專利名稱：：應(yīng)用于模造玻璃的模芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種模芯(die)的結(jié)構(gòu)，且特別是涉及一種應(yīng)用于模造玻璃(press-moldingglass)的模芯，以增加使用壽命(lifetime)及降低成本。
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，對于成像質(zhì)量的要求也逐漸提高，而且預(yù)計手機(jī)相機(jī)對像素的要求也將提高至百萬像素以上，所以一般塑料射出的光學(xué)鏡片已無法達(dá)到這樣的成像質(zhì)量，因此必須使用玻璃鏡片。而且，由于這些光學(xué)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。特別是對于非球面的小尺寸玻璃鏡片，以傳統(tǒng)拋光研磨的加工方式制造不僅難度高且速度慢，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。而模造玻璃技術(shù)中模芯壽命的長短關(guān)系著一對模芯可壓鑄的鏡片數(shù)目多寡，模造玻璃鏡片的成本是否能P務(wù)低的關(guān)鍵就在于此。要提升模芯壽命主要的方法就是在模芯底材表面進(jìn)行硬膜(hardcoating)^皮覆的表面改質(zhì)技術(shù)。目前模造玻璃產(chǎn)業(yè)廣為使用的硬膜為貴金屬(noblemetal)或類鉆碳(diamondlikecarbon,DLC)。然而貴金屬膜雖有較高壓模次數(shù)但其成本昂貴；類鉆碳膜雖較便宜但其壓模次數(shù)僅為數(shù)百次。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是在提供一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，能降低非球面模造玻璃鏡片的成本。本發(fā)明的再一目的是提供一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，可延長模芯壽命，同時降低非球面模造玻璃鏡片的成本。本發(fā)明提出一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括一個底材與一層保護(hù)膜層。所述底材的材料為碳化鎢(WC)，而保護(hù)膜層則位于底材上，且保護(hù)膜層的材料為氮化鴒(WN)。本發(fā)明再提出一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括一個底材與一層保護(hù)膜層。所述底材的材料為碳化鴒，而保護(hù)膜層則位于底材上，且保護(hù)膜層的材料為W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁(AI)或過渡金屬(transitionmetal)。依照本發(fā)明的實施例所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，上述保護(hù)膜層的厚度約在0.3μm~3μm之間。本發(fā)明另提出一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括一個底材、一層中間層與一層保護(hù)膜層。所述底材的材料為碳化鴒，而保護(hù)膜層是位于底材上，且保護(hù)膜層的材料為氮化鎢。中間層則位于底材與保護(hù)膜層之間，而中間層的材料是一種W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬。本發(fā)明又提出一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括一個底材、一層中間層與一層保護(hù)膜層。所述底材的材料為碳化鴒。保護(hù)膜層則位于底材上，且其材料為氮化鎢。而前述中間層是位于底材與保護(hù)膜層之間，且中間層的材料是鴒、鉻(Cr)或氮化鋁鉻(Cr-Al-N)。依照本發(fā)明的實施例所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，上述保護(hù)膜層中的氮原子百分比約為20%60%以及鎢原子百分比約為40%~80%。本發(fā)明再提出一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括一個底材、一層位于底材上的保護(hù)膜層與一層位于底材與保護(hù)膜層之間的中間層。其中，底材的材料為碳化鴒，中間層和保護(hù)膜層的材料則分別是一種W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬。再者，保護(hù)膜層中的Me不同于中間層中的Me。依照本發(fā)明的實施例所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，上述中間層中的氮原子百分比為20%~60%;Me原子百分比大于O且小于30%;以及鴒原子百分比為39%~70%。本發(fā)明又提出一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括一個底材、一層保護(hù)膜層與一層位于底材與保護(hù)膜層之間的中間層。