CN1223529C - 一种用于制造光学玻璃产品的模具及该模具的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于制造光学玻璃产品的模具及该膜具的制造方法，该模具包括：一模具基体，及一位于该模具基体表面的膜层，此膜层材料为(ZrO2)x(Y2O3)y，其中x为0.85～0.95，y为0.05～0.15，其厚度为100～500埃。本发明还提供一种制造上述模具的方法，包括以下步骤：提供一模具基体；在氩气与氧气气氛下，且维持气压为10-6Torr以下的环境下沉积(ZrO2)x(Y2O3)y颗粒于上述模具基体的表面，使得在基体表面形成一厚度为100～500埃的(ZrO2)x(Y2O3)y膜层。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种模具及其制造方法，特别是关于一种用于制造光学玻璃产品的模具及该模具的制造方法。
【背景技术】
制造光学玻璃产品，如非球面玻璃透镜，主要采用模压成型技术，而模压成型技术的发展实际上主要取决于模具材料和模具制造技术的进步。对于模压成型的模具有以下要求：
a.在高温时，具有很好的刚性、耐机械冲击强度和足够的硬度；
b.在反复和快速加热冷却的热冲击下模具不会产生裂纹和变形；
c.在高温时模具成型表面与光学玻璃不发生化学反应，不会粘附玻璃；
d.不发生高温氧化；
e.加工性能好，易加工成高精度和高表面光洁度的型面；
f.成本低。
加工高精度光学玻璃产品的模具通常采用碳化钨(Tungsten Carbide)或碳化钨-钴合金。然而，由上述材料制得的模具在多次加工后，其表面会因氧化作用变得粗糙，直接影响所加工的光学玻璃产品的质量。
为解决此技术问题，现有技术采用化学气相沉积的方法在模具表面上沉积一β-SiC膜。但是，这种模具在400℃以上加工时会粘着光学玻璃产品，使得光学玻璃产品不容易脱模。
为解决现有技术的问题，提供一种化学稳定性好，且在脱模时不会粘着光学玻璃产品的模具成为必要。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种化学稳定性好，且在脱模时不会粘着光学玻璃产品的模具。
本发明的另一目的在于提供一种化学稳定性好，且在脱模时不会粘着光学玻璃产品的模具的制造方法。
为实现本发明的目的，本发明提供一种制造光学玻璃产品的模具，其包括：
模具基体，和
位于该模具基体表面的膜层，该膜层材料为(ZrO2)x(Y2O3)y，其中x为0.85～0.95，y为0.05～0.15，膜层厚度为100～500埃。
本发明还提供一种制造上述模具的方法，其包括以下步骤：
提供一模具基体；
在上述模具基体的表面沉积(ZrO2)x(Y2O3)y颗粒，使得在基体表面形成一厚度为100～500埃的(ZrO2)x(Y2O3)y膜层。
与现有技术相比较，本发明在模具基体表面形成的(ZrO2)x(Y2O3)y膜层化学惰性好，能抵抗各种酸、碱和有害气体的侵蚀；涂层致密坚韧，耐高温粒子冲蚀，抗热震性能优异，隔热性能良好，且硬度高、摩擦系数低，高温模压时不会粘着非球面玻璃透镜，可保证非球面玻璃透镜顺利脱模，且可保护模具基体不受损伤，从而提高模具的使用寿命。
【附图说明】
图1是本发明的模具的示意图；
图2是本发明的射频溅射设备的示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明提供一种用于模压非球面玻璃透镜的模具1，其包括一成型表面为非球面的模具基体2和位于模具基体2成型表面的膜层3。其中模具基体2可以选择以下材料：SiC、Si、Si3N4、ZrO2、TiN、TiO2、TiC、B4C、WC、W或WC-Co合金。膜层3为一种(ZrO2)x(Y2O3)y材料保护膜，其中，x为0.85～0.95，y为0.05～0.15，其厚度为100～500埃。此保护膜化学惰性好，能抵抗各种酸、碱和有害气体的侵蚀；涂层致密坚韧，耐高温粒子冲蚀，抗热震性能优异，隔热性能良好，且硬度高、摩擦系数低，高温模压时不会粘着非球面玻璃透镜，可保证非球面玻璃透镜顺利脱模，且可保护模具基体3不受损伤，从而提高模具1的使用寿命。
