JP5077251B2 - 金型、金型の製造方法、ガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
成形面を有する基材と、
前記成形面に形成された、クロムを含む保護膜と、を有し、
前記保護膜は、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度よりも大きいことを特徴とする金型。
前記中間膜は、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度以下であることを特徴とする前記1に記載の金型。
基材の成形面に、クロムを含み、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度よりも大きい保護膜を成膜する工程を有することを特徴とする金型の製造方法。
前記基材の成形面に、クロムを含み、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度以下である中間膜を成膜する工程を有することを特徴とする前記4に記載の金型の製造方法。
前記保護膜を成膜する際の成膜条件は、前記中間膜を成膜する際の成膜条件よりも、成膜面に到達するスパッタ粒子の有するエネルギーが小さい条件であることを特徴とする前記5に記載の金型の製造方法。
滴下した前記溶融ガラス滴を前記金型の上で冷却固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記金型は、前記1から3の何れか1項に記載の金型であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記第1の金型と、前記第1の金型に対向する第2の金型とで加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記第1の金型及び前記第2の金型のうち少なくとも一方は、前記1から3の何れか1項に記載の金型であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
金型10の基材11には、予め、製造するガラス成形体等に応じた所定の形状の成形面15を加工しておく(図2(a))。基材11の材質に特に制限はない。好ましく用いることができる材質として、例えば、各種耐熱合金(ステンレス等)、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、各種セラミックス(炭化珪素、窒化珪素等)、カーボンを含んだ複合材料等が挙げられる。また、これらの材質の表面にCVD炭化珪素膜などの緻密な加工層を形成したものであってもよい。
次に、成形面15に中間膜12を成膜する(工程S101、図2(b))。この工程は必ずしも必須の工程ではないが、基材11と保護膜13との間に中間膜12を設けることで保護膜の密着性を向上させることができ、金型10の耐久性をより向上させる効果がある。中間膜12の材質に特に制限はないが、保護膜13の密着性をより向上させる観点からは、クロムを含む材質が好ましい。中でも、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度以下であれば、基材11との密着力が特に強く、金型10の耐久性を向上させることができるため好ましい。なお、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度以下となるような膜の成膜方法については後述する。
次に、成形面15に保護膜13を成膜する(工程S102、図2(c))。保護膜13は、クロムを含み、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度よりも大きくなるように成膜する。
成膜した保護膜13の表面を、エッチングによって粗面化することも好ましい。それにより、滴下した溶融ガラス滴を受ける際や加圧成形する際に、ガラスと金型との間に周囲の気体が閉じこめられ空気溜まりが発生することを抑制することができる。I(110)がI(200)よりも大きい本実施形態の保護膜13は、エッチングによって凹凸が形成されやすく、容易に表面の粗面化を行うことができるという利点がある。更に、I(110)がI(200)以下である中間膜12は、エッチングの進行を阻む効果があるため、中間膜12を設けることで、エッチングの影響が基材11にまで及ぶことを防止することができるという利点がある。
次に、本実施形態の一例であるガラスゴブの製造方法について、図7〜図9を参照しながら説明する。図7はガラスゴブの製造方法の一例を示すフローチャートであり、図8及び図9は本実施形態で使用するガラスゴブの製造装置の模式図である。図8は金型に溶融ガラス滴を滴下する工程(S202)における状態を、図9は、滴下した溶融ガラス滴を金型の上で冷却・固化する工程(S203)における状態を、それぞれ示している。
次に、本実施形態の別の例であるガラス成形体の製造方法について、図10〜図12を参照しながら説明する。図10は、ガラス成形体の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図11及び図12は本実施形態で使用するガラス成形体の製造装置の模式図である。図11は下型に溶融ガラス滴を滴下する工程(S303)における状態を、図12は、滴下した溶融ガラス滴を下型と上型とで加圧する工程(S305)における状態を、それぞれ示している。
図1に示したフローチャートに従い、保護膜13を成膜する際のスパッタガスの圧力がそれぞれ異なる4種類の金型(実施例1〜3、比較例1)を作製した。基材11の材質は炭化珪素(SiC)の焼結体とし、成形面15の形状は平面とした。また、中間膜12及び保護膜13の材質はクロム(Cr)とした。中間膜12及び保護膜13の成膜はスパッタ法により行った。スパッタ装置は、図6に示した平行平板型のスパッタ装置を使用した。ターゲット33は直径152mm(6インチ)のクロムターゲットを用い、ターゲット33と成膜面の間の距離(D)は65mmとした。
上述のように作製した4種類の金型を下型10aとして用いて、図7に示すフローチャートに従ってガラス成形体の製造を行った。ガラス成形体の外径は直径7mm、中心部の厚みは3.5mmとした。ガラス材料にはTgが480℃のリン酸系ガラスを用いた。滴下ノズル23の先端付近の温度は1000℃とし、約190mgの溶融ガラス滴20が滴下するように設定した。また、工程S301における加熱温度は、下型10aが500℃、上型10bが450℃とし、工程S305における加圧の荷重は1800Nとした。なお、上型10bには、実施例1と同じ条件で中間膜12と保護膜13を形成し、表面を粗面化したものを使用した。
10a 下型(金型)
10b 上型(金型)
11 基材
12 中間膜
13 保護膜
15 成形面
20 溶融ガラス滴
21 溶融ガラス
22 溶融槽
23 滴下ノズル
24 ガラスゴブ
25 ガイド
26 ガラス成形体
30 スパッタ装置
P(110) クロムの(110)面の回折ピーク
P(200) クロムの(200)面の回折ピーク
I(110) クロムの(110)面の回折ピーク強度
I(200) クロムの(200)面の回折ピーク強度
Claims (10)
- ガラスゴブ又はガラス成形体を製造するための金型において、
成形面を有する基材と、
前記成形面に形成された、クロムを含む保護膜と、を有し、
前記保護膜は、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度よりも大きいことを特徴とする金型。 - 前記基材と前記保護膜との間に、クロムを含む中間膜を有し、
前記中間膜は、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度以下であることを特徴とする請求項1に記載の金型。 - 前記保護膜の表面は、成膜後に粗面化されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の金型。
- ガラスゴブ又はガラス成形体を製造するための金型の製造方法において、
基材の成形面に、クロムを含み、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度よりも大きい保護膜を成膜する工程を有することを特徴とする金型の製造方法。 - 前記保護膜を成膜する工程に先立って、
前記基材の成形面に、クロムを含み、X線回折によるクロムの(110)面の回折ピーク強度が、クロムの(200)面の回折ピーク強度以下である中間膜を成膜する工程を有することを特徴とする請求項4に記載の金型の製造方法。 - 前記保護膜及び前記中間膜は、何れもスパッタにより成膜され、
前記保護膜を成膜する際の成膜条件は、前記中間膜を成膜する際の成膜条件よりも、成膜面に到達するスパッタ粒子の有するエネルギーが小さい条件であることを特徴とする請求項5に記載の金型の製造方法。 - 前記保護膜を成膜する際の成膜条件は、前記中間膜を成膜する際の成膜条件よりも、真空チャンバ内のスパッタガスの圧力が高いことを特徴とする請求項6に記載の金型の製造方法。
- 前記保護膜の表面をエッチングにより粗面化する工程を有することを特徴とする請求項4から7の何れか1項に記載の金型の製造方法。
- 金型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を前記金型の上で冷却固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記金型は、請求項1から3の何れか1項に記載の金型であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。 - 第1の金型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記第1の金型と、前記第1の金型に対向する第2の金型とで加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記第1の金型及び前記第2の金型のうち少なくとも一方は、請求項1から3の何れか1項に記載の金型であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
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