CN1143558A - 电动剃须刀刀具的组合 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于电动剃须刀的包括外刀具和多个内刀片的刀具组合，它们由包含Fe-Cr不锈钢基片和能改善硬度与耐磨性能的硬化层的铁基合金制成。基片的维氏硬度为400以上。硬化层的维氏硬度至少为700而厚度为2-15微米。当抛光铁基合金具形成外刀具和内刀片时，可以提供切削刀刃锋利的外刀具和内刀片，与此同时也避免了在切削刀刃上产生毛刺或者微小的缺口。

Description

电动剃须刀刀具的组合
本发明涉及电动剃须刀用的刀具组合，尤其涉及一组外刀具和内刀片，它们均由表面硬度改进的相同材料制成。
过去，一般将马氏体不锈钢或时效硬化不锈钢用作诸如电动剃须刀或理发推子一类刀具的刀片。虽然这种不锈钢的表面硬度和耐磨性未能始终提供使刀具延长足够寿命，但它们仍呈现优良的机械耐久性和抗冲击性。此外，当不锈钢被抛光形成刀具的刀片时，所产生的一个问题就是在刀片的刀刃将发生毛刺。如图9所示，当刀片1的顶面2与侧面4之间形成的刀片角度θ较小时，所产生的毛刺将增大。因此，必须在经过抛光步骤以后从刀刃上除去毛刺。然而，由于在除去毛刺的步骤中，刀刃常常会遭受损坏，故难以使刀刃锐利。
为了改进这一问题，已有建议采用硬度和耐磨性优良的陶瓷材料，诸如氧化铝(Al2O3)或氧化锆(ZrO2)。然而，另一个问题是陶瓷材料的机械耐久性比钢差。此外，将陶瓷加工成各种刀具形状也不容易。
本发明涉及电动剃须刀用的刀具组合，它包括均由铁基合金制成的能改进和克服上述问题的外刀具和多个内刀片。即，外刀具和内刀片由薄的铁基合金片制成，包括Fe-Cr不锈钢基片和该基片侧面上形成的硬化层。外刀具有多个开口用以接收通过其中的毛发。外刀具上围绕每个开口形成第一抛光接触面、第一刀刃和邻近第一抛光接触面的侧面。第一刀刃的角度由第一抛光接触面与侧面限定，具有35至90度的角度。另一方面，每个内刀片均有第二抛光接触面、第二刀刃以及邻近第二抛光接触面的一个侧面。第二刀刃的角度由第二抛光接触面与该侧面之间限定，具有35至90度的角度。内刀片安装在载体上，并经驱动在第一和第二抛光接触面之间作滑动啮合移动，通过第二刀刃与第一刀刃的协同割断毛发。硬化层形成在基片的侧面上，它采用这样一种方式，使其显现于基片的端面，连同基片的端面为每个外刀具和内刀片限定第一和第二抛光接触面，并限定第一和第二刀刃。该基片硬度具有维氏硬度至少为400。硬化层具有的维氏硬度至少为700和2至15微米的厚度。在本发明中，当铁基合金抛光以形成外刀具和内刀片时，可以为外刀具和内刀片提供锐利的刀刃，并可防止在刀刃上产生毛刺或细小的碎屑。尤其值得注意的是，即使当刀刃形成具有35度的小角度时，在刀刃上也难以发现毛刺的产生。这样，采用本发明刀具组合的的电动剃须刀提供了优良的剃须性能，例如，缩短剃须时间和减低切割阻力。
因此，本发明的主要目的在于提供一种刀具组合，它包括由铁基合金制成的外刀具和多个内刀片，该铁基合金包括Fe-Cr不锈钢基片以及其硬度和耐磨性改进的硬化层。
基片最好采用含有73至89.9重量百分比之铁、10至19重量百分比之铬、0.1至1.2重量百分比之碳以及低于3重量百分比之镍的Fe-Cr不锈钢，或者采用含有69至81.5重量百分比之铁、12至18重量百分比之铬、6至8.5重量百分比之镍以及0.5至2重量百分比之铝和钛中至少一种成分的Fe-Cr不锈钢。
在本发明另一个较佳实施例中，该硬化层为一种铁-铝扩散层，它包括相对于该扩散层的总体积至少为90体积百分比的铝和铁金属间化合物，而且，包含在至少2微米深度铁-铝扩散层内的铝含量是在至少2微米的变动范围铁-铝扩散层区域总重量为基础的重量的百分之35至65。在此情况下，由于扩散层通过镀覆在基片上的基片金属元素，例如铁和铬以及铝层中的铝之间的相互扩散形成，故可以在扩散层与基片之间提供优良的黏着力。
通过以下结合附图所作的详细描述，本发明的其它特征、优点和效果将变得更加显然。
图1为一个剖面图，表示本发明铁基合金制成的刀具组合中外刀具与内刀片之间的毛发切割啮合；
图2为表示外刀具一部分的立体图；
图3为安装在刀架上的内刀片立体图；
图4表示抛光刀架上内刀片的一种方法；
图5为一个曲线图，表示从该铁基合金扩散层的外表面起沿其深度之铝、铬和铁含量的变化；
图6为一个曲线图，表示从扩散层的外表面起按其深度之维氏硬度的变化；
图7A为实例1的内刀片的SEM(扫描式电子显微镜)照片，图7B为图7A的解释示意图；
