(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｂ、Ｒｅ及びＮｉを含有するアモルファス合金であり、
該アモルファス合金は、Ｎｂの含有量が１９．６ａｔ％以上８０．９ａｔ％以下であり、Ｒｅの含有量が７．４ａｔ％以上５９．２ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有量が４．１ａｔ％以上５６．９ａｔ％以下であり、
前記アモルファス合金は、Ｎｂ、Ｒｅ及びＮｉの含有量の合計が９７．０ａｔ％以上であることを特徴とするアモルファス合金。
【請求項２】
前記Ｎｂの含有量が４７．２ａｔ％以上７０．０ａｔ％以下であり、前記Ｒｅの含有量が１７．５ａｔ％以上３９．７ａｔ％以下であり、前記Ｎｉの含有量が５．８ａｔ％以上２９．４ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載のアモルファス合金。
【請求項３】
アモルファス合金で形成された離型層を型基材の上に有し、
前記アモルファス合金は、Ｎｂの含有量が４７．２ａｔ％以上７０．０ａｔ％以下であり、Ｒｅの含有量が１７．５ａｔ％以上３９．７ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有量が５．８ａｔ％以上２９．４％以下であり、
前記アモルファス合金は、Ｎｂ、Ｒｅ及びＮｉの含有量の合計が９７．０ａｔ％以上であることを特徴とする成形用型。
【請求項４】
前記離型層の強度が１３．７ＧＰａ以上１７．９ＧＰａ以下で、
前記離型層の強度は、前記型基材の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の成形用型。
【請求項５】
前記成形型は、前記離型膜と前記型基材との間に、一又は複数の金属層を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の成形用型。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の成形用型を用いて、ガラスプリフォームをプレスして成形する工程を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記ガラスプリフォームは、ダイヤモンドライクカーボンで表面がコーティングされていることを特徴とする請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファス合金、それを用いるカメラ用レンズの如き成形体の製造方法に用いられる成形用型およびその成形用型を用いる光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
研削工程や研磨工程を必要としない硝子素材のプレス成形技術は、製造工程が簡素で光学素子を製造することが可能である。このため、近年、光学素子としてレンズのみならずプリズムやその他の光学素子全般の製造に使用されるようになってきている。
【０００３】
硝子光学素子のプレス成形に使用される型材に要求される性質としては、耐熱性、化学的安定性、硬度、離型性、加工性に優れていることが挙げられる。
【０００４】
成形用型に関し、特許文献１には、耐熱性、耐酸化性、硬度に優れた超硬合金を所望の形状に加工し、その表面に化学的に安定で硝子素材との離型性を有する貴金属を離型膜としてコーティングしている成形型が提案されている。
【０００５】
しかし、近年、多様な光学設計を実現するため、様々な硝材が光学素子に使用されるようになってきている。その硝材の中には、例えばリンや弗素の如き反応性の高い成分を含んだものがあり、このような硝子を成形するには、硝材から発せられる腐食性成分による反応が起きない成形型用の離型膜が必要となっている。そのような成形型として、特許文献２には、耐腐食性の高いアモルファス合金を用いた硝子成形用型が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２４６２３０号公報
