制作成本。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1所示為本發(fā)明之模造玻璃之模仁。
主要元件標(biāo)記說明10模仁100底材102中間層102a鉻層102b含鉻的合金層106保護(hù)層具體實(shí)施方式
在模仁底材上披覆一層硬膜(或稱為保護(hù)層)可以提高模仁的使用壽命。采用貴金屬合金作為保護(hù)層，不僅可以提高模仁的使用壽命，而且其離形性佳，不易與玻璃反應(yīng)或發(fā)生黏附現(xiàn)象，且在高溫時(shí)的穩(wěn)定性高，不會(huì)在模造氣氛中發(fā)生分解現(xiàn)象與氣氛反應(yīng)，而且可以忍受模造過程中的熱循環(huán)，具有足夠的熱沖擊性。此外，其具有足夠的硬度與機(jī)械強(qiáng)度可避免所形成之玻璃刮傷，而且可加工性高，可以加工成特定光學(xué)面且加工時(shí)間與成本皆符合所需。然而，貴金屬合金保護(hù)層與底材之間的附著性不佳且無法抑制晶粒成長，因此，若要進(jìn)一步提高模仁的壽命則必須慎重考慮前述問題。
本發(fā)明提高模仁壽命的方法除了在模仁底材表面披覆保護(hù)層之外，并且在模仁底材與保護(hù)層之間采用鉻層以及含鉻的合金層來作為中間層，共可以改善貴金屬合金保護(hù)層與底材之間的附著性且可抑制晶粒成長，達(dá)到進(jìn)一步延長模仁壽命之目的。
請參照圖1，本發(fā)明之模造玻璃之膜仁10，包括底材100、中間層102與保護(hù)層104。底材100的材質(zhì)耐熱且在模制玻璃時(shí)具有足夠的強(qiáng)度，其材質(zhì)例如是以碳化鎢(WC)或碳化硅為主成分的超硬合金或是不銹鋼。模仁10的制造方法是先將底材100的表面研磨拋光。接著，在底材100表面形成中間層102。中間層102包括一層鉻層102a以及一層含鉻的合金層102b，例如是含鉻與含有該保護(hù)層之材質(zhì)的合金層如含鉻的錸銥合金層。此中間層102可增加保護(hù)層104與模仁底材100之間的附著性，并阻擋模仁底材100成分中易擴(kuò)散的物質(zhì)擴(kuò)散到表面而影響玻璃成品的質(zhì)量，而且可抑制晶粒成長。中間層102的形成的方法例如是濺鍍法、蒸鍍、電鍍或化學(xué)氣相沉積法。在一實(shí)施例中，是以采用磁控真空濺鍍系統(tǒng)(magnetron sputtering)來濺鍍鉻層102a以及含鉻的錸銥合金層102b。之后，在中間層102上形成保護(hù)層104，其具有模造面，以作為模造玻璃之用。保護(hù)層104為一層貴金屬合金薄膜，例如是Ir、Re、Pt、Pd、Rh、Os及Ru、中兩種或兩種以上之材料所形成之合金，形成的方法例如是濺鍍法。在一實(shí)施例中，是采用磁控真空濺鍍系統(tǒng)來濺鍍所需要的中間層102與保護(hù)層104。
實(shí)例以碳化鎢材料作為模仁的底材，將底材的表面研磨拋光。接著，以磁控濺鍍法在底材上依次形成厚度為0.1微米的鉻層以及一層含鉻的銥錸合金層，以作為中間層。然后，以磁控濺鍍法在中間層上形成一層厚度約為1微米的銥錸合金層，以作為保護(hù)層。接著，在氮?dú)獾臍夥湛刂葡拢訪-BSL7為測試玻璃，在580℃的溫度下，測試模仁所壓模出來的玻璃隨著壓模時(shí)間的變化，其表面粗糙度的改變。結(jié)果顯示壓模時(shí)間在447小時(shí)內(nèi)，玻璃表面粗糙度皆小于10nm，符合模造玻璃表面粗糙度規(guī)格要求。以每次壓模時(shí)間80秒計(jì)算，模造次數(shù)大于20000次。
比較例一以碳化鎢材料作為模仁的底材，將底材的表面研磨拋光。接著，以磁控濺鍍法在底材上形成厚度為0.1微米的鉻層，以作為中間層。然后，以磁控濺鍍法在鉻層上形成一層厚度約為1微米的銥錸合金層，以作為保護(hù)層。接著，在氮?dú)獾臍夥湛刂葡拢訪-BSL7為測試玻璃，在580℃的溫度下，測試模仁所壓模出來的玻璃隨著壓模時(shí)間的變化，其表面粗糙度的改變。結(jié)果顯示壓模時(shí)間在244小時(shí)內(nèi)，玻璃表面粗糙度皆小于10nm。以每次壓模時(shí)間80秒計(jì)算，模造次數(shù)約為10000次。
