光电工程师社区

标题: 玻璃模造产业信息交流 [打印本页]

作者: dongbeiren 时间: 2008-3-27 09:33
标题: 玻璃模造产业信息交流
随着光电行业近些年的快速发展,玻璃模造技术已经呈现在人们面前,特别是玻璃非球面模压技术,已经发展成光学元件加工的一个至关重要的领域.
下面,本人将对整理的一些信息发布上来,供各位参考,同时,也希望有识之士,能在模芯镀膜方面,发表自己的见解!!!

1，两种玻璃非球面制造程序比较

研磨及抛光流程：GRINDINGδPOLISHING PROCESS 玻璃模造流程:GLASS MOLDING PROCESS

玻璃熔融：GLASS FUSION 玻璃熔融：GLASS FUSION

预成型：PRO-FORMING 玻璃材料：GLASS MATERIAL

退火：ANNEALING 模造：MOLDING

第一次研磨：IST SURFACE GRINDING 退火：ANNEALING

第二次研磨：2ND SURFACE GRINDING 定心：CENTERING

清洗：CLEANING 清洗：CLEANING

第一次表面抛光：1ST SURFACE POLISHING 镀膜：COATING

清洗：CLEANING

第二次表面抛光：2ND SURFACE POLISHING

清洗：CLEANING

定心：CENTERING

清洗：CLEANING

镀膜：COATING
二，玻璃模造技术进展

★1974年美国，玻璃预形体形状不限，直接将玻璃放置在模穴内，加温，玻璃软化后马上压制。热压温度700～800摄氏度,通N2-5%H2为保护气体,
此法在面精度和模具寿命上很难做突破,市场竞争力少.
★一模多穴单站式玻璃模造机于日本TOSHIBA公司发展的,是目前市场的唯一选择,流程:1,玻璃预形体放入模穴.2,送入氮气,防止模具表面氧化.
3,快速升温到所需温度,维持2分钟.4,进行高压玻璃模造.5,释放压力,充入氮气降温.6,取出镜片,惊醒后续的应力消除退火.(整个过程约5分钟)
★一模一穴连续式玻璃模造机于日本TOSHIBA公司发展的,流程:1,玻璃预形体放入模穴.2,送入氮气,防止模具表面氧化.3,第一站以红外线加热
方式,将温度快速升至玻璃转移点附近温度,并维持约1分钟,以确保模具和玻璃预形体达到均匀的温度.4,第二站,将温度缓慢升至玻璃软化点附件温度.5,
送入第三站,进行恒温高压玻璃模造.6,释放压力并传送到第四站,温度设定在玻璃转移点附件,并维持保压状态.7,释放压力并传送到第四站,进行高温缓
慢冷却退火.8,传送到第四站,进行低温缓慢退火冷却.9,传出腔体,并取出上模及镜片.
★模造制成控制参数对玻璃镜片精度之影响.

压造品外尺寸径与收缩量关系图压造时间与镜片外径尺寸之间的关系

模压降温时应该注意玻璃透镜的收缩,尺寸越大,透镜的形状精度就越难控制,这种变化与离透镜的中心距离成正比;内部应力也如此,同时,应力在
较高温度时,会比较低温度时的大,温度较低时.应力分布也相对均匀.
玻璃的温度与膨胀系数之间的关系:在转化点TG温度以下,材料破坏而无法成型.在降伏点(AT)以上,软化点(SP)附近时,材料变形能量大,容易成型.
但随着降温,收缩量增大,产生所谓的凹斑,降低成品的精度,为了补救,可以在软化点附近再次施加压力,补救,称为二次成型法.

