专利名称：玻璃模造用热传压板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种玻璃模造用的制程设备，特别是关于一种具高温稳定性的玻璃模造用热传压板。
背景技术：
已知的光学玻璃模造制程，如图1的所示，装置有玻璃硝材的模造成形用模具组100置于具有高度平整度并包含有固定座105、冷却单元102b、加热单元103b及热传压板200所组成具加热功能的承载座上，成形时，具有高度平整度并包含有活动加压机构101、冷却单元102a、加热单元103a及热传压板200所组成具加热及加压功能之上加压座下移，并紧靠于模造成形用模具组100之上，对其加热、加压后，将上述上加压座上移，再以一推移运送机构(未绘示)将模造成形用模具组100在热传压板200上拖行，而运送至具类似机构的下一加压、加热站(未绘示)。
其中，热传压板200为上述模造成形系统中唯一直接与模造用模具组100接触的组件，已知技术是以烧结碳化钨超硬合金所制成，其立体图如图2所示，并于其四角落设有沈头孔201，用以将热传压板200固定于加热单元103a、103b之上。
在上述模造成形系统中，已知的烧结碳化钨超硬合金所制成的热传压板200，是作为传热与加压的媒介。故在玻璃模造的制程中，热传压板200会长时间处于高压与高温的环境中。因此如图3所示，在高温氧化的作用下，热传压板200的表面会产生氧化作用衍生物202，且表面氧化的热传压板200与模具组100接触的表面将形成由高压与高温氧化所造成的环状表面损伤203，而将模具组100在热传压板200移送拖行加上高温氧化的作用则形成擦痕204。如此将对热传压板200表面的平整度及热传导率造成不良影响。严重时，会使模具组100因热传压板200表面的不平整而晃动，而使其产出物模造玻璃的精度发生偏移，长时间的使用将造成不良率的提高。同时，一般以烧结碳化钨超硬合金所制成的热传压板，通常在500～700℃的模造温度下，其使用寿命约在模造次数500次以内即会产生一些不可避免的制程变异。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种玻璃模造用热传压板，可提高玻璃模造制程的稳定性、降低产品的不良率、并提高其在模造温度下的使用寿命，从而降低生产成本。
为达成本发明的上述目的，本发明提供一种玻璃模造用热传压板，包括一个底材，具有一个工作表面；一个中间层，于该底材的工作表面上；以及一个保护层，于该中间层上。
本发明玻璃模造用热传压板中所述的底材为碳化钨。
本发明玻璃模造用热传压板中所述的工作表面的粗糙度Ra值不大于5nm。
本发明玻璃模造用热传压板中所述的该中间层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合。
本发明玻璃模造用热传压板中所述的中间层的厚度为50～250nm。
本发明玻璃模造用热传压板中所述的保护层包含该中间层的氮化物或碳化物。
本发明玻璃模造用热传压板中所述的保护层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的氮化物或碳化物。
本发明玻璃模造用热传压板中所述的保护层的厚度为0.50～3.0μm。
本发明玻璃模造用热传压板中所述的保护层的耐热氧化温度大于600℃。
本发明又提供一种玻璃模造用热传压板，包括一个底材，具有一个工作表面；一个第一中间层，于该底材的工作表面上；一个第二中间层，于该第一中间层上；以及一个保护层，于该第二中间层上。
上述发明玻璃模造用热传压板中所述的底材为碳化钨。
上述发明玻璃模造用热传压板中所述的工作表面的粗糙度Ra值不大于5nm。
上述发明玻璃模造用热传压板中所述的第一中间层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合。
该第一中间层的厚度为50～250nm。上述发明玻璃模造用热传压板中所述的第二中间层包含该第一中间层的氮化物或碳化物。
上述发明玻璃模造用热传压板中所述的第二中间层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的氮化物或碳化物。
该第二中间层的厚度为50～350nm。
上述发明玻璃模造用热传压板中所述的保护层包含该第一中间层的碳氮化物。
上述发明玻璃模造用热传压板中所述的第二中间层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的碳氮化物。
上述发明玻璃模造用热传压板中所述的保护层的厚度为0.50～3.0μm。
上述发明玻璃模造用热传压板中所述的保护层的耐热氧化温度大于600℃。
本发明的特征在于利用耐高温、氧化温度达600～800℃的高热稳定性表面保护镀层，大幅降低现有热传压板的氧化现象，确保玻璃模造制程的稳定性。
图1为一示意图，显示了已知的光学玻璃模造装置。
图2为一立体图，显示了已知的玻璃模造用热传压板。
图3为一立体图，显示了已知的玻璃模造用热传压板处于高温高压下，所产生的表面氧化与表面损伤。
图4为一剖面图，显示了本发明第一实施例的玻璃模造用热传压板的构造。
图5为一剖面图，显示了本发明第二实施例的玻璃模造用热传压板的构造。
