電鑄鎳鈷合金微結構模仁熱壓實驗

本節所使用之微結構模仁尺寸同3.5 節初步熱壓實驗模仁，電鑄厚度為 0.7mm，並於表面鍍添加 Cr 做為中介層之貴金屬 Pt-Ir 硬膜層增加其高溫穩 定性。實驗參數以壓印力為變數進行實驗，共有壓印力 30N、50N、100N 三次實驗，熱壓溫度則參考 4.2.3 節高溫沾黏實驗之結果設定為 440℃，實

在實驗結果方面，壓印力 50N 和 100N 兩組實驗中，由於玻璃試片邊 緣在熱壓變形過程中沾黏到無鍍膜之夾具(示意如圖 4.15)，以致邊緣在脫 模時會有破碎現象產生(如圖 4.16)，所以使用輪廓儀量測時，將以量測結 構較為完整之中央區域為主要探討對象。

  圖 4.15 玻璃在熱壓過程與夾具沾黏示意圖

圖 4.16 玻璃試片邊緣與夾具沾黏

實驗結果之表面形貌觀測如表 4.6；在輪廓量測方面，除了量測微結 構轉印後玻璃試片之表面輪廓外，並將試片輪廓點資料進行翻轉與平移，

和實驗後模仁輪廓量測最中間結構處貼齊並觀察其填充情況，輪廓儀量測

如表 4.7 所示。

表 4.6 微結構壓印力實驗結果-表面形貌觀測

壓印力 外觀 顯微鏡觀測

30N

50N

100N

表 4.7 壓印力實驗結果輪廓量測

由壓印力實驗結果輪廓量測可知，30N 壓印力之試片結構填充程度最 差，而50N 和 100N 壓印力兩組之試片比較，雖然 100N 壓印力試片邊緣破 裂情形較為嚴重，但比較兩試片中央結構較完整處，100N 壓印力之試片則 呈現較佳的填充狀況；在光學顯微鏡觀測圖片也可比較出100N 壓印力之試 片表面結構較為明顯；所以可知玻璃試片之填充程度會與壓印力呈正相關，

壓印力越大試片填充程度越佳，但是過大的壓印力容易造成試片變形量過 大而有破裂情形產生，所以嘗試使用金屬墊片進行控制加壓行程之實驗，

實驗方法示意如，實驗參數同表 4.5，壓印力為 100N，加壓行程控制為 4.5mm，實驗結果如表 4.8。 

  圖 4.17 使用金屬墊片進行控制加壓形成實驗示意圖

表 4.8 壓印力 100N，加壓行程 4.5mm 熱壓實驗結果 100N 實驗結果結構較為不明顯，但在輪廓儀量測圖中可知成形之 Fresnel 結構較多圈，結構兩側也較為對稱，並且有初步的Fresnel 結構凹透鏡之光

圖 4.18 Fresnel 結構之凹透鏡光學效果

經過以上四次反覆熱壓實驗後，電鑄鎳鈷合金模仁邊緣有破裂之情況 發生如圖 4.19，為了確定其表面微結構是否有嚴重變形，使用顯微鏡和輪 廓儀觀測與實驗前模仁進行比較，如表 4.9 所示，其中輪廓儀量測由於實 驗後模仁有破裂情況，所以只量測較為完整的半徑與實驗前進行比較。由 表 4.9 比較可知，在顯微鏡觀測方面，實驗前後表面形貌變化不明顯，微 結構也無明顯破裂或變形現象，輪廓量測方面，除了輪廓中央與較外圈處 有些微變形外，大部分微結構與實驗前吻合，並無明顯變化，所以推測模 仁邊緣發生破裂之原因，可能為加熱時模仁與夾具熱膨脹係數不同而產生 擠壓變形，造成模仁邊緣破裂之情形發生，因此在後續實驗考慮模仁熱膨 脹之因素，於夾具與模仁間留下間隙(如

圖 4.20)，以避免模仁受夾具擠壓造成破裂情形發生。

圖 4.19 微結構實驗後模仁破裂外觀圖

圖 4.20 微結構熱壓實驗模仁夾具預留間隙示意圖