CN113998869A - 一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学玻璃技术领域，具体地说，涉及一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺。其包括以下步骤：采用超硬合金材料制备耐高温模具，并对耐高温模具表面打磨；将玻璃原料进行粉碎研磨，然后进行混合，制得混合料；将混合料加入至白金坩埚中，加热熔融，并进行搅拌去气泡，制得玻璃液；将玻璃液加入至模具中进行模压，加热后冷却，制得玻璃成品，本发明中，通过超硬合金材料制备而成的模具可忍受高温造成的形变，同时避免在模压过程中玻璃液与模具之间黏连，通过模具与玻璃液的等温成型工艺，可减少生产的光学玻璃型件的面形精度中心偏差，使制得的光学玻璃质量更好。
Description
技术领域
本发明涉及光学玻璃技术领域，具体地说，涉及一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺。
背景技术
照相机中对重要的部件就是镜头，它是控制相片成像质量的关键之一，光学玻璃是用于制造光学仪器或机械系统中的透镜、棱镜、反射镜和窗口等的玻璃材料，光学玻璃透光性能好、折光率高，被广泛应用于制造眼镜片、照相机、望远镜、显微镜和透镜等光学仪器。随着科技的进步，数码产品更新换代，对光学玻璃的需求量也越来越大，并且对光学玻璃的性能也提出了更高的要求；
现有的光学玻璃在压制成型的工艺中，容易与模具之间产生黏连，原因是因为使用的模具的耐高温性能较差，同时为提高效率采用的异温成型工艺，进一步的降低了成品质量，因此需要一种新型的光学玻璃型件压制成型工艺来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，包括以下步骤：
S1.1、采用超硬合金材料制备耐高温模具，并对耐高温模具表面打磨；
S1.2、将玻璃原料进行粉碎研磨，然后进行混合，制得混合料；
S1.3、将混合料加入至白金坩埚中，加热熔融，并进行搅拌去气泡，制得玻璃液；
S1.4、将玻璃液加入至模具中进行模压，加热后冷却，制得玻璃成品。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.1中，超硬合金材料至少包括：金刚石、氮化硼、碳化钨、氮化硅、碳化硅和过渡元素。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.1中，耐高温模具的制备工艺为：
S2.1、将金刚石经过清洗后粉碎成砂，然后加入至熔炉中熔融；
S2.2、将氮化硼、碳化钨、氮化硅、碳化硅和过渡元素加入至熔炉，并搅拌混合；
S2.3、将混合的合金液进行浇铸成型，冷却脱模后制得耐高温模具。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.1中，超硬合金材料的用量为：金刚石80-86％、氮化硼11.5-14％、碳化钨1-2％、氮化硅1-2％、碳化硅0.5-2％和过渡元素2-4％。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.1中，过渡元素选自钨、铼、铹、铂和锇元素中的一种或多种混合。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.2中，玻璃原料至少包括：石英砂、硼砂、石灰石、长石、碳酸钡、重晶石和纯碱。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.2中，在对玻璃原料进行粉碎前，需进行清洗，清洗次数为4-5次，通过颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机和磨砂机进行粉碎研磨工作。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.3中，白金坩埚的加热温度为700-900℃，搅拌速率为15-20r/min。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.4中，在进行模压工作时，需对耐高温模具进行预热，预热温度为700-800℃。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.4中，耐高温模具与玻璃液同时加热冷却，加热温度为1000-1200℃，降温时，温度降至40-25℃可进行脱模。
本发明中，通过超硬合金材料制备而成的模具可忍受高温造成的形变，同时避免在模压过程中玻璃液与模具之间黏连；
本发明中，通过在超硬合金材料中加入过渡元素不仅可以提高金刚石的耐热度，同时与氮化硼、碳化钨、氮化硅、碳化硅之间形成的化合物具有极高的硬度，其高硬度主要来源于以上单质和化合物能够形成较高原子堆垛密度、超强共价键的三维网络结构，键结合能高，具有极高的抗外力能力，而通过过渡元素与氮化硼、碳化钨、氮化硅、碳化硅之间形成的化合物在与金刚石混合，又进一步提升了超硬合成材料的耐热度；