【特許文献２】ＷＯ２００７／０４６４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載されている耐腐食性の高いアモルファス合金は、化学的に安定であるものの、切削加工層に用いるものであり硬度は高くない。特許文献２に記載されているアモルファス合金の中で、硬度の高そうなものを選んでいくつか測定した。その中で最も硬度が高かったアモルファス合金の組成はＰｔが５８ａｔ％、Ｈｆが２１ａｔ％、Ｚｒが１２ａｔ％、Ｎｉが１０ａｔ％であり、硬度を測定したところ９ＧＰａであった。
【０００８】
硝子成形時には、成形用型や装置の摺動部で超硬同士がこすれ合うことから超硬の粉が発生する。型材として用いられる超硬の硬度は１３から１８ＧＰａ程度ある。摺動部に発生する超硬の粉が型に載った状態でガラスの成形が行われると、ガラスにより超硬の粉は型に強く押し付けられる。このときを、成形用型に用いられるコーティングが特許文献２に記載された離型膜のように９ＧＰａ程度であると、超硬の粉などのゴミを成形時に型が巻き込むことで、コーティングに傷が発生することがしばしばある。このような傷が発生した成形用型で光学素子を成形した場合、光学素子にもその成形用型の傷が転写されて、光学素子に外観不良が発生する。
【０００９】
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、化学的に安定で耐腐食性が高く、且つ、高い硬度を有するアモルファス合金を提供し、前記アモルファス合金を用いる成形時に傷が入りにくい成形用型を提供するものである。また、本発明は、前記成形用型を用いる光学素子の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、Ｎｂ、Ｒｅ及びＮｉを含有するアモルファス合金であり、該アモルファス合金は、Ｎｂの含有量が１９．６ａｔ％以上８０．９ａｔ％以下であり、Ｒｅの含有量が７．４ａｔ％以上５９．２ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有量が４．１ａｔ％以上５６．９ａｔ％以下であり、前記アモルファス合金は、Ｎｂ、Ｒｅ及びＮｉの含有量の合計が９７．０ａｔ％以上であることを特徴とするアモルファス合金に関する。
【００１１】
更に、本発明は、アモルファス合金で形成された離型層を型基材の上に有し、前記アモルファス合金は、Ｎｂの含有量が４７．２ａｔ％以上７０．０ａｔ％以下であり、Ｒｅの含有量が１７．５ａｔ％以上３９．７ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有量が５．８ａｔ％以上２９．４％以下であり、前記アモルファス合金は、Ｎｂ、Ｒｅ及びＮｉの含有量の合計が９７．０ａｔ％以上であることを特徴とする成形用型に関する。
【００１２】
更に、本発明は、該成形用型を用いて、硝子プリフォームをプレスして成形する工程を有することを特徴とする光学素子の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、化学的に安定で、かつ高い硬度を有するアモルファス合金を提供することが可能であり、成形時に傷が入りにくい成形用型を提供することが可能である。また、本発明によれば、形成時に傷が入りにくい前記成形用型を用いた光学素子の製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の成形用型の一実施態様を示す概略図である。
【図２】本発明のアモルファス合金のコーティング等の成膜を行うスパッタリング装置の一例を示す説明図である。
【図３】本発明のアモルファス合金のコーティング等の成膜を行うスパッタリング装置のチャンバー内を説明する概略図である。
【図４】本発明のアモルファス合金のコーティング等を行うスパッタリング装置を示す説明図である。
【図５】本発明の光学素子の製造方法に用いる成形機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、アモルファス合金、レンズ、プリズムの如き光学素子を、硝子素材のプレス成形によって製造する際に使用される成形用型及び光学素子の製造方法に関する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
（アモルファス合金）
本発明に係るアモルファス合金は、Ｎｂ、Ｒｅ及びＮｉを含有するアモルファス合金である。本発明のアモルファス合金は、Ｎｂの含有量が１９．６ａｔ％以上８０．９ａｔ％以下であり、Ｒｅの含有量が７．４ａｔ％以上５９．２ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有量が４．１ａｔ％以上５６．９ａｔ％以下である。この組成とすることで、硬度が超硬合金と同等以上の高硬度なＮｂ−Ｒｅ−Ｎｉアモルファス合金膜が得られる。
