DE102007001109B4 - Hartstoffbeschichtung zum Glasformen und Formwerkzeug für Glas, das die Hartstoffbeschichtung aufweist - Google Patents

Hartstoffbeschichtung zum Glasformen und Formwerkzeug für Glas, das die Hartstoffbeschichtung aufweist Download PDF

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Abstract

Hartstoffbeschichtung zur Glasformgebung, die auf einer Formgebungsoberfläche eines Grundkörpers eines Formwerkzeugs für Glas ausgebildet ist, umfassend:
ein W und/oder V enthaltendes Borcarbonitrid
wobei, wenn die Zusammensetzung der Beschichtung als Wa1Va2BbCcNd ausgedrückt wird,
0,1 ≤ a1 + a2 ≤ 0,5, 0,05 ≤ b ≤ 0,5,
0,02 ≤ c ≤ 0,15, 0,05 ≤ d ≤ 0,5 und
a1 + a2 + b + c + d = 1 gilt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hartstoffbeschichtung, die für ein Formwerkzeug für Glas verwendet wird und ein hervorragendes Formtrennvermögen bezüglich Glas nach dem Hochtemperaturformen aufweist, sowie ein Formwerkzeug für Glas, das die Beschichtung aufweist.
  • In einem Formwerkzeug für eine geformte Glaskomponente, wie z. B. eine Glaslinse, wurde eine Verbesserung des Formtrennvermögens von Glas durch Bedecken einer Formgebungsoberfläche eines Formwerkzeuggrundkörpers mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht (DLC-Schicht) oder einer Beschichtung der Edelmetallreihe untersucht. Beispielsweise beschreibt die Patentliteratur 1 ein Formwerkzeug für Glas mit einer transparenten Kohlenstoffschicht auf einer Oberfläche eines Formwerkzeuggrundkörpers, wobei die Schicht einen Kohlenstoffgehalt von 95 Atom-% oder mehr und eine Knoop-Härtezahl im Bereich von 3000 bis 7000 aufweist. Die Patentliteratur 2 beschreibt ein Formwerkzeug für Glas, das mit einer DLC-Schicht ausgebildet ist, deren Dichte sich kontinuierlich oder schrittweise ändert. Die Patentliteratur 3 beschreibt die Tatsache, dass eine Formgebungsoberfläche eines Grundkörpers mit einer Schutzschicht bedeckt ist, die jedwede(s) von Metallen oder Metalllegierungen von Pt, Ir, W, Re, Ta, Rh, Ru und Os umfasst, wodurch die Dauerbeständigkeit und die Stabilität eines Formwerkzeugs verbessert werden.
  • Während die Patentliteratur 1 beschreibt, dass die transparente Kohlenstoffschicht mit einem Kohlenstoffgehalt von 95 Atom-% oder mehr keinerlei Veränderung der Beschichtungshärte nach 2 Stunden Halten der Schicht bei 600°C zeigt, zeigt die Literatur jedoch nicht die Glasformgebungstemperatur in einem Beispiel der Glaslinsenformgebung, und folglich wird das Formtrennvermögen bei der Glasformgebung bei 600°C oder mehr nicht deutlich beschrieben. Da sich darüber hinaus die DLC-Schicht bei einer hohen Temperatur von 600°C oder mehr in Graphitkohlenstoff umwandelt, ist sie kaum gegen die Verwendung in einer Hochtemperaturumgebung beständig. Während darüber hinaus die in der Patentliteratur 2 beschriebene DLC-Schicht eine Dauerbeständigkeit bei einem Linsenformgebungstest bei 580°C gemäß einem Glasformgebungsverfahren zeigt, kann sie dennoch gegebenenfalls bezüglich eines Gebrauchs bei einer hohen Temperatur von 600°C oder mehr nicht beständig sein, da es sich dabei ebenfalls um eine DLC-Schicht handelt. Darüber hinaus ist in dem Fall der Schutzschicht, die jedwede(s) von Metallen oder Metalllegierungen von Pt, Ir, W, Re, Ta, Rh, Ru und Os umfasst und die in der zitierten Literatur 3 beschrieben ist, das Formtrennvermögen der Glaslinse bei einer hohen Temperatur vermindert. Zusätzlich ist das Metall, das die Schicht bildet, teuer, wodurch die Materialkosten ansteigen.