本发明中，通过模具与玻璃液的等温成型工艺，可减少生产的光学玻璃型件的面形精度中心偏差，使制得的光学玻璃质量更好。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺中，通过超硬合金材料制备而成的模具可忍受高温造成的形变，同时避免在模压过程中玻璃液与模具之间黏连，通过在超硬合金材料中加入过渡元素不仅可以提高金刚石的耐热度，同时与氮化硼、碳化钨、氮化硅、碳化硅之间形成的化合物具有极高的硬度，而该化合物在与金刚石混合，又进一步提升了超硬合成材料的耐热度。
2、该光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺中，通过模具与玻璃液的等温成型工艺，可减少生产的光学玻璃型件的面形精度中心偏差，使制得的光学玻璃质量更好。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，包括：
一、模具制作
将金刚石80％经过清洗后粉碎成砂，然后加入至熔炉中熔融；将氮化硼14％、碳化钨2％、氮化硅2％、碳化硅2％和过渡元素2-4％加入至熔炉，并搅拌混合；将混合的合金液进行浇铸成型，冷却脱模后经表面打磨制得耐高温模具。
一、成品制作
将石英砂、硼砂、石灰石、长石、碳酸钡、重晶石和纯碱进行粉碎研磨，在对玻璃原料进行粉碎前，需进行清洗，清洗次数为4-5次，通过颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机和磨砂机进行粉碎研磨工作，然后进行混合，制得混合料；将混合料加入至白金坩埚中，加热700-900℃熔融，并进行搅拌去气泡，搅拌速率为15-20r/min，制得玻璃液；对耐高温模具进行预热，预热温度为700-800℃，然后将玻璃液加入至耐高温模具中进行模压，耐高温模具与玻璃液进行同时加热冷却，加热1000-1200℃后，冷却40-25℃脱模，制得玻璃成品。
实施例2一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，包括：
一、模具制作
将金刚石81.5％经过清洗后粉碎成砂，然后加入至熔炉中熔融；将氮化硼13.5％、碳化钨1.75％、氮化硅1.75％％、碳化硅1.5％和过渡元素2-4％加入至熔炉，并搅拌混合；将混合的合金液进行浇铸成型，冷却脱模后经表面打磨制得耐高温模具。
一、成品制作
将石英砂、硼砂、石灰石、长石、碳酸钡、重晶石和纯碱进行粉碎研磨，在对玻璃原料进行粉碎前，需进行清洗，清洗次数为4-5次，通过颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机和磨砂机进行粉碎研磨工作，然后进行混合，制得混合料；将混合料加入至白金坩埚中，加热700-900℃熔融，并进行搅拌去气泡，搅拌速率为15-20r/min，制得玻璃液；对耐高温模具进行预热，预热温度为700-800℃，然后将玻璃液加入至耐高温模具中进行模压，耐高温模具与玻璃液进行同时加热冷却，加热1000-1200℃后，冷却40-25℃脱模，制得玻璃成品。
实施例3一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，包括：
一、模具制作
将金刚石83％经过清洗后粉碎成砂，然后加入至熔炉中熔融；将氮化硼13％、碳化钨1.5％、氮化硅1.5％％、碳化硅1％和过渡元素2-4％加入至熔炉，并搅拌混合；将混合的合金液进行浇铸成型，冷却脱模后经表面打磨制得耐高温模具。
一、成品制作
将石英砂、硼砂、石灰石、长石、碳酸钡、重晶石和纯碱进行粉碎研磨，在对玻璃原料进行粉碎前，需进行清洗，清洗次数为4-5次，通过颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机和磨砂机进行粉碎研磨工作，然后进行混合，制得混合料；将混合料加入至白金坩埚中，加热700-900℃熔融，并进行搅拌去气泡，搅拌速率为15-20r/min，制得玻璃液；对耐高温模具进行预热，预热温度为700-800℃，然后将玻璃液加入至耐高温模具中进行模压，耐高温模具与玻璃液进行同时加热冷却，加热1000-1200℃后，冷却40-25℃脱模，制得玻璃成品。
实施例4一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，包括：
一、模具制作
将金刚石84.5％经过清洗后粉碎成砂，然后加入至熔炉中熔融；将氮化硼12％、碳化钨1.25％、氮化硅1.25％、碳化硅0.75％和过渡元素2-4％加入至熔炉，并搅拌混合；将混合的合金液进行浇铸成型，冷却脱模后经表面打磨制得耐高温模具。
一、成品制作
