JPS62292638A

JPS62292638A - 光学ガラス素子の製造方法

Info

Publication number: JPS62292638A
Application number: JP13571686A
Authority: JP
Inventors: Makoto Umetani; 誠梅谷; Masaki Aoki; 正樹青木; Hideto Monju; 秀人文字; Kiyoshi Kuribayashi; 清栗林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-06-11
Filing date: 1986-06-11
Publication date: 1987-12-19
Also published as: JPH0542373B2

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光学ガラス素子の製造方法に関し、特に、プレ
ス成形後の研摩工程を必要としない高精度光学ガラス素
子をプレス成形する際に用いる光学ガラス素子のプレス
成形用型に関するものである。

従来の技術高精度な光学ガラス素子を直接プレスして成形するため
には、型材料として、高温でも安定で、耐酸化性に優れ
、ガラスに対して不活性であり、プレスした時に形状精
度が崩れないように機械的強度の優れたものが必要であ
るが、その反面、加工性に優れ、精密加工が容易にでき
なくてはならない。

以上のような光学ガラス素子のプレス成形用型に必要な
条件を、ある程度満足する型材料として、特開昭５２−
４５６１３号公報に示されているように、シリコンカー
バイド（Ｓ　ｉ　Ｃ）　、または、シリコンナイトライ
ド（Ｓ　ｉｚ　Ｎａ　）が用いられ、さらに、特開昭５
９−１２１）２６号公報に示されているチタンカーバイ
ド（Ｔ　ｉＣ）および金属の混合材料なども検討されて
いる。

さらに、最近では、タングステンカーバイドを主成分と
する超硬合金を母材として、そのプレス面に貴金属系合
金薄膜をコーティングすることによって形成された複合
材料も検討されている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、従来の型材料では、上記の条件を全て満
足するものは得られていない。例えば、型材としてシリ
コンカーバイドおよびシリコンナイトライドを用いた場
合では、非常に硬く、機械的強度は優れているが、加工
性に劣り、さらには、光学ガラス素子の構成成分である
鉛（Ｐｂ）やアルカリ元素と反応し易いという欠点を有
している。

また、チタンカーバイドおよび金属の混合材料を用いた
場合も、光学ガラス素子と反応し易く、型材料としては
不適当である。一方、母材として、超硬合金を用いて、
そのプレス面に貴金属系合金薄膜をコーティングしたも
のは、母材の超硬合金が機械的強度および加工性に優れ
、プレス面の合金薄膜とガラス素子との反応もほとんど
起こらないが、°酸素濃度の高い雰囲気中で、５５０℃
以上の温度で熱処理を行うと、超硬合金母材の薄膜をコ
ーティングしていない部分が酸化され、結果的にプレス
面の薄膜の剥離やふくれが生じ、型の精度が悪くなって
しまうために、非常に酸素濃度を低くした状態でプレス
しなければならない。

以上のように、従来の型材では、前述の型材料としての
必要条件を全て満足するには至っていない。

本発明では、上記問題点に鑑み、光学ガラス素子の直接
プレス成形法により、光学性能の良い高精度な光学ガラ
ス素子の成形を可能にするためのプレス成形用型を提供
することを目的としている。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために、本発明では、加工性が良
く、機械的強度の優れて超硬合金あるいは、各種サーメ
ットをプレス成形用型の母材とし、そのプレス面に光学
ガラス素子との反応性の乏しい貴金属系合金薄膜をスパ
ッタリングによってコーティングし、プレス面以外の全
面に、ニッケルおよびニッケル系合金あるいは、白金お
よび白金系合金薄膜を電気めっき法または化学めっき法
によってコーティングしたものを、光学ガラス素子のプ
レス成形用型として用い、光学性能の優れた光学ガラス
素子を大量にプレス成形することを可能にしたものであ
る。

作用本発明は上記した構成によって、従来の超硬合金および
サーメットを母材とし、そのプレス面に貴金属系合金薄
膜をコーティングして形成した型において、前述した必
要条件として、唯一、不足している耐酸化性を著しく向
上させ、従来の型材では、実現が不可能であった、前記
型材としての必要条件を全て満足することが可能となる
。

