Plantilla para moldeado de elementos ópticos
Descripción general
 Mejore la resistencia al choque térmico, haga que la película BN no se desprenda, hágalo duradera para que el vidrio fundido se pueda moldear, transportar, etc. ] Un sustrato 1 está formado por AlN que contiene B 25 al 25% en peso. La orientación de los cristales en la superficie de contacto con al menos un elemento óptico en el sustrato 1 para formar una película BN 2 formado por crecimiento en la misma dirección a la plantilla de moldeo elemento óptico. El material compuesto de AlN y BN como material de base 1 es un material que tiene alta durabilidad a alta temperatura. Particularmente, los materiales a los que se agrega BN tienen una alta resistencia al choque térmico. Esto se debe a que la adición de BN aumenta la porosidad y disminuye el módulo de Young, por lo que apenas se produce la tensión térmica generada en el momento del choque térmico. Además, dado que la película de BN reacciona con gas BCl3 y NH3 a alta temperatura para hacer crecer la película, la tendencia del cristal único se vuelve fuerte.
Campo técnico
La presente invención es un material de vidrio presione directamente de moldeo, se refiere a un elemento de moldeo jig óptica para la fabricación de elemento de vidrio óptico de alta precisión que no requiere una etapa de pulido después del moldeo de prensa.
Antecedentes de la técnica
Generalmente, al diseñar un elemento de vidrio óptico, hay una tendencia a usar una superficie asférica para simplificar la porción de lente. Sin embargo, en la fabricación de este elemento de vidrio óptico asférico, era difícil producir en masa con el método de pulido convencional. En los últimos años, es vidrio óptico calentada y ablandada, un método de moldeo de prensa ha sido desarrollado por el molde que tiene una forma asférica de alta precisión. Esta prensa de moldeo, para presionar el vidrio por alta temperatura se suavizó, el uso de la resistencia al calor plantilla, resistencia a la abrasión, las características tales como el vidrio y la unión anti-fusión se requiere.
Convencionalmente, con el fin de satisfacer a sus propiedades, por ejemplo, como se describe en el documento JP-A 2 233 528 da a conocer un carburo cementado compuesto principalmente de WC como material de base, para formar un TiC o TiN sobre la capa intermedia, la superficie Se conoce un molde para formar en el que se forma BN en una capa. El BN de la capa superficial de esta matriz de moldeo tiene una característica de alta propiedad de oxidación a alta temperatura y buenas características tales como la prevención de la fusión con vidrio.
Tarea de solución
Molde mostrado en el documento JP-A 2 233 528 da a conocer mejora la oxidación a alta temperatura por BN capa superficial, y que se impide la fusión con el vidrio, el vidrio, como se muestra ciertamente Ejemplo No hay problema cuando el moldeo se lleva a cabo calentando a una temperatura de aproximadamente 700ºC. Sin embargo, cuando se pone en contacto con la temperatura de reblandecimiento de cristal punto de que el vidrio en el molde y la plantilla de transporte elemento óptico moldeo plantilla, la superficie de contacto entre el vidrio en estas elemento óptico moldeo jig está cerca del punto de reblandecimiento de cristal La temperatura es alcanzada Luego, dado que se enfría después, se produce un choque térmico considerable. Como resultado, la diferencia en el coeficiente de expansión lineal entre TiC o TiN capa intermedia por choque térmico, se producen problemas que la base y el pelado de la película. Se calienta y suavizado al vidrio SF11 1200 ° C a experimentos, en los que se pone en contacto el vidrio en la película BN, no se le ocurrió vidrio fundido se sometió a moldeo continuo, la separación de película en la proximidad de 200 veces Ocurrió
En condiciones en que se aplica el choque térmico como se describió anteriormente, menor es la adhesión a alta temperatura entre el sustrato de la plantilla y la película producida en la superficie, la película se despega del material de base de la plantilla, la película pelada Se adhiere a la superficie de moldeo del elemento óptico y existe el temor de que se deteriore la apariencia del elemento óptico. Además, debido a su baja durabilidad, la vida útil del molde fue corta.
La presente invención se ha realizado en vista de tales problemas convencionales, y tiene como objetivo película BN sin pelar, para proporcionar un elemento óptico moldeado jig y larga vida que permite el transporte y similares del vidrio fundido .
