JP4962964B2 - ガラスレンズ用成形型及びその製造方法 - Google Patents
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Description
基台1を構成する材料としては、タングステンカーバイト(WC)、タングステンカーバイト(WC)−コバルト(Co)などの各種超硬材料、鉄または鉄合金など、炭化ケイ素、窒化ケイ素のセラミックス材料、カーボンを用いることができる。
被膜2は、Si及びCを主成分とする材料で形成されている。そして、被膜2の層厚方向において、Si及びCの含有率が異なっている。すなわち、成膜面11に接する成膜面層と、それとは反対の被膜2の表面で露出する表面層とで、上述した含有率が異なっており、表面側の領域でCの含有率が大きくなっている。したがって、本実施形態においては、Si及びCの含有率が異なる少なくとも2つの層が形成されている。上記Si及びC以外の成分として、例えば、ホウ素、窒素、水素、各種金属を添加することができる。
(被膜の製造方法)
成形型の製造方法としては、イオンプレーティング法、CVD、等種々の方法を挙げることができるが、例えば、スパッタリングを採用することができる。この場合、ターゲットとしては、Siを含有する材料が使用される。
基台は、超硬材であり、成膜面は、直径φ20.5mm、厚さ約5〜10mmの円形とした。そして、成膜面は、ダイアモンドラッピングにより鏡面仕上げした。
以下のように、スパッタリングによる成膜を行う。
(1)ターゲット
純度99.99パーセントの金属Siターゲットを用いた。形状は、直径152.4mm、厚さ6mmの円柱形である。
(2)成膜ガス雰囲気
アルゴンガスとメタンガスとの混合ガスの流量割合を3段階で変えつつ、スパッタリングを行う。すなわち、第1段階で3,600秒間、一定の流量割合で混合ガスを供給する。続いて、第2段階で600秒間でメタンガスの混合割合を上昇させた後、第3段階で600秒間、さらに一定割合で混合ガスを供給する。なお、混合ガスの全流量は、全工程に亘って一定とし、流量399sccmとした。評価試験のために、まず、第1段階での混合ガスの流量割合を一定とし、第3段階での混合ガスの流量割合を変化させて成膜を行った。さらに、第3段階での混合ガスの流量割合を一定と、第1段階での混合ガスの流量割合を変化させて成膜を行った。
第1段階では、アルゴンガス361sccm,メタンガス38sccmとし、第3段階の流量を下記のように変化させた。また、成膜された層におけるCの含有率も測定した。なお、Cの含有率の測定はEDXにより行い、EDXで出たSiとCのAt%からC/(Si+C)の計算式に基づき、Cの含有率を計算した。
第3段階では、アルゴンガス353sccm,メタンガス46sccmとし、第1段階の流量を下記のように変化させた。また、成膜された層におけるCの含有率も測定した。
(3)成膜条件
出力1.5kWとした。
(1)密着性スクラッチ試験
上記の成膜後、600℃で1,998秒間加熱した後、スクラッチ試験により、被膜の成膜面への密着性を評価した。用いた圧子は、円錐型ダイアモンド圧子であり、先端頂角120°、曲率半径0.2mmである。この圧子により、荷重負荷速度100N/min,圧子走査速度10mm/minの条件で被膜に対し、スクラッチ試験を行った。結果は、以下の通りである。
上記試験No. 3,7,及び8において、以下の条件でガラスモールドプレス機による離型性試験を行った。この試験では、成膜した成形型の上に硝材BK−7をのせ、670℃で999秒間プレスした後の被膜の剥離等を目視によって評価した。
11 成膜面
2 被膜
Claims (5)
- 成膜面を有する基台と、
前記成膜面に被覆され、Si及びCを含有する被膜とを備え、
前記被膜の層厚方向において、前記成膜面と接する成膜面層におけるSi及びCの含有比率が、前記被膜の表面に露出する表面層におけるSi及びCの含有比率とは異なっており、しかも、前記表面層におけるCの含有比率が、前記成膜面層におけるCの含有比率よりも高く、
前記表面層のCの含有率が、70〜87原子%であり、
前記成膜面層のCの含有率は、52〜70原子%であるガラスレンズ用成形型。 - 前記被膜は、成膜面側から配置された、前記成膜面層、中間層、及び前記表面層の層からなり、
前記成膜面層及び表面層は、Si及びCの含有比率が略一定であり、
前記中間層は、前記表面側にいくにしたがって、Cの含有率が増加している、請求項1に記載のガラスレンズ用成形型。 - Siを含有するターゲットを準備し、不活性ガスと炭化水素ガスとが所定の割合で混合された混合ガスを供給してスパッタリングを所定時間行うことで、基台上の成膜面に、SiとCとを含有する第1の層を形成する第1のステップと、
前記混合ガスにおける炭化水素ガスの割合を増加させつつ、引き続きスパッタリングを行って第2の層を形成する第2のステップと、
前記混合ガスにおける炭化水素ガスの割合を一定にしつつ、スパッタリングを行って第3の層を形成する第3のステップとを備え、
前記第1のステップにおいて、前記第3の層のCの含有率が、70〜87原子%であり、
前記第3のステップにおいて、前記第1の層のCの含有率が、52〜70原子%であるガラスレンズ用成形型の製造方法。 - 前記第3のステップにおける炭化水素ガスの流量割合が10〜17%である、請求項3に記載のガラスレンズ用成形型の製造方法。
- 前記第1のステップにおける炭化水素ガスの流量割合が、5〜10%である、請求項3または4に記載のガラスレンズ用成形型の製造方法。
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