実施例以下に本発明の光学ガラス素子の製造方法の一実施例を
図面を参照しながら説明する。

以下、本発明の第１の一実施例を説明する。

直径２０關、厚さ６ｍｌのタングステンカーバイドを主
成分とす超硬合金を、曲率半径が４６關および２００關
の凹面形状のプレス面を有する上下の型からなる一対の
光学ガラス素子のプレス成形用型にそれぞれ加工した。

これらの型のプレス面を超微細なダイヤモンド砥粒を用
いて鏡面に研摩した。

次に、プレス面上に電気絶縁性の皮膜を塗布し、プレス
面をシールドした。以上のようにして、プレス面をシー
ルドした母材をカソードにして、アノードにはＳ−ニッ
ケル板（０，０２％硫黄）を用い、ワンドタイプのニッ
ケルめっき浴によって、浴温５０〜８５℃、カソード電
流密度１〜３０Ａ　ｄ　ｍ−”、ｐＨ２〜６のめっき条
件において、スターラー攪拌を行って、膜厚が約５μｍ
のニッケル薄膜を、超硬合金のプレス面以外の全面にコ
ーティングした。

続いて、プレス面にシールドした電気絶縁性の皮膜を剥
離し、表面を洗浄にした後、プレス面上にスパッタリン
グによって、白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ、Ｒｈ含有率
２０−ｔ、％）合金薄膜を形成した。以上のようにして
、本発明の光学ガラス素子のプレス成形用型を作製した
。

第１図には、本発明の型材の断面の概略図を示した。第
１図において、１）は母材、１２はプレス面上にコーテ
ィングした貴金属系合金薄膜、１３はプレス面以外の部
分にコーティングした耐酸化性金属薄膜である。

第２図には、光学ガラス素子のプレス成形機の概略図を
示した。第２図において、２１は上型、２２は下型、２
３は上型用加熱ヒーター、２４は下型用加熱ヒーター、
２５は上型用ピストンシリンダー、２６はＦ型用ピスト
ンシリンダー、２７は供給ガラス素子塊状物、２８はガ
ラス素子供給用治具、２９はプレス成形した光学ガラス
素子の取り出し口、２１０は供給ガラス素子塊状物の予
備加熱炉、２１）は覆いである。

第３図には、従来の型材の断面図の概略図を示した。

第３図において、３１は母材、３２はプレス面上にコー
ティングした貴金属系合金”ｉｉｉ　’Ａ’ｉ、である
。

第１図および第３図に示した構成の型を第２図に示した
プレス成形機の上型２１ならびに下型２２として用い、
酸化鉛（ＰｂＯ）７０重量％、シリカ（Ｓｉｎ）２７重
量％および残りが微量成分からなる酸化鉛系光学ガラス
を半径１０ｍの球状に加工した塊状物２７を予備加熱炉
２１０で５００℃に加熱した後、５２０℃に保持された
上下の型２１および２２の下型２２の上に置き、酸素濃
度が０．１体積％、１体積％ならびに１０体積％である
窒素−酸素混合ガス雰囲気で、約４０ｋｇ／ｃｕｔのプ
レス圧によりプレスして２分間保持し、その後、そのま
まの状態で上下の型の温度を３００℃まで冷却してプレ
ス成形された光学ガラス素子を取り出し口２９より取り
出して、光学ガラス素子のプレス成形工程が完了する。

以上の工程を繰り返し行って、１００回目、５００回目
、１０００回目および５０００回目のプレス終了時に上
型２１ならびに下型２２をプレス成形機より取りはずし
て、型全体およびプレス面の状態を光学顕微鏡で観察し
、その時のプレス面の表面粗さくＲＭＳ値、人）を測定
して、それぞれの型寿命を評価した。

