JPH0226841A - 光学ガラス成形用モールド材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ガラス素子の成形用型、特に光学ガラス素子
としてのレンズ、プリズムなどを作製するための光学ガ
ラス成形用モルード材に関するものである。

（従来の技術） 従来、光学ガラスを加熱軟化させてプレスにより所望形
状の光学ガラス素子を成形するための成形用型としては
、ステンレス調や超硬合金が用いられている。しかし、
これらの型材と加熱軟化したガラスとの離型性又は成形
したガラス素子の表面形状精度から短寿命であるという
問題がある。この問題を解決するためのガラス成形用型
が多数提案されており、その代表的なものに、特開昭６
１−２６６３２１号公報及び特開昭６３−５０３３４号
公報がある。

（発明が解決しようとする問題点） 特開昭６１−２６６３２１号公報は、金型自体を導電性
セラミックスにより構成し、その成形面に鏡面加工を施
し、金型自体を通電により発熱させるようにしたガラス
成形用金型、又はこの成形面にＳｉの炭化物、窒化物で
なる被膜を被覆してなるガラス成形用金型が示されてい
る。

この特開昭６１−２６６３２１号公報のガラス成形用金
型は、導電性セラミックスで構成されていて、その金型
自体を通電により発熱させるために金型の成形面での加
熱温度が均一化されるという長所を有しており、又成形
面に炭化物や窒化物でなる被膜を被覆した場合には、従
来の鋼や超硬合金でなる金型に比較して、加熱軟化した
ガラスが離型しやすくなるというすぐれたものであるけ
れども、成形ガラスの面アラサが荒くなりやすいこと、
特に、型材の成形面を鏡面研摩して、その鏡面研摩の面
精度を有するガラス面にガラスを成形するのが困難であ
ること、成形ガラスが着色しやすいこと及び型材とガラ
スとの離型性に対してまだ満足できないという問題があ
る。

特開昭６３−５０３３４号公報は、超硬合金上に、Ｎｂ
Ｎ、　ＺｒＮ、　　ＡｌＮの金属窒化物層を形成した光
字ガラス素子の成形用型が示されている。

この特開昭６３−　５０３３４号公報の光学ガラス素子
の成形用型は、超硬合金とガラスが直接接触しないこと
から、従来の鋼や超硬合金でなる成形用型に比較して、
加熱軟化したガラスとの反応性が少なく離型性にすぐれ
ているけれども、成形ガラスが着色しやすいこと、特に
、型材の成形面を鏡面研摩して、その鏡面研摩の面精度
を有するガラス面にガラスを成形するのが困難であるこ
と、及びガラスと窒化物との反応が生じることから離型
性にまだ満足できないという問題がある。

本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具体
的には成形用型の少なくとも形成面に酸化クロム、酸炭
化クロム、酸窒化クロム又は醸成窒化クロムの中の少な
くとも１種のクロム含有物質の焼結体、もしくほこのク
ロム含有物質の被覆膜として存在させてなる光学ガラス
成形用モルード材の提供を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、光字素子として各種の用途で用いられる
ガラス、特に溶融状態のガラスに対する濡れ性０発泡性
、腐蝕性及び着色性の観点からガラス成形用型について
検討していた所、クロムと酸素の含有した材料がガラス
成形用型材にすぐれているという知見を得て、本発明を
完成するに至ったものである。

すなわち、本発明の光学ガラス成形用モルード材は、成
形用型の少なくとも成形面が酸化クロム、酸炭化クロム
、酸窒化クロム又は醸成窒化クロムの中の少なくとも１
種のクロム含有物質の焼結体でなることを特徴とするも
のである。

本発明の光学ガラス成形用モルード材は、例えば鋼、又
は超硬合金やサーメットなどの焼結合金を基材とする成
形用型の少なくとも成形面をクロム含有物質の焼結体で
構成する複合型、又は成形用型の全体をクロム含有物質
の焼結体で構成する場合でもよい。この内、複合型にす
る場合は、成形型の成形面を、例えば肉厚１〜５ｍｍに
成形してなる成形面部をクロム含有物質の焼結体で作製
し、成形型の外周部及び低面部を鋼、銅合金、焼結合金
、セラミックス焼結体又は炭素の基材で作製し、この成
形面部と基材とを従来から行われているロー付は法又は
メタライズ法でもって複合型にすることができる。ここ
でいう成形面とは、所望の形状にガラスを成形するとき
に、ガラスがプレス成形されるときに型材と直接接触す
る型材面のことである。この成形面部と基材とでなる複
合型の成形型の場合は、成形面部のガラスに対する効果
と基材の強度が複合されて長寿命になることから好まし
いことである。