Solución
Para lograr el objeto anterior, la presente invención es para formar el sustrato de AlN que contiene BN 5 25% en peso, la dirección de cristal sobre la superficie de contacto con al menos un material óptico en el material de base se hizo crecer en la misma dirección Para formar una película de BN para formar una plantilla de moldeo de elementos ópticos.
En la plantilla de moldeo elemento óptico de la presente invención, un material compuesto de AlN y BN como material de base se conoce como un material duradero de alta de alta temperatura. Particularmente, los materiales a los que se agrega BN tienen una alta resistencia al choque térmico. Esto se debe a que la adición de BN aumenta la porosidad y disminuye el módulo de Young, por lo que apenas se produce la tensión térmica generada en el momento del choque térmico.
Además, la película de BN de la presente invención es una película en la que la dirección del cristal se desarrolla en una dirección. Dado que esta película es hacer crecer una película por reacción a temperatura elevada un BCl3 y gas NH3, la forma cristalina, como se muestra en la Fig. 2, la tendencia de los individuales cristal se incrementa. Como se muestra en la figura 2, esta forma de cristal tiene una configuración de unión diferente dependiendo de la dirección. dirección un eje están ligados por un enlace covalente y el B y N, dirección del eje c está unida por enlaces de van der Waals. Estos dos tipos de enlaces difieren enormemente en la fuerza de unión, y los enlaces de Van der Waals son mucho más débiles que los enlaces covalentes. Como tal, dado que la estructura difiere dependiendo de la dirección axial, las propiedades son muy diferentes entre el eje a y el eje c. Entre ellos, el coeficiente de expansión lineal, el eje c gran coeficiente de dilatación lineal para el acoplamiento de fuerza es débil, un eje Y muestra el coeficiente característico de expansión lineal en la fuerte fuerza de unión opuesta es pequeño.
Como se muestra en la figura 1, la relación entre la película y el sustrato es la interfaz entre la dirección del eje a y el sustrato 1. Pequeño superficie y el sustrato 1 de coeficiente de expansión lineal se convierte en la interfaz, calentamiento en el moldeo, la tensión de interfaz de la base de enfriamiento debido a la expansión y contracción en el momento de 1 y la película BN 2 se produce difícilmente. Por lo tanto, es menos probable que se produzca el desprendimiento de la película del sustrato 1. Además, puesto que el sustrato 1 es un material obtenido mediante la adición del BN, puede ser la adherencia entre la película BN 2, para el coeficiente de expansión lineal más cercano, un bajo estrés interfacial entre el sustrato 1 y la película BN 2. Por lo tanto, incluso cuando el vidrio de alta temperatura entra en contacto, se vuelve difícil despegar la película.
Además, la película de BN está formada por un método térmico de CVD. Dado que esta película generada hace crecer la dirección del cristal en una dirección, se hace reaccionar químicamente y se forma una película calentando la temperatura del sustrato a 1000ºC o más. Por lo tanto, existe la necesidad de que el sustrato no se deteriore a 1000 ° C o más. En el material de base convencional, no se puede formar óxido porque se forma óxido en la superficie. Para formar una película de este tipo, es necesario hacer que el material de base sea un material compuesto de AlN y BN que tenga la resistencia térmica anterior.
Se muestra un ejemplo en el que se aplica la presente invención a un molde. De alta pureza BN en polvo (pureza: 99% o más) el polvo de AlN se mezclaron en una relación 5:95 en peso%, después de la pre-prensado en 1,5 ton, 1500 ° C, se calcinó durante 20 horas, el tamaño de la forma final . Después de eso, el tratamiento con HIP se realizó a 1860ºC durante 80 horas para formar una pieza en bruto de cerámica compuesta que satisface la resistencia mecánica y las propiedades físicas.
