专利名称：应用超硬镀膜的模仁的制作方法模仁广泛应用于模压成型制程，特别是制造光学玻璃产品，如非球面玻璃透镜、球透镜、棱镜等，采用直接模压成型(DirectPress-molding)技术可直接生产光学玻璃产品，无需打磨、抛光等后续加工步骤，可大大提高生产效率及产量，且产品质量好。但直接模压成型法对于模仁的化学稳定性、抗热冲击性能、机械强度、表面光滑度等要求非常高。因此，模压成型技术的发展实际上主要取决于模仁材料及模仁制造技术的进步。对于模压成型的模仁一般有以下要求(1)在高温时，具有良好的刚性、耐机械冲击强度及足够硬度；(2)在反复及快速加热冷却的热冲击下模仁不产生裂纹及变形；(3)在高温时模仁成型表面与光学玻璃不发生化学反应，不黏附玻璃；(4)不发生高温氧化；(5)加工性能好，易加工成高精度及高表面光洁度的型面；(6)成本低。传统模仁大多采用不锈钢或耐热合金作为模仁材料，这种模仁容易发生高温氧化，在反复热冲击作用下，会发生晶粒长大，从而模仁表面变粗糙，黏结玻璃。为解决上述问题，非金属及超硬合金被用于模仁。据报导，碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、碳化钛(TiC)、碳化钨(WC)及碳化钨-钴合金已经被用于制造模仁。然而，上述各种碳化物陶瓷硬度非常高，很难加工成所需要的外形，特别是高精度非球面形。而超硬合金除难以加工外，使用一段时间之后还可能发生高温氧化。因此，以碳化物或超硬合金为模仁基底，其表面形成有其它材料镀层或覆层的复合结构模仁成为新的发展方向。美国专利第4,685,948号揭示一种用于直接模压成型光学玻璃产品的复合结构模仁。其采用高强度的超硬合金、碳化物陶瓷或金属陶瓷作为模仁基底，并在模仁的模压面形成有铱(Ir)薄膜层，或铱(Ir)与铂(Pt)、铼(Re)、锇(Os)、铑(Rh)或钌(Ru)的合金薄膜层，或钌(Ru)薄膜层，或钌(Ru)与铂(Pt)、铼(Re)、锇(Os)、铑(Rh)的合金薄膜层。但是，上述贵金属或其合金资源稀少，价格昂贵，使得模仁成本提高；而且，碳化物或金属陶瓷作为模仁基底，是通过烧结而成，在烧结过程中需添加钴(Co)、镍(Ni)或钼(Mo)等金属元素作为添加剂，这样模仁长时间使用后，这些元素将通过上述贵金属层，扩散到模仁外表面，从而与模压形成的玻璃发生反应，影响模仁的精度及模压成型玻璃产品的质量，甚至影响射出用模仁及模造模具的使用寿命。有鉴于此，提供一种应用高硬度且易脱模的超硬镀膜的模仁实为必要。
本发明解决技术问题的技术方案为提供一种应用超硬镀膜的模仁，其包括一模仁基底及一镀膜。该镀膜附着在模仁基底表层，且该镀膜由镀膜基材无晶质硅碳氮材料以及散布在镀膜基材中的纳米级结晶硅碳氮颗粒组成。
相较于现有技术，本发明应用超硬镀膜的模仁的有益效果在于散布在镀膜基材中的纳米颗粒具有超硬的特性，有助于增加模仁的表面机械特性，且在使用时，纳米颗粒因受外力作用会向旁边挤压，但旁边的镀膜基材因硬度较软，可承受挤压，不致损坏模具。同时，纳米颗粒多为共价键结，抗氧化能力较强，也可防止模具在高温下受损。另，组成镀膜基材之无晶质硅碳氮材料之碳原子间含有大量sp2键结，使得其具有良好的自润滑特性，故，模压玻璃制品易于脱模。

图1本发明应用超硬镀膜的模仁结构示意图。

组成镀膜基材13的a-SiCN碳原子间含有大量sp2键结，使得其具有良好的自润滑特性，因此，模压玻璃制品易于脱模；且因a-SiCN的强度较弱，在模仁使用时可保护模仁避免因强大的机械外力而损坏。
散布在镀膜基材13中的纳米颗粒14(纳米级结晶硅碳氮颗粒)因具有超硬的特性，有助于增加模仁10的表面机械特性，且在使用时，纳米颗粒14因受外力作用会向旁边挤压，但旁边的镀膜基材13因硬度较软，可承受挤压，不致损坏模具。
同时，纳米颗粒14多为共价键结，抗氧化能力较强，亦可防止模具在高温下受损。
在该模仁10中，模仁基底11通过烧结或其它加工方法制备而成，镀膜12可使用等离子化学气相沉积法(plasma chemicalvapor deposition，简称CVD)沉积而成，例如微波等离子化学气相沉积法(micro wave plasma chemical vapor deposition，简称MW CVD)；也可使用溅镀(sputtering)方法沉积在模仁基底11表面，可增加模仁使用寿命且易于脱模。
本发明的超硬镀膜不仅可用于模压光滑平面光学玻璃产品的模仁，还可应用于其它不同形状、不同用途的模压产品模仁。


本发明涉及一应用超硬镀膜的模仁，其包括一模仁基底及一镀膜，该镀膜附着在该模仁基底表层，且该镀膜由镀膜基材无晶质硅碳氮材料以及散布在镀膜基材中的纳米级结晶硅碳氮颗粒组成。