TWM245210U - Improved structure of metal mold core for molding glass - Google Patents

Description

M245210 五、創作說明（1) 【新型所屬之技術領域】 本創作係關於一種模造玻璃（Molding Glass)之6声 模仁（Mol ding Die)，尤指—種其保護膜為複層式鈐1甸 且由表面往基材之各層依序包括一層钽（Ta )鍊（r ) 屬合金層，一層鍊（Re )金屬層，以及至少再—層=" )銖（Re )金屬合金層與一層鍊（Re )金屬層，^ =制: 成南精度或南軟化點玻璃模造鏡片使用的模仁者。 【先前技術】 按，高精度玻璃模造較為完整的實施，最早揭厂、、 1974年Eastman Kodak公司之美國專利第3, 833, 347 ;於 經過20多年的研發歷程中，模仁之使用因應各種材^= 發及製程之成熟化，約略可區分出幾個世代，由最^之开 晶質石炭、碳化石夕（S i 1 i c ο n C a r b i d e，S i C )與氮化石夕勺# (Silicon Nitride ; Si 3N4 )硬質陶瓷、金屬、責金 料、各種薄膜應用，乃至類鑽石薄膜（Diam〇nd u C a r b ο π ’ D L C )、糊化物陶曼等。 又’模仁之適用性基本上須考慮到下列幾點：（丨）離 型性，以避免與玻璃產生反應、黏附現象；（2)足夠的硬 度與機械強度，以成形玻璃並避免表面刮傷；（3)高溫穩 定性，以避免在模造氣氛中發生分解現象與氣氛反1應"（^) 耐熱衝擊性，以忍受模造過程中的熱循環；（5)可加u工性 ’以加工形成特定光學面並考慮加工時間與成本；（6)模 仁寿命’延長模仁壽命可降低成本。 、

M245210 五、創作說明（2) ^ 而習知模造玻璃之模仁至少包括底材與其上一層保護 $之組合結構，或是包括底材、一中介層（Buff er Layer) 輿保護膜之組合結構，其中，底材之材質包括不鋳鋼、碳 人夕寿^(化鎢（]u n g s t e n C a r b i d e， W C)等，而增加一層中 介層結構主要係用以增加附著性，或為求加工或成形容易 ’而保護膜之材質包括：非晶質碳，或碳化矽、氮化矽等 硬質陶竟，或貴金屬鍍膜等；其中，貴金屬鍍膜又包括： 以鈾銥合金（pt-lr)系列之貴金屬合金，或以銥（Iridi· ，I r )或釕（Ruthenium，Ru )為合金成份的貴金屬合金 ，或在銥鍊合金、錶釕合金系列之貴金屬保護膜中再添如 氮化鉻（CrN)、氮化叙（Tantalum Nitride，TaN)、其他氮 化物或氧化#S等陶瓷成分。而上述各種模仁結構及技術& 分別揭示於：美國專利US 5, 538, 52 8，及中華民國公主= 號 345535、4279 57、445 242、45 72 1 9 及 5〇6946 等創作 ^ 利 中，如：公告編號42795 7開發鉑銥（Pt-Ir)合金，可/」 570 °C使用20 0 0次以上；公告編號44 5242、5ΟβΘ則 ' 在 含II化鉻（CrN)、氮化la(TaN)、其他氮化物或氧化静μ 瓷成分之銥鍊（I r - Re )合金或銥釕（I r〜)人公寻陶 以在64 0 °C使用3 0 0 0次、70 0。(：使用20〇〇次，其中"至’ 作人乃公告編號445242、50 6946之創作人夕’、 ’本案創 * /V - 〇 又 一、 製作時，上述習知模仁結構皆具有一層备主众5貫際 護膜，且其製程係使用濺鍍法製作，致所用乾 、< 保 高昂之貴金屬，造成製作成本提高甚多，托T ^ 75為價格 爭； 極不利於市場競