符号说明100模造成形用模具组101活动加压机构102a冷却单元 102b冷却单元103a加热单元 103b加热单元105固定座 200热传压板201沈头孔 202氧化作用衍生物203环状表面损伤204擦痕402底材402a作表面403中间层 404保护层502底材502a工作表面503第一中间层 504第二中间层505保护层具体实施方式
请参考图4，为一剖面图，是显示本发明的玻璃模造用热传压板的构造。其结构包含依序层叠的底材402、中间层403、与保护层404，其立体图则与图2所示大体相同，故予以省略。
底材402，通常是使用碳化钨，较好为热膨胀系数在4×10-6/K～9×10-6/K的烧结碳化钨超硬合金。在中间层403的形成方面，先将底材402的工作表面402a研磨、抛光，较好为使其表面粗糙度Ra值不大于5nm，再以例如真空溅镀法形成于底材402上。中间层403较好为包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的合金，以增加其与底材402之间的附着力。
形成在中间层403上的保护层404，较好为具化学钝性、低摩擦系数、与高硬度的物质，可避免使用本发明的玻璃模造用热传压板在对模造玻璃的模具组加温、加压时，发生高温氧化、表面损伤、及擦痕，以提高玻璃模造制程的稳定性、降低产品的不良率、并延长热传压板在模造温度下的使用寿命。如上所述，保护层404较好为氮化物或碳化物，例如为Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B或上述的组合的氮化物或碳化物；保护层404更好为中间层403的氮化物或碳化物，以提高中间层403与保护层404之间的附着力。如此一来，底材402、中间层403、与保护层404可以紧密地结合，可以增加本发明的玻璃模造用热传压板的使用寿命，而降低制程的成本。
当中间层403为Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B或上述的组合的合金时，其形成方面，可将洗净后的底材402置入一镀膜反应室(未绘示)内，在250～450℃的温度下，通入氩气，并依照所需要的成分提供Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B靶材中的其中一种或一种以上的靶材，在各靶材依所需成份比例选定镀膜功率，并依照所需膜厚选定镀膜时间，镀制中间层403于底材402的工作表面402a上。其中，中间层403的厚度较好为50～250nm。
在保护层404的形成方面，其为Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的氮化物或碳化物，或是中间层403的氮化物或碳化物时，可使用例如溅镀的方式，连续镀制中间层403与保护层404。例如在完成中间层403的镀制后，较好使上述靶材的镀膜功率大致维持不变，额外通入氮气或C2H2气体于上述镀膜反应室内，而以反应式溅镀，形成保护层404于中间层403上，而完成本发明的玻璃模造用热传压板的制作。其中，保护层404的膜厚范围较好为500～3000nm。
另外请参考图5，为一剖面图，是显示本发明的玻璃模造用热传压板的构造。其结构包含依序层叠的底材502、第一中间层503、第二中间层504、与保护层505，其立体图则与图2所示者大体相同，故予以省略。
底材502，通常是使用碳化钨，较好为热膨胀系数在4×10-6/K～9×10-6/K的烧结碳化钨超硬合金。在中间层503的形成方面，先将底材502的工作表面502a研磨、抛光，较好为使其表面粗糙度Ra值不大于5nm，再以例如真空溅镀法形成于底材502上。第一中间层503较好为包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的合金，以增加其与底材502之间的附着力。
保护层505较好为具化学钝性、低摩擦系数、与高硬度的物质，可避免使用本发明的玻璃模造用热传压板在对模造玻璃的模具组加温、加压时，发生高温氧化、表面损伤、及擦痕，以提高玻璃模造制程的稳定性、降低产品的不良率、并提高热传压板在模造温度下的使用寿命。如上所述，保护层505较好为碳氮化物，例如为Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的碳氮化物，更好为第一中间层503的碳氮化物。
而第二中间层504较好为氮化物或碳化物，例如为Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的氮化物或碳化物，更好为第一中间层503的氮化物或碳化物，以作为第一中间层503与保护层505之间的过渡层，提高三者之间的附着力。
如此一来，底材502、第一中间层503、第二中间层504、与保护层505可以紧密地结合，可以增加本发明的玻璃模造用热传压板的使用寿命，而降低不良率和制程的成本。
当第一中间层503为Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的合金时，其形成方面，可将洗净后的底材502置入一镀膜反应室(未绘示)内，在250～450℃的温度下，通入氩气，并依照所需要的成分提供Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B靶材中的其中一种或一种以上的靶材，在各靶材依所需成份比例选定镀膜功率，并依照所需膜厚选定镀膜时间，镀制中间层503于底材502的工作表面402a上。其中，中间层503的厚度较好为50～250nm。