  • Patentliteratur 4 beschreibt ein direktes Formverfahren zur Bildung von Glaslinsenelementen bei Glasviskositäten im Bereich von 108 bis 1012 Poise. Patentliteratur 5 beschreibt eine Beschichtung, die eine Arbeitsschicht, die mindestens eines von Ni-Al-N und Ti-B-C-N umfaßt, und eine Haftmittelschicht, die den Kontakt mit einer Oberfläche einer Form oder eines Werkzeuges herstellt, umfaßt. Patentliteratur 6 beschreibt einen oberflächenbeschichteten, gesinterten Körper, der eine gesinterte, harte Legierung und mindestens eine Beschichtung darauf umfaßt, die mindestens ein Material, ausgewählt aus Borcarbonitriden der Gruppe IVa, Va und VIa Elemente, umfaßt. Patentliteratur 7 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung keramischer Schichten, welche kristalline Verbindungen der Elemente B, C und N enthalten, auf einem Substrat, worin eine Abscheidung der Verbindungen aus der Gasphase in einer Atmosphäre durchgeführt wird. Patentliteratur 8 beschreibt ein CVD-Beschichtungsverfahren zur Erzeugung einer Haftstoffschicht, die Zirkonium, Stickstoff und/oder Kohlenstoff und Bor enthält. Patentliteratur 9 beschreibt ein borhaltiges Schichtsystem, bestehend aus einer Borcarbid-, einer B-C-N und einer kohlenstoff-modifizierten kubischen Bornitridschicht.
  • Es sollen eine Hartstoffbeschichtung bzw. ein harter Überzug mit einem hervorragenden Formtrennvermögen bezuglich Glas bei der Formgebung bei einer hohen Temperatur von 600°C oder mehr sowie ein Formwerkzeug für Glas, das die Hartstoffbeschichtung aufweist, bereitgestellt werden.
  • Eine Hartstoffbeschichtung einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Hartstoffbeschichtung, die auf einer Formgebungsoberfläche eines Grundkörpers eines Formwerkzeugs für Glas ausgebildet ist und ein W und/oder V enthaltendes Borcarbonitrid umfasst, wobei die Zusammensetzung der Beschichtung als Wa1Va2BbCcNd ausgedrückt wird und 0,1 ≤ a1 + a2 ≤ 0,5, 0,05 ≤ b ≤ 0,5, 0,02 ≤ c ≤ 0,15, 0,05 ≤ d ≤ 0,5 und a1 + a2 + b + c + d = 1 gilt.
  • Gemäß der Hartstoffbeschichtung für die Glasformgebung der Ausführungsform der Erfindung wird bzw. werden eines oder zwei von W und V, und B, C und N (nachfolgend auch als W und/oder V enthaltendes Borcarbonitrid bezeichnet) derart zugesetzt, dass ein vorgegebenes Verhältnis vorliegt, wodurch eine Erhöhung der Härte der Beschichtung erreicht werden kann, während das Schmiervermögen einer BCN-Schicht maximal genutzt wird, und folglich wird selbst bei einer Hochtemperaturformgebung ein hervorragendes Formtrennvermögen von Glas erhalten. D. h., da die BCN-Schicht BN-Bindungen aufweist, weist sie ein hervorragendes Schmiervermögen und ein hervorragendes Formtrennvermögen bezüglich Glas sowie eine mäßige Härte auf, jedoch ist die Härte verglichen mit der DLC-Schicht gering. Da das Formtrennvermögen mit zunehmender Härte der Beschichtung verbessert wird, ist es essentiell, eine Erhöhung der Härte der Beschichtung zu erreichen. Beide Nitride, die von W und V gebildet werden, weisen eine extrem große Härte auf, und eines oder zwei von W und V wird bzw. werden B, C und N derart zugesetzt, dass ein vorgegebenes Verhältnis vorliegt, wodurch die Härte der BCN-Schicht erhöht werden kann und folglich das Formtrennvermögen des Formwerkzeugs für Glas bezüglich Glas nach der Hochtemperaturformgebung bei 600°C oder mehr verbessert werden kann.