图8A为对比实例1的内刀片的SEM照片，图8B为图8A的解释示意图；
图9为解释性示意图，表示在刀刃处产生的毛刺。
现在参见图1至图3，根据本发明的电动剃须刀的刀具组合，它包括固定在电动剃须刀刀具头(未图示)上的外刀具10，以及安装在刀架30上的多个内刀片20，后者经驱动在刀具头内移动，它与外刀具啮合切割毛发。所示实施例的外刀具10采用薄金属片的形式，它拥有若干开口或穿孔11，后者通过在薄金属片上冲孔制成为由向下弯曲的凸缘12所包围。凸缘12的底端面被抛光成具有第一抛光接触面13以及第一刀刃14。内刀片20的每一个在其顶端面上形成具有第二抛光接触面23以及位于刀片另一面的第二刀刃24。内刀片20安装在刀架30上，刀片之间形成相互平行的关系，并经驱动以这样一种方式移动，即使第二抛光接触面23与外刀具10的第一接触面13形成滑动啮合，由此使通过穿孔11进入的毛发通过第二刀刃24协同第一刀刃14被切割。
凸缘12的底端面被抛光成具有第一接触面13与在穿孔11周围形成有35至90度锐角α的第一刀刃，并留下一个钝角凸缘。内刀片20在其顶端面下面紧接着的另一侧面上形成，具有凹槽21，它由此在第二接触面23的另一侧提供有35至90度锐角β的第二刀刃24。所有内刀片20同时进行抛光，以便适合紧贴外刀具10外缘经过抛光的第二接触面23。如图4所示，通过将刀架30送往固定磨床40进行抛光，从而对安装在刀架上的内刀片20的顶端面抛光。
每个外刀具10和内刀片20都由铁基合金制成，它包括由Fe-Cr不锈钢组成的基片15、25，在基片15、25另一面上形成的硬化层16、26。例如，最好将含有73至89.9重量百分比之铁、10至19重量百分比之铬、0.1至1.2重量百分比之碳以及低干3重量百分比之镍的Fe-Cr不锈钢，或者将含有69至81.5重量百分比之铁、12至18重量百分比之铬、6至8.5重量百分比之镍以及0.5至2重量百分比之铝和钛中至少一种成分的Fe-Cr不锈钢用作基片。形成的硬化层具有2至15微米的厚度和700及以上的硬度，以便在对外刀具和内刀片的第一和第二接触面进行抛光期间，以及在延长使用电动剃须刀期间，防止刀刃变钝，由此在过期使用时能维持良好的切割效率。选择该基片的维氏硬度为至少400，以便为电动剃须刀的使用提供足够的耐磨性以及刚性。本发明的刀具组合可以应用于任何形式的电动剃须刀，例如，包括往复型和旋转型的电动剃须刀，前者，内刀片经驱动作往复运动，后者，内刀片经驱动绕轴旋转。
最好，硬化层为一种铁-铝扩散层，它包括相对于该扩散层的总容积至少为90容积百分比的铝和铁金属间化合物。包含在至少2微米深度铁-铝扩散层内的铝含量是至少2微米的变动范围铁-铝扩散层区域总重量为基础的重量的百分之35至65。当铝-铁金属间化合物的容积百分比小于90容积百分比时，由于在扩散层内留有硬度较差的铝和铝合金，故扩散层的硬度较低。另一方面，当铝的含量低于重量百分比35时，将不能足以为扩散层提供改进的硬度和耐磨性。当铝的含量高于重量百分比65时，在扩散层中将形成硬度较差的纯铝池和/或铁-铝固态溶液。
图5表示在扩散层外表面深处，铝、铬和铁含量的变化，这是利用X射线显微分析作了定量分析后得出的。其中，铝含量的曲线表明，在扩散层外表面约为2微米深度内所包含的铝的含量为厚度2微米变动范围扩散层区域总重量的百分之45至60。由于重量百分比60的铝含量相当于大约原子百分比76，故可以假定在扩散层的外表面中形成了Al3Fe。
图6表示在扩散层外表面深处维氏硬度的变化。该硬度是在2gf负载下测得的。从图6所示曲线中可以了解，在从外表面至大约6微米深处的扩散层范围内可以稳定地获得约为1140的高硬度(Hv)。扩散层的这一范围实际上相当于重量百分比35至60范围的铝含量，如图5所示。该硬度从这一范围朝着约为10微米的深度逐渐减小，最后达到基片硬度大约500(Hv)。
该扩散层可以通过X射线衍射分析鉴定。利用具有传统Cu-ka X射线源和2θ-θ角度仪、在加速电压和电流为40千伏和200毫安的X射线衍射装置可以作出扩散层的X射线剖面。X射线照射到扩散层的外表面。通过X射线衍射分析可以证实该扩散层含有多种铁和铝的金属间化合物。
在本发明中，相对于扩散层的总容积，扩散层含有至少容积百分比90的铝和铁的金属间化合物。容积比(V∶vol％)可以通过下式确定：
V(vol％)＝100×S1/(S1＋S2)其中，S1为在X射线衍射剖面上看到的所有铝-铁金属间化合物峰值面积的总数，S2为纯铝和/或铝合金峰值面积的总数，其中，除了X射线剖面上的铝-铁金属间化合物以外，铁主要形成具有铝的固态溶液。