请参阅图2，本发明采用射频溅射(RF Sputtering)设备10形成膜层3。本发明所采用的射频溅射设备10包括一真空腔室11，其接地；一位于真空腔室11顶部的(ZrO2)x(Y2O3)y材料溅射靶12，其中，x为0.85～0.95，y为0.05～0.15；一与溅射靶12相连接的平面磁控溅射枪(Magnetron SputterGun)13，其包括一阴极环(图未示)；一与磁控溅射枪13电性连接的阻抗匹配电路(Impedance Matching Circuit)14；一与阻抗匹配电路14相连的射频产生器(RF Generator)15，其接地；一位于真空腔室11底部并与溅射靶12相对应的固持器16，用于固持模具基体2；一位于固持器16下方并与其相连的阳极电极17；一与阳极电极17相连的电极调节电路18；一涡轮泵19，用于将真空腔室11抽成真空；一门阀20和两气体通入孔21、22。其中固持器16和阳极电极17可与一发动机(图未示)相连，在模具基体2表面形成膜层3时，发动机可带动固持器16与阳极电极17转动。此外，该固持器16还包括一钽丝加热器(图未示)，用于加热模具基体2。
在模具基体2表面形成膜层3时，先将模具基体2固持于固持器16，用固持器16的钽丝加热器加热模具基体2，开动发动机带动固持器16与阳极电极17转动，从而使得模具基体2转动，将门阀20打开，利用涡轮泵19将真空腔室11抽至10-6Torr以下，然后从气体通入孔21、22分别通入氩气与氧气，其中氩气流量为20SCCM～40SCCM，氧气流量为2SCCM～5SCCM。加电压于射频产生器15，设定其频率为13.56MHZ，等离子体23产生于溅射靶12与固持器16之间。当溅射靶12被等离子体23中的离子轰击时，(ZrO2)x(Y2O3)y颗粒从溅射靶12脱离，并沉积于固持器16所固持的模具基体2，在模具基体2表面形成膜层3，其厚度为100～500埃，从而获得本发明的模具1。
本领域所属技术人员应明白，将本发明的模具基体2的成型表面改变可用于制造其它光学玻璃产品，如棱镜。
Claims (9)
1.一种用于制造光学玻璃产品的模具，其包括一模具基体，及一形成于模具基体表面的膜层，其特征在于该膜层材料为(ZrO2)x(Y2O3)y，x为0.85～0.95，y为0.05～0.15。
2.如权利要求1所述的用于制造光学玻璃产品的模具，其特征在于：该膜层的厚度为100～500埃。
3.如权利要求1所述的用于制造光学玻璃产品的模具，其特征在于：该模具基体材料选择SiC、Si、Si3N4、ZrO2、TiN、TiO2、TiC、B4C、WC、W或WC-Co合金。
4.一种用于制造光学玻璃产品的模具的制造方法，包括以下步骤：提供一模具基体；在该模具基体的表面沉积一(ZrO2)x(Y2O3)y膜层，x为0.85～0.95，y为0.05～0.15。
5.如权利要求4所述的用于制造光学玻璃产品的模具的制造方法，其特征在于包括在沉积前进一步加热模具基体。
6.如权利要求4所述的用于制造光学玻璃产品的模具的制造方法，其特征在于：该(ZrO2)x(Y2O3)y膜层是在10-6Torr以下的环境下沉积而形成。
7.如权利要求6所述的用于制造光学玻璃产品的模具的制造方法，其特征在于：该(ZrO2)x(Y2O3)y膜层是在氩气与氧气气氛下沉积而形成。
8.如权利要求6所述的用于制造光学玻璃产品的模具的制造方法，其特征在于：氩气流量为20SCCM～40SCCM，氧气流量为2SCCM～5SCCM。
9.如权利要求4所述的用于制造光学玻璃产品的模具的制造方法，其特征在于：该(ZrO2)x(Y2O3)y膜层是由离子轰击(ZrO2)x(Y2O3)y材料从而产生(ZrO2)x(Y2O3)y颗粒沉积于模具基体表面而形成。
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