在第二中间层504的形成方面，其为Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的氮化物或碳化物，或是中间层403的氮化物或碳化物时，可使用例如溅镀的方式，连续镀制第一中间层503与第二中间层504。例如在完成第一中间层503的镀制后，较好使上述靶材的镀膜功率大致维持不变，额外通入氮气或C2H2气体于上述镀膜反应室内，而以反应式溅镀，形成第二中间层504于第一中间层503上。
在保护层505的形成方面，其为Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的碳氮化物，或是第一中间层503的碳氮化物时，可使用例如溅镀的方式，连续镀制第一中间层503、第二中间层504、与保护层505。例如在完成第二中间层504的镀制后，较好使上述靶材的镀膜功率大致维持不变，通入氩气、氮气、与C2H2气体于上述镀膜反应室内，而以反应式溅镀，形成保护层505于第二中间层504上，而完成本发明的玻璃模造用热传压板的制作。其中，保护层505的膜厚范围较好为500～3000nm。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举2个较佳实施例，并配合所附图标，作详细说明如下请注意在后续所提供的各项制程参数、条件，例如成分、厚度、磨耗速率等的选择是用来举例说明，不应成为本发明的限制，熟悉此技艺者可依其本身的制程条件，在不脱离本发明精神的情况下，做出显而易见的变形。
实施例1使用热膨胀系数在4×10-6/K～9×10-6/K的烧结碳化钨超硬合金作为底材402，并先将底材402的工作表面402a研磨、抛光，使其表面粗糙度Ra值不大于5nm。
接下来使用TiAl合金薄膜作为中间层403，形成于底材402的工作表面402a上。将研磨、抛光后的底材402洗净后，置于上述镀膜反应室内，利用Ti、Al比例为50/50atom％的TiAl合金靶材，在250～450℃的温度、500W的RF溅镀功率下，底材偏压为120V，通入氩气使达2×10-1Pa的工作压力，于底材402的工作表面402a上沉积一层厚度约80nm的TiAl合金薄膜作为中间层403。
最后使用TiAlN三元合金薄膜作为保护层404，形成于中间层403上。在同一镀膜反应室内，利用Ti、Al比例为50/50atom％的TiAl合金靶材，在250～450℃的温度、500W的RF溅镀功率下，底材偏压为120V，通入氩气使达2×10-1Pa的工作压力，再通入氮气使达3×10-1Pa的工作压力进行反应式溅镀，于中间层403上沉积一层厚度约1000nm的TiAlN三元合金薄膜作为保护层404。
如此可构成一含有低应力、高附着性且具高热稳定性的TiAlN保护层的热传压板，耐高温氧化温度在800℃以上，较传统热传压板的耐热度高约2倍，使用寿命可提高至50000次以上。
实施例2使用热膨胀系数在4×10-6/K～9×10-6/K的烧结碳化钨超硬合金作为底材502，并先将底材502的工作表面502a研磨、抛光，使其表面粗糙度Ra值不大于5nm。
接下来使用TiAl合金薄膜作为第一中间层503，形成于底材502的工作表面502a上。将研磨、抛光后的底材502洗净后，置于上述镀膜反应室内，利用Ti、Al比例为50/50atom％的TiAl合金靶材，在250～450℃的温度、500W的RF溅镀功率下，底材偏压为120V，通入氩气使达2×10-1Pa的工作压力，于底材502的工作表面502a上沉积一层厚度约80nm的TiAl合金薄膜作为第一中间层503。
接下来使用TiAlN三元合金薄膜作为第二中间层504，形成于第一中间层503上。在同一镀膜反应室内，利用Ti、Al比例为50/50atom％的TiAl合金靶材，在250～450℃的温度、500W的RF溅镀功率下，底材偏压为120V，通入氩气使达2×10Pa的工作压力，再通入氮气使达3×10-1Pa的工作压力进行反应式溅镀，于第一中间层503上沉积一层厚度约100nm的TiAlN三元合金薄膜作为第二中间层504。
最后使用TiAlCN四元合金薄膜作为保护层505，形成于第二中间层504上。在同一镀膜反应室内，利用Ti、Al比例为50/50atom％的TiAl合金靶材，在250～450℃的温度、500W的RF溅镀功率下，底材偏压为120V，通入氩气使达2×10-1Pa的工作压力、通入氮气使达3×10-1Pa的工作压力，再通入C2H2使达3.5×10-1Pa的工作压力进行反应式溅镀，于第二中间层504上沉积一层厚度约1000nm的TiAlCN四元合金薄膜作为保护层505。
如此可构成一含有低应力、高附着性且具高热稳定性的TiAlCN保护层的热传压板，摩擦系数在0.2以内，耐高温氧化温度在800℃以上，较传统热传压板的耐热度高约2倍，使用寿命可提高至50000次以上。
如上所述，本发明通过利用耐高温、氧化温度达600～800℃的高热稳定性表面保护镀层，大幅降低现有热传压板的氧化现象，确保玻璃模造制程的稳定性，从而可以避免使用热传压板在对模造玻璃的模具组加温、加压时，发生高温氧化、表面损伤、及擦痕，以提高玻璃模造制程的稳定性、降低产品的不良率、并提高热传压板在模造温度下的使用寿命，从而达成本发明的目的。
于本发明之具体实施方式