11^111M 第6頁 M245210 四、創作說明（3) 而本案創作人針對上述問題曾提出案號0 9 2 2 0 3 5 6 5「 模造玻璃之金屬模仁」新型專利申請案，如第1圖所示， 該模造玻璃之板仁1包括依序堆疊的底材1〇與保護膜2〇之 組合緒構/或在底材丨〇及保護膜2 〇之間另增加一中介層 3 0 )’而該模仁1製作時，首先將底材丨〇的表面研磨拋光 ’其中底材1 0之材質為以碳化鎢（wc)為主之超硬合金； 然後於底材1 0 (或中介層3 〇 )表面上再以濺鍍法形成一層 材質為鈕fTa )鍊（Re )金屬合金之保護膜2〇，而保護膜 2〇上ί有模造面21 ，由該模造面21定義出模造凹槽22，以 作為核造玻璃之用。而本創作乃針對案號〇 9 22 〇 35 65「模 造玻璃之金屬模仁」新型專利之技術再做進一步改良。 【内容】 f創作之主要目的乃在於提供一種模造玻璃之金屬模 % L二、Ό構，其主要係使被覆於底材表面之保護膜改良為 二二f、=構，使其由表面往基材之各層依序包括一層财高 /里、、、旦（Ta )鍊（Re )金屬合金層，一層銖（Re )金屬層 乂，至夕再一層叙（Ta)銖（k)金屬合金層與一層銖 璁:八金屬*層’除仍可保持原來案號0 9 2 2 0 3 5 6 5「模造玻 金屬+模^」新型專利之技術優點外，並進一步能獲得 a# = 杈造壽命，且可避免習知一般單層式保護膜在破損 , 直接裸露致不易修補加工或再用之缺點，而增進模 仁之使用功效者。

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M245210 ---^---_ 四、創作說明（4) 【實施方式】 的、特徵、和優點能更明 並配合所附圖示，作詳細 為讓本創作之上迷和其他 顯易懂，下文特舉較佳實施例 說明如下： <最佳實施例> 广姑Γη = 本創作模造玻璃之金屬模仁2包括 ^材40及在底材40上依序堆疊而成之複層式保護膜5〇，其 中，底材40之材質為以碳化鎢（wc )為主之超硬合金；而 製作時，先將底材40的表面研磨拋光，再於底材4〇上利用 濺鍍法逐一濺鍍完成該複層式保護膜5〇，而製作完成後之 2複層式保護膜5 0由表面往底材之各層依序包括；保護膜 第一層50a為耐高溫的鈕（Ta)鍊（Re)金屬合金層，其、 中，钽（Ta )可占有25%〜65%，而厚度約為〇· 2〜〇· 5 //m ’而保遵膜第一層50a上具有模造面51，由該模造面51定 義出模造凹槽52，以作為模造玻璃之用；保護膜第二層 50b為一層鍊（Re)金屬層，厚度約為〇·〇2〜〇〇6//m ;以 及至少再設有一保護膜第三層50c與一保護膜第四層50d， 其中，該保護膜第三層50c為一層钽（Ta)銖（Re)金屬 合金層，其中鈕（Ta)可占有25 %〜65 %，而厚度約為0.2 〜0.5//m ;而保護膜第四層50d為一層銖（Re)金屬層， 厚度可為0.02〜〇·〇6 //m，其目的係在增加保護膜5〇與底 材40之附著性。 而本創作金屬模仁2上所設有之複層式保護膜5〇與習 知一般單層式保護膜比較，可增加下列優點：

M245210 四、創作說明（5) (A )、習知單層式保護膜若破損，則底材直接裸露，無 法再使用；而本創作金屬模仁2之保護膜具有複層式 結構，當第一層破損時，仍可加工修補，藉以延長模 造壽命，相對減少模仁成本支出。 (B )、對一般核造玻璃品質要求不甚南之物品如聚焦鏡 ，藉本創作保護膜之複層式結構型態，當第一層保護 膜表面粗度較大或稍有破損時，底材不會直接裸露， 故仍可繼續模造生產，而可延長模造壽命。 玆先藉具有不同成分百分比及厚度（//m)之钽（Ta) 銖（Re )金屬合金層保護膜20的模仁1作為測試樣本，以 進行實際高溫模造測試驗驗，其中，將OHARA公司L-BAL42 玻璃置於已鍍好鈕（Ta)銖（Re)金屬合金層保護膜20之 模仁1上，模擬實際壓造時之熱循環，每次熱循環於所訂 溫度維持約1 3 0秒鐘後降溫，測試期間保持氮氣氣氛避免 氧化 ，定 期 觀 察 保 護 膜 表 面是 否有明顯 反應如霧 化 或 掉 膜 ，可 得下 表 之 測 試 結 果 • 保 護 膜 測試條 件 成 分 百 分 比 厚 度 5 8 0 °C ，L-BAL42 模 造 測 試 Ta Re um TR6 41 .8 58 .2 0. 5 >1250 次 其中，TR6保護膜測試樣品之表面粗度變化如下： 次數 表面粗度（A) 測試前 60 6 5 0 次 8 0