此外，当扩散层外表面的铝含量高于重量百分比65时，通常要标出纯铝的某些峰值。此外，在本发明的扩散层的X射线剖面图中并不标出Al2O3的任何峰值。再者，扩散层含有少量的铬，如图5所示。即使在扩散层中形成少量的铝-铬金属间化合物，由于扩散层的硬度未降低，也不会有任何问题。
当基片为一种铁-铬-镍不锈钢时，硬化层最好含有从包括铬、铝和钛在内一组中选出的至少一种元素的氮化物微粒，这些微粒分散在基片的表面上。当基片为铁-铬-碳不锈钢时，硬化层最好含有氮化铬的微粒，这些微粒分散在基片的表面上。在此两种情况下，硬化层可以通过离子渗氮方法形成。
以下的例子进一步说明本发明的特征和优点。
实例1(外刀具)
将0.025毫米厚的铁-铬-碳不锈钢〔Fe-14Cr-1.1Mo-0.7C〕铁基薄片用作外刀具的基片。该铁基薄片通过熔融金属镀覆0.005毫米厚的铝层镀覆在其相对两面，以获得0.035毫米厚的镀覆薄片。该镀覆薄片经传统方式加工成具有穿孔11的图形，每个穿孔由向下弯曲的凸缘12所包围，然后将其在摄氏975度温度下加热15秒，接着进行风冷，在基片的相对面上形成5微米厚的铁-铝硬化层，并对基片进行淬火。所产生的铁-铝硬化层16表明其维氏硬度增高到1100Hv，而基片表明其维氏硬度增高到500Hv。然后，加工已经处理的薄片，采用含有1200号(指粒度)BN(氮化硼)、直径为150毫米的砂轮对穿孔11周围凸缘的底端进行抛光。该砂轮以500rpm的速度旋转。薄片以10cm/秒的速度进给旋转的砂轮，以在每个凸缘的底端形成抛光的接触面13，并围绕每个穿孔11的周缘按角度α为60度形成刀刃14。抛光后，使薄片形成具有毛刺尺寸至多为1微米的锐利刀刃。然后，将外刀具10从该薄片上切下，成型为所需的构造并安装在合适的支架上。(内刀片)
将0.25毫米厚的铁-铬-碳不锈钢(Fe-14Cr-1.1Mo-0.7C)铁基薄片用作内刀片的基片。在该铁基薄片的相对两面上安设0.015毫米厚的铝箔，接着进行压延获得0.2毫米厚的包复薄片，其中铝箔黏附在基片上。在内刀片20从包复薄片切下后，每个内刀片成型成所需的构造，在其相对两面中具有凹槽21。然后，将内刀片在摄氏1000度的温度下加热30秒，接着进行风冷，以在基片的相对表面上形成10微米厚的铁-铝硬化层，并对该基片进行淬火。所产生的铁-铝硬化层26表明其维氏硬度增高到1100Hv，而基片25表明其维氏硬度增高到500Hv。将多个如此获得的内刀片部分模压到刀架30上，由此固定在其上。然后将刀架30夹持在进给台上使内刀片直立，以10厘米/秒的速度对着500rpm速度旋转的砂轮40进给，以抛光内刀片的顶端，如图4所示。该砂轮40含有500号BN(氮化硼)。经抛光后，内刀片精加工成具有角度β为60度刀刃的抛光接触面。图7A和7B说明如此精加工的内刀片外形轮廓。图7B中，标号31和32分别表示内刀片的抛光接触面和刀刃。标号33表示硬化层。如图所示，可以发现该内刀片具有锐利的刀刃，并无任何实际的毛刺。
根据对每个外刀具和内刀片的硬化层外表面进行X射线衍射所获得的X射线衍射剖面，硬化层中的铝-铁金属间化合物的容积比(V∶vol％)由以下的等式确定：
V(vol％)＝100×S1/(S1＋S2)其中，S1为在X射线衍射剖面上看到的所有铝-铁金属间化合物峰值面积的总数，S2为纯铝和/或铝合金峰值面积的总数，其中，除了X射线剖面上的铝-铁金属间化合物以外，铁主要形成具有铝的固态溶液。结果列于表1。
再者，从硬化层外表面起约为2微米深度内包含的铝的含量通过X射线微量分析确定。该铝的含量在大约2微米厚度的变动范围以硬化层区的总重量为基础的重量表示。结果列于表1。
在以下所述的各个实例和对比实例中，均要完成如实例1那样的分析、试验和测量。
实例2
外刀具除了结构要使刀刃具有35度的角度α外，按与实例1相同的材料和同样的方式制成。可以发现所形成刀刃上毛刺的尺寸至多为1微米。
内刀片按与实例1相同的材料和同样的方式制成。
实例3
外刀具除了结构要使刀刃具有90度的角度α外，按与实例1相同的材料和同样的方式制成，无任何实际的毛刺。
内刀片按与实例1相同的材料和同样的方式制成。
实例4
外刀具按与实例1相同的材料和同样的方式制成。
内刀片除了每个内刀片结构要使刀刃具有50度的角度β外，按与实例1相同的材料和同样的方式制成，无任何实际的毛刺。
实例5
外刀具按与实例1相同的材料和同样的方式制成。
内刀片除了每个内刀片结构要无凹槽外，按照与实例1相同的材料和同样的方式制成。所形成的每个内刀片的刀刃具有90度的角度β，无任何实际的毛刺。