中，并未限制底材为碳化钨，其它种类的耐热陶瓷材料亦可取代其使用，例如，钼(Mo)板、碳化硅(SiC)板、钨(W)板等。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种玻璃模造用热传压板，其特征在于包括一个底材，具有一个工作表面；一个中间层，于该底材的工作表面上；以及一个保护层，于该中间层上。
2.根据权利要求1所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该底材为碳化钨、钼、碳化硅或钨。
3.根据权利要求1所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该工作表面的粗糙度Ra值不大于5nm。
4.根据权利要求1所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该中间层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合。
5.根据权利要求1所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该中间层的厚度为50～250nm。
6.根据权利要求1所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该保护层包含该中间层的氮化物或碳化物。
7.根据权利要求1所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该保护层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的氮化物或碳化物。
8.根据权利要求1所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该保护层的厚度为0.50～3.0μm。
9.根据权利要求1所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该保护层的耐热氧化温度大于600℃。
10.一种玻璃模造用热传压板，其特征在于包括一个底材，具有一个工作表面；一个第一中间层，于该底材的工作表面上；一个第二中间层，于该第一中间层上；以及一个保护层，于该第二中间层上。
11.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该底材为碳化钨、钼、碳化硅或钨。
12.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该工作表面的粗糙度Ra值不大于5nm。
13.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于第一该中间层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合。
14.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该第一中间层的厚度为50～250nm。
15.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该第二中间层包含该第一中间层的氮化物或碳化物。
16.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该第二中间层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的氮化物或碳化物。
17.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该第二中间层的厚度为50～350nm。
18.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该保护层包含该第一中间层的碳氮化物。
19.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该第二中间层包含Si、Ti、Al、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述的组合的碳氮化物。
20.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该保护层的厚度为0.50～3.0μm。
21.根据权利要求10所述的玻璃模造用热传压板，其特征在于该保护层的耐热氧化温度大于600℃。
全文摘要
本发明涉及一种具高温稳定性的玻璃模造用热传压板，包含一底材，具有一工作表面；一中间层，于上述底材的工作表面上；以及一保护层，于上述中间层上。本发明通过利用耐高温、氧化温度达600－800℃的高热稳定性表面保护镀层，大幅降低现有热传压板的氧化现象，确保玻璃模造制程的稳定性，从而可以避免使用热传压板在对模造玻璃的模具组加温、加压时，发生高温氧化、表面损伤、及擦痕，以提高玻璃模造制程的稳定性、降低产品的不良率、并提高热传压板在模造温度下的使用寿命，从而达成本发明的目的。
文档编号C03B11/06GK1754845SQ200410080310
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月28日 优先权日2004年9月28日
发明者王坤池 申请人:亚洲光学股份有限公司