M245210 四、創作說明（6) 9 5 0 次 7 0 1 2 5 0 次 110 又為證明以钽（Ta )與銖（Re )金屬合金製成保護膜 20之優點，再取編號TR6同成分保護膜之模仁1與其他對照 保護膜，於6 5 0 °C以BK7作模造實際測試，可得下表之測試 結果 • 成分 百 分比％ 650 °C，BK7模造測試 TR6 Ta ： 41 •8 Re ： 58. 2 6 5 5次 Pt ： 89 Re ： 1 1 40 次時表面 嚴重霧化 Pt ： 70 W ： 30 60 次掉膜、 裂痕 其 中， TR6鍍膜實際成品 測試之 下表面粗 度 模 造次 數 表 面相 L度 (A ) 50 80 100 92 200 216 300 245 400 267 500 235 由上述測試結果可知，模仁1表面被覆之保護膜2 0雖 係使用靶材成本僅為貴金屬材料2 0 %以下之钽（T a )與銖 (Re)金屬合金製成，但在模造應用上，模仁1之使用壽 命及其模造成品之品質卻仍可達成基本需求以上，依然符 合高精度或高軟化點玻璃模造鏡片所使用之模仁的要求。 【請參考案號0 9 2 2 0 3 5 6 5「模造玻璃之金屬模仁」新型專

第10頁 M245210 四、創作說明（7) 利說明書】 而本創作之 模仁2則仍 採用模仁1 以钽（T a ) 與銖（Re ) 金 屬合金製成 保護膜2 0之優點，並 將一般如保 護膜2 0之 單 層 式結構型態 進一步改進為複層式 結構型態， 如第2圖 所 示 ，玆將其測 試結果表示如下： 保護膜 測試條件 由表面往底材之各層 成分與厚度 6 6 5 - 6 7 7 °C，BK7 第一層 第二層 第三層 第四層 模造測試 TR1 1 (Ta-Re ) Re (Ta-Re ) Re > 1 0 5 0 次 0.25 μ m 0.03 β m 0.25 β m 0.03 // m TR13 (Ta-Re ) Re (Ta-Re ) Re > 2 0 0 0 次 0.25 β m 0.03 μ m 0.25 β m 0 . 0 3 // m 其中，Ta-R e保護膜層 (即第一 、三層5 0 a、 5 0 c )採 用 與TR6相同的鍍膜條件； 又TR1 1和TR1 3所使用底材之材 質 ( 碳化鎢WC ) 品質稍有差別，在TR13中底材之 雜質少純 度 ο 又，丁R1 1、 TR1 3實際成品測試之 下表面粗度 TR1 1 TR1 3 模造次數 表面粗度（A ) 表面粗度 (A ) 100 68 63 200 119 97 500 138 137 750 97 93 1000 116 159

第11頁 M245210 創作說明（8) 1250 132 1500 171 1750 139 2 0 0 0 181 雖然本創作已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精 神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本創作之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

第12頁 M245210 圖式簡單說明 第1圖：係案號0 9 2 2 0 3 5 6 5「模造玻璃之金屬模仁」之模 造玻璃之模仁的剖面示意圖。 第2圖··係本創作之一較佳實施例之模仁的剖面示意圖。 【圖號簡單說明】 1、2 模 仁 10、40 底 材 20 > 50 保 護 膜 2卜51 模 造 面 11、 52 模 造 凹 槽 30 中 介 層 5 0a 第 一 層 保 護 膜 50b 第 二 層 保 護 膜 50c 第 三 層 保 護 膜 50d 第 四 層 保 護 膜

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Claims (1)

1. M245210 五、申請專利範圍 1 、一種模造玻璃之金屬模仁改良結構，該模仁包括一底 材及保護膜，而該保護膜係位於該底材表面上，其特 徵在於：該保護膜具複層式結構，其由表面往基材之 各層依序包括第一層保護膜之组（Ta)銖（Re)金屬 合金層，第二層保護膜之銖（Re)金屬層，以及至少 再一第三層保護膜之组（Ta)銖（Re)金屬合金層與 一第四層保護膜之銖（Re)金屬層。 2、 如申請專利範圍第1項所述模造玻璃之金屬模仁改良 結構，其中該底材之材質包括碳化鎢合金。 3、 如申請專利範圍第1項所述之模造玻璃之金屬模仁改 良結構，其中該第一層及第三層保護膜之钽（Ta )銖 (Re )金屬合金中组為25%〜65%。 4、 如申請專利範圍第1項所述之模造玻璃之金屬模仁改 良結構，其中該第一層或第三層保護膜之钽（Ta )鍊 (Re)金屬合金層厚度為0.2〜0.5/zm。 5、 如申請專利範圍第1項所述之模造玻璃之金屬模仁改 良結構，其中該第二層或第四層保護膜之銖（Re)金 屬層厚度為0.02〜0.06 //m。

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