  • Darüber hinaus ist die Hartstoffbeschichtung der Ausführungsform der Erfindung die Hartstoffbeschichtung, die auf der Formgebungsoberfläche des Grundkörpers des Formwerkzeugs für Glas ausgebildet ist, und umfasst W, B, C und N, wobei dann, wenn die Cu-kα-Linie bei der Röntgenbeugungsmessung gemäß dem θ-2θ-Verfahren verwendet wird, die Halbwertsbreite einer α-W (110)-Beugungslinie in 2θ von 30° bis 50° innerhalb eines Bereichs von 6,0° bis 8,0° liegt.
  • Durch Zugeben von W zu BCN wird die Härte stärker erhöht. Als Faktor, der die Zunahme der Härte zu diesem Zeitpunkt betrifft, kann die Bildung einer festen Lösung von α-W genannt werden. Wenn die Cu-kα-Linie bei der Röntgenbeugungsmessung gemäß dem θ-2θ-Verfahren verwendet wird, zeigt sich in dem Fall, bei dem W nicht zugesetzt wird, eine amorphe Struktur, und ein Peak, der eine Kristallinität anzeigt, wird nicht festgestellt. Wenn jedoch W zugesetzt wird, erscheint die α-W (110)-Beugungslinie und die Härte wird erhöht. Der Winkel, bei dem der Peak erscheint, liegt in 2θ von 30° bis 50° und die Halbwertsbreite der Linie liegt innerhalb eines Bereichs von 6,0° bis 8,0°. Daher kann die Hartstoffbeschichtung der Ausführungsform der Erfindung aus einem XRD-Messergebnis (Röntgenbeugungsmessergebnis) in der vorstehend beschriebenen Weise spezifiziert werden.
  • Bei einem Formwerkzeug für Glas der Ausführungsform der Erfindung ist die Hartstoffbeschichtung auf der Formgebungsoberfläche des Grundkörpers ausgebildet, wobei die Hartstoffbeschichtung eines oder zwei von W und V umfasst, das bzw. die B, C und N derart zugesetzt ist bzw. sind, dass ein vorgegebenes Verhältnis vorliegt.
  • Die Hartstoffbeschichtung weist vorzugsweise eine Dicke von 100 nm bis 3000 nm auf. Die Hartstoffbeschichtung kann auf der Formgebungsoberfläche des Grundkörpers mittels einer Zwischenschicht ausgebildet sein, die eine amorphe CrSiN-Schicht umfasst. Folglich wird das Haftvermögen der Hartstoffbeschichtung an dem Grundkörper verbessert, was zu einer hervorragenden Dauerbeständigkeit führt.
  • Gemäß der Hartstoffbeschichtung für die Glasformgebung oder das Formwerkzeug für Glas, das die Beschichtung der Ausführungsform der Erfindung aufweist, ist das Formtrennvermögen von Glas nach der Hochtemperaturformgebung bei 600°C oder mehr hervorragend, da die Hartstoffbeschichtung bereitgestellt ist, bei der W und/oder V der BCN-Schicht derart zugesetzt ist bzw. sind, dass ein vorgegebenes Atomverhältnis vorliegt. Darüber hinaus ist die Hartstoffbeschichtung auf dem Grundkörper mittels der Zwischenschicht ausgebildet, welche die amorphe CrSiN-Schicht umfasst, wodurch das Haftvermögen zwischen der Hartstoffbeschichtung und dem Grundkörper verbessert wird, was zu einer verbesserten Dauerbeständigkeit führt.
