CN1239417C - 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

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，此膜层为一类金刚石碳膜，其厚度为50～200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；以3.3～8.3埃/秒的沉积速率，在该模具基体的表面沉积碳，经6～60秒，在模具基体表面形成一厚度为50～200埃的类金刚石碳膜。

Description

一种用于制造光学玻璃产品的模具及该模具的制造方法

【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，该膜层材料为类金刚石碳，膜层厚度为50～200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碳，使得在基体表面形成一厚度为50～200埃的类金刚石碳膜层。

与现有技术相比较，本发明在模具基体表面形成的类金刚石碳膜层化学惰性好，能抵抗各种酸、碱及有害气体的侵蚀，使得本发明的模具在模压时，不会发生氧化反应；透明、绝缘强度高、导热性好、硬度高、摩擦系数低，脱模时不会与光学玻璃产品粘着，且可保护模具基体不受损伤，从而提高模具的使用寿命。另外，本发明的膜层厚度为50～200埃，形成此膜时，可容易获得连续膜，膜层的耐磨性佳，模压光学玻璃产品时，变形量与诱导应力小，且多次模压后，膜层不易脱落。

【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为类金刚石碳膜(Diamond Like Carbon，DLC)，其厚度为50～200埃。该类金刚石碳膜化学惰性好，能抵抗各种酸、碱及有害气体的侵蚀；透明、绝缘强度高、导热性好、硬度高、摩擦系数低，高温模压时不会黏着非球面玻璃透镜，可保证非球面玻璃透镜顺利脱模，且可保护模具基体2不受损伤，从而提高模具1的使用寿命。另外，本发明的膜层3厚度为50～200埃，形成此膜时，可容易获得连续膜，膜层3的耐磨性佳，模压非球面透镜时，变形量与诱导应力小，且多次模压后，膜层3不易脱落。

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顶部的碳材料溅射靶12；一与溅射靶12相连接的平面磁控溅射枪(Magnetron Sputter Gun)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还包括一钽线加热器(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的钽线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分别通入氩气与氢气，或分别通入氩气与甲烷，其中氢气或甲烷的体积含量为5～20％。在射频产生器15上加电压，使其频率为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，碳原子从溅射靶12脱离，并沉积于固持器16所固持的模具基体2表面，控制溅射率为3.3～8.3埃/秒，经6～60秒后，50～200埃的膜层3形成于模具基体2表面，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 (11)

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：该膜层材料为类金刚石碳。

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50～200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：该模具基体材料为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类金刚石碳膜层。

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：该类金刚石碳膜层是在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：该类金刚石碳膜是在氢气与氩气气氛下沉积而形成，且氢气的体积含量为5～20％。

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：该类金刚石碳膜是在甲烷与氩气气氛下沉积而形成，且甲烷的体积含量为5～20％。

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：该类金刚石碳膜是由离子轰击碳材料从而沉积碳于模具基体表面而形成。

10.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：沉积的速率为3.3～8.3埃/秒。

11.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：沉积的时间为6～60秒。

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