JPH0429612B2 - - Google Patents
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- JPH0429612B2 JPH0429612B2 JP59194463A JP19446384A JPH0429612B2 JP H0429612 B2 JPH0429612 B2 JP H0429612B2 JP 59194463 A JP59194463 A JP 59194463A JP 19446384 A JP19446384 A JP 19446384A JP H0429612 B2 JPH0429612 B2 JP H0429612B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/10—Die base materials
- C03B2215/11—Metals
-
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- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明はプレス成形用金型の表面処理及びその
材質に関するもので、特にガラス製品のプレス成
形用金型に係わるものである。
材質に関するもので、特にガラス製品のプレス成
形用金型に係わるものである。
従来技術
ガラスを加熱プレスにより所定の成形品にする
ことは特公昭55−11624号公報によつて公知であ
るが、離型性の問題から特に像形成用光学レンズ
に要求される厳密な表面形状および表面特性は達
成されていない。
ことは特公昭55−11624号公報によつて公知であ
るが、離型性の問題から特に像形成用光学レンズ
に要求される厳密な表面形状および表面特性は達
成されていない。
この離型性はプレス金型の材質に起因するガラ
スの濡れ性に大きく依存しているからである。
スの濡れ性に大きく依存しているからである。
最近、ガラス状炭素、タングステン合金または
石英ガラスより成る金型を用いることが米国特許
第4098596号やオランダ国特許第80030号明細書に
開示され、またSUS400系ステンレスよりなる金
型を用いることが米国特許第316861号明細書に開
示されている。
石英ガラスより成る金型を用いることが米国特許
第4098596号やオランダ国特許第80030号明細書に
開示され、またSUS400系ステンレスよりなる金
型を用いることが米国特許第316861号明細書に開
示されている。
しかしながら、これら従来の金型においては、
以下に記載するような問題点を有している。たと
えば、ステンレス等の金属はガラスの成形および
熱間加圧の温度サイクルにより結晶粒の成長を生
じて結晶構造が変わり、その結果表面が肌荒れし
たものとなる。これは表面形状や離型性を劣化さ
せて成形早期に製品の平滑度や光沢を損い、また
金型の寿命を非常に短くする欠点がある。
以下に記載するような問題点を有している。たと
えば、ステンレス等の金属はガラスの成形および
熱間加圧の温度サイクルにより結晶粒の成長を生
じて結晶構造が変わり、その結果表面が肌荒れし
たものとなる。これは表面形状や離型性を劣化さ
せて成形早期に製品の平滑度や光沢を損い、また
金型の寿命を非常に短くする欠点がある。
他方、ガラス状炭素は酸化しやすく、構造的に
弱く、面に掻き傷を受けやすく、熱伝導度が低
く、また耐破壊衝撃力も低い。
弱く、面に掻き傷を受けやすく、熱伝導度が低
く、また耐破壊衝撃力も低い。
これら全ては、ガラスを加熱軟化して加圧成形
するためには望ましくないものである。さらに、
石英ガラスは濡れ性を有し、熱伝導度も低いの
で、ガラス状炭素と同様に金型材としては充分で
はない。出願人の調査したところによれば特に高
温耐酸化性及び離型性に優れたものはなかつた。
するためには望ましくないものである。さらに、
石英ガラスは濡れ性を有し、熱伝導度も低いの
で、ガラス状炭素と同様に金型材としては充分で
はない。出願人の調査したところによれば特に高
温耐酸化性及び離型性に優れたものはなかつた。
そこで、望ましいガラス成形特性を有し、且
つ、構造的及び熱的特性の向上した金型材料の開
発が強く望まれていたのである。
つ、構造的及び熱的特性の向上した金型材料の開
発が強く望まれていたのである。
発明の目的
本発明は、前述した従来技術の欠点としての諸
問題を解消し、研削、研磨工程なしで光学表面性
能を有するガラス成形面を形成した光学素子プレ
ス成形用金型を提供することを目的とするもので
ある。
問題を解消し、研削、研磨工程なしで光学表面性
能を有するガラス成形面を形成した光学素子プレ
ス成形用金型を提供することを目的とするもので
ある。
発明の概要
本発明は、ステンレス鋼、Ni基合金の様な金
属基材よりなる金型本体のプレス成形面に対し
て、PVD（物理的蒸着法）又はCVD（化学的蒸着
法）等を用いてHfNのセラミツク層又はSi3N4の
セラミツク層とHfNのセラミツク層を交互に積
層したもので、ガラス製品、特に光学素子として
のレンズやプリズムの成形を研削、研磨工程なし
に行うことができるものである。
属基材よりなる金型本体のプレス成形面に対し
て、PVD（物理的蒸着法）又はCVD（化学的蒸着
法）等を用いてHfNのセラミツク層又はSi3N4の
セラミツク層とHfNのセラミツク層を交互に積
層したもので、ガラス製品、特に光学素子として
のレンズやプリズムの成形を研削、研磨工程なし
に行うことができるものである。
実施例
以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。第１図は本発明の実施例を示す金型の断面図
で、１は金型本体、２はそのプレス成形面にコー
テイング層としてのセラミツク層を設けたもので
ある。
る。第１図は本発明の実施例を示す金型の断面図
で、１は金型本体、２はそのプレス成形面にコー