★影响陶瓷模仁寿命的因素
陶瓷模仁的使用寿命和很多因素有关系,其中包括使用的玻璃材料,模仁材料,模仁的形状,制程参数,镀膜设计,镀膜品质几个方面.
首先是玻璃材料的影响.玻璃材料软化点温度越高,则模仁的温度将越高,加重玻璃与模具之间的黏着和磨损,模具的寿命越低,因此,玻璃的软化点
温度低可以提高模具的寿命;模造玻璃镜片,需要预先制作玻璃预形体(通过研磨和抛光等工序,制作成),高质量的玻璃预形体可以提高玻璃模压品的品质,可
以提高模仁的使用寿命.
其次是模仁的材料.日本的早期专利中建议,母模和模仁的材料使用能够耐热冲击,并且在高温中仍然具有高强度的材料,如碳化钨(WC)\碳化硅
(SIC)材料等.由于大部分陶瓷材料都是以热压烧结的方法制成,由于不含有低熔点的烧结粘结剂,很难得到完全致密的烧结体,内部的残留孔洞或缺陷会影响
镀膜品质和镜片的品质,同时脱模时,镀膜层也容易剥离,有报道指出,低膨胀系数及高温高强度的金属材料也可以作为模仁的材料.
再者是模仁的形状.模仁设计要避免反曲点,中间厚度与边缘厚度差异大,以及适当调整玻璃镜片边缘和过渡区的R角,均可以改变模具的寿命.模仁
的设计形状应该结合玻璃镜片的形状,注意玻璃预形体放置方便可靠(如制作双凹镜片,玻璃预形体应该制作成玻璃平板,而不是玻璃球--没有办法定中心;再
如制作微阵列镜片及烧射元件时,压制镜片的过程中,因模具凸起的部分在合模的时候,气体来不及排出来,容易残留在个别镜片中,造成凹陷等缺陷,丧失形状
精度.
最后是制程参数.模造玻璃时,要清楚了解玻璃的粘度与温度之间的关系,以选择模造温度合相关的制程参数(大部分玻璃材料供应商很难提供该资
料),大多情况下,需要用"尝试错误法"寻找适当的制程参数.一般情况下,将模造温度设置在玻璃软化点上方30~50℃之间,或玻璃粘度在107~10 9之间.热压后
的玻璃折射率也会发生变化,通常情况下,玻璃体温度降低速度越快,折射率变化也越快(折射率通常情况下是降低的).
★改善陶瓷模仁寿命的方法.
玻璃模造模仁表面镀膜技术的发展
早期的日本专利中,建议模仁使用材料是能够耐热冲击,并且在高温中仍然具有高强度的材料,如碳化钨合碳化硅.先对模仁施以超精密加工,然后
在模仁表面再镀上一层Pt系列的贵金属材料或类钻石碳材料(DIAMOND-LIKE-CARBON,DLC)保护膜,以避免高温模造时与玻璃材料起反应.但是模仁的超精密
加工(用钻石磨轮做粗加工,钻石刀具精抛光,刀具损耗快,而且加工时间受到限制)时间太长,而且不够经济▲后为了缩短进程,提出在模仁上先施以粗加工,然
后再镀上较厚的NI-P(或NI-B)合金,约15微米厚度,当作精密切削层,然后再在NI-P表面镀上一层PT-IR合金当保护层.,模具寿命可以达到10000次以上,模具
实效的主要原因是NI-P作为中间层,抗热疲劳作用相对差,与模仁基材脱离造成的(模温超过550度后,NI-P合金会发生高温脆化).▲后来为了改善中间层结合
力的问题,又在NI-P合碳化钨中间加上一镊钴合金(NI-CO),模具寿命提高到30000次以上.▲DLC膜也是一个比较好的选择,在DLC中加入CR及W元素,可以有效
改善DLC膜中的内应力,而在DLC膜中加入SI合F元素,可以降低摩擦系数,在镀DLC膜之前,一般先镀一层金属过渡膜,以降低应力,提高膜层的牢固度.▲纳米
晶粒钻石薄膜或类钻膜比较容易加工,但要特别注意腔体污染合颗粒的问题,而且内部含有不稳定的碳,高温时容易合玻璃发生反映,碳会迅速还原玻璃中的
氧化物,造成模具表面急剧磨损,因此也无法长期有效保护模具,欧洲一些公司开发AL-N,B-N,SI-C-N及SI-C-B-N等薄膜,但是由于时单层膜,仍然不能缩短模
具的加工时间,仍然不具有竞争力.
低摩擦且低磨损的模仁表面镀膜设计原理.
低摩擦且低磨损是所有模具表面处理的发展目标,就玻璃模造来讲,重点是发展固体润滑膜,且这个润滑膜在高温合高压下,不容许对玻璃有任何的.
沾粘或污染,传统润滑膜可以分为(1)软金属,如Ag,Au,Pb等(2)非层状化合物，如：DLC，BN，TIO2等(3)层状物质,如石墨,二硫化钼(MoS2)等.,问题是低摩擦
容易做到,但是高温时,还要兼顾抗沾粘及低磨损,则不易达成,目前比较实用的是贵重金属膜,如Pt合金DLC及BN等.◆※磨润理论:唯有在较硬的基材上涂镀一
层薄的软膜或固体润滑膜时,才有机会同时使得接触面积及接触面材料塑性流动的剪力降低,推导出来的摩擦力才可能降低.因此若能现在软基材上施以表面
硬化处理或先镀一层较厚的硬膜,再镀上一层薄的软膜或或固体润滑膜,可以使摩擦系数降低.一般情况下,这层软膜太厚,则脱模时容易向前或两侧堆积,造成
接触面积增大,摩擦力增大;反之,软膜过薄,则容易被细微颗粒划破,膜层过早失效.目前据报道,寿命最久的模具使用的是Pt-Ir合金,厚度约2~3μm(中间层的
以及切削层的强度和厚度也有特别要求,以免高温模造的时候,因软化而影响模造玻璃的形状精度.
模具表面镀膜方法的选择.
模造玻璃模具表面之镀膜材料主要分为(1)NI-P合金厚膜,作为精密切削层及(2)Pt-IR合金的抗玻璃沾粘保护层两大类.化学气相沉积或电浆辅助
化学气相沉积法产生的薄膜虽然附着力和致密性都较物理气象沉淀法好,但是对于多元合金沉积则受到很大限制.如对于Pt-Ir系列的多元合金薄膜,电浆辅
助气相沉积法受到同样限制.目前改良的物理气相沉积法---磁控溅镀法和离子辅助电子束气相沉积法,不仅可以制作处需要的NI-P-PT与PT-IR-NI系列的多元
合金膜,而且膜层的均匀性,致密性,附着强度及残留应力等方面都有很大改善,是较佳的制程选择.

