JPH11268921A - ガラス成形用プレス型 - Google Patents

ガラス成形用プレス型

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JPH11268921A
JPH11268921A JP10078097A JP7809798A JPH11268921A JP H11268921 A JPH11268921 A JP H11268921A JP 10078097 A JP10078097 A JP 10078097A JP 7809798 A JP7809798 A JP 7809798A JP H11268921 A JPH11268921 A JP H11268921A
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JP
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press
glass
film
nickel
molding
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JP10078097A
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Takashi Ota
隆 太田
Hideto Sandaiji
秀人 三大寺
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Publication date
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • C03B11/086Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B2215/02Press-mould materials
    • C03B2215/03Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts
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    • C03B2215/08Coated press-mould dies
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にハードディスク用等のガラス基板の成形
に好適に用いられ、高温での離型性が良好で高精度な成
形が可能であり、かつ、耐久性に優れたガラス成形用プ
レス型を提供する。 【解決手段】 溶融ガラスのダイレクトプレス成形およ
び固体ガラスのリヒートプレス成形に用いられるプレス
型10である。プレス型10の基材13表面に、金属炭
化物を分散させたニッケル被膜12を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、特に、ハードデ
ィスク等のガラス基板の成形に好適に用いられるプレス
型の材料及び構造に関するものであり、高温での離型性
が良好で高精度な成形を実現することができる耐久性に
優れたガラス成形用プレス型に関する。
【0002】
【従来の技術】 従来より、レンズ等の光学素子および
ハードディスク等のガラス基板の成形にあたっては、溶
融したガラスを、所定形状のプレス用下型に滴下した
後、上型を押し当てて硬化させるダイレクトプレス成形
や、溶融したガラスを一度硬化させて得られた固体ガラ
スを上下型間に挟み、加熱しながらプレスすることによ
り所定の形状に変形させるリヒートプレス成形が広く用
いられている。このとき、使用されるプレス型は、主に
ステンレス鋼や材料工具鋼等の金属からなるもの、およ
び超硬合金からなるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 このうち、ステンレ
ス鋼等の金属からなるプレス型は、材料費が安価であ
り、加工も容易であるため最も汎用的である。しかしな
がら、ガラスの成形および熱間加圧の各工程における温
度サイクルにより結晶粒の成長を生じて結晶構造が変化
するために、使用開始から早期に、プレス型の表面が肌
荒れして離型性が著しく低下し、製品の平滑度や光沢が
失われるとともに、所望の表面形態を有する製品が得ら
れなくなり、プレス型自体の寿命も短いという問題があ
った。特に、プレス型温度が500℃以上になると、酸
化が加速されて離型性が低下し、高温での使用には不適
当であった。
【0004】 これに対し、超硬および超硬合金からな
るプレス型は、耐熱性、機械的特性が良好であるが、材
料が硬いために精密加工が施しにくく、加工コストが高
くなるという問題がある。たとえば、プレス面に凹凸を
設けるなどした複雑な形状のプレス型を作製するには、