其中，底材的材料為碳化鎢，中間層的材料是鵠、鉻或氮化鋁鉻。保護(hù)膜層則是一種W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬。依照本發(fā)明的實施例所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，上述保護(hù)膜層與中間層的總厚度在0.3μm~3μm之間。依照本發(fā)明的實施例所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，上述保護(hù)膜層中的氮原子百分比為20%60%;Me原子百分比大于0且小于30。/。；以及鴒原子百分比為39%~70%。本發(fā)明因為于破化鴿底材上所覆蓋的是氮化鎢系列保護(hù)膜層，因此除了具有良好的附著性質(zhì)外，成本價格也遠(yuǎn)低于貴金屬硬膜，而且也能模芯的使用壽命。為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。圖1為依照本發(fā)明的第一實施例的一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯的剖面示意圖。圖2是表一中的樣品2的壓模時間在200小時內(nèi)的玻璃表面粗糙度的變化曲線圖。圖3為依照本發(fā)明的第二實施例的一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯的剖面示意圖。圖4是表二中的樣品8的壓模時間在450小時內(nèi)的玻璃表面粗糙度的變化曲線圖。簡單符號說明10:底材12:保護(hù)膜層14:中間層具體實施例方式第一實施例圖1為依照本發(fā)明的第一實施例的一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯的剖面示意圖。請參照圖1,這個實施例中的模芯包括底材10與保護(hù)膜層12的組合結(jié)構(gòu)。其中，保護(hù)膜層12位于底材IO上，而底材IO的材料為碳化鴒(WC)，保護(hù)膜層12的材料則可為氮化鴒(WN)或者一種W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬(transitionmetal)，過渡金屬例如4各(Cr)、鈥(Ti)、鋯(Zr)、釩(V)、鈮(Nb)…等。上述保護(hù)膜層12具有下列特性1.在高溫時不與玻璃產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。2.極佳的抗氧化性及耐熱性。3.足夠的硬度及機(jī)械強(qiáng)度能承受多次模造的壓力不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)改變及形變，并避免表面刮傷。4.與模芯底材的附著性極佳。請繼續(xù)參照圖1，當(dāng)保護(hù)膜層12的材料是氮化鴒(WN)時，其中的氮原子百分比(atomicpercentage)約為20%~60%以及鵠原子百分比約為40%~80%。另一方面，當(dāng)保護(hù)膜層12的材料是W-Me-N化合物時，其中的氮原子百分比約為20%60%、Me原子百分比大于0且約小于30%以及鎢原子百分比約為39%~70%。前述有關(guān)保護(hù)膜層12中各元素的原子百分比均可依所需而變動。而第一實施例的模芯可利用現(xiàn)有技術(shù)制作，譬如底材10的表面可先經(jīng)由研磨拋光，再以如離子槍輔助濺射的方法在其表面形成上述保護(hù)膜層12。其中，保護(hù)膜層12的厚度例如是在0.3pm3nm之間。這層保護(hù)膜層12上具有模造面，以此模造面所形成的模造凹槽作為模造玻璃之用。表一是以碳化鴒為底材并對本發(fā)明的第一實施例與現(xiàn)有的模芯進(jìn)行高溫壓模所得到的使用壽命結(jié)果，其中現(xiàn)有的模芯是用氮化鉻(CrN)作為保護(hù)膜層的材料，而第一實施例的模芯則以氮化鎢、氮化鉻鴒(W-Cr-N)和氮化鋁鴒(W-A1-N)為保護(hù)膜層。其中，保護(hù)膜層的厚度約為L5pm。表一<table><row><column>樣品</column><column>模芯材料(保護(hù)膜層/底材)</column><column>使用壽命(次數(shù))</column></row><row><column>1</column><column>CrN/WC</column><column><100</column></row><row><column>2</column><column>WN/WC</column><column>9000</column></row><row><column>3</column><column>W-Cr-N/WC</column><column>5000</column></row><row><column>4</column><column>W-A1-N/WC</column><column>5000</column></row><table>請參照表一，高溫壓模的條件是在控制氮?dú)獾臍夥障拢訪-BSL7為測試玻璃，測試溫度為580。C。