实例6
外刀具按与实例1相同的材料和同样的方式制成。
为了制备内刀片，将0.20毫米厚的铁-铬-碳不锈钢(Fe-14Cr-1.1Mo-0.7C)铁基薄片用作其基片。在该铁基薄片的相对两面设有0.020毫米厚的铝箔，接着进行压延获得0.2毫米厚的包复薄片，其中铝箔黏附在基片上。在内刀片20从包复薄片切下后，每个内刀片形成所需的构造，在其相对两面中具有凹槽21。然后，将内刀片在摄氏1000度的温度下加热30秒，接着进行风冷，以使在基片的相对表面上形成15微米厚的铁-铝硬化层，并对该基片进行淬火。所产生的铁-铝硬化层26表明其维氏硬度增高到1100Hv，而基片25表明其维氏硬度增高到500Hv。将如此获得的内刀片按照与实例1相同的方式抛光成为具有角度β为60度刀刃的抛光接触面，且无任何实际的毛刺。
实例7
外刀具按与实例1相同的材料和同样的方式制成。
为了制备内刀片，将0.196毫米厚的铁-铬-碳不锈钢(Fe-14Cr-1.1Mo-0.7C)铁基薄片用作其基片。在该铁基薄片的相对两面上通过真空沉积镀覆0.002毫米厚的铝层，以获得0.2毫米厚的镀铝层薄片。在内刀片20从镀铝层薄片切下后，每个内刀片形成所需的构造，在其相对两面中具有凹槽21。然后，将内刀片在摄氏950度的温度下加热30秒，接着进行风冷，在基片的相对表面上形成2微米厚的铁-铝硬化层，并对该基片进行淬火。所产生的铁-铝硬化层26表明其维氏硬度增高到1100Hv，而基片25表明其维氏硬度增高到500Hv。将如此获得的内刀片按照与实例1相同的方式抛光成具有角度β为60度刀刃的抛光接触面且无任何实际的毛刺。
实例8
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
内刀片从实例1中得到的0.2mm厚的镀Al薄片上切得。每块内刀片都加工成沿其相对的表面具有凹槽21的形状。随后将内刀片在900℃下加热60秒，接着置于空气中冷却以在基片相对表面形成10微米厚的Fe-Al硬化层并使基片淬火。最终的Fe-Al硬化层26的维氏硬度增加至1100Hv，而基片25的维氏硬度增加至400Hv。由此得到的内刀片按照与实例1相同的方式抛光成为具有角度β为60°刀刃的抛光接触面，且无任何实际毛刺。
实例9
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
内刀片从实例1中得到的0.2mm厚的镀Al薄片上切得。每块内刀片都加工成沿其相对的表面具有凹槽21的形状。随后将内刀片在1000℃下加热60秒，接着置于空气中冷却以在基片的相对表面形成10微米厚的Fe-Al硬化层并使基片淬火。最终的Fe-Al硬化层26的维氏硬度增加至700Hv，而基片25的维氏硬度增加至500Hv。由此得到的内刀片按照与实例1相同的方式抛光成为具有角度β为60°刀刃的抛光接触面，毛刺尺寸小于2微米。
实例10
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
内刀片切割自0.2mm厚的Fe-Cr-C不锈钢〔Fe-18Cr-1.5Mo-0.7C〕铁基薄片上。每块内刀片都加工成沿其相对的表面具有凹槽21的形状。随后将内刀片在1050℃下的惰性气氛内加热90秒，接着置于空气中冷却以使基片淬火。此后将内刀片放于450℃进行气体放电的离子氮化炉内3个小时，以提供3微米厚的硬化层。据观察，在最终的硬化层内散布着氮化铬微粒。硬化层26的维氏硬度增加至800Hv，而基片25由于在某种程度上仍然残留着淬火效应，其维氏硬度保持400Hv不变。由此得到的内刀片按照与实例1相同的方式抛光成为具有角度β为60°刀刃的抛光接触面，毛刺尺寸小于2微米。
实例11
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
内刀片切割自0.2mm厚的Fe-Cr-Ni不锈钢〔Fe-17Cr-7Ni-1.2Al〕铁基薄片。每块内刀片都加工成沿其相对的表面具有前凹槽21的形状。将内刀片放于570℃进行气体放电的离子氮化炉内3个小时以提供6微米厚的硬化层。据观察，在最终的硬化层内散布着氮化铬和氮化铝微粒。硬化层26的维氏硬度增加至900Hv，而基片25的维氏硬度为500Hv。由此得到的内刀片按照与实例1相同的方式抛光以获得有角度β为60°刀刃的抛光接触面，毛刺尺寸小于1微米。
实例12
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
