强化的剃刀刀片制造技术

本发明专利技术公开了一种包括具有切刃的基质的剃刀刀片，所述基质包括设置在所述基质表面处或该表面之下的氮化物-基质间混区，所述氮化物-基质间混区基本上不含化合物层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种强化的剃刀刀片和一种强化此类剃刀刀片的方法。
技术介绍
为了改善基质的化学和机械特性例如硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性，基质例如用于剃刀刀片的基质具有施用到基质的硬涂层，尤其是在切刃处。对于剃刀刀片而言， 通常被施用在切刃上的这些硬涂层起到两种主要作用，即强化剃刀刀片(其允许外形更纤薄)和提供粘附调聚物涂层的合适界面。一般来讲，剃刀刀片在其切刃处变得越细，切削力越低并且剃刀刀片的切割性能越好。包括较低切削力的切刃结构的实例描述于美国专利 5，295，305 ；5，232，568 ；4，933，058 ；5，032，243 ；5，497，550 ；5，940，975 ；5，669，144 ； 5，217，010和5，142，785中。所得剃刀刀片的性质极大地取决于下面的基质和涂层二者的强度和硬度。在给使用者提供贴面和舒适剃刮方面，剃刀刀片的挠曲或弯曲是一个主要因素。 在剃刮期间和之后的某些不适通常是由于切口的缘故，其由剃刀刀片硬度过大而造成，因为存在例如非晶金刚石这样的涂层。这种现象是由于硬涂层实际上改变剃刀切刃的轮廓的缘故，因为厚度通常朝向尖端较高。通常，剃刀刀片的切刃上的硬涂层具有多层结构。这些层通常被选择和优化以提供含氟聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)涂层的足够的强度和粘附性。然而，这些涂层并未被优化给下面的基质本身来提供合适的强度和柔韧性。尽管硬涂层可有助于剃刀刀片的总体强度，这些涂层中无一个有助于最小化涂层厚度。代替添加硬涂层，已经试图通过氮化处理使基质硬化，氮化处理是用来强化黑色金属和有色金属材料的技术。当施用到例如用于剃刀刀片的那些钢基质时，产生了各种 ^-Ν相的化合物层即立方γ ‘ (Fe4N)相或六方ε (Fe2_3N)相。然而，这些Y ‘和ε相实际上不增大下面基质的强度，而代之以产生脆的基质表面，尤其是在切刃处，因为形成了副产品生长或小丘。如果切刃在剃刀刀片上折断，则剩余的剃刀刀片将产生极其不适的剃刮。等离子氮化优于气体和盐浴氮化的主要优点之一是工艺控制。通过控制功率和气体组成，可控制处理的不锈钢基质的相组成、层结构和它的厚度以及其它性质。例如，氮化不锈钢增加下面钢的耐磨性以及改善疲劳强度并减小摩擦系数。因此，生产不包括Y'和ε相的改进剃刀刀片将是有利的。取而代之的是，改进的剃刀刀片包括包含氮化物的固溶体的氮化物-基质间混区，其实质上不改变原始剃刀刀片轮廓。这种构型提供改进的剃刀刀片特性例如切刃纤薄。此外，通过降低剃刀刀片的切刃的切削力改进剃刮性能也将是有利的。这可通过施用显著变薄的硬涂层或者可能通过在施用硬涂层之前通过强化基质消除它而实现。
技术实现思路
在一方面，本专利技术涉及一种包括具有切刃的基质的剃刀刀片，所述基质包括设置在基质表面处或该表面之下的氮化物-基质间混区，所述氮化物-基质间混区基本上不含化合物层。在另一方面，本专利技术涉及一种用于强化剃刀刀片的方法，所述方法包括以下步骤 (a)在真空室中提供包括切刃的基质；(b)将含氮气体混合物供给到真空室中，所述气体混合物包括按体积计介于约1-12%之间的氮气和按体积计介于约88-99%之间的氢气；和 (c)用含氮气体混合物氮化处理所述基质以形成设置在基质表面处或该表面之下的氮化物-基质间混区。通过该说明和附图并通过所述权利要求书，本专利技术的其它特征和优点将显而易见。