由表一結(jié)果顯示，以每次壓模時間80秒計算，第一實施例的模芯模造次數(shù)可達(dá)數(shù)千次，遠(yuǎn)比現(xiàn)有的模芯的使用壽命高。而且，以表一中的樣品2為例，壓模時間在200小時內(nèi)，玻璃表面粗糙度皆小于10nm,壓模出來的玻璃表面粗糙度的變化如圖2所示，因此本發(fā)明的第一實施例的模芯確實符合模造玻璃表面粗糙度規(guī)格要求。第二實施例圖3為依照本發(fā)明的第二實施例的一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯的剖面示意圖。請參照圖3，這個實施例中的模芯除了第一實施例中的底材IO與保護(hù)膜層12，還有一層位在底材10與保護(hù)膜層12之間的中間層14，其可增加保護(hù)膜層12與底材10之間的附著性，并可避免底材10成分里易擴(kuò)散的物質(zhì)擴(kuò)散到表面影響模造玻璃的質(zhì)量。前述中間層14的材料可為鎢、鉻(Cr)或氮化鋁鉻(Cr-Al-N);亦或一種W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬。而且，當(dāng)中間層14的材料是W-Me-N化合物時，其中的氮原子百分比約為20%60%、Me原子百分比大于0且約小于30%以及鴒原子百分比約為39%~70%。前述有關(guān)中間層14中各元素的原子百分比均可依所需而變動。此外，保護(hù)膜層12與中間層14的總厚度譬^口在0.3pm~3pm之間。請繼續(xù)參照圖3,第二實施例的模芯中的其余構(gòu)件，如保護(hù)膜層12的材料則可參照第一實施例所描述。此外，第二實施例的模芯也可利用現(xiàn)有技術(shù)制作，例如先將底材10的表面研磨拋光，接著以離子槍輔助濺射法形成中間層14，最后再以離子槍輔助濺射法形成保護(hù)膜層12。表二是以碳化鵠為底材并對本發(fā)明的第二實施例的模芯進(jìn)行高溫壓模所得到的使用壽命結(jié)果，其中模芯是以氮化鎢為保護(hù)膜層并分別以鎢(W)、鉻(Cr)、氮化鋁鉻(Cr-Al-N)和氮化鉻鴒(W-Cr-N)為中間層，且中間層厚度約為O.lμm、保護(hù)膜層的厚度約為1.5μm。表二<table><row><column>樣品</column><column>模芯材料(保護(hù)膜層/中間層/底材)</column><column>使用壽命(次數(shù))</column></row><row><column>5</column><column>WN/W/WC</column><column>3000</column></row><row><column>6</column><column>WN/Cr/WC</column><column>7500</column></row><row><column>7</column><column>WN/Cr－Al-N/WC</column><column>5000</column></row><row><column>8</column><column>WN/W-Cr-N/WC</column><column>20000</column></row><table>請參照表二，高溫壓模的條件是在控制氮?dú)獾臍夥障?，以L-BSL7為測試玻璃，測試溫度為580°C。由表二的結(jié)果顯示，以每次壓模時間80秒計算，第二實施例的模芯模造次數(shù)可達(dá)數(shù)千次，甚至有的模芯的模造次數(shù)達(dá)20000次(請見表二中的樣品8)。而且，以表二中的樣品8為例，壓模時間在450小時內(nèi)，玻璃表面粗4造度皆小于10nm,壓模出來的玻璃表面粗糙度的變化如圖4所示，因此本發(fā)明的第一實施例的模芯確實符合才莫造玻璃表面粗糙度規(guī)格要求，而在580°C高溫壓模中使用壽命達(dá)450小時以上。綜上所述，本發(fā)明因為在底材上加上一層非貴金屬的保護(hù)膜層，所以模芯成本可較使用貴金屬者降低約30倍并達(dá)到延長使用壽命的效果。而且，本發(fā)明的模芯還可在底材與保護(hù)膜層之間加一層中間層，一方面能輔助增強(qiáng)保護(hù)層與底材間的附著性，另一方面可作為阻擴(kuò)散層。雖然本發(fā)明以優(yōu)選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括底材，該底材的材料為碳化鎢；以及保護(hù)膜層，位于該底材上，該保護(hù)膜層的材料為氮化鎢。2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層的厚度在0.3,3拜之間。3.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層中的氮原子百分比為20。/。60%以及鎢原子百分比為40%~80%。4.一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括底材，該底材的材料為碳化鵠；以及保護(hù)膜層，位于該底材上，該保護(hù)膜層的材料為W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬。5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層的厚度在0.3,3阿之間。6.