内刀片切割自0.2mm厚的Fe-Cr-Ni不锈钢〔Fe-13Cr-6.5Ni-0.7Al-0.5Ti〕铁基薄片。每块内刀片都加工成沿其相对的表面具有凹槽21的形状。将内刀片放于520℃进行气体放电的离子氮化炉内3个小时以提供5微米厚的硬化层。据观察，在最终的硬化层内散布着氮化铬、氮化铝和氮化钛微粒。硬化层26的维氏硬度增加至1000Hv，而基片25的维氏硬度为500Hv。由此得到的内刀片按照与实例1相同的方式抛光以获得角度β为60°刀刃的抛光接触面，毛刺尺寸小于1微米。
比较实例1(外刀具)
外刀具采用0.036mm厚的Fe-Cr-C不锈钢〔Fe-14Cr-1.1Mo-0.7C〕的铁基薄片。铁基薄片被加工成具有冲孔11的形状，每个冲孔都由朝下弯曲的凸缘12包围，铁基薄片随后在1050℃下加热60秒，接着在空气中冷却以使基片淬火。最终薄片的维氏硬度为650Hv。随后按照与实例1相同的方式对这种处理过的薄片进行加工以在每个凸圈的低端既提供抛光的接触面13又提供沿每个冲孔周边角度α为60°的切削边缘14。最终的切削边缘的毛刺尺寸为50微米。在去除毛刺之后，按照与实例1相同的方式，从薄片上切割下外刀具，加工成需要的形状并安装在合适的支架上。(内刀片)
内刀片采用0.2mm厚的Fe-Cr-C不锈钢〔Fe-14Cr-1.1Mo-0.7C〕铁基薄片。在从薄片上切割下内刀片20后，将每块内刀片加工成沿其相对的表面具有凹槽21的形状。内刀片随后在1050℃下加热60秒，接着放在空气中冷却以使基片淬火。最终的内刀片26的维氏硬度增加至600Hv。将这样获得的多块内刀片按照与实例1相同的方式安装在刀架30上并进行抛光从而使每块内刀片具有切削边缘的角度β为60°的抛光接触面。最终的切削边缘的毛刺尺寸为50微米，如SEM照片图8A和8B所示，图8A表示切削边缘的界面。在图8B中，标号35和36分别表示抛光的接触表面和刀刃。标号37表示刀刃36处形成的毛刺。
比较实例2
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
为了制作内刀片，采用0.35mm厚的Fe-Cr-C不锈钢〔Fe-14Cr-1.1Mo-0.7C〕的铁基薄片作基片。在铁基薄片的相对表面上覆盖0.015mm厚的铝箔，随后进行压延以获得3mm厚的包层薄片，其中Al箔附着在基片上。在从包层薄片上切割下内刀片20后，将每块内刀片加工成沿其相对的表面具有前导角21的形状。内刀片随后在1000℃下加热30秒，接着放在空气中冷却以在基片相对表面有10微米厚的Fe-Al硬化层，并以使基片淬火。最终的Fe-Al硬化层26的维氏硬度增加至1100Hv，而基片25的维氏硬度增加到500Hv。将这样获得的多块内刀片按照与实例1相同的方式抛光以获得角度β为30°刀刃基本上没有毛刺的抛光接触面。
比较实例3
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
除了将每块内刀片制成角β为100°基本上没有毛刺之外，内刀片采用与实例1相同的材料和方法制造。
比较实例4
除了使角α为30°刀刃之外，外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。据观察，最终的刀刃毛刺最大的为1微米。
内刀片采用与实例1相同的材料和方法制造。
比较实例5
除了使角α为100°刀刃之外，外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。据观察，最终的刀刃基本上没有毛刺。
内刀片采用与实例1相同的材料和方法制造。
比较实例6
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
为了制作内刀片，采用0.197mm厚的Fe-Cr-C不锈钢〔Fe-14Cr-1.1Mo-0.7C〕的铁基薄片作基片。在铁基薄片的相对表面上用真空沉积覆盖0.0015mm厚的铝层以获得0.2mm厚的Al沉积薄片。在从Al沉积薄片上切割下内刀片20后，将每块内刀片加工成沿其相对的表面具有前导角21的形状。内刀片随后在950℃下加热30秒，接着放在空气中冷却以在基片的相对表面有1.5微米厚的Fe-Al硬化层并使基片淬火。最终的Fe-Al硬化层26的维氏硬度增加至1100Hv，而基片25的维氏硬度增加到500Hv。将这样获得的多块内刀片按照与实例1相同的方式抛光以获得角度β为60°刀刃的抛光接触面而毛刺大小为20微米。
