制造剃刀刀片的方法技术

改进的剃刀和剃刀片以及制造具有锋利而耐用的刀刃的剃刀片（１６，２０，４４）或类似刮剃工具的方法，优先采用过滤阴极弧等离子源极使上述刀刃上沉积出非晶态金刚石硬碳涂层（６０），沉积在基片（５０）的锋利刃边上的非晶态金刚石涂层（６０）至少含有４０％（体积）的碳键，其硬度至少为４５千兆牛顿／米↑［２］，其模量至少为４００千兆牛顿／米↑［２］，可以对上述基片进行机械磨削，在基片与非晶态金刚石涂层之间没有中间层。上述涂层使薄片具有刚性和韧性，同时又保持高的长宽比。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改进的剃刀和剃刀刀片，并涉及制造具有锋利而耐久的刀刃的剃刀刀片或类似的刮剃工具的方法，具体地涉及采用过滤阴极弧源而形成的非晶态金刚石涂层。本专利技术特别适用于在很薄的剃刀刀刃上形成具有高的长宽比的十分坚硬而又富有刚性的涂层。剃刀刀片通常用合适的9基片材料例如金属或陶瓷等制成，并且具有一条楔形的刃边，该刃边带有半径小于1000A°的刃峰或尖部，所述楔形刃边的两表面的夹角小于30°。进行刮剃操作时，刀刃常常发生损坏，为了提高刮剃性能，已提出采用一层或多层附加的涂层材料，使之有利于刮剃操作和/或提高刮剃刃边的硬度和/或抗腐蚀性。业已提出多种上述的涂层材料，例如聚合物材料和金属以及其他的包括类金刚石碳(DLC)材料，上述的每一层或几层的附加涂层材料必须具有粘结相容性以便使每一涂层能够在剃刀刀片的有效使用寿命期间牢牢地粘结在基片上，并且具有所需的特性如改善刮剃性能、提高硬度和/或抗腐蚀性，同时又不严重地影响到刮剃刃的几何形状和刮剃效率。美国专利No.5032243(Bache等人)公开了一种由离子束轴线对准剃刀刀片刃边的离子源发出的离子轰击磨快的刀片基体材料。美国专利No.5232568(Parent等人)和美国专利No.5295305(Hahn等人)公开了在基片与金刚石之类的涂层之间带有中间层的刀片，其中先在基片上沉积出上述的中间层，然后再在上述的中间层上沉淀类金刚石涂层。先前的办法并非完全成功的，人们可望采用简单的机械磨刀的方法(而不是上述Bache等人所述的离子束轰击法)将基片磨快，然后直接在基片上沉积非晶态金刚石涂层(而不需要插入沉积中间层的工步)。因此，可望能够从通过机械磨削形成薄的刀片基片开始，然后再直接在该基片上沉积一层非晶态金刚石涂层使基片兼有刚性和硬度。按照本专利技术，通过对基片的磨利刃边加上一种非晶态金刚石材料的涂层而提高剃刀刀片的刀刃的机械性能。这种涂层材料的特征是至少含有40％(体积)的碳键，其硬度至少为45千兆牛顿/米2，其模量至少为400千兆牛顿/米2。而且这种涂层材料不受刮剃时常用的热水溶液和各种化合物所腐蚀。在本专利技术的改进方法中，以非晶态金刚石材料作为具有上述特性的材料。与本专利技术的非晶态金刚石材料相反，通过传统的方法(例如溅射法)制成的传统的类金刚石碳涂层(DLC)没有如此高的硬度，DLC涂层与本专利技术的非晶态金刚石不同，其硬度一般不超过30千兆牛顿/米2。上述的非晶态金刚石涂层具有很高的硬度和刚性，它可使十分薄的剃刀刀刃具有强度。美国专利No.4720918(Curry等人)公开过这种类型的刀刃，本文将其纳入作为实你，但不必认为受其限制。很薄的刀刃可使刮剃时更舒适，但只是在刀刃的强度足以承受刮剃操作时才能实现。一个由400-2000A°非晶态金刚石涂层强化的薄刀刃(包括但不限于美国专利No.4720918所述那种薄刀刃)将是一种比现用刮剃刀刃薄得多的精致刀刃，且兼有承受刮剃的足够强度，这是由于非晶态金刚石涂层具有异平寻常的强度。使薄刀刃进一步提高质量是本专利技术采用了特殊的阴极弧沉积法来形成非晶态金刚石涂层而使刀刃具有高的长宽比。关于“长宽比”将在下文讨论中参考图3作较详细的说明，但在这里为了综述方便可以将它理解为(a)与(b)之比，其中，(a)是从涂层的尖顶至基片的尖顶的第一距离，(b)是从涂层的表面至基片的表面的第二距离。长宽比可用来度量加在基片的本底刀刃轮廓上的涂层效果，涂层的长宽比越大或者说越高，带有涂层的刀片就越比带有较低长宽比涂层的刀片“更锋利”，本专利技术使用很高强度的非晶态金刚石涂层的再一个优点是，将此涂层用于具有普通横截面的剃刀刀片时可望具有更长的使用寿命。