加工速度の遅い電解研磨法等を用いなければならない点
で不利である。
【0005】 そこで、加工の容易なステンレス鋼等の
金属基材表面に、離型性の低下を防止するための被膜を
形成することが行われており、たとえば、白金(Pt)
等の貴金属をコーティングすることで、離型性の確保と
プレス型の酸化防止が図られている。
【0006】 しかるに、このような貴金属のコーティ
ング膜の形成は、スパッタ法や蒸着法、イオンプレーテ
ィング法等の気相法により行われているが、経済的な理
由から、コーティングは、ガラスが直接に接触するプレ
ス成形面に限定されているのが現状である。したがっ
て、貴金属コーティングがされていないプレス型の表面
(非コーティング面)は、大気に接した状態で高温に曝
されるため、酸化や組織の劣化は免れない。
【0007】 こうして、非コーティング面の酸化、劣
化が進行してコーティング膜の直下にまで達すると、コ
ーティング膜と基材との密着性が低下し、コーティング
膜が剥離する等の問題が生ずることとなる。
【0008】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上述した従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
とするところは、簡便な方法を用いて、プレス型の全表
面を耐酸化性の被膜で覆うことにより、良好な離型性を
維持しつつ、プレス型の劣化を防止し、耐久性を向上さ
せたガラス成形用プレス型を提供することにある。
【0009】 すなわち、本発明によれば、溶融ガラス
のダイレクトプレス成形および固体ガラスのリヒートプ
レス成形に用いられるプレス型であって、当該プレス型
の基材表面に、金属炭化物を分散させたニッケル被膜が
形成されていることを特徴とするガラス成形用プレス
型、が提供される。
【0010】 本発明のガラス成形用プレス型において
は、ニッケル被膜は、ニッケルとリンの化合物からなる
ものが好ましく、このような被膜は、無電解メッキ法に
より形成されることが好ましい。また、ニッケル被膜に
含まれる金属炭化物としては、炭化珪素が好適に選択さ
れる。なお、形成したニッケル被膜上に、貴金属膜を形
成することがさらに好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】 上述した本発明のガラス成形用
プレス型(以下、「プレス型」という。)は、耐久性に
優れ、かつ、離型性が良好であるので、安定した形状精
度や表面品質を有するガラス基板等を作製することがで
きる。以下、本発明の実施の形態について、一実施形態
としての円板状のガラス基板の作製に好適に用いられる
プレス型を中心に説明するが、本発明が以下の実施の形
態に限定されるものでないことはいうまでもない。
【0012】 本発明のプレス型は、溶融ガラスのダイ
レクトプレス成形および固体ガラスのリヒートプレス成
形において、直接に、成形面を形成する高精度成形用プ
レス型として好適に使用される。なお、ダイレクトプレ
ス成形とは、所定の組成を有する粉末やペレット等のガ
ラス原料を炉で溶融して得られる溶融ガラスを、ノズル
等から所定量ほどプレス下型上に滴下し、プレス上型を
合わせて、所定の形状に硬化、成形するものである。一
方、リヒートプレス成形とは、ダイレクトプレス成形等
により一旦作製された固体状のガラスを、そのガラスが
軟化し、若干の流動性を有する状態にまで加熱しなが
ら、プレス成形することで、所定形状へ変形させるもの
である。
【0013】 このようなプレス成形に用いられる本発
明のプレス型の基材表面には、金属炭化物を分散させた
ニッケル(Ni)被膜(以下、「Ni被膜」という。)
が形成される。図1は、本発明にかかるプレス型10の
一実施形態を示す断面図および平面図であるが、ここ
で、Ni被膜12を形成すべき基材13、すなわち、プ
レス型10の基材13としては、加工が容易で、適度な
耐熱性を有する各種のステンレス鋼やクロム(Cr)−
モリブデン(Mo)鋼、Ni−Cr−Mo鋼、SKD鋼
等が好適に用いられる。これらの基材13においては、
切削、研削、研磨等の加工により所望の外形および表面
粗さを得ることができる。
【0014】 Ni被膜12は、プレス型10全体の表
面に形成されることから、液相法もしくは気相法による
成膜を行うことが好ましいと考えられるが、本発明にお
いては、気相法よりも安価で均一な成膜が可能であり、
しかも成膜速度が早く、金属炭化物をNi被膜12の形
成と同時にNi被膜12中に分散させることのできる無
電解メッキ法が好適に採用される。
【0015】 この無電解メッキ法にもまた種々の方法
があるが、本発明においては、硫酸ニッケル(NiSO
4)溶液中のNiイオンを次亜リン酸(HPH22)に
より還元して、基材13上にNi被膜12を析出させる