附图说明图1是示出了根据本专利技术的包括氮化物-基质间混区的剃刀刀片的一个实例的图解视图；图2是还包括第一涂层的图1的图解视图；图3是根据本专利技术的用于施用第一涂层的一种示例性设备的图解视图；和图4是还包括第二涂层的图2的图解视图。具体实施例方式术语“固溶”是指一种合金化处理，其可用来改善基质的强度，但是其不影响基质的总体晶体结构。如本文所用，术语“固溶”通常被称作间隙固溶体，通过将一种元素的溶质离子和/或原子添加到基质的晶格而起作用。不受理论的束缚，这个“固溶”可被实现， 因为溶质离子和/或原子比形成基质晶格的原子小得多，从而允许溶质离子和/或原子扩散进基质的晶格结构中而不实质上改变基质的整个晶体结构。如本文所用，术语“涂层”是指包括游离膜、浸渍等在内的覆盖物，其被施用到物体或基质使得覆盖物可为连续的、不连续的，可具有单一的或可变的厚度，或可存在单个或多个平面中。图1显示包括具有切刃(11)的基质(10)的剃刀刀片(8)。基质(10)包括设置在基质(10)的表面处或该表面之下的氮化物-基质间混区(12)，使得氮化物-基质间混区(1 基本上不含化合物层。例如，如上所述，在钢基质中，氮化物-基质间混区(12)基本上不含各种I^e-N相，象立方γ ‘ (Fe4N)相或六方ε (Fe2^3N)相。取而代之的是，这个氮化物-基质间混区(1 可基本上由氮在基质(10)中的固溶体组成。本专利技术并非旨在局限于剃刀刀片(8)。例如，基质(10)可表现为刀具、外科器械等等的形式。一般来讲，氮化物-基质间混区(12)的厚度可在约0. 01 μ m至约200 μ m之间变化。例如，氮化物-基质间混区(12)可具有约0. 01,0. 05,0. 1,0. 3,0. 5,0. 7,0. 8、1、1. 3、 1. 6、1· 8、2、2· 25、2· 5 或 2. 75 μ m 至约 3· 25、3· 5、3· 75、4、4· 25、4· 5、4· 75、5、5· 25、5· 5、 5. 75,6,6. 25,6. 5、7、7· 5、8、8. 5、10、15、20、25、35 或 40 μ m 乃至至约 60、70、80、90、100、 125、150、165、180或约200 μ m的厚度。在一个特定的实施方案中，氮化物-基质间混区 (12)的厚度为约3 μ m。氮化物-基质间混区(12)可通过用氮离子和/或原子等离子氮化处理基质(10)的表面而形成。例如，基质(10)可包括诸如不锈钢之类的材料。AISI 440和细小硬质合金(FC-15)是特别适合的基质材料。例如，在AISI 440钢基质(10)中，考虑约0.75埃的氮离子和/或原子与基质(10)中的铁元素(其为约1.25埃)相比尺寸相对较小，将氮离子和/或原子引入固溶体中显著地影响氮化物-基质间混区(1 中的压应力水平。此外， 等离子氮化处理改善基质(10)的机械性能，包括增大强度、耐磨性和耐腐蚀性。除了增加基质(10)的耐磨性之外，氮化物-基质间混区(12)也改善疲劳强度并降低摩擦系数。等离子氮化处理是利用氮离子和/或原子的一种先进的表面硬化工艺。这种工艺通过在基质(10)的表面处和/或该表面之下从含氮等离子处引入一定数量的氮改变基质 (10)的表面组成。为形成氮固溶体的氮化物-基质间混区(1 而不具有非期望的Y ‘和 ε相，要控制氮气在含氮气体混合物中的量。这可通过使用按体积计介于约1-12%之间的氮气和按体积计介于约88-99%之间的氢气来实现。例如，氮气的体积可介于约3-10%之间以及氢气的体积可介于约90-97%之间。在一个特定的实施方案中，氮气的体积为10% 以及氢气的体积为90%。也可连同含氮气体混合物一起将其它气体引入室中，只要所述其它气体不干涉氮化物-基质间混区(12)的形成。可存在的其它气体的实例为含碳气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·G·马切夫，J·马迪拉，
申请(专利权)人：吉列公司，
类型：发明
国别省市：