【００１８】
本発明のアモルファス合金は、好ましくは、Ｎｂの含有量が４７．２ａｔ％以上７０．０ａｔ％以下であり、Ｒｅの含有量が１７．５ａｔ％以上３９．７ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有量が５．８ａｔ％以上２９．４ａｔ％以下である。この組成とすることで、硬度が１３ＧＰａ以上の超硬合金と同等以上に高硬度で、温度６００℃以上の高温にさらされてもアモルファス構造を維持する耐熱性の高い合金膜が得られる。
【００１９】
本発明のアモルファス合金は、耐食性及び耐熱性が優れ、高い硬度を有する。
【００２０】
本発明のアモルファス合金は、Ｎｂ−Ｎｉ系の合金膜でありアモルファス化し易く、さらにＲｅを含有している。Ｒｅは、高硬度で、耐熱性が高く、フッ素の如き腐食性元素に対し耐性を持つ性質と、Ｎｂとの混合エンタルピーが負であることからアモルファス化し易いためである。本発明のアモルファス合金は、高い硬度を有し、耐熱性、耐食性に優れている。
【００２１】
本発明のアモルファス合金は、Ｎｂ、Ｒｅ及びＮｉの合計の含有量が９７．０ａｔ％以上１００ａｔ％以下、より好ましくは９９．０ａｔ％以上１００ａｔ％以下、さらに好ましくは９９．８ａｔ％以上１００ａｔ％以下であることが好ましい。本発明のアモルファス合金に含有される酸素以外の不回避成分の元素としては、Ｆｅが挙げられる。また、本発明のアモルファス合金に含有される酸素以外の不回避成分の含有量は、アモルファス合金の全体に対して０．０３ａｔ％以下が好ましい。
【００２２】
（成形用型）
本発明に係る成形用型は、上記のアモルファス合金で形成されている離型膜を表面に１層以上有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の成形用型は、化学的に安定なアモルファス合金の離型膜を有しているので、化学的に安定で高い離型性を有し、また高い硬度を有することで成形時に傷が発生しくい。
【００２４】
本発明の成形用型に用いる離型膜は、上記の組成のアモルファス合金で形成されており、アモルファス合金は硬度が超硬合金と同等以上である。
【００２５】
また、本発明の成形用型に用いる離型膜では、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｎｉ以外の元素は、ターゲット材料に含まれる微量な不純物や、成膜真空チャンバー内のパーティクルや残留ガスによる不回避成分の元素である。また、アモルファス合金の形成が真空成膜である場合、成膜時に成膜真空チャンバー内の水分の如き残留ガスにより、膜中に酸素が取り込まれてしまう場合がある。膜中の酸素は無いことが理想であるが、チャンバーの長期真空引きやベーキングによるチャンバー内壁の吸着ガスを軽減しても、アモルファス合金の全体に対して０．１から数ａｔ％は取り込まれてしまう場合がある。本発明のアモルファス合金の離形膜は、膜中にこのような成膜時の不回避酸素を含有していても、所望のアモルファス性（非結晶性）と、硬度を有している。
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の成形用型の一実施態様を示す概略図である。図１において、本発明の成形用型１０は、型基材１１と、型基材１１に積層された密着層１２と、その上に積層された保護層１３と、その上に積層された離型層１４とを有している。型基材１１としては、タングステンカーバイトの焼結体である超硬合金を用いるほか、ＳｉＣなどのセラミックスを用いることができる。密着層１２としては、Ｔｉ、Ｃｒなどの金属層を用いることが出来る。また、保護層１３には、ＴｉＮ、ＣｒＮやＴｉＡｌＮなどの金属窒化物を用いることができる。離型層１４は、本発明のＮｂ−Ｒｅ−Ｎｉ組成のアモルファス合金から形成されている。
【００２８】
Ｔｉ層１２、ＴｉＮ層１３、離型層１４は、スパッタリング法などの物理蒸着法で超硬基材１１上に順次積層される。また、所望の合金組成比の離型層１４は、所望の組成比であるターゲットを用いたスパッタリング法や、図２に示すような複数のターゲット２５、２６を有したスパッタリング装置２０を用いる多元スパッタリングによって形成することが可能である。物理蒸着法としては、スパッタリング法以外にもイオンプレーティングやアークプラズマ蒸着法やイオンビームスパッタリング法等を用いても良い。