比较实例7
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
为了制作内刀片，采用0.20mm厚的Fe-Cr-C不锈钢〔Fe-14Cr-1.1Mo-0.7C〕的铁基薄片作基片。在铁基薄片的相对表面上覆盖0.022mm厚的铝箔，随后进行压延以获得0.2mm厚的包层薄片，其中Al箔附着在基片上。在从包层薄片上切割下内刀片20后，将每块内刀片加工成沿其相对的表面具有前导角21的形状。内刀片随后在1000℃下加热30秒，接着放在空气中冷却以在基片的相对表面上提供17微米厚的Fe-Al硬化层并使基片淬火。最终的Fe-Al硬化层26的维氏硬度增加至1100Hv，而基片25的维氏硬度增加到500Hv。将这样获得的内刀片按照与实例1相同的方式抛光以获得抛光接触面和角β为60°基本上没有毛刺的刀刃抛光。
比较实例8
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
内刀片从实例1中获得的0.2mm厚的包Al薄片上切割下来。每块内侧刀片都加工成沿其相对的表面具有前导角21的形状。内刀片随后在850℃下加热60秒，接着放在空气中冷却以在基片的相对表面上提供10微米厚的Fe-Al硬化层并使基片淬火。最终Fe-Al硬化层26的维氏硬度增加至1100Hv，而基片25的维氏硬度增加到350Hv。将这样获得的内刀片按照与实例1相同的方式抛光以获得抛光接触面和角β为60°、基本上没有毛刺的刀刃。
比较实例9
外刀具采用与实例1相同的材料和方法制造。
内刀片从实例1中获得的0.2mm厚的包Al薄片上切割下来。每块内刀片都加工成沿其相对的表面具有前导角21的形状。内刀片随后在1000℃下加热120秒，接着放在空气中冷却以在基片的相对表面上提供10微米厚的Fe-Al硬化层并使基片淬火。最终的Fe-Al硬化层26的维氏硬度增加至650Hv，而基片25的维氏硬度增加到500Hv。将这样获得的内刀片按照与实例1相同的方式抛光以获得抛光接触面和角β为60°、毛刺大小为20微米的刀刃。
就实例1至11和比较实例2至9而言，表1列出了硬化层的厚度(微米)和维氏硬度(Hv)、硬化层2微米深度之内Al的含量(％)、Fe和Al的金属间化合物相对于硬化层总容积的容积比(vol％)、以及基片的维氏硬度(Hv)。但是，实例10至12的每块内侧刀片的硬化层内不包含任何Al-Fe金属间化合物，所以无法确定Al含量、容积比以及峰值比。此外，在比较实例1的外刀具和内刀片内不存在硬化层，所以如表1所列，只测量了基片的硬度。在比较实例6中，由于硬化层的厚度非常薄(＝1.5微米)，所以无法确定内刀片的Al含量和容积比。
借助毛刺的大小、刀刃内微小缺口的发生情况、刀刃的磨损程度、切削阻力以及剃须时间评价了上述实例1至11和比较实例1至9中获得的刀具的组合。其结果列于表2。切削阻力的测量以在内刀片速度为0.5m/sec时切削直径为0.128mm的固定的聚丙烯树脂纤维所需的负载为准，在这里，纤维穿过外刀具的冲孔。剃须时间的测量以剃掉同一个人一天的胡须生长量所需的时间为准。在用于测量剃须时间的电动剃须刀中，内刀片以9000次/分钟的振动速度相对外刀具运动，振动冲程为2.5mm。
以下是从表2列出的结果判断刀具组合性能优劣的根据。即，当刀具组合满足下列〔1〕至〔4〕个条件时，可以认为其具有较好的剃须性能。
〔1〕切削阻力小于120克。
〔2〕剃须时间短于180秒。
〔3〕刀刃磨损小。
〔4〕不存在微小的缺口。
此外，可以理解的是，毛刺的产生是切削阻力增大和剃须时间延长的原因。
这样，由于本发明的铁基合金制造的刀具组合满足了所有的〔1〕-〔4〕条件，所以在用于电动剃须刀时将提供良好的剃须性能。
                                                  表1
基片               硬化层
硬度(Hv) 厚度(μm)  硬度(Hv) 容积比(vol％) Al含量(wt％)
实例1 外刀具 500  5  1100  100  52
内刀片 500  10  1100  100  54
实例2 外刀具 500  5  1100  100  52
内刀片 500  10  1100  100  54
实例3 外刀具 500  5  1100  100  52
内刀片 500  10  1100  100  54
实例4 外刀具 500  5  1100  100  52
内刀片 500  10  1100  100  54
