CN1753765B - 制造剃刀刀片的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制造剃刀刀片的方法,包括:通过喷溅包括掺杂有金属的石墨的目标,用金属掺杂的类金刚石碳涂层直接涂覆在基体上,该基体具有一个由一个削尖的尖端和相邻的小平面限定的刀刃;用聚四氟乙烯涂覆所述金属掺杂的类金刚石碳涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造剃刀刀片的方法。
背景技术
剃刀刀片通常是由合适的基体材料比如不锈钢形成,并且刀刃被形成为一种楔形结构,刀刃具有一个半径小于约1000埃的尖端,比如200-300埃。经常利用硬质合金涂层比如金刚石、无定形金刚石、类金刚石碳(DLC)、氮化物、碳化物、氧化物或陶瓷来提高强度、耐蚀性和剃削性能,保持所需的强度同时允许更薄的刃边以可以采用更小的切削力。可以采用聚四氟乙烯(PTFE)外层以实现摩擦减小。由含铌或含铬材料制成的中间层有助于增强基体(通常为不锈钢)与硬碳涂层(比如DLC)之间的附着力。剃刀刀片的刀刃结构以及制造方法的实例可以参见美国专利5,295,305,5,232,568,4,933,058,5,032,243,5,497,550,5,940,975,5,669,144;EP0591334;PCT92/03330以及PCT01/64406,这些专利在此作为参考。
我们知道,可以在硬碳涂层与PTFE外层之间施加一个铬涂层。
发明内容
本发明提供了一种制造剃刀刀片的方法,包括:通过喷溅包括掺杂有金属的石墨的目标,用金属掺杂的类金刚石碳涂层直接涂覆在基体上,该基体具有一个由一个削尖的尖端和相邻的小平面限定的刀刃;用聚四氟乙烯涂覆所述金属掺杂的类金刚石碳涂层。
本发明的特征在于,一种剃刀刀片包括一个刀刃,该刀刃由一个削尖的尖端和相邻的小平面(facet)形成。该刀刃包括一个由一种含有掺杂剂的含碳材料(比如,DLC)形成的涂层。所述掺杂剂可以是硅或者金属,比如铬、钛、钼、铌或钨。所述含碳材料较好是包括1至10原子百分比、更好是1至5原子百分比的掺杂剂。
在一个实施例中,所述掺杂剂是铬,所述剃刀刀片还包括一个PTFE涂层,该涂层形成在所述含碳材料的涂层上,而没有任何居间层(比如,一个铬外敷层)。
在另一实施例中,所述掺杂剂还是铬,而所述剃刀刀片在刀刃与含碳材料涂层之间不包括中间层。该剃刀刀片还可以包括一个PTFE涂层并选择地包括一个在所述含碳材料涂层与PTFE涂层之间的外敷层。
本发明的特征还在于,剃刀包括剃刀刀片,所述刀片具有由一种含有掺杂剂的含碳材料形成的涂层。在一些实施例中,所述掺杂剂为剃刀刀片改善了热稳定性和耐磨性。
本发明的特征还在于,一种制造剃刀刀片的方法,该剃刀刀片具有含有一种掺杂剂的含碳材料。在一个实施例中,剃刀刀片是通过向刀刃增加一个由一种含有掺杂剂(最好是铬)的含碳材料形成的涂层而制成的。然后,通过使所述含碳材料的涂层与一种PTFE的水分散体接触,将PTFE涂层直接增加到所述含碳材料的涂层上。
根据下面对实施例的描述以及权利要求书,本发明的其它特征和优点将更加清楚。
附图说明
图1是剃刀刀片的一个实施例的刀刃部分的垂直截面图;
图2是一种包含有图1所示剃刀刀片的剃刀的透视图;
图3是剃刀刀片的一个替换实施例的刀刃部分的垂直截面图。
具体实施方式
参见图1,剃刀刀片10包括基体12、中间层14、硬碳层16和外层18。基体12通常由不锈钢制成(尽管可以采用其它基体)并具有一个被削尖成尖顶半径小于1000埃的顶边,最好是200-300埃,而且其外形是成15至30度坡口角度的侧小平面20,最好是约19度,在离尖端40微米处测量。