【００２９】
また、成膜に限らず、金属材料を溶融混合し、その後急冷することでも同様な特性の合金をバルク状として得ることが可能である。
【００３０】
図２、図３および図４は、アモルファス合金の離型層１４や密着層１２や保護層１３の成膜を行うスパッタリング装置の一例を示す説明図である。図２、図３および図４を用いて、密着層１２としてＴｉ層、保護層１３としてＴｉＮ層、離型層１４としてのアモルファス合金を成膜するときの成膜プロセスについて以下に説明する。
【００３１】
図２に示すように、スパッタリング装置２０は、真空チャンバー２１、真空チャンバー２１内の基板ホルダー２２、ハロゲンランプヒーター２３、熱電対温度計２４を備えている。また、スパッタリング装置２０は、Ｎｂスパッタリングターゲット２５、を備えており、Ｒｅスパッタリングターゲット２６を備えている。スパッタリングターゲットを３つ以上用いる場合には、図３に示すように、Ｎｂスパッタリングターゲット２５、Ｒｅスパッタリングターゲット２６、Ｎｉスパッタリングターゲット３０が円状に設けられているターゲットを用いる。スパッタリング装置２０は、Ｎｂスパッタリングターゲット用ＲＦ電源２７、Ｒｅスパッタリングターゲット用ＲＦ電源２８、Ｎｉスパッタリングターゲット用ＲＦ電源（不図示）を備えている。さらに、Ｎｂスパッタリングターゲット用のマグネット２９、Ｒｅスパッタリングターゲット用マグネット２１０、Ｎｉスパッタリングターゲット用マグネット（不図示）を備えている。スパッタリング装置２０は、Ｎｂスパッタリングターゲット用Ａｒガス供給ライン２１１、Ｒｅスパッタリングターゲット用Ａｒガス供給ライン２１２、Ｎｉスパッタリングターゲット用Ａｒガス供給ライン（不図示）を備えている。さらに、Ｎｂスパッタリングターゲット用マスフローコントローラー２１３、Ｒｅスパッタリングターゲット用マスフローコントローラー２１４、Ｎｉスパッタリングターゲットマスフローコントローラー（不図示）を備えている。そして、基板ホルダー２２用のＤＣバイアス電源２１５を備えている。
【００３２】
図４に示すように、真空チャンバー２１は、真空引きするために二段階の排気系を備えている。真空チャンバー２１は、バルブ２１７を介してドライポンプ２１９に繋がっている。このバルブ２１７からドライポンプ２１９を繋ぐ系の間に、真空計２２１を備えている。また、真空チャンバー２１は、バルブ２１６を介してターボ分子ポンプ２２０に繋がっており、このターボ分子ポンプ２２０は更にバルブ２１８を介してドライポンプ２１９に繋がっている。
【００３３】
本発明の成形用型の製造は、基板ホルダー２２に所望の形状に加工された型基材１１を載せる。このとき、まず、スパッタリングターゲットには、Ｔｉスパッタリングターゲット（不図示）を設置し、ドライポンプ２１９を起動させ、バルブ２１７を開けて、真空チャンバー２１内を排気する。ドライプポンプ２１９により所定の数Ｐａの真空度まで粗引き排気されたことをＴＣ真空計２２１で確認した後、バルブ２１７を閉じ、バルブ２１８、バルブ２１６を開け、ターボ分子ポンプ２２０を起動させて真空チャンバー２１を本排気する。この真空チャンバー２１にはロードロック室（不図示）を設けて、型を真空チャンバー２１に設置する際に、真空チャンバー２１が大気に開放されないような機構としても良い。
【００３４】
次にハロゲンランプヒーター２３を点灯させて赤外線を発生させ、その赤外線により型基材１１、および基板ホルダー２２を温める。型基材１１、および基板ホルダー２２の温度は、ハロゲンランプヒーター２３付近に設置された熱電対２４によって制御される。所望の温度に安定するように、熱電対２４で読み取った温度変動をハロゲンランプヒーター２３への入力パワーに随時反映させる。
【００３５】