  • 1 ist eine erläuternde Schnittansicht eines Formwerkzeugs für Glas gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 2 ist eine erläuternde Schnittansicht eines Formwerkzeugs für Glas gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform einer Hartstoffbeschichtung und eines Formwerkzeugs für Glas gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
  • Die 1 zeigt ein Formwerkzeug für die Glaslinsenformgebung gemäß einer ersten Ausführungsform, bei dem eine Hartstoffbeschichtung 2 auf einer Linsenformgebungsoberfläche eines Grundkörpers 1 in einer bedeckenden Weise ausgebildet ist. Die Hartstoffbeschichtung 2 umfasst eines oder zwei von W und V, und B, C und N, wobei die Zusammensetzung der Beschichtung als Wa1Va2BbCcNd ausgedrückt wird, wobei die Atom-Zusammensetzungsverhältnisse der jeweiligen Elemente a1, a2, b, c und d den folgenden Bedingungen genügen:
    0,1 ≤ a1 + a2 ≤ 0,5, 0,05 ≤ b ≤ 0,5,
    0,02 ≤ c ≤ 0,15, 0,05 ≤ d ≤ 0,5 und
    a1 + a2 + b + c + d = 1.
  • Da jedes Nitrid, das aus W oder V ausgebildet ist, eine große Härte aufweist, wird mindestens eines von W und V (W und/oder V, das bzw. die auf diese Weise zugesetzt wird bzw. werden, wird bzw. werden als „M" ausgedrückt) zusätzlich zu B, C und N zugesetzt, wodurch die Härte von BCN beträchtlich erhöht werden kann, wobei das BCN ein hervorragendes Schmiervermögen und Formtrennvermögen bezüglich Glas aufweist. Im Hinblick auf eine Zusammensetzung von M, wenn (a1 + a2) weniger als 0,1 beträgt, ist der Härtesteigerungseffekt extrem gering, und daher wird (a1 + a2) so festgelegt, dass es 0,1 oder mehr und vorzugsweise 0,30 oder mehr beträgt. Wenn andererseits M übermäßig zugesetzt wird, werden die Nitride nicht gebildet und die Härte wird vielmehr vermindert, weshalb (a1 + a2) so festgelegt wird, dass es 0,5 oder weniger und vorzugsweise 0,4 oder weniger beträgt. Wenn nur W zugesetzt wird, gilt a2 = 0, und wenn nur V zugesetzt wird, gilt a1 = 0.
  • N ist mit W oder V verknüpft und bildet folglich ein hartes Nitrid. Bei einem später beschriebenen Verhältnis B zu C von d liegt das Verhältnis von N vorzugsweise in einem Bereich von 0,05 bis 0,5. Mehr bevorzugt beträgt es 0,10 bis 0,40.
  • B ist mit N verknüpft und bildet folglich eine B-N-Bindung in der Beschichtung, wodurch das Formtrennvermögen von Glas durch Erhöhen des Schmiervermögens der Beschichtung verbessert wird. Ferner ist B partiell mit W oder V verknüpft und bildet folglich ein hartes Borid. Wenn b, das Verhältnis von B, weniger als 0,05 beträgt, sind diese Effekte extrem gering, so dass die Untergrenze von b als 0,05 und vorzugsweise 0,25 oder mehr festgelegt wird. Wenn jedoch B übermäßig zugesetzt wird, werden weiche BN-Verbindungen übermäßig gebildet, weshalb die Obergrenze des Verhältnisses b als 0,5 und vorzugsweise als 0,45 festgelegt wird.
