光学注塑模具钢材的选择

光学注塑模具是生产高精度光学塑料部件（如镜头、导光板、光学镜片、传感器外壳等）的核心装备，而模具钢材的选择直接决定了光学产品的表面精度、尺寸稳定性、透光率以及模具的使用寿命。与普通注塑模具不同，光学注塑模具对钢材的镜面抛光性能、耐腐蚀性能、尺寸稳定性和耐磨性有着极高要求，需结合光学产品的精度标准、塑料原料特性、生产批量等因素综合选型。

一、光学注塑对模具钢材的核心要求

光学塑料部件（如 PMMA、PC、COP 等材质）通常要求表面粗糙度 Ra≤0.002μm，且无橘皮、针孔、条纹等缺陷，同时需在长期注塑过程中保持尺寸精度不变，因此模具钢材需满足以下核心条件。一是卓越的镜面抛光性能，钢材内部杂质含量极低、组织均匀致密，经过精细抛光后可达到镜面效果，避免因杂质或疏松结构导致抛光缺陷，这是光学模具钢材的最核心指标。二是优异的尺寸稳定性，在注塑成型的高温高压环境下，钢材的热膨胀系数需小且稳定，热处理后变形量极低，确保模具型腔尺寸精度长期稳定，防止光学部件因模具变形出现光学畸变。三是良好的耐腐蚀性，光学注塑过程中，部分塑料原料（如 PC）在高温下会分解产生酸性气体，同时模具清洗会用到化学试剂，因此钢材需具备抗腐蚀能力，防止型腔表面生锈或出现点蚀，破坏光学表面质量。四是较高的耐磨性与抛光抗性，面对大批量注塑生产或玻纤增强型光学塑料，钢材需具备足够硬度和耐磨性，抵御塑料熔体的冲刷和磨损，同时在反复抛光修复过程中不易产生二次缺陷。五是良好的加工性能，便于进行高精度的型腔加工（如 CNC 铣削、电火花加工、激光雕刻等），加工后表面粗糙度低，可减少抛光工序的工作量。

二、主流光学注塑模具钢材的类型及特性

目前行业内常用的光学注塑模具钢材主要分为预硬型镜面模具钢、淬火回火型镜面模具钢和时效硬化型镜面模具钢三大类，不同类型钢材的性能和适用场景存在明显差异。

预硬型镜面模具钢是出厂时已通过热处理达到预定硬度的钢材，无需后续淬火回火处理，可直接进行加工，具有加工成本低、变形风险小的优势，适合生产精度要求中等的光学部件。典型牌号包括718H和P20HH，其中 718H 采用电渣重熔工艺，纯度较高，镜面抛光可达 Ra0.008μm，硬度为 HRC32-36，适用于导光板、光学镜片外壳等批量生产场景；P20HH 性价比更高，抛光性能略低于 718H，适合生产普通光学塑料部件。

淬火回火型镜面模具钢需经淬火 + 回火处理后使用，通过热处理可获得更高硬度和更优的镜面性能，内部组织更致密，杂质含量极低，是高精度光学部件的首选钢材。典型牌号包括S136及其改良版S136H，S136 为电渣重熔不锈钢，耐腐蚀性极强，抛光后表面粗糙度可达到 Ra0.001μm，经淬火回火后硬度可达 HRC50-55，适合生产高透光率的精密光学镜头、棱镜等部件；S136H 是预硬态的 S136，硬度为 HRC30-35，加工性能更优，后续可通过回火提升硬度，兼顾加工便利性和高性能需求。另一款典型牌号是STAVAX ESR，与 S136 性能接近，纯度更高，抛光性能和耐腐蚀性更优异，适合超精密光学模具。

时效硬化型镜面模具钢的特点是先进行粗加工，再通过低温时效处理实现硬度提升，变形量极小，可控制在 μm 级别，特别适合高精度、复杂型腔的光学模具。典型牌号包括NAK80和NAK55，NAK80 时效处理后硬度可达 HRC37-41，镜面抛光性能优异，尺寸稳定性极高，是导光板模具的首选材料，可确保导光板的网点精度和透光均匀性；NAK55 的硬度略高于 NAK80，耐磨损性能更好，适合生产大批量、高精度的光学部件。

三、光学注塑模具钢材的选择原则

光学注塑模具钢材的选择需围绕产品精度要求、塑料原料特性、生产批量、成本预算四大核心因素展开，避免盲目追求高性能导致成本浪费，或因选材不足影响产品质量。

从产品精度要求来看，若生产高透光率、高精度的核心光学部件（如手机镜头、单反相机镜片、光纤连接器），需优先选择淬火回火型钢材（如 S136、STAVAX ESR）或时效硬化型钢材（如 NAK80），确保镜面抛光性能和尺寸稳定性；若生产普通精度的光学外壳、装饰件，则可选择预硬型钢材（如 718H、P20HH），降低模具制造成本。

从塑料原料特性来看，不同光学塑料对模具钢材的要求差异显著，对于 PMMA、PC 等透明塑料，需重点关注钢材的镜面抛光性能和耐腐蚀性，避免型腔表面缺陷影响透光率；对于玻纤增强型光学塑料（如玻纤增强 PC），需选择硬度更高、耐磨性更强的钢材（如 NAK55、S136 淬火态），抵御玻纤对型腔的冲刷磨损；对于容易分解产生酸性气体的塑料，需优先选择不锈钢材质（如 S136），防止模具生锈。

从生产批量来看，小批量试产或定制化光学部件，可选择加工成本低的预硬型钢材；大批量连续生产的光学部件（如导光板、手机摄像头支架），需选择耐磨性和尺寸稳定性更优的淬火回火型或时效硬化型钢材，延长模具使用寿命，减少停机维护次数。

成本预算也是选型的重要考量因素，预硬型钢材的价格和加工成本最低，时效硬化型钢材次之，淬火回火型钢材价格最高且加工工艺复杂，需结合产品的市场定位和利润空间综合平衡。

四、光学注塑模具钢材的使用注意事项

即使选择了合适的光学模具钢材，若后续加工和维护不当，也会影响光学产品质量和模具寿命。一是在加工环节，需采用高精度加工设备（如五轴 CNC、高精度电火花机床），加工过程中避免过度切削导致钢材表面应力集中，同时电火花加工后需进行充分的抛光处理，去除表面白层；二是在热处理环节，淬火回火型钢材需选择专业的热处理厂商，严格控制加热温度和冷却速度，减少热处理变形；三是在模具维护环节，注塑生产后需及时清理型腔表面的塑料残留，避免酸性残留腐蚀钢材，同时定期对型腔进行抛光维护，保持镜面效果，存放时需做好防锈处理。

总结

光学注塑模具钢材的选择是一个系统性的决策过程，核心是匹配光学产品的精度需求与使用场景。预硬型钢材适合中低精度、低成本场景，淬火回火型钢材适合高精度、高耐腐蚀性场景，时效硬化型钢材适合超精密、复杂型腔场景。在实际选型中，需结合塑料原料特性和生产批量，同时重视模具的加工和维护，才能在保证光学产品质量的前提下，实现模具成本和使用寿命的最优平衡。