实例5 外刀具 500  5  1100  100  52
内刀片 500  10  1100  100  54
实例6 外刀具 500  5  1100  100  52
内刀片 500  15  1100  100  55
实例7 外刀具 500  5  1100  100  52
内刀片 500  2  1100  100  52
实例8 外刀具 500  5  1100  100  52
内刀片 400  10  1100  100  55
基片                  硬化层
硬度(Hv) 厚度(μm)  硬度(Hv)   容积比(vol％)   Al含量(wt％)
实例9 外刀具 500  5  1100     100     52
内刀片 500  10  700     94     39
实例10 外刀具 500  5  1100     100     52
内刀片 400  3  800      -     -
实例11 外刀具 500  5  1100     100     52
内刀片 500  6  900      -     -
实例12 外刀具 500  5  1100     100     52
内刀片 500  5  1000      -     -
比较实例1 外刀具 650  -    -      -     -
内刀片 600  -    -      -     -
比较实例2 外刀具 500  5  1100     100     52
内刀片 500  10  1100     100     54
比较实例3 外刀具 500  5  1100     100     52
内刀片 500  10  1100     100     54
比较实例4 外刀具 500  5  1100     100     52
内刀片 500  10  1100     100     54
比较实例5 外刀具 500  5  1100     100     52
内刀片 500  10  1100     100     54
基片                  硬化层
硬度(Hv) 厚度(μm)     硬度(Hv)   容积比(vol％)  Al含量(wt％)
比较实例6 外刀具 500  5     1100     100     52
内刀片 500 1.5     1100      -     -
比较实例7 外刀具 500  5     1100     100     52
内刀片 500  17     1100     100     55
比较实例8 外刀具 500  10     1100     100     52
内刀片 350  5     1100     100     56
比较实例9 外刀具 500  10     1100     100     52
内刀片 500  5     650     90     35
                                             表2
刀刃角  毛刺大小  微小缺口的存在 刀刃磨损 切削阻力(g) 剃须时间(sec)
   (°)  (μm)
实例1 外刀具     60     1     无 小 80 130
内刀片     60     0     无 小
实例2 外刀具     35     1     无 小 60 150
内刀片     60     0     无 小
实例3 外刀具     90     0     无 小 100 150
内刀片     60     0     无 小
实例4 外刀具     60     1     无 小 70 130
内刀片     50     0     无 小
实例5 外刀具     60     1     无 小 100 150
内刀片     90     0     无 小
实例6 外刀具     60     1     无 小 80 130
内刀片     60     0     无 小
实例7 外刀具     60     1     无 小 80 130
内刀片     60     1     无 小
实例8 外刀具     60     1     无 小 90 140
内刀片     60     0     无 小
刀刃角   毛刺大小  微小缺口的存在 刀刃磨损 切削阻力(g) 剃须时间(sec)