次に膜中への真空チャンバーの残留ガスの取り込みをできるだけ少なくするため、１０−５Ｐａ台前半の高真空度に到達した後に、真空チャンバー２１にＡｒガスをマスフローコントローラー２１３から導入する。真空チャンバー２１内を０．２から１Ｐａ程度の圧力に保つ。そして、ＲＦ電源２７からパワーをターゲット２５に印加する。そして、プラズマ放電を立てるためにマスフローコントローラー２１３を用いて真空チャンバー２１内が数Ｐａになるようなガストリガーを数百ミリ数秒間かける。そしてそのプラズマ放電によってＴｉターゲット（不図示）から膜材料が放出されて型基材１１表面に積層される。この際、事前にＴｉターゲット表面のＴｉ酸化層を除去するためのプレスパッタリングをすることが好ましい。このプレスパッタリングは、例えばターゲット上にシャッター（不図示）を設置し、このシャッターを閉じて型基材１１に膜が堆積しないようにした状態でプラズマ放電を立てることで、ターゲット表面のＴｉ酸化層を除去するものである。また、成膜の際に基板ホルダー２２、型基材１１に電源２１５を用いてバイアス電位を印加することで、プラズマ放電で生じたＡｒイオンを印加電位のエネルギーで膜に衝突させて、膜の緻密性や膜の型への密着性を向上させる。Ｔｉ膜１２の膜厚は成膜の時間によって制御することができる。
【００３６】
また、Ｔｉ成膜後、マスフローコントローラー２１３からＡｒとＮ２の混合ガスを導入し、真空チャンバー２１内を０．２から１Ｐａ程度の圧力に保つ。そして、ＲＦ電源２７からパワーをＴｉターゲット２５に印加する。そして、プラズマ放電を立てるためにマスフローコントローラー２１３を用いて真空チャンバー２１内が数Ｐａになるようなガストリガーを数百ミリ秒間かける。そしてそのプラズマ放電によってＴｉターゲット２５から膜材料が放出されて型基材１１表面に積層される。そしてこのＴｉ膜が真空チャンバー２１に導入されたＮ２ガスによって窒化されＴｉＮ層１３が形成される。この際、事前にＴｉターゲット表面のＴｉ酸化層を除去するためのプレスパッタリングを行うと更に良い。これはたとえばターゲット上にシャッター（不図示）を設置し、このシャッターを閉じて型基材１１に膜が堆積しないようにした状態でプラズマ放電を立てることで、ターゲット表面のＴｉ酸化層を除去するものである。さらに、成膜の際に基板ホルダー２２、型基材１１に電源２１５を用いてバイアス電位を印加することで、プラズマ放電で生じたＡｒやＮ２のイオンを印加電位のエネルギーで膜に衝突させて、膜の緻密性や膜の型への密着性を向上させることができる。ＴｉＮ層１３の膜厚は成膜の時間によって制御することができる。
【００３７】
そして、Ｔｉスパッタリングターゲット（不図示）を、Ｎｂスパッタリングターゲット２５に変更し、同装置を用いる。ＲＦ電源とターゲット裏面にあるマグネットによりターゲット上でプラズマを形成し、ＴｉＮ層１３を施した型基材１１上に、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｎｉの３元スパッタリング成膜を行い、離型層１４を形成する。それぞれのＲＦ電源のパワーの比を調整することで、離型層１４である合金膜の組成を調整することが可能である。
【００３８】
（光学素子の製造方法）
本発明の光学素子の製造方法は、上記の成形用型を用いて、硝子プリフォームをプレスして成形する工程を有することを特徴とする。
【００３９】
図５は、本発明の光学素子の製造方法に用いる成形機の概略図である。図５を用いて光学素子の製造方法について説明する。成形機５０には、チャンバー５１、本発明のアモルファス合金で形成された離型膜を有する成形用型１０を有している。さらに、成形される硝子プリフォーム５２が成形用型１０に投入される。成型機５０は、ヒーター５３、上型をプレスするための軸５４、上型をプレスする際に軸位置を決定する胴型５５、下型を支え圧力を加える支持台５６を有している。
【００４０】
チャンバー５１の内部は窒素置換され、その後、ヒーター５３により所望の温度まで硝子プリフォーム５２、成形用型１０、胴型５５が加熱される。その後、軸５４と支持台５６用いて上下の成形用型１０で硝子プリフォーム５２をプレス成形する。
【００４１】
成形を繰り返すと、胴型に対して上型が摺動するため、摺動部から超硬粉の発塵が発生する。この超硬の粉を巻き込んで硝子をプレスすることがあるが、成形用型１０の離型膜の硬度が超硬の粉よりも硬いため、離型膜へ傷が生じにくい。このため、成形用型の傷によって生じる硝子成形品の外観不良を防ぐこと可能である。
【００４２】