  • C ist mit W, V oder B verknüpft und bildet folglich ein hartes Carbid, wodurch es zur Erhöhung der Härte beiträgt. Wenn c, das Verhältnis von C, weniger als 0,02 beträgt, ist dieser Effekt extrem gering. Wenn das Verhältnis andererseits mehr als 0,15 beträgt, wird freies C gebildet, das nicht mit M verknüpft ist, was zur Verminderung der Wärmebeständigkeit führt. Daher wird die Untergrenze des Verhältnisses c als 0,02 und vorzugsweise als 0,03 festgelegt und die Obergrenze als 0,15 und vorzugsweise als 0,12 festgelegt.
  • Als ein Faktor, der die Erhöhung der Härte der Hartstoffbeschichtung 2 betrifft, wird die Bildung der festen Lösung von α-W genannt. Die feste Lösung von α-W wird mit einer XRD-Messung gemäß dem θ-2θ-Verfahren spezifiziert. D. h, wenn die Cu-kα-Linie verwendet wird, zeigt sich in dem Fall, bei dem W nicht zugesetzt wird, die amorphe Struktur, und der Peak, der eine Kristallinität anzeigt, wird nicht festgestellt. Wenn jedoch durch die Zugabe von W die feste Lösung von α-W gebildet wird, erscheint die α-W (110)-Beugungslinie und die Härte wird erhöht. Der Winkel, bei dem der Peak erscheint, liegt in 2θ von 30° bis 50° und die Halbwertsbreite der Linie liegt innerhalb eines Bereichs von 6,0° bis 8,0°.
  • Die Dicke der Hartstoffbeschichtung beträgt im Hinblick auf die Sicherstellung der Dauerbeständigkeit vorzugsweise 100 nm oder mehr. Wenn die Dicke jedoch übermäßig groß ist, wird die Oberflächenrauhigkeit erhöht, was das Formtrennvermögen von Glas vermindert. Daher ist die Obergrenze der Dicke auf 3000 nm und mehr bevorzugt auf 1000 nm festgelegt.
  • Der Grundkörper ist aus verschiedenen Stahlmaterialien, wie z. B. aus bearbeitbarem unlegierten Stahl, bearbeitbarem Legierungsstahl, Werkzeugstahl und rostfreiem Stahl, oder aus Metallmaterialien, wie z. B. einer gesinterten Hartstofflegierung ausgebildet, und eine Zwischenschicht, wie z. B. eine Plattierungsschicht oder eine thermisch gespritzte Schicht, kann auf einer Oberfläche des Grundkörpers ausgebildet sein. Die Hartstoffbeschichtung wird auf dem Grundkörper typischerweise durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Zur Bildung der Hartstoffbeschichtung können jedoch auch verschiedene physikalische oder chemische Dampfabscheidungsverfahren, wie z. B. ein Ionenplattierverfahren und ein Laserabtragungsverfahren, eingesetzt werden.
  • Als nächstes wird ein Formwerkzeug für die Glaslinsenformgebung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. Die Elemente, die mit denjenigen des Formwerkzeugs für die Glaslinsenformgebung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung ist weggelassen.
  • In dem Formwerkzeug gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Hartstoffbeschichtung 2 auf dem Grundkörper 1 in einer bedeckenden Weise mittels einer Zwischenschicht 3 ausgebildet, die eine amorphe CrSiN-Schicht umfasst. Durch die Bereitstellung der Zwischenschicht 3 kann das Haftvermögen zwischen dem Grundkörper 1, der ein Metallmaterial umfasst, und der Hartstoffbeschichtung 2 verbessert werden. Die CrSiN-Schicht wird auf einer Formgebungsoberfläche des Grundkörpers 1 durch ein Sputterverfahren oder dergleichen ausgebildet, und wenn sie in der Zusammensetzung (SixCr1-x)N vorliegt und ungeachtet der Menge von N x = 0,5 bis 0,9 eingesetzt wird, wird eine amorphe Struktur erhalten. Wenn die Dicke der Schicht weniger als 100 nm beträgt, ist der Effekt der Verbesserung des Haftvermögens extrem gering, weshalb die Dicke der Schicht vorzugsweise 100 nm oder mehr beträgt. Wenn jedoch die Dicke übermäßig groß ist, wird die Oberflächenrauhigkeit erhöht, wodurch das Formtrennvermögen vermindert wird. Daher beträgt die Dicke vorzugsweise 3000 nm oder weniger und sie liegt mehr bevorzugt in einem Bereich von 500 nm bis 1000 nm.