中间层14被用来促进硬涂层与基体的粘结。合适的中间层材料的实例是含铌和含铬材料。一种具体的中间层是由铌形成的,其厚度大 于100埃且最好是小于500埃。PCT92/03330披露了铌中间层的运用。
硬碳层16提高了强度、耐蚀性和剃削稳定性,并且可以由含碳材料比如金刚石、无定形金刚石和DLC形成,这些材料已经被掺杂了铬。通过使得在喷镀期间在涂所述碳层的过程中在靶体中包含铬,使含碳材料掺杂有铬。所述铬可以是铬金属,或者,例如是一种铬合金,比如CrPt。所述含碳材料较好是包括0.1至10原子百分比的铬,而且更好的是0.5至7原子百分比或者1至5原子百分比的铬。含碳材料还可以包含氢,比如氢化的DLC。
硬碳层的一个具体实施例是掺杂有2原子百分比铬的DLC。该层较好是厚度小于2,000埃,更好的是小于1,000埃。在美国专利5,232,568中记载有DLC涂层和沉积的方法,其引入本文以作参考。将美国专利5,232,568中记载的总的步骤进行修改,将一种纯的石墨靶替换为一种掺杂有2原子百分比铬的石墨靶。该掺有铬的DLC层可以通过比如采用约-500伏的直流偏压和约2毫托(mtorr)的压力进行喷镀而实现喷涂。正如在“物理汽相沉积(PVD)处理的手册”(Handbookof Physical Vapor Deposition(PVD)Processing)中描述的那样,DLC是一种无定形碳材料,其表现出许多良好的性能但是不具有金刚石的晶体结构。
外层18提供减小的摩擦力并包括PTFE而且有时被称为调聚物。一种优选的PTFE材料是Krytox LW 1200,可由DuPont公司获得。此材料是一种不燃烧的且稳定的干膜润滑剂,其由小微粒组成,这些小微粒产生稳定的分散体。它是作为一种水分散体供给的,其中固体占约20%的重量,可以通过浸渍、喷射或者刷涂方法来涂覆,然后能被风干或者熔融喷涂。该层最好是小于5,000埃,典型的是1,500埃至4,000埃,而且假如保持一种连续的涂层,就能够薄至100埃。假如获得一种连续的涂层,调聚物涂层厚度的减小能够带来改善的一流剃削效果。美国专利US 5,263,256和5,985,459描述了能够用来减小所涂覆的调聚物层厚度的技术,其在此作为参考。
即使聚四氟乙烯是作为一种水分散体被直接涂到掺有铬的DLC 层上的,聚四氟乙烯层能很好地附着到该掺有铬的DLC层上。应该相信,铬掺杂剂有助于各层之间的附着。
剃刀刀片10通常是按照上述参考专利所描述的方法制造。一个具体的实施例包括,一个200埃厚的铌中间层14,一个700埃厚的掺有铬的DLC层16,以及一个200埃厚的Krytox LW1200聚四氟乙烯外层18。刀片10优选是具有一个约200-400埃的尖端半径,在增加外层18之前用SEM法测量。
参见图2,刀片10能被用于剃须刀110,剃须刀110包括手柄112和可更换的剃刀夹头(cartridge)114。夹头114包括刀架116,刀架上装有三个刀片10、防护罩120和盖122。刀片10被可移动地安装,例如象美国专利US5,918,369描述的那样,其在此作为参考。夹头114还包括互连件124,刀架116被可枢转地安装在该互连件124的两个臂128上。互连件124包括一个底部127,该底部被可更换地连接到手柄112上。作为选择,刀片10可以被用于其它剃刀,这些剃刀具有一个、两个、三个或者三个以上刀片、双面刀片,以及没有可移动刀片或者旋转刀头的剃刀,在这些剃刀中,夹头不是可更换的就是被永久地连接到剃刀手柄上。
参见图3,一种替换的剃刀刀片22包括基体12、硬碳层16、外敷层(overcoat layer)24和外层18。基体、硬碳层和外层大体与剃刀刀片10中的相同。
