CN1541958A - 一种用于制造光学玻璃产品的模具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种用于制造光学玻璃产品的模具及其制造方法，此模具包括：模具基体，及附着在模具基体表面的膜层，此膜层厚度为100～500埃，其材料为(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z，其中x＝0.77～0.92，y＝0.05～0.15，z＝0.03～0.08。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；以3.3～8.3埃/秒的沉积速率，沉积(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料在上述模具基体的表面，经12～150秒，使得厚度为100～500埃的膜层形成在模具基体表面。本发明的模具在模压时，不会因氧化而使得其表面变粗糙。

Description

一种用于制造光学玻璃产品的模具及其制造方法

【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其制造方法。

【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及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，具有良好刚性、耐机械冲击强度及足够的硬度；

b.在反复及快速加热冷却的热冲击下模具不产生裂纹及变形；

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，易加工成高精度及高表面光洁度的型面；

f.成本低。

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。但上述材料制得的模具在多次模压后，由于氧化使得其表面变得粗糙，此结果会直接影响所加工的光学玻璃产品质量。

【发明内容】

为解决现有技术中模具由于氧化使其表面变粗糙的技术问题，本发明提供一种耐氧化的用于制造光学玻璃产品的模具。

本发明还提供一种上述模具的制造方法。

为解决此技术问题，本发明提供一种用于制造光学玻璃产品的模具，其包括：

模具基体和位于模具基体表面的膜层，此膜层的材料包括(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z，其中x等于0.77～0.92，y等于0.05～0.15，z等于0.03～0.08。

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；

沉积(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料在上述模具基体的表面，使得(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料的膜层形成在其表面，其中x等于0.77～0.92，y等于0.05～0.15，z等于0.03～0.08。

相较于现有技术，本发明在模具基体表面形成(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料的膜层，使得本发明的模具在模压时，不会因氧化而使得其表面变粗糙。

【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，其包括一内表面为非球面的模具基体2及附着在模具基体2内表面的膜层3。其中模具基体2可选择以下材料：SiC、Si、Si₃N₄、ZrO₂、TiN、TiO₂、TiC、B₄C、WC、W、WC-Co合金。膜层3的材料为(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z，其中x等于0.77～0.92，y等于0.05～0.15，z等于0.03～0.08，其厚度为100～500埃。

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顶部的溅射靶12，其材料为(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z，其中x等于0.77～0.92，y等于0.05～0.15，z等于0.03～0.08；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3；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及两气体通入孔21、22。其中固持器16与阳极电极17可与一发动机(图未示)相连，在形成膜层3在模具基体2时，发动机可带动固持器16与阳极电极17转动。另外，该固持器16还包括一钽丝加热器(图未示)，用在加热模具基体2。

在模具基体2表面形成膜层3时，先将模具基体2固持在固持器16，用固持器16的钽丝加热器加热模具基体2，开动发动机使其转速在1～10转/分钟，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，其中氩气的流量为20～40sccm，氧气的流量为5～10sccm。加电压在射频产生器15，使其频率为13.56MHz，等离子体23产生在溅射靶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(Al₂O₃)_z材料的颗粒从溅射靶12脱离，并沉积在固持器16所固持的模具基体2上，控制溅射率在3.3～8.3埃/秒，并通过控制氧气的流量，使(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料中的ZrO₂的含量为7％～92％，Y₂O₃的含量为5％～15％，Al₂O₃的含量为3％～8％，经12～150秒后，厚度为100～500埃的膜层3形成在模具基体2上，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的内表面改变可用在制造其它光学玻璃产品，如棱镜。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应明白，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，而不会脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于制造光学玻璃产品的模具，其包括模具基体，其特征在于，此模具进一步包括位于模具基体表面的膜层，此膜层的材料包括(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z，其中x等于0.77～0.92，y等于0.05～0.15，z等于0.03～0.08。

2.根椐权利要求1所述的用于制造光学玻璃产品的模具，其特征在于上述膜层的厚度为100～500埃。

3.根椐权利要求1所述的用于制造光学玻璃产品的模具，其特征在于上述模具基体的材料可选择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，其特征在于包括以下步骤：

提供一模具基体；

沉积(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料在上述模具基体的表面，使得(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料的膜层形成在该表面，其中x等于0.77～0.92，y等于0.05～0.15，z等于0.03～0.08。

5.根椐权利要求4所述的模具的制造方法，其特征在于沉积(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料之前，先行加热模具基体。

6.根椐权利要求4所述的模具的制造方法，其特征在于(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料的膜层是在10^-6Torr的压力环境下而形成。

7.根椐权利要求4所述的模具的制造方法，其特征在于沉积(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料之前，先行通入氩气与氧气，其中氩气的流量为20～40sccm，氧气的流量为5～10sccm。

8.根椐权利要求4所述的模具的制造方法，其特征在于(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料的膜层是由离子轰击(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料从而产生颗粒沉积在模具基体表面而形成。

9.根椐权利要求4所述的模具的制造方法，其特征在于沉积(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料的沉积速率为3.3～8.3埃/秒。

10.根椐权利要求4所述的模具的制造方法，其特征在于沉积(ZrO₂)_x(Y₂O₃)_y(Al₂O₃)_z材料的时间为12～150秒。

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