Después de moler el blanco hasta las dimensiones finales, la superficie de moldeo del molde se terminó con una rugosidad superficial Rmax de 1,5 μm o inferior. Posteriormente, se depositó una película de BN mediante un método de plasma CVD. Proceso se reduce a menos de 10 Torr, y después se calentó a una temperatura de sustrato de 1.800 ° C, se hizo reaccionar BCl3 y gas NH3. Por este método, se formó una película de BN a 4 mm. De acuerdo con el método de formación de película anterior, la película de BN se cultiva por crecimiento de cristales en una dirección. Aquí, la relación entre B y N es una fuerte tendencia de la solo cristal, B y y N, se une covalentemente a una dirección paralela a la superficie del sustrato, la dirección perpendicular a la superficie del ventilador sustrato Se convierte en un vínculo Estimado Waals. Después de generar, la superficie de moldeo del material del molde se pulió con polvo de diamante abrasivo # 10000, se terminó a menos rugosidad de la superficie Rmax0.09Myuemu.
Cuando se examinó la superficie formada por película por difracción de rayos X, se confirmó que el cristal creció en una dirección como se muestra en la FIG.
El material de vidrio de BK 7 se moldeó con esta matriz de moldeo de elementos ópticos. Vidrio fundido por calentamiento a 1250 ° C, se cortó por cizallas, transporta y se alimenta entre un par de molde por el plato de transporte, una temperatura del molde 515 ° C, tiempo de 5 segundos de prensado, a una presión de prensa de 1 kgf / cm @ 2 Después del moldeo, el prensado se llevó a cabo a una presión de prensado de 50 kgf / cm2 y se llevó a cabo el moldeo durante un tiempo de prensado de 15 segundos. Se llevó a cabo de manera continua moldeada por este método de moldeo, incluso cuando el moldeo continuo de más de 30000 disparos sin disminuir la calidad de los productos moldeados, se observó descamación y el deterioro de la película BN. Este coeficiente de expansión térmica de la película BN producido en la superficie del sustrato es diferente en una dirección paralela a la dirección perpendicular a la superficie del sustrato, el coeficiente de expansión térmica en una dirección paralela a la superficie del sustrato Está cerca del coeficiente de expansión térmica del material base y la tensión interfacial apenas se produce en la interfaz entre el material base y la película BN. Además, dado que la conductividad térmica del material es de 120 W / mK, la conducción de calor es buena. Por lo tanto, en el vidrio hay una diferencia de temperatura entre el punto de transición y punto de ablandamiento como se describe anteriormente BK7, momento en que el efecto se puede acortar de refrigeración. Sin embargo, cuando el moldeo se llevó a cabo mediante la creación de un molde en el sustrato en el que la anteriormente BN menos de 5 por ciento, pelado de la superficie de unión de la película BN y el sustrato se produce durante el moldeo disparo 2000.
Se muestra un ejemplo en el que se forma un material de vidrio que tiene una pequeña diferencia de temperatura entre un punto de transición y un punto de reblandecimiento como el sistema LaK. De alta pureza BN en polvo (pureza: 99% o más) el polvo de AlN se mezclaron en una proporción de 25:75 en peso%, después de la pre-presiona en 1.8ton, 1300 ℃, después se calcina a 20 horas, el tamaño de la forma final . Después de eso, el tratamiento con HIP se realizó a 1780ºC durante 80 horas para formar una pieza en bruto de cerámica compuesta que satisface la resistencia mecánica y las propiedades físicas.
Después de que las dimensiones en blanco de molienda a la forma final, la superficie de moldeo del material del molde fue pulida con polvo de diamante abrasivo # 10000, fue terminado a menos rugosidad de la superficie Rmax0.05Myuemu. Posteriormente, se depositó una película de BN mediante un método de plasma CVD. Proceso se reduce a menos de 10 Torr, y después se calentó a una temperatura de sustrato de 1.750 ° C, se hizo reaccionar BCl3 y gas NH3. Por este método, se formó una película de BN a 3 mm. Después de generar, la superficie de moldeo del material del molde se pulió con polvo de diamante abrasivo # 10000, se terminó a menos rugosidad de la superficie Rmax0.05Myuemu.
La película BN donde el examinó por difracción de rayos X, es misma forma que la Fig. 3, se confirmó que el cristal ser cultivadas en una dirección.