第１表に、上記型寿命試験の結果を示す。

第１表　型寿命試験の結果（１）酸素濃度・・・・・・０．１体積％なお、型の種
類のＡは従来の型、Ｂは本発明の型で、表面状態のＯ印
は変化なし、△印は薄い酸化膜が形成された、×印はふ
くれおよび剥離が生じたことを表す。

（２）酸素濃度・・・・・・１．０体積％なお、型の種
類のＡは従来の型、Ｂは本発明の型で、表面状態の○印
は変化なし、Δ印は薄い酸化膜が形成された、Ｘ印はふ
くれおよび剥離が生じたことを表す。

（３）酸素濃度・・・・・・１０体積％なお、型の種類
のＡは従来の型、Ｂは本発明の型で、表面状態のＯ印は
変化なし、Δ印は薄い酸化膜が形成された、Ｘ印はふく
れおよび剥離が生じたことを表す。

第１表から明らかなように、プレス成形時の雰囲気中の
酸素濃度が高くなるに従って、従来のタングステンカー
バイドを主成分とした超硬合金のプレス面に白金−ロジ
ウム合金薄膜をコーティングした型では、コーテイング
膜の酸化は、はとんど起こらないが、薄膜をコーティン
グしていない部分が酸化し、ふくれや剥離が生じ、酸素
濃度が１０体積％の時は、１００回のプレス回数にも耐
えることができなかった。これに対して、プレス面以外
の全面をニッケル薄膜でコーティングした本発明の型で
は、酸素濃度を高くしても、薄膜表面に薄い酸素膜が形
成されるだけで、プレス面に及ぼす酸化の影響は、全く
無視できる程、小さいことがわかる。

また、酸素濃度の低い雰囲気で、プレス成形した場合で
は、従来の型と本発明の型での型寿命に関する差違は、
はとんど見られないが、酸素濃度が低いと、ガラス成分
である鉛（Ｐ　ｂ）の析出が促進され、プレス面に付着
し、成形した光学ガラス素子の精度が悪化するようにな
る。

以下、本発明の第２の実施例について説明する。

チタンナイトライドを主成分とするサーメットを母材と
し、第１の実施例と同様にして、光学ガラス素子のプレ
ス成形用型に加工した。次に、型の全面をエツチングし
、十分に水洗した後、触媒化処理を行い、予め、建浴し
ておいた金属塩として塩化白金酸（Ｈ２（ｐｔｃｉ６）
　　・６ＨｚＯ）を用いた無電解白金めっき浴中に浸漬
し、約５μｍの厚さの白金膜をコーティングした。次に
、型のプレス面を超微細なダイヤモンド砥粒を用いて鏡
面に研摩した。

続いて、プレス面上にスパッタリングによって、イリジ
ウム−パラジウム（Ｉｒ−Ｐｄ、Ｐｄ含有率１５ｗｔ、
％）合金薄膜を形成し、本発明の光学ガラス素子のプレ
ス成形用型を作製した。

以下、第１の一実施例と同操作を行って、型寿命を評価
した。

第２表に、第２図の一実施例における型寿命試験の結果
を示す。

第２表　型寿命試験の結果（１）　　酸素濃度・・・・・・０．１体積％なお表面
状態の○印は変化なし、Δ印は薄い酸化膜が形成された
、×印はふくれおよび剥離が生じたことを表す。

（２）酸素濃度・・・・・・１．０体積％なお表面状態
の○印は変化なし、Δ印は薄い酸化膜が形成された、×
印はふくれおよび剥離が生じたことを表す。

（３）酸素濃度・・・・・・１０体積％なお表面状態の
Ｏ印は変化なし、Δ印は薄い酸化膜が形成された、Ｘ印
はふ（れおよび剥離が生じたことを表す。

第２表から明らかなように、酸素濃度が高くなっても、
本発明の型のプレス面のＲＭＳ値は、５０００回ガラス
をプレスした時でも、はとんど悪化せず、第１表の３）
に示した従来の型が、酸素濃度が１０体積％の時に、ガ
ラスを１００回プレスしただけで、プレス面にコーティ
ングした薄膜がふくれや剥離を生じ、表面粗さを測定で
きなかったのに比べて、５０倍以上の型寿命があること
がわかる。