  • Nachstehend wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit Beispielen genauer beschrieben, jedoch soll die Ausführungsform der Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt sein.
  • Beispiel 1
  • Beschichtungen mit den in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen wurden auf Grundkörpern unter Verwendung einer Abscheidungsvorrichtung gebildet, die eine Sputterverdampfungsquelle mit Targets aufweist, die Metallelemente M bzw. B enthalten. Die Grundkörper waren aus einer gesinterten Hartstofflegierung ausgebildet und die Oberflächen zur Beschichtungsbildung waren auf Spiegelglanz poliert.
  • Die Hartstoffbeschichtungen wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt. Ein Substrat wurde in die Vorrichtung eingebracht, die Vorrichtung wurde auf 1 × 10–3 Pa oder weniger evakuiert, der Grundkörper wurde auf etwa 400°C erhitzt und dann einer Sputterreinigung unter Verwendung von Ar-Ionen unterzogen. Bei der Sputterabscheidung wurde ein Target mit einem Durchmesser von 15,2 cm (6 Zoll) verwendet und die Eingangsleistung wurde an einer Seite des B-enthaltenden Targets auf 2 kW eingestellt und die Eingangsleistung wurde an einer Seite des M-enthaltenden Targets in einem Bereich von 0,5 bis 3,0 kW variiert, so dass die Zusammensetzung eingestellt wurde. Bei der Abscheidung wurde das Abscheiden unter Verwendung eines Mischgases aus Ar/N2 = 65/35 oder eines Mischgases aus Ar/N2/CH4, wenn C zugesetzt wurde, durchgeführt, wobei der Gesamtdruck 0,6 Pa betrug. Die Dicke wurde auf etwa 1000 nm festgelegt.
  • Die Härte, die Kristallstruktur und das Formtrennvermögen bezüglich Glas der Hartstoffbeschichtungen wurden unter Verwendung der Grundkörper untersucht, auf denen in der vorstehend beschriebenen Weise die Hartstoffbeschichtungen abgeschieden worden sind.
  • Die Härte wurde unter Verwendung eines Nanoindenters, der von Elionix Inc. hergestellt worden ist (unter Verwendung eines Berkovich-Indenters) gemessen. Bei der XRD-Messung wurde die θ-2θ-Messung durchgeführt. Darüber hinaus wurde eine Zusammensetzungsanalyse mit Schichten, die auf Si-Substraten abgeschieden worden sind, unter Verwendung von EDX von SEM (von HITACHI hergestellt, Typ S-3500N) durchgeführt. Die Messbedingungen waren auf eine Beschleunigungsspannung von 20 kV, eine Messvergrößerung von 2000-fach, einen Arbeitsabstand von 15 mm und eine Lebensdauer von 60 s eingestellt.
  • Im Hinblick auf das Formtrennvermögen von Glas wird ein Glasmaterial auf den Hartstoffbeschichtungen auf den Grundkörpern angeordnet, in 30 min auf 600°C erhitzt, 1 Stunde bei 600°C gehalten, einer natürlichen Abkühlung unterzogen und danach wird das Formtrennvermögen des Glasmaterials von den Hartstoffbeschichtungen mit den folgenden vier Stufen durch ein Flächenverhältnis des zurückbleibenden Glases (Haftungsbereich) nach dem Entfernen des Glases bewertet. D. h., eine Probe, bei der das Glas überhaupt nicht auf der Probe verblieb, wurde als ⊙ bewertet, eine Probe, bei der das Glas in einem Ausmaß von 10% oder weniger der Fläche zurückblieb, auf der das Glas auf der Probe angeordnet worden ist, wurde als O bewertet, eine Probe, bei der das Glas in einem Ausmaß von 10% bis 30% der Fläche zurückblieb, auf der das Glas auf der Probe angeordnet worden ist, wurde als Δ bewertet, und eine Probe, bei der das Glas in einem Ausmaß von mehr als 30% der Fläche zurückblieb, auf der das Glas auf der Probe angeordnet worden ist, wurde als × bewertet. Die Untersuchungsergebnisse sind zusammen in der Tabelle 1 gezeigt.
