專利名稱：模造玻璃之模仁的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種模仁，且特別涉及一種模造玻璃的模仁。
背景技術：
近年來數碼相機等光學產品的市場迅速發展，客戶對成像質量的要求也逐漸提高，300萬以上像素已是必備的需求，而預計手機相機對像素的要求也將提高至百萬像素以上。一般塑料射出的光學鏡片無法達到所需的成像質量，必須使用玻璃鏡片。然而，由于產品的發展趨勢走向輕薄短小，相對地對鏡片的尺寸要求也很小。對于非球面的小尺寸玻璃鏡片而言，以拋光研磨的加工方式制造不僅難度高且速度慢，而且不符合經濟效益，因此以模造的方式生產非球面的小尺寸玻璃鏡片已是現在及未來必然發展的趨勢。而模造玻璃(press-molding glass)技術中模仁(die)壽命的長短關系著一對模仁可壓鑄的鏡片數目多寡，模造玻璃鏡片的成本是否能降低的關鍵就在于此。
發明內容
本發明的目的就是提供一種具有較長壽命之模造玻璃之模仁。
本發明的另一目的就是提供一種模造玻璃之模仁，其可以大幅降低模造之玻璃成品的成本。
本發明提出一種模造玻璃之模仁，此模仁包括底材，此底材上覆蓋著一層保護層和一層中間層，中間層位于底材與保護層之間，其包括一層與底材接觸的鉻層以及一層與保護層接觸的含鉻的合金層。
依照本發明實施例所述，上述保護層之材質為選自于Ir、Re、Pt、Pd、Rh、Os及Ru中兩種或兩種以上之材料所形成之合金所組成之族群。上述含鉻的合金層為含鉻與保護層之材質的合金層。底材之材質包括不銹鋼、碳化硅及碳化鎢。
本發明在模仁的底材和保護層之間采用鉻層以及含鉻的合金層來作為中間層，可增加底材與保護層之間的附著性并阻絕底材內活性金屬的擴散，故可延長模仁的使用次數，有效降低模仁的制作成本。
為讓本發明之上述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
圖1所示為本發明之模造玻璃之模仁。
主要元件標記說明10模仁100底材102中間層102a鉻層102b含鉻的合金層106保護層具體實施方式
在模仁底材上披覆一層硬膜(或稱為保護層)可以提高模仁的使用壽命。采用貴金屬合金作為保護層，不僅可以提高模仁的使用壽命，而且其離形性佳，不易與玻璃反應或發生黏附現象，且在高溫時的穩定性高，不會在模造氣氛中發生分解現象與氣氛反應，而且可以忍受模造過程中的熱循環，具有足夠的熱沖擊性。此外，其具有足夠的硬度與機械強度可避免所形成之玻璃刮傷，而且可加工性高，可以加工成特定光學面且加工時間與成本皆符合所需。然而，貴金屬合金保護層與底材之間的附著性不佳且無法抑制晶粒成長，因此，若要進一步提高模仁的壽命則必須慎重考慮前述問題。
本發明提高模仁壽命的方法除了在模仁底材表面披覆保護層之外，并且在模仁底材與保護層之間采用鉻層以及含鉻的合金層來作為中間層，共可以改善貴金屬合金保護層與底材之間的附著性且可抑制晶粒成長，達到進一步延長模仁壽命之目的。
請參照圖1，本發明之模造玻璃之膜仁10，包括底材100、中間層102與保護層104。底材100的材質耐熱且在模制玻璃時具有足夠的強度，其材質例如是以碳化鎢(WC)或碳化硅為主成分的超硬合金或是不銹鋼。模仁10的制造方法是先將底材100的表面研磨拋光。接著，在底材100表面形成中間層102。中間層102包括一層鉻層102a以及一層含鉻的合金層102b，例如是含鉻與含有該保護層之材質的合金層如含鉻的錸銥合金層。此中間層102可增加保護層104與模仁底材100之間的附著性，并阻擋模仁底材100成分中易擴散的物質擴散到表面而影響玻璃成品的質量，而且可抑制晶粒成長。中間層102的形成的方法例如是濺鍍法、蒸鍍、電鍍或化學氣相沉積法。在一實施例中，是以采用磁控真空濺鍍系統(magnetron sputtering)來濺鍍鉻層102a以及含鉻的錸銥合金層102b。之后，在中間層102上形成保護層104，其具有模造面，以作為模造玻璃之用。保護層104為一層貴金屬合金薄膜，例如是Ir、Re、Pt、Pd、Rh、Os及Ru、中兩種或兩種以上之材料所形成之合金，形成的方法例如是濺鍍法。在一實施例中，是采用磁控真空濺鍍系統來濺鍍所需要的中間層102與保護層104。