また、酸素濃度の低い雰囲気でプレス成形した場合では
、従来の型と本発明の型での型寿命に関する差違は、は
とんど認められないが、酸素濃度の低いと、光学ガラス
素子の一成分である鉛（Ｐｂ）の析出が促進され、プレ
ス面に付着し、成形した光学ガラス素子の精度が悪化す
るようになる。

以上の第１の一実施例および第２の一実施例から明らか
なように、ニッケル薄膜あるいは白金薄膜をプレス面以
外の全面にコーティングすることによって、型の耐酸化
性が著しく向上し、光学ガラス素子の一成分である鉛の
析出を抑制するために、酸素濃度を高くしてプレス成形
した場合に、型寿命が従来の型に比べて非常に延び、前
述した高精度な光学ガラス素子を直接プレス成形するた
めの型材料の必要条件を全て満足した型が得られた。

なお、本発明を説明するために、第１および第２の一実
施例において、プレス面のコーテイング膜にＰｔ−Ｒｈ
およびＩｒ−Ｐｄ合金薄膜を、そして、プレス面以外の
コーテイング膜にＮｉおよびｐｔ薄膜を例に挙げたが、
プレス面のコーテイング膜には、他の貴金属系合金薄膜
を、そして、その他の部分のコーテイング膜に、Ｎｉ合
金およびＰＣ合金薄膜を用いても同様の結果が得られた
。

発明の効果以上のように、本発明は光学ガラス素子のプレス成形用
型を作製するにあたり、母材として超硬合金およびサー
メットを用い、そのプレス面に貴金属系合金薄膜をコー
ティングし、その他の部分にニッケルおよびニンケル合
金薄膜あるいは白金および白金系合金薄膜をコーティン
グすることによって、前述した型材料としての必要条件
を全て満足した光学ガラス素子のプレス成形用型を提供
したものであり、高精度な光学ガラス素子を安価に、か
つ、大量に製造するために、極めて有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光学ガラス素子のプレス成形用型の
断面の概略図、第２図は、実施例における光学ガラス素
子のプレス成形用型を組み込んだプレス成形機の概略図
、第３図は、従来の光学ガラス素子のプレス成形用型の
断面の概略図である。１）・・・・・・母材、１２・・・・・・プレス面上に
コーティングした貴金属系合金薄膜、１３・・・・・・
耐酸化性金属薄膜。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第　１　図１）−一一丑材１２−　貴嚢溝刑命全簿朕Ｉ３−　　測１を化ン匡簿腺？５第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐熱性があり、加工性に優れた材料をプレス成形
用型の母材とし、そのプレス面を貴金属系合金薄膜でコ
ーティングし、かつ、型のプレス面以外の全面を耐酸化
性金属薄膜でコーティングして構成される型でプレス成
形することを特徴とする光学ガラス素子の製造方法。
（２）プレス成形用型の母材として、タングステンカー
バイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金、または、チタ
ンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ
）、クロムカーバンド（Ｃｒ＿３Ｃ＿２）、あるいは、
アルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）を主成分とするサーメット
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載の光学ガラス素子の製造方法。
（３）型のプレス面に、白金（Ｐｔ）を主成分とし、パ
ラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒ
ｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）および
レニウム（Ｒｅ）の元素の一種以上を含有する貴金属系
合金薄膜をコーティングした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素子の製造方法。
（４）型のプレス面に、Ｉｒを主成分とし、Ｐｔ、Ｐｄ
、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓおよびＲｅの元素の一種以上を含有
する貴金属系合金薄膜をコーティングしたことを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の光学ガラス素子の
製造方法。
（５）型のプレス面以外の全面に、ニッケル（Ｎｉ）薄
膜およびニッケル合金薄膜、または、白金薄膜および白
金系合金薄膜をコーティングした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素子の製造方法
。