在美国系列申请号09/515,421中记载了外敷层24,在此作为参考。该外敷层减少了硬涂层边缘的尖端圆角,并有利于将外层粘结到该硬涂层上,同时仍然保持两者的优点。外敷层24最好是由含铬材料制成,比如,铬或者铬合金,例如CrPt,它们是可以与聚四氟乙烯相容的。一种具体的外敷层是铬,约100-200埃厚。刀片10具有一个刀刃,与它没有外敷层时相比较,该刀刃在重复剃削时具有更少的磨圆。铬外敷层24被沉积到一个最小值100埃和一个最大值500埃。利用一直流偏压(比-50伏更低,最好是比-200伏更低)和约2毫托氩的压力,通过喷涂进行沉积。相信该增大的负偏压能够提高压缩应力(与 张应力相对),对于铬外敷层,相信它能够提高对尖端变圆的抵抗性而能够保持好的剃削性能。刀片10最好是具有约200-400埃的尖端半径,这是在涂了外敷层24之后、增加外层20之前用SEM法进行测量得到的。
被掺有铬的硬碳层16附着到基体12上,即使该硬碳层被直接沉积在基体上,没有中间层。应该相信,铬掺杂剂的存在有助于增加硬碳层与刀刃之间的附着力。
其它实施例体现在权利要求书中。比如,剃刀刀片选择地可以既不包括中间层14也不包括外敷层24。此外,钛、铌、钨、钼或者硅可以替代铬,或者除了铬之外,被用作硬碳材料中的掺杂剂。
而且,剃刀刀片还可以包括两个或者更多个硬碳层。每一层含有一种不同数量的掺杂剂,而且一层或者多层可以不含有掺杂剂。所述硬碳层可以包含相同或不同的含碳材料。
比如,一个硬碳层所含有的掺杂剂的量可以变化。比如,该硬碳层的内表面可以含有1原子百分比的掺杂剂,而且该含量可以在一个梯度之间增加,该硬碳层的外表面含有5或者10原子百分比的掺杂剂。
此外,一个硬碳层可以包含两种或者更多种掺杂剂,比如它们选自前面述及的那些掺杂剂。
其它实施例记载在权利要求书中。
Claims (9)
1.一种制造剃刀刀片的方法,包括:
通过喷溅包括掺杂有金属的石墨的目标,用金属掺杂的类金刚石碳涂层直接涂覆在基体上,该基体具有一个由一个削尖的尖端和相邻的小平面限定的刀刃;
用聚四氟乙烯直接涂覆所述金属掺杂的类金刚石碳涂层。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述金属是铬。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述金属掺杂的类金刚石碳涂层掺杂有0.1至10原子百分比的金属。
4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述金属掺杂的类金刚石碳涂层掺杂有1至5原子百分比的金属。
5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所得到的剃刀刀片具有大约200埃至400埃的尖端半径。
6.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述金属是铬,所述金属掺杂的类金刚石碳涂层掺杂有0.1至10原子百分比的铬;以及所得到的剃刀刀片具有大约200埃到400埃的尖端半径。
7.按照权利要求6所述的方法,其特征在于,所述金属掺杂的的类金刚石碳涂层仅由类金刚石碳和铬组成。
8.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述金属掺杂的类金刚石碳涂层仅由类金刚石碳和金属组成。
9.按照权利要求4所述的方法,其特征在于,所述类金刚石碳涂层掺杂有1至2原子百分比的金属。
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