テイング層としてのセラミツク層を設けたもので
ある。
（第１実施例）
金型本体１をマルテンサイト系のステンレス鋼
SUS420−J2基材にて成形し、そのプレス成形面
に対し、PVD（物理的蒸着法）の一種である反応
性イオンプレーテイング法を用いてHfN層を形
成したものである。
SUS420−J2基材にて成形し、そのプレス成形面
に対し、PVD（物理的蒸着法）の一種である反応
性イオンプレーテイング法を用いてHfN層を形
成したものである。
HfNは融点が3300度と極めて高い物質である。
その為、ガラス成形用型としての使用温度（だい
たい400〜700℃）では、非常に安定であり、ガラ
スとの反応性が低く、ガラスが融着しにくい。特
に、窒素（N2）雰囲気においては安定で、ガラ
スとの濡れ性が悪く離型性が良い。
その為、ガラス成形用型としての使用温度（だい
たい400〜700℃）では、非常に安定であり、ガラ
スとの反応性が低く、ガラスが融着しにくい。特
に、窒素（N2）雰囲気においては安定で、ガラ
スとの濡れ性が悪く離型性が良い。
また、ビツカース硬さも1500〜1700と硬く、成
形面に傷が付きにくい。この高い硬度を高温下に
ても保つため、ガラス成形用型として極めて優れ
ている。
形面に傷が付きにくい。この高い硬度を高温下に
ても保つため、ガラス成形用型として極めて優れ
ている。
図３に、その反応性イオンプレーテイング装置
の概略図を示す。
の概略図を示す。
イオンプレーテイングは、真空蒸着膜の基板へ
の付着強度を高める目的から、蒸着粒子をイオン
化し、電界により加速してから基盤（金型）の表
面に付着させる方法である。
の付着強度を高める目的から、蒸着粒子をイオン
化し、電界により加速してから基盤（金型）の表
面に付着させる方法である。
１は真空系で、ルツボ５に蒸発物質Hfを入れ
て電子銃からの電子ビームによつて照射すると、
ルツボ内の物質Hfはスパツタリングを起こして
蒸発する。これにRFコイル電極２により電界を
かけて蒸発した蒸発物質であるHfの粒子３をイ
オン化し、加速することにより基盤４（金型）の
表面にコーテイングを行うのである。この時、蒸
発物質Hfが雰囲気ガスN2と反応して所定の分子
プラズマとなつて金型の表面に打込まれ薄膜を形
成するのである。
て電子銃からの電子ビームによつて照射すると、
ルツボ内の物質Hfはスパツタリングを起こして
蒸発する。これにRFコイル電極２により電界を
かけて蒸発した蒸発物質であるHfの粒子３をイ
オン化し、加速することにより基盤４（金型）の
表面にコーテイングを行うのである。この時、蒸
発物質Hfが雰囲気ガスN2と反応して所定の分子
プラズマとなつて金型の表面に打込まれ薄膜を形
成するのである。
この時の基盤温度は、450〜500℃が適当であ
る。
る。
このようにして形成された第２実施例のプレス
成形面硬度は、金型本体がSUS−420J2の場合、
Hv＝650〜680Kg／mm2であつたが、HfN層の形成
によりHv＝1700Kg／mm2まで向上した。
成形面硬度は、金型本体がSUS−420J2の場合、
Hv＝650〜680Kg／mm2であつたが、HfN層の形成
によりHv＝1700Kg／mm2まで向上した。
また、腐食性ガス（HCl）による高温耐腐食性
試験によれば、第４図に示すような結果を得た。
特に300℃以上の環境においては、HfNをコーテ
イングした第２実施例のものと、HfNコーテイ
ングを施さないものとの差が大きく、HfNをコ
ーテイングしたものは著るしく耐腐食性に優れて
いることが判明した。
試験によれば、第４図に示すような結果を得た。
特に300℃以上の環境においては、HfNをコーテ
イングした第２実施例のものと、HfNコーテイ
ングを施さないものとの差が大きく、HfNをコ
ーテイングしたものは著るしく耐腐食性に優れて
いることが判明した。
また、イオンプレーテイング法によりコーテイ
ング層は、剥離、脱落等が極めて少なく、メツキ
等の処理に比較して、その付着強度は格段に優れ
ていることも判明した。
ング層は、剥離、脱落等が極めて少なく、メツキ
等の処理に比較して、その付着強度は格段に優れ
ていることも判明した。
なお、本金型を用いて、400℃にてレンズの成
型実験を行つたところ、10000個以上の成型に耐
えることが確認できた。
型実験を行つたところ、10000個以上の成型に耐
えることが確認できた。
（第２実施例）
また、金型本体を合金工具鋼材SKD61基材で
構成し、金型面に対してプラズマ溶射による窒化
ケイ素Si3N4の薄膜層とイオンプレーテイング法
によるHfNの薄膜層とを交互に積層したもの第
１実施例と同等の効果を有するものであり、成形
品の材質又は温度に応じて層の位置や厚さを選択
することにより優れた作業性を有するものであ
る。
構成し、金型面に対してプラズマ溶射による窒化
ケイ素Si3N4の薄膜層とイオンプレーテイング法
によるHfNの薄膜層とを交互に積層したもの第
１実施例と同等の効果を有するものであり、成形
品の材質又は温度に応じて層の位置や厚さを選択
することにより優れた作業性を有するものであ
る。
プラズマCVD法は、第２図に示すように、ア
ルミ製のベース７とベルジヤー４にて囲まれた反
応室内の反応ガス導入口３よりSi3H4及びNH3の
反応ガスを導入し、RFコイル６によりプラズマ
を発生させ、円盤状電極５，５間に第１図に示す
ような金型本体を設置し、金型本体の表面に
Si3N4層を析出させるのである。
ルミ製のベース７とベルジヤー４にて囲まれた反
応室内の反応ガス導入口３よりSi3H4及びNH3の
反応ガスを導入し、RFコイル６によりプラズマ
を発生させ、円盤状電極５，５間に第１図に示す
ような金型本体を設置し、金型本体の表面に
Si3N4層を析出させるのである。
発明の効果
本発明によれば、一般にガラス成形用金型とし
て具備すべき条件としての、耐酸性、耐腐食性、
離型性、耐高温性、加工性、耐ヒートチエツク性
