[發明專利]精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法

有效

• 申請號: 202110659406.0
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113405986B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 李莉華;周劍
• 申請（專利權）人: 深圳技術大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 遲姍;匡麗娟

本發明涉及精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法。具體地，對頂部平面模具(101)和底部平面模具(102)以及玻璃樣品(103)進行加熱和均熱操作；壓制和保持操作；脫粘操作；和冷卻和釋放操作；其中所述脫粘操作包括保持一定成形溫度，同時所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)以一定的脫粘速度向下移動，直到達到預先設定的脫粘距離；同時調節不同的成形溫度，使所述玻璃樣品(103)分別處于內聚狀態、粘結界面過渡狀態和界面斷裂狀態。利用本方法獲得光學元件成形的質量高，延長貴重模具的使用壽命。

技術領域

本發明涉及精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法，特別涉及在精密玻璃模壓成形過程中通過溫度和脫粘速度的改變對精密剝離成型的界面進行剝離的方法。

背景技術

光學玻璃模壓成型技術是一種精密復制成型技術。相比于傳統加工技術，如拋光、磨削，它具有一次成型，高效率低成本，適合批量生產等優點。隨著高精密光學玻璃透鏡的使用日益廣泛，這項技術得到快速發展。

玻璃模壓成形技術是指對玻璃和模具進行加溫和加壓，一次性地將光學玻璃模壓成可滿足特定要求的光學零件，涉及模具材料、玻璃材料和相關設備及工藝參數等諸多挑戰。其中微納陣列模具的超精密制造是實現超精密成形技術的首要基礎。

玻璃模壓成形技術的另一個重要步驟是將玻璃材料和模具一起加熱到玻璃轉化溫度以上，控制成形壓力將微納陣列模具表面形狀復制到玻璃表面，然后冷卻取出光學微納陣列玻璃片。在這個過程中，由于模具材料和光學玻璃材料之間的熱膨脹系數存在差異，應力場、溫度場和流變場等因素會導致成形誤差，模具的磷化鎳鍍層在高溫高壓環境下與高粘性玻璃之間易產生分子擴散、親和融合與粘連粘接的現象。

針對模壓成形過程中的微納表面效應導致模具磷化鎳微結構與高溫高壓高粘度熱熔玻璃之間存在界面粘接分離作用機制與元素擴散的現象，現有技術采用物理氣相沉積(PVD)法在已經加工出的磷化鎳鍍層微溝槽模具表面鍍了銥/錸(lr/Re)貴金屬鍍層，可以減小玻璃與模具界面間的摩擦系數，同時隔離模具中磷化鎳鍍層內磷元素向玻璃表面擴散現象，延長了模具使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的方法，利用光學元件的質量與玻璃精密成形中的玻璃模具黏附力之間存在的關系，通過改變溫度和脫粘速度，實現不同的脫粘效果，從而提高光學元件成形的質量，延長貴重模具的使用壽命。

本發明提供的精密玻璃模壓界面粘結強度表征和控制方法，包括如下步驟：

對頂部平面模具(101)和底部平面模具(102)以及玻璃樣品(103)進行加熱和均熱操作；

對所述頂部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)進行壓制和保持操作；

對所述頂部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)進行脫粘操作；

對所述頂部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)進行冷卻和釋放操作；

其中所述脫粘操作包括保持一定成形溫度，同時所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)以一定的脫粘速度向下移動，直到達到預先設定的脫粘距離，或

其中所述脫粘操作包括所述底部平面模具(102)以及所述玻璃樣品(103)以恒定的脫粘速度向下移動，直到達到預先設定的脫粘距離；同時調節不同的成形溫度，使所述玻璃樣品(103)分別處于內聚狀態、粘結界面過渡狀態和界面斷裂狀態。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創新性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。