模造玻璃透鏡模仁及其製造方法
2023-06-15 22:53:21
專利名稱：模造玻璃透鏡模仁及其製造方法
技術領域：
本發明是關於一種模造玻璃透鏡模仁及其製造方法。
背景技術：
模仁廣泛應用於模壓成型製程，特別是製造光學玻璃產品，如非球面玻璃透鏡、球透鏡、稜鏡等，採用直接模壓成型(DirectPress-molding)技術可直接生產光學玻璃產品，無需打磨、拋光等後續加工步驟，可大大提高生產效率及產量，且產品質量好。但直接模壓成型法對於模仁的化學穩定性、抗熱衝擊性能、機械強度、表面光滑度等要求非常高。因此，模壓成型技術的發展實際上主要取決於模仁材料及模仁製造技術的進步。對於模壓成型的模仁一般有以下要求(1)在高溫時，具有良好的剛性、耐機械衝擊強度及足夠硬度；(2)在反覆及快速加熱冷卻的熱衝擊下模仁不產生裂紋及變形；(3)在高溫時模仁成型表面與光學玻璃不發生化學反應，不黏附玻璃；(4)不發生高溫氧化；(5)加工性能好，易加工成高精度及高表面光潔度的型面；(6)成本低。
傳統模仁大多採用不鏽鋼或耐熱合金作為模仁材料，這種模仁容易發生高溫氧化，在反覆熱衝擊作用下，會發生晶粒長大，從而模仁表面變粗糙，黏結玻璃。
為解決上述問題，非金屬及超硬合金被用於模仁。據報導，碳化矽(SiC)、氮化矽(Si3N4)、碳化鈦(TiC)、碳化鎢(WC)及碳化鎢-鈷合金已經被用於製造模仁。然而，上述各種碳化物陶瓷硬度非常高，很難加工成所需要的外形，特別是高精度非球面形。而超硬合金除難以加工外，使用一段時間之後還可能發生高溫氧化。
因此，以碳化物或超硬合金為模仁基底，其表面形成有其它材料鍍層或覆層的複合結構模仁成為新的發展方向。
美國專利第5,202,156號揭示一種製備用於光學玻璃產品的複合結構模仁的方法。其採用高強度的超硬合金、碳化物陶瓷或金屬陶瓷作為模仁基底，並在模仁基底的模壓面形成一層類金剛石膜(DLC，Diamond Like Carbon)。
然而，一般模造玻璃透鏡是在約2MPa的壓力及400-600℃的溫度下製作而成，該溫度及壓力對所用模仁的強度要求較高，在該溫度、壓力下使用較長時間後，模仁常因強度不能滿足要求而出現裂紋，斷裂等情形，造成使用壽命降低。
有鑑於此，提供一種高強度的模造玻璃透鏡模仁及其製造方法實為必要。
發明內容以下，將以若干實施例說明一種高強度的模造玻璃透鏡模仁。
以及通過這些實施例說明一種高強度的模造玻璃透鏡模仁的製造方法。
為實現上述內容，提供一種模造玻璃透鏡模仁，其包括一模仁基底及一位於其上的鍍膜，該模仁基底以納米碳纖維為基材，納米粒子填充其中。
以及，提供一種模造玻璃透鏡模仁的製造方法，其包括如下步驟採用納米材料製作一模仁基底；在該模仁基底表面形成一層鍍膜。其中，該模仁基底的製作方法包括如下步驟在納米碳纖維中混合納米粒子；燒結，使兩者複合形成基材；將設計好的光學幾何形狀雕刻在複合的基材上。
相較於現有技術，本發明模造玻璃透鏡模仁利用納米碳纖維的優良機械性質，其中，納米碳纖維提供模仁基底的基本架構，納米粒子起到增韌作用，兩者燒結後材料的強度提高，而且在高模造溫度及壓力下，納米碳纖維中所含的碳氧化成氣態化合物，更進一步提供了對已燒結的納米粒子的離型能力，使材料整體強度提高。
圖1是本發明模造玻璃透鏡模仁的結構示意圖。
具體實施方式納米碳纖維由於其自身的結構特性，具有良好的機械性質，其楊氏模量約為鋼鐵的5～6倍，約為1萬億帕斯卡。其拉伸係數可達440GPa以上，而鋼材的拉伸係數僅為205Gpa。碳纖維的拉伸強度可達3500～5300MPa，而鋼材的拉伸強度僅為1240MPa。因此，我們可以利用納米碳纖維的上述特性，以納米碳纖維為基本架構製作新型模造玻璃透鏡模仁結構。
請參閱圖1，是本實施方式模造玻璃透鏡模仁示意圖。該模仁10包括一模仁基底11及一位於該模仁基底11表面的鍍膜12。該模仁基底11以納米碳纖維13為基材，以納米錸(Rhenium，Rh)、錸(Rh)-銥(Iridium，Ir)、鉑(Platinum，Pt)或鉑(Pt)-銥(Ir)等納米粒子14填充於其中。
上述模造玻璃透鏡模仁10的製作方法為在納米碳纖維13中填充納米錸、錸-銥、鉑或鉑-銥等納米粒子14，然後進行燒結，將納米碳纖維13與納米粒子14相複合，然後將設計好的光學幾何形狀雕刻在該複合的基材上，從而形成新型的模造玻璃透鏡模仁基底11。然後再在該模仁基底11表面以濺鍍、旋塗、化學氣相沉積等方法形成一鍍膜12。
由於納米碳纖維的良好的機械性質，在該模仁基底11中，納米碳纖維13提供模仁基底11的基本架構，納米粒子14起到增韌作用，兩者燒結後材料的強度提高，而且在高模造溫度、壓力下，納米碳纖維13中所含的碳氧化成氣態化合物，更進一步提供了對已燒結的納米粒子14的離型能力，使材料整體強度提高。
權利要求
1.一種模造玻璃透鏡模仁，其包括一模仁基底與一位於該模仁基底表面的鍍膜，其特徵在於該模仁基底以納米碳纖維為基材。
2.如權利要求1所述的模造玻璃透鏡模仁，其特徵在於該模仁基底填充有納米粒子。
3.如權利要求2所述的模造玻璃透鏡模仁，其特徵在於該納米粒子可為錸、錸-銥、鉑或鉑-銥。
4.一種模造玻璃透鏡模仁的製造方法，其製造方法包括如下步驟採用納米材料製作一模仁基底；在該模仁基底表面形成一層鍍膜。
5.如權利要求4所述的模造玻璃透鏡模仁的製造方法，其特徵在於該模仁基底的製作方法包括如下步驟在納米碳纖維中混合納米粒子；燒結，使兩者複合形成基材；將設計好的光學幾何形狀雕刻在複合的基材上。
6.如權利要求5所述的模造玻璃透鏡模仁的製造方法，其特徵在於該納米粒子可為錸、錸-銥、鉑或鉑-銥。
7.如權利要求4所述的模造玻璃透鏡模仁的製造方法，其特徵在於該鍍膜採用濺鍍、旋塗、化學氣相沉積等方法形成。
全文摘要
本發明提供一種模造玻璃透鏡模仁，其包括一模仁基底及一位於其上的鍍膜，該模仁基底以納米碳纖維為基材，納米粒子填充其中。本發明還提供一種模造玻璃透鏡模仁的製造方法，其包括如下步驟採用納米材料製作一模仁基底；在該模仁基底表面形成一層鍍膜。
文檔編號C03B11/00GK1837111SQ200510033808
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月23日 優先權日2005年3月23日
發明者呂昌嶽 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司