等の性能全てにわたつて優れた改良特性を有し、
特にガラスに対する離型性が良く、高温、常温で
の硬度が高く、金型の局所的変形及び機械的損傷
を受けず、しかも、耐酸化性・耐腐食性が向上し
たために金型面の肌荒れが少なくなり、金型の寿
命も延伸する。また、研削、研磨工程なしに鏡面
成形面を得ることができる等の優れた効果を奏す
るものである。
て具備すべき条件としての、耐酸性、耐腐食性、
離型性、耐高温性、加工性、耐ヒートチエツク性
等の性能全てにわたつて優れた改良特性を有し、
特にガラスに対する離型性が良く、高温、常温で
の硬度が高く、金型の局所的変形及び機械的損傷
を受けず、しかも、耐酸化性・耐腐食性が向上し
たために金型面の肌荒れが少なくなり、金型の寿
命も延伸する。また、研削、研磨工程なしに鏡面
成形面を得ることができる等の優れた効果を奏す
るものである。
第１図は本発明の金型の断面図、第２図は第２
実施例に使用した装置の説明用概略図、第３図は
第１実施例に使用した装置の説明用概略図、第４
図は第１実施例による金型の温度−耐腐食性実験
結果を示すグラフ。 １……金型本体（基材）、２……コーテイング
層。
実施例に使用した装置の説明用概略図、第３図は
第１実施例に使用した装置の説明用概略図、第４
図は第１実施例による金型の温度−耐腐食性実験
結果を示すグラフ。 １……金型本体（基材）、２……コーテイング
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属基材より形成された金型の成形面にHf
の窒化物を主成分とした薄膜層を形成したことを
特徴とするガラス製品成形用金型。 ２ 金属基材がマルテンサイト系ステンレスであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ガラス製品成形用金型。 ３ 金属基材が合金工具鋼であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のガラス製品成形用
金型。 ４ 金型の成形面に設けられた薄膜層はSiとHf
の各窒化物の層を交互に積層したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のガラス製品成形用
金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19446384A JPS6172634A (ja) | 1984-09-17 | 1984-09-17 | ガラス製品成形用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19446384A JPS6172634A (ja) | 1984-09-17 | 1984-09-17 | ガラス製品成形用金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6172634A JPS6172634A (ja) | 1986-04-14 |
| JPH0429612B2 true JPH0429612B2 (ja) | 1992-05-19 |
Family
ID=16324976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19446384A Granted JPS6172634A (ja) | 1984-09-17 | 1984-09-17 | ガラス製品成形用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6172634A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62256732A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-09 | Hoya Corp | ガラスレンズの成形型 |
| US4747864A (en) * | 1986-06-19 | 1988-05-31 | Corning Glass Works | Process for the precision molding of glass articles |
| JPS63182225A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学ガラス素子の製造方法 |
| KR101217034B1 (ko) * | 2010-05-25 | 2013-01-02 | (주)안성정기 | 유리용기 성형용 몰드의 코팅방법 및 이 방법에 의해 표면이 코팅처리된 성형용 몰드 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5245613A (en) * | 1975-09-02 | 1977-04-11 | Eastman Kodak Co | Process for molding of optical glass body and body with said process |
-
1984
- 1984-09-17 JP JP19446384A patent/JPS6172634A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5245613A (en) * | 1975-09-02 | 1977-04-11 | Eastman Kodak Co | Process for molding of optical glass body and body with said process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6172634A (ja) | 1986-04-14 |
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