微結構硬質合金模具

現今，石英玻璃材料因表面進行微結構設計能很好發揮光學性能而被廣泛應用，但因其為硬脆性材料，單純使用機械加工方法，需要進行塑性域加工才能保證其透明及鏡面效果，但是塑性域加工的時間極長，不符合石英玻璃光學元件實際生產的需要，迫切需要一種工藝推廣石英玻璃的光學元件性能。熱壓微成型作為一種微成型工藝，具有製品材料、幾何形狀和尺寸適應性好、成本低、效率高，以及可連續化、自動化生產等一系列優點，是大規模製造微小型產品的重要發展方向。

目前常用的微型模具製作方法，利用MEMS工藝與電鑄法結合，通過光刻和等離子體刻蝕實現微結構的製備，具有高精度、批量化的優勢。但設備昂貴，模具機械強度低，壽命較短。
因此在原有的加工基礎上，設計研發了一種微結構硬質合金模具，包括帶微溝槽的硬質合金模芯，該帶微溝槽的硬質合金模芯的加工面上平行地設置有微溝槽陣列，該微溝槽陣列用於形成熱壓後成品件上的微結構。進一步地，該帶微溝槽的硬質合金模芯為加工面設有曲面的帶曲面微溝槽的硬質合金模芯，該微溝槽陣列平行地設置在該曲面上，將加工面設為曲面，其目的在於根據研究，利用石英玻璃的良好光學性能，通過微溝槽模芯刻印到石英玻璃上，形成凹面微溝槽石英玻璃，相比現今普通石英玻璃平板，具有導光效率更高、亮度更高且發光更均勻等特點，增加光學性能。

新型微結構硬質合金模具的優勢：
(1)與普通熱壓成型模具相比，熱壓微成型通過溫度、壓力、保壓時間、抽真空等參數控制，精確熱壓微成型條件，確定高精度成型的參數範圍，從而保證石英玻璃工件表面品質，易於實現大規模製造及實驗室工藝研究。(2)利用修整後的金剛石砂輪可以在工件表面制做出具有特定形狀的微結構，與基於光刻、刻蝕的加工方法相比設備成本低、工藝簡單。金剛石砂輪可成型硬度較高的材料。(3)所做出來的工件微結構表面光滑、精度高。(4)熱壓加工面設置平面或曲面，其中曲面微溝槽結構能很好帶動石英玻璃依次成型，降低熱壓成型的壓力負荷，提高微結構的成型精度和一致性。(5)促進石英玻璃光學元件的大規模實用性，降低製造成本，微溝槽設計能增強節能減排效果。