  • Im Hinblick auf die Tabelle 1 wurde bestätigt, dass die Hartstoffbeschichtungen der erfindungsgemäßen Beispiele (Proben Nr. 4 bis 8, 12 bis 16, 20, 23, 25 und 26) eine Härte aufwiesen, die derjenigen einer DLC-Schicht der Probe Nr. 1 entsprach oder höher als diese war, und ein Formtrennvermögen bezüglich Glas aufwiesen, das demjenigen einer BCN-Schicht der Probe Nr. 2 entsprach oder höher als dieses war. Selbst in der MBCN-Schicht in den Beschichtungen der Proben Nr. 3, 9 bis 11, 17 bis 19, 21, 22 und 24, die unzureichende Zusammensetzungsverhältnisse der jeweiligen Elemente aufwiesen, war das Formtrennvermögen bezüglich Glas jedoch im Allgemeinen vermindert. Tabelle 1
    Figure 00100001
    • Anmerkung: Probennummern, die mit einem Stern markiert sind, sind Vergleichsbeispiele. Unterstrichene Zahlen liegen außerhalb des Schutzbereichs der Erfindung.
  • Beispiel 2
  • Zwischenschichten mit den in der Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzungen wurden auf Spiegelglanz-polierten, gesinterten Hartstofflegierungsgrundkörpern unter Verwendung einer Abscheidungsvorrichtung gebildet, die eine Sputterverdampfungsquelle mit einem Cr-Target und einem Si-Target aufweist. Ferner wurden Beschichtungen gemäß der Tabelle auf den Zwischenschichten unter Verwendung einer Abscheidungsvorrichtung gebildet, die eine Sputterverdampfungsquelle mit Targets aufweist, die Metallelemente M bzw. B enthalten.
  • Die Zwischenschicht und die Hartstoffbeschichtungen wurden gemäß dem folgenden Verfahren gebildet. Ein Substrat wurde in die Vorrichtung eingebracht, die Vorrichtung wurde auf 1 × 10–3 Pa oder weniger evakuiert, der Grundkörper wurde auf etwa 400°C erhitzt und dann einer Sputterreinigung unter Verwendung von Ar-Ionen unterzogen. Bei der Sputterabscheidung der Zwischenschichten wurde ein Target mit einem Durchmesser von 15,2 cm (6 Zoll) verwendet und die Eingangsleistung wurde an einer Seite des Cr-enthaltenden Targets auf 0,2 kW eingestellt und die Eingangsleistung wurde an einer Seite des Si-enthaltenden Targets auf 2,0 kW eingestellt. Andererseits wurde bei der Sputterabscheidung der Hartstoffbeschichtungen ein Target mit einem Durchmesser von 15,2 cm (6 Zoll) verwendet und die Eingangsleistung wurde an einer Seite des B-enthartenden Targets auf 2 kW eingestellt und die Eingangsleistung wurde an einer Seite des M-enthaltenden Targets auf 2,0 kW eingestellt. Bei der Abscheidung wurde das Abscheiden unter Verwendung eines Mischgases aus Ar/N2 = 65/35 oder eines Mischgases aus Ar/N2/CH4, wenn C zugesetzt wurde, durchgeführt, wobei der Gesamtdruck 0,6 Pa betrug. Die Dicke der Zwischenschichten wurde in einem Bereich von 50 bis 5000 nm variiert und die Dicke der Hartstoffbeschichtungen wurde ebenfalls in dem gleichen Bereich variiert.
