超精密非球面金型に使われる無電解Niメッキ、どの段階でメッキをする？
近年は光学分野において超精密金型の需要が高まっています。特に需要が高まっているのが、非球面レンズ用の金型です。非球面レンズを用いることで、必要なレンズ枚数を削減することができるため、精密機器全体としての軽量化にもつながるため、非球面レンズのニーズが高まっています。そのため、非球面レンズを作りだすための超精密加工が施された非球面レンズ金型の需要も増大しています。
また、非球面レンズ金型には頻繁に無電解Niメッキが施されています。ここでは、超精密金型でよく使用される無電解Niメッキの特徴と、無電解Niメッキと非球面加工の関係性について説明していきます。
超精密金型に頻繁に使用される無電解Niメッキ
無電解Niメッキとは、化学的還元によって表面にニッケルのメッキを施す手法のことです。無電解メッキでは、通電無しでメッキをすることができます。そのため、セラミックス等の非金属にもNiメッキをすることができます。
無電解Niメッキの特徴は、耐摩耗性に優れている点と、均一な厚さを得られるという2点があげられます。均一な厚さのメッキが可能という特徴から、球面レンズや非球面レンズなどの複雑かつ高精度が要求される形状に無電解Niメッキは頻繁に使用されます。また、無電解Niメッキ後に熱処理をすることで、硬度や耐摩耗性が格段に向上するため、繰り返し使用されるレンズ金型に多く使用されます。
超精密金型に無電解Niメッキが選ばれるわけ
超精密金型に無電解Niメッキが選ばれるのは、硬度や耐摩耗性はもちろんのことですが、超精密加工によるナノレベルの表面性状を得られる点が大きな理由となっています。無電解Niメッキは、熱処理前はアモルファス状態となっているため、切削加工を施しても結晶粒界による凹凸や段差が生じません。そのため、非常に高い鏡面性状と高精度な形状を同時にえることができます。この無電解Niメッキならではの特徴が、超精密加工には最適とされている理由です。
非球面金型の深さによってメッキ段階は異なる！
そして、超精密非球面金型を製作する際は、非球面の形状、特に非球面の深さによって無電解Niメッキの工程は異なります。
例えば、上記の写真のような比較的深さがある非球面金型の場合は、ある程度のレンズ形状を粗加工した後に、無電解Niメッキを施し、その後ダイヤモンド工具によって超精密加工を行います。
一方、こちらの写真のような比較的浅い非球面金型の場合は、事前の粗加工はせずに、直接無電解Niメッキを施してしまいます。その後は同様に、超精密加工によってレンズ形状の加工をします。
このように、非球面金型の場合は、そのレンズ深さによって無電解Niメッキ工程は異なるのです。
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