将石英砂、硼砂、石灰石、长石、碳酸钡、重晶石和纯碱进行粉碎研磨，在对玻璃原料进行粉碎前，需进行清洗，清洗次数为4-5次，通过颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机和磨砂机进行粉碎研磨工作，然后进行混合，制得混合料；将混合料加入至白金坩埚中，加热700-900℃熔融，并进行搅拌去气泡，搅拌速率为15-20r/min，制得玻璃液；对耐高温模具进行预热，预热温度为700-800℃，然后将玻璃液加入至耐高温模具中进行模压，耐高温模具与玻璃液进行同时加热冷却，加热1000-1200℃后，冷却40-25℃脱模，制得玻璃成品。
实施例5一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，包括：
一、模具制作
将金刚石86％经过清洗后粉碎成砂，然后加入至熔炉中熔融；将氮化硼11.5％、碳化钨1％、氮化硅1％、碳化硅0.5％和过渡元素2-4％加入至熔炉，并搅拌混合；将混合的合金液进行浇铸成型，冷却脱模后经表面打磨制得耐高温模具。
一、成品制作
将石英砂、硼砂、石灰石、长石、碳酸钡、重晶石和纯碱进行粉碎研磨，在对玻璃原料进行粉碎前，需进行清洗，清洗次数为4-5次，通过颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机和磨砂机进行粉碎研磨工作，然后进行混合，制得混合料；将混合料加入至白金坩埚中，加热700-900℃熔融，并进行搅拌去气泡，搅拌速率为15-20r/min，制得玻璃液；对耐高温模具进行预热，预热温度为700-800℃，然后将玻璃液加入至耐高温模具中进行模压，耐高温模具与玻璃液进行同时加热冷却，加热1000-1200℃后，冷却40-25℃脱模，制得玻璃成品。
上述实施例1-5中，过渡元素选自钨、铼、铹、铂和锇元素中的一种或多种混合；
通过超硬合金材料制备而成的模具可忍受高温造成的形变，同时避免在模压过程中玻璃液与模具之间黏连；
通过在超硬合金材料中加入过渡元素不仅可以提高金刚石的耐热度，同时与氮化硼、碳化钨、氮化硅、碳化硅之间形成的化合物具有极高的硬度，其高硬度主要来源于以上单质和化合物能够形成较高原子堆垛密度、超强共价键的三维网络结构，键结合能高，具有极高的抗外力能力，而通过过渡元素与氮化硼、碳化钨、氮化硅、碳化硅之间形成的化合物在与金刚石混合，又进一步提升了超硬合成材料的耐热度；
通过模具与玻璃液的等温成型工艺，可减少生产的光学玻璃型件的面形精度中心偏差，使制得的光学玻璃质量更好。
本发明制备的光学镜头照相机用光学玻璃型件具有较好的质量，与其生产过程中使用的耐高温模具有较大关系，本发明中耐高温模具的相关指标，具体见表1：
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 耐热温度(℃) | 1663 | 1709 | 1785 | 1711 | 1692 |
| 维氏硬度(GPa) | 137 | 141 | 155 | 149 | 142 |
| 抗压强度(MPa) | 9000-9500 | 9500-9600 | 10000-11000 | 9500-9600 | 9000-9500 |
根据表1所示，本发明中制备光学镜头照相机用光学玻璃型件的模具具有较好硬度和强度，同时其耐热温度较高，完全适应玻璃的模压工作，而当金刚石83％、氮化硼13％、碳化钨1.5％、氮化硅1.5％％、碳化硅1％和过渡元素2-4％时，耐高温模具的性能最好。
对比例1一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，包括：
一、模具制作
将金刚石83％经过清洗后粉碎成砂，然后加入至熔炉中熔融；将氮化硼13％、碳化钨1.5％、氮化硅1.5％％和碳化硅1％加入至熔炉，并搅拌混合；将混合的合金液进行浇铸成型，冷却脱模后经表面打磨制得耐高温模具。
一、成品制作
将石英砂、硼砂、石灰石、长石、碳酸钡、重晶石和纯碱进行粉碎研磨，在对玻璃原料进行粉碎前，需进行清洗，清洗次数为4-5次，通过颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机和磨砂机进行粉碎研磨工作，然后进行混合，制得混合料；将混合料加入至白金坩埚中，加热700-900℃熔融，并进行搅拌去气泡，搅拌速率为15-20r/min，制得玻璃液；对耐高温模具进行预热，预热温度为700-800℃，然后将玻璃液加入至耐高温模具中进行模压，耐高温模具与玻璃液进行同时加热冷却，加热1000-1200℃后，冷却40-25℃脱模，制得玻璃成品。
对比例2一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，包括：
一、模具制作
将金刚石83％经过清洗后粉碎成砂，然后加入至熔炉中熔融；将氮化硼13％、碳化钨1.5％、氮化硅1.5％％、碳化硅1％和过渡元素2-4％加入至熔炉，并搅拌混合；将混合的合金液进行浇铸成型，冷却脱模后经表面打磨制得耐高温模具。
一、成品制作