作者: dongbeiren 时间: 2008-3-27 15:12
搞不明白,在那个板块都没有多少人关注

,专家都那里去了?

作者: dongbeiren 时间: 2008-4-17 10:45
光电论坛上这么多"专家"都在忙着什么?这个领域现在几乎没有国人立足的地方,不着急吗?科研单位的科学家们不想介入这个领域?中国有能力把宇宙飞船送上太空,说明科技实力何其强大,为什么在很多民用领域干受外人制约,人家买2,3手的设备给我们,转售落后的技术给我们,我们在一些重要领域一直走在别人后面.真的很希望专家和大侠们能关注玻璃模压这一块.
没有人顶,只有自己顶,再发些下载的资料.
DLC膜也是玻璃模造模仁镀膜的一个途径,请大家参考.

磁过滤直流真空阴极弧沉淀类金刚石膜的研究.doc

1.55 MB, 下载次数: 35, 下载积分: 光电贝 -10 元

作者: dongbeiren 时间: 2008-4-28 14:59
是这个行业比较新还是大家过于保守!平常应用在刀具和模具中的普通DLC膜的一些文献,对研究应用在玻璃模压中的模仁镀膜是否也有借鉴意义?
再发点资料!

DLC膜与材料结合性能分析材料.doc

225.5 KB, 下载次数: 18, 下载积分: 光电贝 -10 元

作者: dongbeiren 时间: 2008-4-28 15:00
接着发,相信总有人看

金属-类金刚石的研究进展.pdf

384.95 KB, 下载次数: 24, 下载积分: 光电贝 -10 元

作者: workhard 时间: 2008-4-29 12:20
谢谢楼主的资料，我在认真看呢，非常有兴趣。但请你不要怨恨这种情况，玻璃模造是投资大风险大的行业，前几年也热了一阵子，可是成功的例子也不多，主要是低温玻璃材料跟不上来，国外提供的材料大多是六百度左右玻璃，且种类又不多，限制了光学的设计，其实做为民用来说，它的利基主要在于材料的择用，理论上来讲低于600度的玻璃属于低温玻璃，但是高于550度的基本上不能压了，精度很难保证，良品率不高，产量低，后继的精密退火时间长，难度大。投资额来讲的话，模压玻璃非球面镜片主要在数码相机和光纤传输这块，所以订单数量大，设备投资就大，一般的厂承受不了。

作者: james_wang 时间: 2008-5-5 13:53
标题: 回复 #5 dongbeiren 的帖子
看来你也是搞这行的！
我们专业生产非球面模造玻璃镜片，现在中国大陆，属我们做的最大了，不过，很多专利技术属于保密的，如果有产品的需求，可向我们公司购买，我们还代工模仁表面的硬膜技术、专业生产非球面模仁、非球面透镜等！
我们公司在长三角地区！
加格优惠！交货期短、品质保证！
联系人：徐生 13402515887
王生 13776106933

作者: workhard 时间: 2008-5-6 09:10
镀膜也是关键的技术，主要是加长模仁的寿命，及保证镜片的光洁度，一个很敏感的问题，镜片材料的光学参数呢？大家都不愿说，国内有多少这种材料可满足光学设计师的需要。

作者: workhard 时间: 2008-5-6 09:19
从国外买的模仁加工机，国外买的玻璃模压机，国外买的玻璃材料，这样有市场竟争力吗。这样最多是赚点力气钱，也没有技术含量。厂家又不愿自己搞技术开发，这就是国内的情况。

作者: bjatp 时间: 2009-4-10 10:26
有玻璃模压技术设备的企业请与我联系。我公司寻玻璃棱镜阵列的供货商。
bjatp@126.com

欢迎光临光电工程师社区 (http://bbs.oecr.com/)