如權(quán)利要求4或5所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層中的氮原子百分比為20%60%;Me原子百分比大于0且小于30%;以及鎢原子百分比為39%~70%。7.—種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括底材，該底材的材料為碳化鵠；保護(hù)膜層，位于該底材上，該保護(hù)膜層的材料為氮化鎢；以及中間層，位于該底材與該保護(hù)膜層之間，該中間層的材料為W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬。8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層中的氮原子百分比為20%60%以及鎢原子百分比為40%~80%。9.如權(quán)利要求7或8所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該中間層中的氮原子百分比為20%~60%;Me原子百分比大于0且小于30。/。；以及鎢原子百分比為39%~70%。10.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層與該中間層的總厚度在0.3pm~3jam之間。11.一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括底材，該底材的材料為碳化鎢；保護(hù)膜層，位于該底材上，該保護(hù)膜層的材料為氮化鴒；以及中間層，位于該底材與該保護(hù)膜層之間，該中間層的材料為鎢、鉻或氮化鋁鉻。12.如權(quán)利要求11所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層中的氮原子百分比為20%60%以及鎢原子百分比為40%800/0。13.如權(quán)利要求11或12所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層與該中間層的總厚度在0.3|im~3pm之間。14.一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括底材，該底材的材料為碳化鎢；保護(hù)膜層，位于該底材上，該保護(hù)膜層的材料為W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬；以及中間層，位于該底材與該保護(hù)膜層之間，該中間層的材料為W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬，且該中間層中的Me不同于該保護(hù)膜層中的Me。15.如權(quán)利要求14所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該中間層中的氮原子百分比為20%~60%;Me原子百分比大于0且小于30。/。；以及鎢原子百分比為39%~70%。16.如權(quán)利要求14或15所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層中的氮原子百分比為20%~60%;Me原子百分比大于0且小于30。/。；以及鎢原子百分比為39%70%。17.如權(quán)利要求14所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層與該中間層的總厚度在0.3pm~3pm之間。18.—種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括底材，該底材的材料為碳化鎢；保護(hù)膜層，位于該底材上，該保護(hù)膜層的材料為W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬；以及中間層，位于該底材與該保護(hù)膜層之間，該中間層的材料為鎢、鉻或氮化鋁鉻。19.如權(quán)利要求18所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層與該中間層的總厚度在0.3pm~3nm之間。20.如權(quán)利要求18或19所述的應(yīng)用于模造玻璃的模芯，其中該保護(hù)膜層中的氮原子百分比為20%~60%;Me原子百分比大于0且小于30Q/();以及鎢原子百分比為39%~70%。全文摘要一種應(yīng)用于模造玻璃的模芯，包括一個底材與一層位于底材上的保護(hù)膜層。所述底材的材料為碳化鎢，而保護(hù)膜層的材料為氮化鎢或W-Me-N化合物，其中添加的Me包括至少一種元素，且Me是指鋁或過渡金屬。由于底材上有一層保護(hù)膜層，所以可延長其使用壽命，且因保護(hù)膜層的材料不使用貴金屬，因此能降低成本。文檔編號C03B11/06GK101172755SQ20061013660公開日2008年5月7日申請日期2006年10月31日優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日發(fā)明者姚寶順,朱正煒,李維中,林浪津,魏朝滄,黃承揚(yáng)申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院