また、本発明の成形用型は、硝子との接触面が、結晶粒界がなく表面に安定な不動態膜を形成することで化学的に安定なアモルファス合金の離型膜であるため、硝子の型への融着が生じにくい。離型膜の膜厚は、２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましい。膜厚が過度に薄いと成膜時膜材料が十分な層状にならず島状となり、微視的には本発明のアモルファス合金が積層されていない部分が生じる可能性があるからである。２０ｎｍ以上の膜厚であればスパッタリングによる成膜では膜が層状になる。
【００４３】
また、離型膜の膜厚が１０００ｎｍ超のμｍオーダーとなると、膜応力が大きくなり膜剥離が起きる可能性が生じてくる。成膜条件の調整による応力制御や密着層の挿入による剥離対策を講じることで１０００ｎｍ超の厚膜でも成膜は可能であるが、成型する上でこのような厚膜である必要がない。このため、１０００ｎｍ以下の膜厚で実施すると成膜条件の調整による応力制御や密着層の挿入による膜剥離対策検討の手間を省くことが可能である。
【００４４】
さらに、硝子プリフォームにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）によるコーティングを行うことで、離型性を上げることが可能である。この場合、成形後に高い温度で離型させることが可能なため、タクト短縮を図ることが可能であり、生産性の向上が可能である。このような場合、硝子プリフォーム上にコーティングするＤＬＣ膜の硬さは１３ＧＰａ以下である。したがって、型表面に本発明によるアモルファス合金を離型膜として用いていても、硝子プリフォーム上のＤＬＣとの成形時の接触による傷の発生を抑制することが可能である。
【００４５】
本発明の製造方法により得られる光学素子としては、例えばレンズ、プリズム、回折格子等が挙げられる。
【実施例】
【００４６】
以下に実施形態で述べたスパッタリング装置と成膜プロセスとを用いて、作成した合金を実施例として示す。本発明はこの成膜プロセスに限られるものでは無い。実施例では、以下の方法により評価を行った。
【００４７】
（組成）
組成は、ＵＬＶＡＣ−ＰＨＩ社製ＸＰＳ装置：ＰＨＩ  Ｑｕａｎｔｅｒａ  ＳＸＭにより、測定した。予めサーベイスキャンを実施し、認められた元素に対して、ナロースキャンを行った。また、測定ごとに４ｋＶのスパッタを１分ずつ、３回行ってデプスプロファイルをとった。最終的に、組成の変動しなくなった値をその合金の組成と決定した。
【００４８】
（硬度）
硬度はＡｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃのナノインデンターにより、測定を行った。試料を５０μｍずつ横にずらしながら１０ポイント測定し、ゴミなどの影響で異常な値を示したデータを取り除いたうえで、各測定値を平均して値を決定した。
【００４９】
（結晶性）
結晶性は、フィリップス社Ｘ’ｐｅｒｔのθ−２θ法を用いて測定し、結晶性のピークの有無を確認して決定した。
【００５０】
加熱後の結晶性は、１×１０−３Ｐａに真空排気したチャンバー内で、温度５００℃で１００時間加熱した後に、結晶性を測定した。
【００５１】
（実施例１）
以下に本発明に関わるＮｂ−Ｒｅ−Ｎｉアモルファス合金膜とそれを用いた成形型の実施例を示す。
【００５２】
実施例１では、アモルファス合金の原料として、Ｎｂには直径７６．２ｍｍ（３インチ）、純度９９．９％の焼結Ｎｂターゲット材を用いた。Ｒｅには直径７６．２ｍｍ（３インチ）、純度９９．９％の溶融Ｒｅターゲット材を用いた。Ｎｉには直径７６．２ｍｍ（３インチ）、純度９９．９％の焼結Ｎｉターゲット材を用いた。これらターゲット材と実施形態で示したスパッタリング装置を用いて合金膜を成膜した。成膜条件は、成膜前の到達圧力は５×１０−５Ｐａであり、成膜時のチャンバー内圧力は０．５Ｐａであり、基板ホルダーへのＤＣバイアスは−１００Ｖであり、成膜レートは０．２ｎｍ／Ｓであった。
【００５３】
実施例１における成形用型は、上型は研削・研磨で外形１８ｍｍ、曲率半径２２ｍｍの凸形状に加工された超硬Ｊ０５型（冨士ダイス社製）の表面にＴｉ層とＴｉＮ層を合わせて１μｍの厚さになるにように予め定めていた成膜条件で積層した。その上に離型膜として、Ｎｂの含有量が６０．１ａｔ％であり、Ｒｅの含有量が２５．２ａｔ％であり、Ｎｉの含有量が１４．８ａｔ％であるアモルファス合金を１５０ｎｍの厚さで積層した。
【００５４】