比較例二以碳化鎢材料作為模仁的底材，將底材的表面研磨拋光。接著，在底材上形成鈦層，以作為中間層。然后，在鈦層上形成一層厚度約為1微米的銥錸合金層，以作為保護(hù)層。接著，在氮?dú)獾臍夥湛刂葡?，?80℃的溫度下，測試模仁所壓模出來的玻璃隨著壓模時(shí)間的變化，其表面粗糙度的改變。結(jié)果顯示以每次壓模時(shí)間80秒計(jì)算，模造次數(shù)約為3000次。
比較例三以碳化鎢材料作為模仁的底材，將底材的表面研磨拋光。接著，以磁控濺鍍法在底材上形成厚度為0.3微米的含鎳的銥錸合金層，以作為中間層。然后，在含鎳的銥錸合金層上形成一層厚度約為1微米的銥錸合金層，以作為保護(hù)層。接著，在氮?dú)獾臍夥湛刂葡?，以L-BaL42(SK)為測試玻璃，在580℃的溫度下，測試模仁所壓模出來的玻璃隨著壓模時(shí)間的變化，其表面粗糙度的改變。結(jié)果顯示以每次壓模時(shí)間80秒計(jì)算，模造次數(shù)約為5000次。
本發(fā)明之模仁的中間層采用鉻層與含鉻之錸銥合金層所構(gòu)成之中間層，可以使得模仁在580℃的高溫中使用20000次以上，而且模造的成品的質(zhì)量仍可維持粗糙度在10nm以下的光學(xué)質(zhì)量，而且，由于模造的溫度范圍大，可增加光學(xué)玻璃選擇性，適用于更廣泛的光學(xué)設(shè)計(jì)，在量產(chǎn)上更具可行性。換言之，本發(fā)明可延長模仁壽命，大幅降低非球面模造玻璃鏡片的成本。
雖然本發(fā)明已以實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動(dòng)與改進(jìn)，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種模造玻璃之模仁，其特征是包括底材；保護(hù)層，覆蓋于該底材上；以及中間層，位于該底材與該保護(hù)層之間，該中間層包括與該底材接觸的鉻層以及與保護(hù)層接觸的含鉻的合金層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模造玻璃之模仁，其特征是該保護(hù)層之材質(zhì)為選自于Ir、Re、Pt、Pd、Rh、Os及Ru中兩種或兩種以上之材料所形成之合金所組成之族群。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模造玻璃之模仁，其特征是該含鉻的合金層為含鉻與含有該保護(hù)層之材質(zhì)的合金層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模造玻璃之模仁，其特征是該含鉻的合金層為含鉻與含有該保護(hù)層之材質(zhì)的合金層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模造玻璃之模仁，其特征是該底材之材質(zhì)包括不銹鋼、碳化硅及碳化鎢。
全文摘要
一種模造玻璃之模仁。此模仁包括底材，此底材上覆蓋著一層保護(hù)層和一層中間層，中間層位于底材與保護(hù)層之間，其包括一層與底材接觸的鉻層以及一層與保護(hù)層接觸的含鉻的合金層。
文檔編號(hào)C03B11/06GK1982240SQ20051013212
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者陳勇星, 林浪津, 朱正煒, 李維中, 姚寶順, 施銘洲, 魏朝滄 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院