  • Die Zusammensetzung, die Härte, die Ablöseeigenschaften bezüglich eines Grundkörpers und das Formtrennvermögen bezüglich Glas der Hartstoffbeschichtungen wurden unter Verwendung der Grundkörper untersucht, auf denen in der vorstehend beschriebenen Weise die Zwischenschichten und die Hartstoffbeschichtungen abgeschieden worden sind. Die Zusammensetzung, die Härte und das Formtrennvermögen wurden entsprechend Beispiel 1 gemessen und bewertet. Die Schichtablöseeigenschaften wurden in der Weise bewertet, dass ein Ritztest unter Verwendung eines Diamant-Indenters mit einem Radius von 200 μm unter der Bedingung eines Belastungsbereichs von 0 bis 100 N, einer Ritzgeschwindigkeit von 1,0 cm/min und einer Belastungsgeschwindigkeit von 100 N/min durchgeführt wurde und die Belastung, bei welcher die Schicht vollständig ablöst wurde, wurde als Lc2 festgelegt. Die entsprechenden Untersuchungsergebnisse sind zusammen in der Tabelle 2 gezeigt.
  • Aus der Tabelle 2 ergibt sich, dass die Hartstoffbeschichtungen der Proben Nr. 1 bis 16 (alles erfindungsgemäße Beispiele) im Allgemeinen eine Härte aufweisen, die mit der Härte der DLC-Schicht (Probe Nr. 1 in der Tabelle 1) identisch ist oder größer als diese ist, und dass sie ein hervorragendes Formtrennvermögen bezüglich Glas aufweisen. Die Probe Nr. 7 weist jedoch ein geringfügig schlechteres Formtrennvermögen bezüglich Glas auf, da die Dicke der Hartstoffbeschichtung groß ist und 5000 nm beträgt. Die Probe Nr. 8 zeigte keine Verbesserung der Schichtablöseeigenschaften aufgrund der Zwischenschicht, da die Zwischenschicht mit 50 nm extrem dünn ist.
  • Figure 00120001

Claims (5)

  1. Hartstoffbeschichtung zur Glasformgebung, die auf einer Formgebungsoberfläche eines Grundkörpers eines Formwerkzeugs für Glas ausgebildet ist, umfassend: ein W und/oder V enthaltendes Borcarbonitrid wobei, wenn die Zusammensetzung der Beschichtung als Wa1Va2BbCcNd ausgedrückt wird, 0,1 ≤ a1 + a2 ≤ 0,5, 0,05 ≤ b ≤ 0,5, 0,02 ≤ c ≤ 0,15, 0,05 ≤ d ≤ 0,5 und a1 + a2 + b + c + d = 1 gilt.
  2. Hartstoffbeschichtung zur Glasformgebung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Cu-kα-Linie bei der Röntgenbeugungsmessung gemäß dem θ-2θ-Verfahren verwendet wird, die Halbwertsbreite einer α-W (110)-Beugungslinie in 2θ von 30° bis 50° innerhalb eines Bereichs von 6,0° bis 8,0° liegt.
  3. Formwerkzeug für Glas, das eine Hartstoffbeschichtung aufweist, die auf einer Formgebungsoberfläche eines Grundkörpers ausgebildet ist, wobei die Hartstoffbeschichtung aus der Hartstoffbeschichtung zur Glasformgebung nach Anspruch 1 oder 2 ausgebildet ist.
  4. Formwerkzeug für Glas nach Anspruch 3, bei dem die Hartstoffbeschichtung eine Dicke von 100 nm bis 3000 nm aufweist.
  5. Formwerkzeug für Glas nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Hartstoffbeschichtung auf der Formgebungsoberfläche des Grundkörpers mittels einer Zwischenschicht ausgebildet ist, die eine amorphe CrSiN-Schicht umfasst.
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