[发明专利]精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法

说明书

本发明涉及精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法。具体地，对顶部平面模具(101)和底部平面模具(102)以及玻璃样品(103)进行加热和均热操作；压制和保持操作；脱粘操作；和冷却和释放操作；其中所述脱粘操作包括保持一定成形温度，同时所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)以一定的脱粘速度向下移动，直到达到预先设定的脱粘距离；同时调节不同的成形温度，使所述玻璃样品(103)分别处于内聚状态、粘结界面过渡状态和界面断裂状态。利用本方法获得光学元件成形的质量高，延长贵重模具的使用寿命。

技术领域

本发明涉及精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法，特别涉及在精密玻璃模压成形过程中通过温度和脱粘速度的改变对精密剥离成型的界面进行剥离的方法。

背景技术

光学玻璃模压成型技术是一种精密复制成型技术。相比于传统加工技术，如抛光、磨削，它具有一次成型，高效率低成本，适合批量生产等优点。随着高精密光学玻璃透镜的使用日益广泛，这项技术得到快速发展。

玻璃模压成形技术是指对玻璃和模具进行加温和加压，一次性地将光学玻璃模压成可满足特定要求的光学零件，涉及模具材料、玻璃材料和相关设备及工艺参数等诸多挑战。其中微纳阵列模具的超精密制造是实现超精密成形技术的首要基础。

玻璃模压成形技术的另一个重要步骤是将玻璃材料和模具一起加热到玻璃转化温度以上，控制成形压力将微纳阵列模具表面形状复制到玻璃表面，然后冷却取出光学微纳阵列玻璃片。在这个过程中，由于模具材料和光学玻璃材料之间的热膨胀系数存在差异，应力场、温度场和流变场等因素会导致成形误差，模具的磷化镍镀层在高温高压环境下与高粘性玻璃之间易产生分子扩散、亲和融合与粘连粘接的现象。

针对模压成形过程中的微纳表面效应导致模具磷化镍微结构与高温高压高粘度热熔玻璃之间存在界面粘接分离作用机制与元素扩散的现象，现有技术采用物理气相沉积(PVD)法在已经加工出的磷化镍镀层微沟槽模具表面镀了铱/铼(lr/Re)贵金属镀层，可以减小玻璃与模具界面间的摩擦系数，同时隔离模具中磷化镍镀层内磷元素向玻璃表面扩散现象，延长了模具使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的方法，利用光学元件的质量与玻璃精密成形中的玻璃模具黏附力之间存在的关系，通过改变温度和脱粘速度，实现不同的脱粘效果，从而提高光学元件成形的质量，延长贵重模具的使用寿命。

本发明提供的精密玻璃模压界面粘结强度表征和控制方法，包括如下步骤：

对顶部平面模具(101)和底部平面模具(102)以及玻璃样品(103)进行加热和均热操作；

对所述顶部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)进行压制和保持操作；

对所述顶部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)进行脱粘操作；

对所述顶部平面模具(101)和所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)进行冷却和释放操作；

其中所述脱粘操作包括保持一定成形温度，同时所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)以一定的脱粘速度向下移动，直到达到预先设定的脱粘距离，或

其中所述脱粘操作包括所述底部平面模具(102)以及所述玻璃样品(103)以恒定的脱粘速度向下移动，直到达到预先设定的脱粘距离；同时调节不同的成形温度，使所述玻璃样品(103)分别处于内聚状态、粘结界面过渡状态和界面断裂状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创新性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。