   (°)   (μm)
实例9 外刀具     60     1     无 小 90 130
内刀片     60     2     无 小
实例10 外刀具     60     1     无 小 90 140
内刀片     60     2     无 小
实例11 外刀具     60     1     无 小 80 130
内刀片     60     1     无 小
实例12 外刀具     60     1     无 小 80 130
内刀片     60     0     无 小
比较实例1 外刀具     60     50     无 小 160 240
内刀片     60     50     无 小
比较实例2 外刀具     60     1     无 小 50 200
内刀片     30     0     无 小
比较实例3 外刀具     60     1     无 小 150 180
内刀片     100     0     无 小
比较实例4 外刀具     30     1     无 小 50 200
内刀片     60     0     无 小
比较实例5 外刀具     100     1     无 小 170 220
内刀片     60     0     无 小
刀刃角   毛刺大小  微小缺口的存在 刀刃磨损 切削阻力(g)    剃须时间(sec)
   (°)   (μm)
比较实例6 外刀具     60     1     无 小 140 180
内刀片     60     20     无 小
比较实例7 外刀具     60     1     无 小 80 130
内刀片     60     0     有 小
比较实例8 外刀具     60     1     无 小 100 150
内刀片     60     0     无 大
比较实例9 外刀具     60     1     无 小 140 180
内刀片     60     20     无 小

Claims (6)

1.一种用于电动剃须刀的刀具组合，其特征在于，所述刀具组合包括：
由包括Fe-Cr不锈钢基片的铁基合金制成并在所述基片的侧面形成有硬化层的一个外刀具和数个内刀片；
所述外刀具有数个用于接收毛发的开孔，所述刀具在每个所述开孔的周围形成有第一抛光接触表面、第一切割刀刃以及邻近所述第一抛光接触表面的侧面，所述第一切割刀刃的角度限定在所述第一抛光接触面与所述邻近侧面之间，大小为35°-90°；
每个所述内刀片包含第二抛光接触表面、第二切割刀刃以及邻近所述第二抛光接触表面的侧面，所述第二切割刀刃的角度限定在所述第二抛光接触面与所述邻近侧面之间，大小为35°-90°；
所述内刀片安装在刀架上并被驱动着在所述第一和第二抛光接触表面之间滑动接合运动从而通过所述第二切削刀刃与所述第一切削刀刃的配合切削毛发；以及
所述硬化层形成于所述基片上，其方式为，位于基片的端面内，从而与基片端面一起限定了每个所述外刀具和内刀片的第一和第二抛光接触面并限定了所述第一和第二切削刀刃；
其中，所述铁基基片的维氏硬度至少为400而所述硬化层的维氏硬度至少为700，并且所述硬化层的厚度为2-15微米。
2.如权利要求1所述的刀具组合，其特征在于，所述基片包含73-89.9重量百分比的Fe、10-19重量百分比的Cr、0.1-1.2重量百分比的C以及少于3重量百分比的Ni。
3.如权利要求1所述的刀具组合，其特征在于，所述基片包含69-81.5重量百分比的Fe、12-18重量百分比的Cr、6-8.5重量百分比的Ni以及0.5-2重量百分比的Al和Ti中至少选一种元素。
4.如权利要求1所述的刀具组合，其特征在于，所述硬化层为Fe-Al扩散层，包含相对于所述扩散层总容积至少90vol％的Al和Fe的金属间化合物；并且对于Fe-Al扩散层在至少2微米深度内的Al，变动范围在至少所述2微米厚度内为所述Fe-Al扩散层总重量的含量为35-65％。
5.如权利要求1所述的刀具组合，其特征在于，所述基片为Fe-Cr-Ni不锈钢，所述硬化层包含Cr、Al和Ti中至少选一种元素的氮化物微粒，并散布在所述基片的表面。
6.如权利要求1所述的刀具组合，其特征在于，所述基片为Fe-Cr-Ni不锈钢，而所述硬化层包含散布在所述基片表面的氮化铬微粒。
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