下型は研削・研磨で外形１８ｍｍ、曲率半径２２ｍｍの凹形状に加工された超硬Ｊ０５型の表面にＴｉ層とＴｉＮ層が合わせて１μｍの厚さで積層した。その上に離型膜として、Ｎｂの含有量が６０．１ａｔ％であり、Ｒｅの含有量が２５．２ａｔ％であり、Ｎｉの含有量が１４．８ａｔ％であるアモルファス合金を１５０ｎｍの厚さで積層した。
【００５５】
上記アモルファス合金の硬度は１７．５ＧＰａであった。また、Ｘ線回折の結果、アモルファスであった）。さらにこの合金膜を１×１０―３Ｐａに真空排気されたチャンバー内で、ＳｉＣヒーターによって温度６００℃で１００ｈ加熱したが、アモルファス構造を維持されていた。
【００５６】
この型を用いて、オハラ社製の光学ガラスであるＬ−ＢＡＬ４２の硝子プリフォームを成形した。硝子プリフォームを温度６２０℃で３分間プレスした。成形終了後に成形用型を観察したところ、表面に問題となる傷や硝子の融着は見られなかった。また、成形された硝子にも傷などの外観不良はなかった。
【００５７】
この合金膜を１０―３Ｐａに真空排気されたチャンバー内で、ＳｉＣヒーターによって温度６００℃で１００ｈ加熱したが、アモルファス構造であった。このように本発明の成形用型を用いれば、摺動部からの発塵のある環境下であっても、型や成形品に傷を発生させず、外観不良のない成形が可能となる。
【００５８】
（実施例２）
実施例２では、実施例１と同様のターゲット材を用いた。これらターゲット材を、実施例１と同様の、スパッタリング装置、および成膜プロセスを用いて合金膜を成膜した。成膜前の到達圧力は５×１０−５Ｐａであり、成膜時のチャンバー内圧力は０．５Ｐａであり、基板ホルダーへのＤＣバイアスは−１００Ｖであり、成膜レートは０．２ｎｍ／Ｓであった。
【００５９】
実施例２の成形用型は、上型は研削・研磨で外形１８ｍｍ、曲率半径２２ｍｍの凸形状に加工された超硬Ｊ０５（冨士ダイス製）型の表面にＴｉ層とＴｉＮ層を合わせて１．２μｍの厚さで積層した。その上に離型膜として、Ｎｂの含有量が５２．９ａｔ％であり、Ｒｅの含有量が２３．１ａｔ％であり、Ｎｉの含有量が２４．０ａｔ％であるアモルファス合金を２００ｎｍの厚さで積層した。
【００６０】
下型は研削・研磨で外形１８ｍｍ、曲率半径２２ｍｍの凹形状に加工された超硬Ｊ０５型の表面にＴｉ層とＴｉＮ層を合わせて１μｍの厚さで積層した。その上に離型膜として、Ｎｂの含有量が５２．９ａｔ％であり、Ｒｅの含有量が２３．１ａｔ％であり、Ｎｉの含有量が２４．０ａｔ％であるアモルファス合金を２００ｎｍの厚さで積層した。
【００６１】
上記アモルファス合金の硬度は１６．２ＧＰａであった。またＸ線回折の結果、アモルファスであった。さらにこの合金膜を１×１０―３Ｐａに真空排気されたチャンバー内で、ＳｉＣヒーターによって温度６００℃で１００ｈ加熱したが、アモルファス構造であった。
【００６２】
この型を用いてＳｉＯ２−６５．２７ｍｏｌ％、Ｆ２−１６．４１ｍｏｌ％、Ｋ２Ｏ−１４．０７ｍｏｌ％、Ｂａ２Ｏ３−３．９９ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３−０．２０ｍｏｌ％、Ｓｂ２Ｏ３−０．０５ｍｏｌ％（プラズマ発光分光分析、Ｆは蒸気蒸留後、イオンメーターで測定）である硝子プリフォームを成形した。硝子プリフォームを温度６００℃で３分間プレスした。
【００６３】
成形前に、表面に２０ｎｍ厚さのＤＬＣ膜をコーティングした。成形後に型表面上に問題となる傷や硝子の融着は見られなかった。成形された硝子にも外観不良となる傷はなかった。実施例２では、フッ素を多く含有するガラスプリフォームを成形できたので、実施例２の組成を有する離型膜は耐食性に優れていた。
【００６４】
（実施例３）
実施例３は、実施例１のターゲット材を用いた。これらターゲット材と実施形態で述べた成膜プロセスを用いて合金膜を成膜した。
【００６５】
実施例３における成形用型は、上型は研削・研磨で外形１８ｍｍ、曲率半径２２ｍｍの凸形状に加工された超硬Ｊ０５（冨士ダイス製）型の表面にＴｉ層とＴｉＮ層を合わせて１．２μｍの厚さで積層した。その上に離型膜として、Ｎｂの含有量が６５．４ａｔ％であり、Ｒｅの含有量が１７．５ａｔ％であり、Ｎｉの含有量が１７．１ａｔ％であるアモルファス合金が２００ｎｍの厚さで積層した。
【００６６】
下型は研削・研磨で外形１８ｍｍ、曲率半径２２ｍｍの凹形状に加工された超硬Ｊ０５型の表面にＴｉ層とＴｉＮ層を合わせて１μｍの厚さで積層した。その上に離型膜として、Ｎｂの含有量が６５．４ａｔ％であり、Ｒｅの含有量が１７．５ａｔ％であり、Ｎｉの含有量が１７．１ａｔ％であるのアモルファス合金が２００ｎｍの厚さで積層した。