按照本专利技术的一个方面，在刀片上做出一条楔形刃边，然后在楔形刃边的尖部和侧面加上一层非晶态金刚石涂层，涂层的厚度最好至少为400A°(这就形成一个小于500°左右的尖部半径)，其长宽比最好为2∶1至4∶1。刀片具有良好的刮剃性能且使用寿命长。在最佳实施例中，剃刀刀片基体材料是钢，非晶态金刚石涂层的硬度至少是钢基片的4倍，采用多步机械磨削法做出刀片的楔形刃边；用石墨靶作为过滤阴极弧源产生碳离子来形成非晶态金刚石涂层。按照本专利技术的另一个方面，提供一种制造剃刀刀片的方法，该方法包括下列步骤制备一种基片；在该基片的一边做成夹角小于30°、尖顶部半径最好小于1200A°的楔形利刃边(所述的尖顶部半径是指将刀刃尖顶置于至少放大25000倍的扫描电镜下观察时位于刀刃尖顶内的最大圆的估算半径)；用过滤阴极弧蒸发法在刀片的利刃边上沉积一层非晶态金刚石层，使该非晶态金刚石涂层的尖顶部半径小于1000A°左右。上述的非晶态金刚石层可采用多种方法来沉积，这些方法通常都是用碳作为高离子化物质的高能沉积。虽然阴极弧法、阳极弧法、烃类气体的等离子分解法、用感应偶合射频进行后离子化的溅射沉积法、激光消蚀法、激光吸收波沉积法(LAWD)和直接的离子束沉积法均可用来沉积涂层，但是本专利技术的最佳实施例采用过滤阴极弧沉积法。在一种具体的方法中，对基片进行多步机械磨削做出锋利刃边；用过滤阴极弧法沉积一层非晶态金刚石层，刀刃上的非晶态金刚石涂层的厚度至少为400A°，该非晶态金刚石层至少含有40％(体积)的碳键，其硬度至少为45千兆牛顿/米2；然后在沉积在刀刃上的非晶态金刚石涂层之上再涂一层粘结性聚合物涂层。按照本专利技术的再一方面是提供一种刮剃装置，该刮剃装置含有一个刀片支承构件和至少一个固定在该支承构件上的刀片构件，上述的刀片支承构件在刀刃的前后具有与使用者的皮肤相接合的外表面。固定在支承构件上的剃刀刀片构件含有一个带有由小平面构成的楔形刀刃的基片和一层强化材料层，上述的小平面在距刃尖40μm处的斜角为小于17°，上述强化材料层在从上述基片的刃尖至距刃尖40μm处的厚度至少为400A°，其刃尖部的半径小于500A°，其长宽比的范围为2∶1至4∶1。在一种具体的刮剃装置中，剃刀刀片构件具有两个钢制基片，其两楔形刃边相互平行地置于皮肤接合面之间，其刃边强化层是非晶态金刚石层，层厚约为1000A°(根据基片种类和工艺参数的不同，一般为400-2000A°)，该强化层的特征在于至少含有40％(体积)的碳键，其硬度至少为45千兆牛顿/米2，在非晶态金刚石材料层上涂有一层粘结性聚合物层。上述的刮剃装置可以是容易用来与剃刀把连接和分开的盒式装置，或者，也可以与刀把做成整体，这样，当刀片变钝时，整个剃刀就要报废。上述的前、后皮肤接合表面与刀刃相结合形成刮剃的几何形状。美国专利No.3876563和美国专利No.4586255所公开的那种刮剃装置就是特别好的刮剃装置。通过下面结合附图对具体的实施例的说明将可看出本专利技术的其他特征和优点，包括沉积所需的非晶态金刚石涂层的工艺条件，附图中附图说明图1是本专利技术的刮剃装置的透视图；图2是本专利技术的另一种刮剃装置的透视图；图3是说明本专利技术的剃刀刀刃几何形状的一个例子的示意图；图4是实施本专利技术的设备的示意图；图1A-6A是在下面附件A说明的尚未授权美国专利申请No.08/233006中的附图。在下面的叙述中，将结合说明沉积所需涂层的工艺条件来说明刀片、基材和非晶态金刚石涂层的各种最佳实施例。参看图1，刮剃装置10含有连接剃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造剃刀刀片的方法，含有下列步骤，（ａ）制备一种基片； （ｂ）在上述基片上加工出一条带有夹角小于３０°、尖顶半径小于１２００Ａ°的楔形锋利刃边； （ｃ）在上述锋利刃边上沉积一层非晶态金刚石涂层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯G德克尔，乔治P伦迪，大为L帕帕斯，里查德P韦尔提，C罗伯特帕伦提，
申请(专利权)人：吉莱特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]