将石英砂、硼砂、石灰石、长石、碳酸钡、重晶石和纯碱进行粉碎研磨，在对玻璃原料进行粉碎前，需进行清洗，清洗次数为4-5次，通过颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机和磨砂机进行粉碎研磨工作，然后进行混合，制得混合料；将混合料加入至白金坩埚中，加热700-900℃熔融，并进行搅拌去气泡，搅拌速率为15-20r/min，制得玻璃液；将玻璃液加入至耐高温模具中进行模压，加热玻璃液后1000-1200℃后，冷却40-25℃脱模，制得玻璃成品。
本发明制备的光学镜头照相机用光学玻璃型件在生产过程中无粘结现象，生产效率较高，与使用的耐高温模具有较大关系，同时使用的等温成型工艺对产品的生产也有一定的影响，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下的试验：
对比例1：采用实施例3的方法，去除了超硬合金材料中的过渡元素；对比例2：采用实施例3中的的原料，改变了模压时等温成型工艺为异温工艺，检测生产的光学镜头相关指标，具体见表2：
表2
| 对比例1 | 对比例2 | 实施例3 | |
| 耐热温度(℃) | 1319 | 1785 | 1785 |
| 维氏硬度(GPa) | 97 | 155 | 155 |
| 抗压强度(MPa) | 8000-8500 | 10000-11000 | 10000-11000 |
| 镜片浑浊率(％) | 0.9 | 1.10 | 0.1 |
根据表2所示，本发明中使用的耐高温模具在去除了过渡元素后，模具的整体硬度、硬度和耐热度均有大幅度的下降，当改变等温成型工艺为异温工艺时，镜片的废片数量大幅度增加，因此可以看出，本发明使用的耐高温模具和等温成型工艺是改变光学镜片质量的重要因素。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.1、采用超硬合金材料制备耐高温模具，并对耐高温模具表面打磨；
S1.2、将玻璃原料进行粉碎研磨，然后进行混合，制得混合料；
S1.3、将混合料加入至白金坩埚中，加热熔融，并进行搅拌去气泡，制得玻璃液；
S1.4、将玻璃液加入至模具中进行模压，加热后冷却，制得玻璃成品。
2.根据权利要求1所述的光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于：所述S1.1中，超硬合金材料至少包括：金刚石、氮化硼、碳化钨、氮化硅、碳化硅和过渡元素。
3.根据权利要求2所述的光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于：所述S1.1中，耐高温模具的制备工艺为：
S2.1、将金刚石经过清洗后粉碎成砂，然后加入至熔炉中熔融；
S2.2、将氮化硼、碳化钨、氮化硅、碳化硅和过渡元素加入至熔炉，并搅拌混合；
S2.3、将混合的合金液进行浇铸成型，冷却脱模后制得耐高温模具。
4.根据权利要求2所述的光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于：所述S1.1中，超硬合金材料的用量为：金刚石80-86％、氮化硼11.5-14％、碳化钨1-2％、氮化硅1-2％、碳化硅0.5-2％和过渡元素2-4％。
5.根据权利要求2所述的光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于：所述S1.1中，过渡元素选自钨、铼、铹、铂和锇元素中的一种或多种混合。
6.根据权利要求1所述的光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于：所述S1.2中，玻璃原料至少包括：石英砂、硼砂、石灰石、长石、碳酸钡、重晶石和纯碱。
7.根据权利要求1所述的光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于：所述S1.2中，在对玻璃原料进行粉碎前，需进行清洗，清洗次数为4-5次，通过颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机和磨砂机进行粉碎研磨工作。
8.根据权利要求1所述的光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于：所述S1.3中，白金坩埚的加热温度为700-900℃，搅拌速率为15-20r/min。
9.根据权利要求1所述的光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于：所述S1.4中，在进行模压工作时，需对模具进行预热，预热温度为700-800℃。
10.根据权利要求1所述的光学镜头照相机用光学玻璃型件压制成型工艺，其特征在于：所述S1.4中，模具与玻璃液同时加热冷却，加热温度为1000-1200℃，降温时，温度降至40-25℃可进行脱模。
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