El moldeo del material de vidrio de LaK 8 se llevó a cabo con esta matriz de moldeo de elementos ópticos. Glass se ablandó a 1050 ° C, y se alimenta entre un par de molde, la temperatura del molde 413 ° C, se moldeó con un tiempo de prensado de 15 segundos, bajando la calidad de los productos moldeados incluso si el moldeo continuo de más de 25.000 disparos Y no se observó peeling o deterioro de la película de BN. Este material de molde tiene una conductividad térmica de aproximadamente 50 W / mK y mala conducción de calor porque la relación de mezcla de AlN y BN se establece en 25:75. Por lo tanto, puesto que la diferencia de temperatura punto de transición material de vidrio y el punto de reblandecimiento es bajo como sistema LaK permite que la velocidad de enfriamiento es lento, el agrietamiento por contracción del vidrio producido durante el moldeo de refrigeración se vuelve menos probable que ocurra.
Se muestra una realización en la que se aplica la presente invención a un miembro de transporte para calentar y ablandar un vidrio y un moldeado. La forma del miembro de transporte se muestra en la FIG. De alta pureza BN en polvo (pureza: 99% o superior) y el polvo de AlN en% en peso se mezclaron en una proporción de doce años ochenta y ocho después de la pre-prensa a 2,5 ton, 1200 ° C, se calcinó durante 20 horas, la forma final y el aproximado Y procesado en una forma. Después de eso, el tratamiento con HIP se realizó a 1400ºC durante 80 horas para formar una pieza en bruto cerámica compuesta 3 que satisfacía la resistencia mecánica y las propiedades físicas.
El blanco 3 se sometió a trituración para terminar la forma final, y luego la deposición se realizó mediante un método de plasma CVD. Proceso se reduce a menos de 10 Torr, y después se calentó a una temperatura de sustrato de 1.800 ° C, se hizo reaccionar BCl3 y gas NH3. Por este método, la película de BN 2 se formó para tener un espesor de 60 μm.
Esta capa BN 2 se examinó por difracción de rayos X, como se muestra en la Fig. 3 muestra en el Ejemplo 1, los cristales se confirmó que crece en una dirección.
El material de vidrio 4 de SF 11 se colocó en este elemento de transporte del elemento óptico y se calentó a 600ºC durante 2 minutos. Además, después de calentar durante 15 segundos a 900 ° C, y se transporta entre un par de molde calentado mantenido a 500 ° C, y presión 20 seg. Cuando se llevó a cabo el moldeo continuo mediante este método de moldeo, no se produjo pelado de la película y no se produjo ningún deterioro incluso cuando se usó 5000 veces por cada pieza. Además, este material base tiene una buena conductividad térmica de 100 W / mK. Por lo tanto, el enfriamiento fue posible en un corto tiempo.
Aunque el miembro de transporte tiene la forma mostrada en la figura 4, también hay un método para formar una película solo en la porción de contacto de vidrio como se muestra en la figura 4. Incluso con esta forma, se obtuvo el mismo efecto.
Efecto de la invención
Como se describió anteriormente, de acuerdo con la plantilla de moldeo elemento óptico de la presente invención, el AlN que contiene BN 5 25% en peso como material de base, y un cristal se cultivó superficie dirección de contacto con al menos un material óptico en una dirección Dado que se forma la película de BN, se mejora la resistencia al choque térmico y se puede evitar el pelado de la película en comparación con los troqueles de moldeo convencionales y similares. Además, variando la cantidad de BN añadida al material de base, es posible cambiar la conductividad térmica y también controlar la velocidad de enfriamiento del vidrio.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista frontal que muestra una plantilla para moldear un elemento óptico según la presente invención.
La figura 2 muestra una estructura cristalina de una película de BN.
La figura 3 es un gráfico que muestra los resultados de la difracción de rayos X de una película de BN.
La figura 4 es una vista en sección longitudinal que muestra un miembro de transporte de acuerdo con una tercera realización de la presente invención.
La figura 5 es una vista en sección longitudinal que muestra un ejemplo modificado del miembro de transporte de la tercera realización de la presente invención.
1 material base
2 películas BN
Reclamo
En el que para formar la reivindicación 1 BN 5 25% en peso de AlN por sustrato que contiene, que la formación de la dirección de cristal película BN a la superficie de contacto formada por el crecimiento en la misma dirección y al menos el elemento óptico en el sustrato La plantilla de moldeo de elementos ópticos.
Dibujo :
Application number :1994-001621
Inventors :オリンパス光学工業株式会社
Original Assignee :林俊明、川俣健、池内孝