本発明の光学ガラス成形用モルード材におけるクロム含
有物質の焼結体は、クロム含有物質を周期律表４ａ、　
５ａ、　６ａ族金属（Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｈｆ、　Ｖ、　
Ｎｂ、　Ｔａ。

Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ）の酸化物、炭化物、窒化物、硼化
物。

Ｓｉ、　Ｂの酸化物、窒化物、炭化物、Ａｌの酸化物、
窒化物、アルカリ土類金属（Ｂｅ、　Ｍｇ、　Ｃａ、　
Ｓｒ。

Ｂａ）の酸化物、希土類金属（Ｓｃ、　Ｙ、　Ｌａ、　
Ｃｅ、　Ｐｒ。

Ｎｄ、　Ｓｍ、　Ｅｕ、　Ｇｄ、　Ｔｂ、　Ｄｙ、　ｌ
ｌｏ、　Ｅｒ、　Ｔｍ、　Ｙｂ、　Ｌｕ）の酸化物及び
これらの相互固溶体の中の少なくとも１種の化合物の５
０ｖｏｌ％以下でもって置換すると緻密な焼結体及び高
強度、高硬度の焼結体が得られることから好ましいこと
である。この化合物は、化合物の種類によってはクロム
含有物質との相互固溶体として存在する場合とクロム含
有物質の粒界に存在する場合がある。また、クロム含有
物質をＮｂ、　Ｔａ、　Ｃｒ、　’Ｔ１．　Ｒｕ、　Ｒ
ｈ、　Ｐｄ、　Ｒｅ、　Ｉｒ、　ＰＬ。

＾Ｕの中の少なくとも１種の金属又は合金の５０ｖｏβ
％以下でもって置換すると耐熱衝撃性にすぐれることか
ら好ましいことである。

本発明の光学ガラス成形用モルード材における焼結体に
は、クロム含有物質が少なくとも５０ｖｏｆｉ％含有し
ていれば溶融ガラスに対する効果があり、溶融ガラスに
対する効果と焼結体の特性上から、特にクロム含有物質
が８０〜９０ｖＯβ％含有していると好ましいことであ
る。

このクロム含有物質の焼結体に対して、クロム含有物質
を主成分とする被覆膜で構成した成形用型も上述と同様
の効果があるものである。

すなわち、本発明の光学ガラス成形用モルード材は、成
形用型基材の少なくとも成形面が酸化クロム、醸成化ク
ロム、酸窒化クロム又は醸成窒化クロムの中の少なくと
も１種のクロム含有物質を主成分とする被覆膜でなるこ
とを特徴とするものである。

本発明の光学ガラス成形用モルード材における被覆膜は
、従来から行われている化学蒸着法＋ＣＶＴｌ法）、物
理蒸着法ＩＰＶＤ法）又は溶射法により形成される膜、
もしくは、例えば酸化処理により生じる酸化物膜からな
る場合でもよいものである。

本発明の成形用型基材としては、鋼、銅合金。

焼結合金、セラミックス焼結体又は炭素などを用いるこ
とができる。

特に、基材が超硬合金であって、この基材の表面に形成
される被覆膜がクロム含有物質でなる場合には、基材と
被覆膜との密着性、基材の強度及び被覆膜の溶融ガラス
に対する効果から好ましいことである。また、基材が鋼
であって、この基材の表面に形成される被覆膜が少なく
とも５０ＶｏＩ２％のクロム含有物質でなる溶射膜であ
る場合には上述と同様に、特に好ましいことである。

本発明の光学ガラス成形用モルード材は、従来の粉末冶
金による方法でもって焼結体を作製すること、又は従来
の被覆膜の形成方法を応用することにより作製すること
ができるものである。