方法(Ni−P無電解メッキ法、もしくは無電解ニッケ
ルメッキ−カニゼン法)が好適に採用される。
【0016】 この方法によれば、1μmから数十μm
といった厚膜をも容易に形成することができることは勿
論のこと、還元剤として添加したHPH22のリン
(P)成分が、Ni被膜12中に取り込まれるため、メ
ッキ処理後のプレス型10を後に加熱処理したときに、
NiとPの金属間化合物が形成され、Ni被膜12の硬
度を高めることができるので、プレス型10の耐摩耗性
の向上が図られ、好ましい。
【0017】 さらに、このような無電解メッキ法によ
れば、メッキ液に所定のセラミック粉末を分散させてお
くことで、Ni被膜12中にセラミック粉末をも取り込
むことが可能である。このセラミック粉末は、メッキ液
に溶解しないものであれば、特に限定されるものではな
いが、通常は、Ni被膜12が形成されたものの用途や
Ni被膜12の特性改善のために好適なセラミック粉末
が選定される。
【0018】 本発明においては、耐摩耗性と耐熱性の
向上、および成形されるガラスとの濡れ性の改善といっ
た観点から、添加されるセラミック粉末としては、金属
炭化物が好適に選択される。中でも、安価でメッキ液へ
の分散性の良好な炭化珪素(SiC)粉末が最も好適に
用いられるが、この他にも、炭化チタン(TiC)やタ
ングステンカーバイド(WC)、炭化硼素(B4C)等
を用いることができる。
【0019】 なお、使用されるセラミック粉末の粒径
は、0.5〜25μm程度のものが、分散性が良好であ
り、好ましい。また、セラミック粉末の添加量は、メッ
キ液中のNi−P含有量に対して、容積分率で、10〜
50%の範囲内、好ましくは、20〜40%の範囲内と
することが好ましい。これは、セラミック粉末のNi被
膜12中への分散量が少ない場合には、セラミック粉末
の特性が発揮されず、一方、多すぎると、セラミック粉
末を結合するNi−P成分が少なくなり、Ni被膜の機
械的強度の低下を招くこととなるためである。
【0020】 上述のようにして形成したNi被膜上
の、特に、被成形体たるガラスに接触する部分には、さ
らに、必要に応じてNi被膜の酸化による劣化を防止す
るために、貴金属薄膜を形成することが好ましい。この
ような貴金属としては、ロジウム(Rh)、ルテニウム
(Ru)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(A
u)またはこれらの合金が好適に用いられるが、特に、
融点の高いPt、Pt−Ir合金、Pt−Au合金、P
t−Ir−Au合金が好適に用いられる。
【0021】 なお、Pt合金薄膜と、Ni被膜との密
着性を良好にするために、これらの各膜の間に、Niま
たはNi−Cr合金等のNi合金からなる中間膜を形成
することも、好ましい。これら貴金属薄膜または貴金属
薄膜と中間膜との合計厚みは、10〜500nm、好ま
しくは、50〜300nmとすることが好ましい。
【0022】 上述のように作製された本発明のガラス
成形用プレス型は、長期のプレス成形作業後であって
も、超硬合金からなるプレス型を用いた場合と同様に、
離型性の低下が小さく、また、表面酸化も起こり難く、
良好な耐久性が得られる。以下、本発明の実施例につい
て説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるもの
でないことはいうまでもない。
【0023】 厚みの均一な円板形状のガラス基板を作
製すべく、図1に示したプレス型と同じ構造を有する基
材を使用し、以下の通りに実施例1、2および比較例
1、2にかかるプレス型を作製した。なお、基材として
は、共通してSUS420J2を用いた。
【0024】 実施例1のプレス型は、まず、基材表面
に、Ni−P含有量に対して20%相当のSiC粉末を
含有するNi−P無電解メッキ液を用いて、所定厚みの
Ni被膜を形成し、表面研磨を行って表面粗さを調節す
ることで作製した。また、実施例2のプレス型は、実施
例1のプレス型と同様にしてNi被膜を形成した後、さ
らに、Ni被膜上にPt−Au膜をスパッタ法により形
成して作製した。
【0025】 一方、上記実施例1、2に対し、比較例
1のプレス型として、Ni−P無電解メッキを行わず
に、すなわち、Ni被膜の形成を行わずに、実施例2の
プレス型の作製方法と同様にして、基材表面に直接にス
パッタ法によりPt−Au膜を形成したものを作製し
た。また、比較例4のプレス型としては、何ら成膜のさ
れていない基材そのものを用いた。
【0026】 次に、これら種々のプレス型を用いてガ
ラス基板を作製するが、ここで、ガラスとしては、Si
2が77wt%、Al23が5wt%、Li2Oが5w
t%で、残部が微量成分からなるSiO2−Al23
Li2O系の結晶化ガラスを用いた。まず、ガラス原料
をガラス溶融炉にて1400℃で溶融し、1300℃に