【００６７】
上記Ｎｂ−Ｒｅ−Ｎｉアモルファス合金の硬度は１６．３ＧＰａであった。またＸ線回折の結果、アモルファスであった。さらにこの合金膜を１０―３Ｐａに真空排気されたチャンバー内で、ＳｉＣヒーターによって温度６００℃で１００時間加熱したが、アモルファス構造であった。
【００６８】
この型を用いてＦ−６０．９６ｍｏｌ％、ＣａＯ−９．６９ｍｏｌ％、ＳｒＯ−９．４１ｍｏｌ％、Ｐ２Ｏ５−６．３１ｍｏｌ％、ＢａＯ−４．２４ｍｏｌ％、ＭｇＯ−３．８７ｍｏｌ％、ＳＯ３−０．０３ｍｏｌ％、Ｎａ２Ｏ−０．０２ｍｏｌ％（プラズマ発光分光分析、Ｆは蒸気蒸留後、イオンメーターで測定）である硝子プリフォームを成形した。硝子プリフォームを温度５１０℃で３分間プレスした。
【００６９】
成形後に型表面上に問題となる傷や硝子の融着は見られなかった。成形された硝子にも外観不良となる傷は発生しなかった。実施例２では、フッ素を多く含有するガラスプリフォームを成形できたので、実施例２の組成を有する離型膜は耐食性に優れていた。
【００７０】
（実施例４乃至３７）
実施例４〜３７は、アモルファス合金の組成を表１の組成以外とすること以外は、実施例１と同様にして、アモルファス合金膜および成形用型を作製した。
【００７１】
実施例４〜３７では、Ｎｂ−Ｒｅ−Ｎｉ系アモルファス合金の組成が、Ｎｂの含有量が１９．６ａｔ％以上８０．９ａｔ％以下であり、Ｒｅの含有量が７．４ａｔ％以上５９．２ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有量が４．１ａｔ％以上５６．９ａｔ％以下であった。これらの組成を満たす実施例４〜３７は、実施例１〜３と同様に、硬度が１３ＧＰａ以上であるアモルファス合金が得られた。
【００７２】
（比較例１乃至６）
比較例１乃至６は、Ｎｂ−Ｒｅ−Ｎｉ合金の組成が表１で示すこと以外は実施例１と同様にして、アモルファス合金膜及び成形用型を作製した。
【００７３】
（評価）
実施例１〜３７では、表１に示すように、Ｎｂの含有量が１９．６ａｔ％以上８０．９ａｔ％以下であり、Ｒｅの含有量が７．４ａｔ％以上５９．２ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有量が４．１ａｔ％以上５６．９ａｔ％以下であるアモルファス合金を作製した。実施例１〜３７では、硬度が１３ＧＰａの超硬合金と同等以上の高硬度なＮｂ−Ｒｅ−Ｎｉアモルファス合金膜が得られた。
【００７４】
実施例１〜１３では、表１に示すように、Ｎｂの含有量が４７．２ａｔ％以上７０．０ａｔ％以下であり、Ｒｅの含有量が１７．５ａｔ％以上３９．７ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有量が５．８ａｔ％以上２９．４ａｔ％以下であるアモフファス合金を作製した。この組成のアモルファス合金は、硬度が１３ＧＰａ以上の超硬合金と同等以上に高硬度で、温度６００℃以上の高温にさらされてもアモルファス構造を維持する耐熱性の高い合金膜であることが解った。
【００７５】
比較例１〜６では、表１に示すように、硬度が１３ＧＰａ未満のアモルファス合金またはアモルファスでない合金しか得られなかった。
【００７６】
実施例１〜３７のアモルファス合金を用いると、離型層の強度が１３．７ＧＰａ以上１７．９ＧＰａ以下の成形用型が得られることが解った。
【００７７】
【表１】
0006406940.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明のＮｂ−Ｒｅ−Ｎｉアモルファス合金およびそれを用いた成形用型は、化学的に安定で、離型性が良好で、高い硬度を有し成形時に傷が入りにくいので、レンズ、プリズムの如き光学素子の成形に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  成形用型
１１  型基材
１２  Ｔｉ層
１３  ＴｉＮ層
１４  離型層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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