（作用） 本発明の光学ガラス成形用そルート材は、クロム含有物
質の焼結体又はクロム含有物質を生成分とする被覆膜が
成形用型と溶融ガラスとの濡れを阻止し、溶融ガラスへ
の着色も防止し、溶融ガラス中への発泡性も抑止し、ま
た成形用型と溶融ガラスとの反応を阻止し、さらにクロ
ム含有物質自体の潤滑性作用との相剰効果でもって成形
用型及び被成形材のガラスの表面の荒れを防止する作用
をしているものである。

（実施例） 実施例１ 平均粒度０．１　μｍのＣｒｚＯ＊粉末と平均粒度１ｕ
ｍのＺｒＯｓ粉末を用いて、９１．３ｖｏｌ％Ｃｒ１Ｌ
−８，７ｖｏ２％Ｚｒ０ｚ　（９０ｗｔ％Ｃｒａｂ、−
１０ｗｔ％Ｚｒ０２）に配合し、この配合粉末と超硬合
金製ボールと有機溶剤をポリウレタン内張りしたステン
レス製容器中に入れて４８時間混合後、乾燥して混合粉
末を得た。この混合粉末を約１３Ｘ　１３Ｘ　５　ｍｍ
の焼結体になるようにプレス成形した後、ｌ　Ｘ　Ｉｎ
弓ｍｍＨｇの真空中、　１５５０℃１時間保持にて焼結
し１次いでアルゴン雰囲気中、　１５００気圧の圧力、
　１３５０℃の温度、１時間保持の条件で熱間静水圧処
理［ＨＩＰ処理）を行って本発明品１を得た。

比較として、約１３Ｘ　１３Ｘ　５　ｍｍの形状からな
る市販の各種材料を準備した。

本発明品ｌと市販の各種比較品の焼結体特性を調べて第
１表に示した。この第１表の本発明品ｌ及び比較品をそ
れぞれ鏡面研摩した後、約４×４Ｘ４ｍｍに成形してな
る市販の鉛ガラス、ホウ酸ガラスＡ、ホウ酸ガラスＢの
それぞれを本発明品ｌ及び各種比較品の鏡面研摩面に置
いて、これを真空炉中のＢＮルツボ内に設置した。次い
で、真空炉をｌ　Ｘ　ＩＱ−”ｍｍ１１ｇの真空にした
後、アルゴンガスを流入して鉛ガラスの場合は７００℃
、１時間保持の条件、ホウ酸ガラスＡ、ホウ酸ガラスＢ
の場合は８００℃、１時間保持の条件でもって処理して
、各種焼結体の鏡面研摩面上のガラス中の泡の量、焼結
体とガラスとの濡れ角、焼結体の鏡面研摩面の腐蝕の状
態を調べ、さらにホウ酸ガラス已に対してはガラスの着
色状態も調べて、これらの結果を第２表に示した。

実施例２ 実施例１で用いたＣｒａｂ２粉末を用いて窒素雰気中、
圧力　１００ｋｇ／ｃｍ’　、温度１６００℃で１時間
保によりホットプレスして１本発明品２を得た。

施例１で用いたＣｒ２Ｏ５粉末９２．９ｖｏｊ２％に７
１〕β％のＭｇＯ粉末を加えて実施例１と同様にして金
粉末とした後、上記本発明品２と同様にホップレスして
、本発明品３を得た。実施例１で用たＣｒ２０ａ粉末７
８．７ｖｏｌ％に８．４ｖｏｊ２％のＺｒ０ｚ粉と１２
．９ｖｏｎ％のＡｆｉ　、０．粉末を加えて実施例１同
様にして混合及び成形した後、Ｉ　Ｘ　１０−”ｍｍ１
１ｇ空中、１６００℃１時間保持にて焼結して本発明品
を得た。実施例１で用いたＣｒ２Ｏ，粉末９８７］氾％
に　１．３ｖｏｆ１％のＰＬ粉末を加えて混合後、温１
５００℃の他は本発明品２と同様にホットプレスで本発
明品５を得た。実施例１で用いたＣｒ２Ｌ未９２．６ｖ
ｏｎ％に７．４ｖｏｆ１％のＣ「粉末を加えて実例１と
同様に混合及び成形した後、真空中、５５０℃１時間保
持にて焼結して本発明品６を得。実施例！で用いたＣｒ
ｚＬ粉末４８ｖｏ　１２％に５２ｖｏｎ％のＣ「粉末を
加えて実施例１と同様に混合及び成形した後、窒素雰囲
気中、圧力　１００ｋｇ／ｃｍ”。