保持されたノズルより、600℃に予熱されたプレス下
型に滴下した。このとき、プレス下型へ供給される溶融
ガラスが一定量(15g)となるように、シャーを用い
て滴下された溶融ガラスを切断した。
【0027】 続いて、プレス下型と同様に600℃に
予熱されたプレス上型をプレス下型の上面から押し当
て、溶融ガラスを120kg/cm2の圧力で1秒間ほ
ど加圧し、ダイレクトプレスを行う工程を、500回繰
り返し、500回目のダイレクトプレス成形時における
離型性と、プレス型の成形面の状態を観察した。その結
果を、プレス型の構成とともに表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】 実施例2のプレス型では、Ni被膜およ
びPt−Au膜のいずれにも剥離等は見られず、また、
成形されたガラスとの離型性も良好に保たれた。また、
実施例1では、Ni被膜に剥離は観察されない一方で、
離型性にわずかな低下が認められた。しかし、使用が不
可能な程度にまで離型性は低下していなかった。
【0030】 これに対し、比較例1のプレス型におい
ては、部分的なPt−Au膜の剥離が観察され、このよ
うな剥離が生じた部分でのガラスの付着が認められた。
なお、Pt−Au膜は、その外周部で多く剥離が生じて
いた。また、比較例2のプレス型においては、ガラスの
付着が多く、500回の使用においてさえ、問題がある
ことが確認された。
【0031】
【発明の効果】 上述の通り、本発明のガラス成形用プ
レス型においては、基材に加工が容易な金属材料を用い
ているので、所望の形状への加工が容易に行える利点が
ある。しかも、基材表面全体をSiCを分散したNi被
膜で被覆しているために、離型性、耐摩耗性、耐酸化性
等に優れた、良好な耐久性を有するという優れた効果を
奏する。さらに、Ni被膜上に貴金属薄膜を形成するこ
とにより、貴金属薄膜の剥離を防止するとともに、離型
性が向上し、製品の寸法精度を高い状態に維持できると
いう優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のガラス成形用プレス型の一実施形態
を示す平面図および断面図である。
【符号の説明】
10…プレス型、11…貴金属膜、12…Ni被膜、1
3…基材。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融ガラスのダイレクトプレス成形およ
    び固体ガラスのリヒートプレス成形に用いられるプレス
    型であって、 当該プレス型の基材表面に、金属炭化物を分散させたニ
    ッケル被膜が形成されていることを特徴とするガラス成
    形用プレス型。
  2. 【請求項2】 当該ニッケル被膜が、ニッケルとリンの
    化合物からなることを特徴とする請求項1記載のガラス
    成形用プレス型。
  3. 【請求項3】 当該ニッケル被膜が、無電解メッキ法に
    より形成されたことを特徴とする請求項1または2記載
    のガラス成形用プレス型。
  4. 【請求項4】 当該金属炭化物が、炭化珪素であること
    を特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のガラ
    ス成形用プレス型。
  5. 【請求項5】 当該ニッケル被膜上に、貴金属膜を形成
    したことを特徴とする請求項1〜4いずれか一項に記載
    のガラス成形用プレス型。
JP10078097A 1998-03-25 1998-03-25 ガラス成形用プレス型 Withdrawn JPH11268921A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008169107A (ja) * 2006-12-14 2008-07-24 Toshiba Mach Co Ltd ガラス成形用金型の製造方法
JP2008260646A (ja) * 2007-04-10 2008-10-30 Toshiba Mach Co Ltd セレン含有ガラス成形用金型及びその製造方法
JP4524515B2 (ja) * 2000-07-10 2010-08-18 富士電機デバイステクノロジー株式会社 磁気ディスク用ガラス基板のプレス成形用金型の製造方法および磁気ディスク用ガラス基板の製造方法
US8206518B2 (en) 2005-06-24 2012-06-26 Toshiba Kakai Kabushiki Kaisha Die for press forming of glass and manufacturing method thereof

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Effective date: 20050607