實例以碳化鎢材料作為模仁的底材，將底材的表面研磨拋光。接著，以磁控濺鍍法在底材上依次形成厚度為0.1微米的鉻層以及一層含鉻的銥錸合金層，以作為中間層。然后，以磁控濺鍍法在中間層上形成一層厚度約為1微米的銥錸合金層，以作為保護層。接著，在氮氣的氣氛控制下，以L-BSL7為測試玻璃，在580℃的溫度下，測試模仁所壓模出來的玻璃隨著壓模時間的變化，其表面粗糙度的改變。結果顯示壓模時間在447小時內，玻璃表面粗糙度皆小于10nm，符合模造玻璃表面粗糙度規格要求。以每次壓模時間80秒計算，模造次數大于20000次。
比較例一以碳化鎢材料作為模仁的底材，將底材的表面研磨拋光。接著，以磁控濺鍍法在底材上形成厚度為0.1微米的鉻層，以作為中間層。然后，以磁控濺鍍法在鉻層上形成一層厚度約為1微米的銥錸合金層，以作為保護層。接著，在氮氣的氣氛控制下，以L-BSL7為測試玻璃，在580℃的溫度下，測試模仁所壓模出來的玻璃隨著壓模時間的變化，其表面粗糙度的改變。結果顯示壓模時間在244小時內，玻璃表面粗糙度皆小于10nm。以每次壓模時間80秒計算，模造次數約為10000次。
比較例二以碳化鎢材料作為模仁的底材，將底材的表面研磨拋光。接著，在底材上形成鈦層，以作為中間層。然后，在鈦層上形成一層厚度約為1微米的銥錸合金層，以作為保護層。接著，在氮氣的氣氛控制下，在580℃的溫度下，測試模仁所壓模出來的玻璃隨著壓模時間的變化，其表面粗糙度的改變。結果顯示以每次壓模時間80秒計算，模造次數約為3000次。
比較例三以碳化鎢材料作為模仁的底材，將底材的表面研磨拋光。接著，以磁控濺鍍法在底材上形成厚度為0.3微米的含鎳的銥錸合金層，以作為中間層。然后，在含鎳的銥錸合金層上形成一層厚度約為1微米的銥錸合金層，以作為保護層。接著，在氮氣的氣氛控制下，以L-BaL42(SK)為測試玻璃，在580℃的溫度下，測試模仁所壓模出來的玻璃隨著壓模時間的變化，其表面粗糙度的改變。結果顯示以每次壓模時間80秒計算，模造次數約為5000次。
本發明之模仁的中間層采用鉻層與含鉻之錸銥合金層所構成之中間層，可以使得模仁在580℃的高溫中使用20000次以上，而且模造的成品的質量仍可維持粗糙度在10nm以下的光學質量，而且，由于模造的溫度范圍大，可增加光學玻璃選擇性，適用于更廣泛的光學設計，在量產上更具可行性。換言之，本發明可延長模仁壽命，大幅降低非球面模造玻璃鏡片的成本。
雖然本發明已以實施例披露如上，然其并非用以限定本發明，任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明之精神和范圍內，當可作些許之更動與改進，因此本發明之保護范圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種模造玻璃之模仁，其特征是包括底材；保護層，覆蓋于該底材上；以及中間層，位于該底材與該保護層之間，該中間層包括與該底材接觸的鉻層以及與保護層接觸的含鉻的合金層。
2.根據權利要求1所述的模造玻璃之模仁，其特征是該保護層之材質為選自于Ir、Re、Pt、Pd、Rh、Os及Ru中兩種或兩種以上之材料所形成之合金所組成之族群。
3.根據權利要求2所述的模造玻璃之模仁，其特征是該含鉻的合金層為含鉻與含有該保護層之材質的合金層。
4.根據權利要求1所述的模造玻璃之模仁，其特征是該含鉻的合金層為含鉻與含有該保護層之材質的合金層。
5.根據權利要求1所述的模造玻璃之模仁，其特征是該底材之材質包括不銹鋼、碳化硅及碳化鎢。
全文摘要
一種模造玻璃之模仁。此模仁包括底材，此底材上覆蓋著一層保護層和一層中間層，中間層位于底材與保護層之間，其包括一層與底材接觸的鉻層以及一層與保護層接觸的含鉻的合金層。
文檔編號C03B11/06GK1982240SQ20051013212
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月16日 優先權日2005年12月16日
發明者陳勇星, 林浪津, 朱正煒, 李維中, 姚寶順, 施銘洲, 魏朝滄 申請人:財團法人工業技術研究院