温度１４５０℃で１時間保持によりホットプレスし、次
いで酸素分圧１　ｍｍＨｇの炉中で９００℃１時間処理
して、焼結体の表面から内部の５μｍの層がＣｒａｂｓ
の膜で、さらに内部の５００μｍまでは内部はどＣｒａ
ｂｓの減少した傾斜構造になっている本発明品７を得た
。５ＫＤ６１のダイス鋼の表面にプラズマ溶射によって
８６．３ｖｏｊｌＬ％ＣｒｚＯ＊　　９．６　ｖｏｌ％
５ｉｎｓ　−４，ｌ　ｖｏｌ％Ｚｒ０ｉ成分でなる約５
００μｍの膜を形成させて本発明品８を得た。実施例１
と同様にして２９ｖｏＪ２％Ｃｒ２０ｚ　−３８ｖｏ、
９％ＡＪ２．０．−３３ｖｏβ％ＺｒＬ成分でなる焼結
体を作製し、この焼結体の表面にクロム酸（ＨｚＣｒ０
４）を塗付及び乾燥後、大気中、５００℃１時間保持の
熱処理を数回繰返すことにより約３００μｍのＣｒａｂ
３被膜を作製して本発明品９を得た。市販のＡｌ、０．
−ＴｉＣ基焼結体の表面に、４ｖｏＡ％ＣｒＣｊ２　ｓ
　　６　ｖａｎ％Ｃｏｗ　−９０ｖｏ尼％１１２ガス中
１１００℃、１時間保持のＣＶＴＩ法により約５μｍの
ＣｒａＬ膜を形成して本発明品ＩＯを得た。市販のＷＣ
−Ｃｏ系超硬合金の表面に、Ａ「気流中ＣｒＪ、ターゲ
ットをスパッタさせるＰＶＤ法により約２μｍのＣｒａ
ｂｓ膜を形成して本発明品口を得た。

これらの本発明品２〜１１をそれぞれ鏡面研摩した後、
この鏡面研摩面に実施例１で用いた鉛ガラスを置いて実
施例１と同様の条件でもって試験をし、鉛ガラスに対す
る本発明品２〜１１のそれぞれの反応状態を実施例１と
同様に調べて、その結果を第３表に示した。

以下余白 第３表 命が向上するという産業上有用なものである。

特許出願人　東芝タンガロイ株式会社 （発明の効果）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）成形用型の少なくとも成形面が酸化クロム、酸炭
   化クロム、酸窒化クロム又は酸炭窒化クロムの中の少な
   くとも１種のクロム含有物質の焼結体でなることを特徴
   とする光学ガラス成形用モルード材。
2. （２）上記クロム含有物質は、周期律表４ａ、５ａ、６
   ａ族金属の酸化物、炭化物、窒化物、硼化物、Ｓｉ、Ｂ
   の酸化物、窒化物、炭化物、Ａｌの酸化物、窒化物、ア
   ルカリ土類金属の酸化物、希土類金属の酸化物及びこれ
   らの相互固溶体の中の少なくとも１種の化合物が５０ｖ
   ｏｌ％以下置換されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光学ガラス成形用モルード材。
3. （３）上記クロム含有物質は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、
   Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの中の少な
   くとも１種の金属又は合金が５０ｖｏｌ％以下置換され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の光学ガラス成形用モルード材。
4. （４）成形用型基材の少なくとも成形面が酸化クロム、
   酸炭化クロム、酸窒化クロム又は酸炭窒化クロムの中の
   少なくとも１種のクロム含有物質を主成分とする被覆膜
   でなることを特徴とする光学ガラス成形用モルード材。
5. （５）上記基材が超硬合金からなり、上記被覆膜が酸化
   クロムでなることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載の光学ガラス成形用モルード材。
6. （６）上記基材が鋼からなり、上記被覆膜が酸化クロム
   を主成分とする溶射被覆膜でなることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の光学ガラス成形用モルード材。