DE102014016983A1

DE102014016983A1 - Klingenmaterial

Info

Publication number: DE102014016983A1
Application number: DE102014016983.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-05-19
Also published as: EP3221492B1; WO2016079148A1; EP3221492A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klinge mit mindestens einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein Mehrschichtmaterial mit mindestens fünf Schichten aufweist, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Metallkeramikschichten alternierend angeordnet sind und wobei jeweils mindestens eine Metallschicht und mindestens eine benachbarte Metallkeramikschicht mindestens ein Metallelement gemeinsam haben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klinge bzw. ein Mehrschichtmaterial für eine Klinge oder Schneide.
In den vergangenen Jahren haben Schneiden aus technischer Keramik deren Schärfe und Form materialbedingt länger erhalten bleibt, eine immer größere Verbreitung gefunden und werden z. B. auch zur Herstellung von Messern verwendet, wo sie auch die sonst üblichen Stahlmesser in vielen Bereichen substituieren. Gleichzeitig werden aber auch z. B. Schneiden von Rasierklingen, die im Kern weiterhin aus Stahl bestehen, mit dünnen Schichten aus Keramik oder synthetischem Diamant (DLC – Diamond Like Carbon) oder vergleichbaren Schichten überzogen, um deren Schnitthaltigkeit zu erhöhen. Dies wird beispielsweise in US 5,056,227 , US 6,684,513 und WO 2013/010072 beschrieben. Auch Klingen aus z. B. amorphen Metallen, deren Herstellung nur mit wenigen speziellen Legierungen heute technisch möglich aber im Allgemeinen extrem schwierig ist, werden in der Medizintechnik verwendet, wo Sie immer häufiger die sonst üblichen Skalpelle aus Stahl ersetzen.
Die üblicherweise längere Standzeit, d. h. die erhöhte Schnitthaltigkeit, keramischer und amorpher Schneidstoffe, ergibt sich bekanntermaßen durch die im Vergleich zu Metallen (metallischen Legierungen oder elementaren Metallen) fehlende Duktilität und die höhere Härte der verwendeten Werkstoffe. Gleichzeitig führen jedoch geringere Bruchzähigkeit und Bruchfestigkeit keramischer oder amorpher Werkstoffe dazu, dass Schneidengeometrien an die Werte der zuvor genannten mechanischen Kenngrößen, oder ähnlich wichtiger Materialparameter, angepasst werden müssen, wodurch sich z. B. nur gröbere Schneidradien und stumpfere Keil- und Schliffwinkel an der Spitze realisieren lassen als die, die bei Schneiden mit einem Substrat/Kern aus Metall oder einer Metalllegierung möglich sind. Als Beispiel wären hier Rasierklingen zu nennen, die das maximal mögliche Optimum an Schnittfähigkeit repräsentieren, das technisch realisierbar ist, und die weiterhin aus Stahl bestehen (vgl. z. B. US 5,056,227 , US 6,684,513 , WO 2013/010072 ) mit Radien an der Spitze im Bereich weniger Nanometer (vgl. z. B. US 5,056,227 , WO 2013/010072 ).
Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Schneide bzw. ein verbessertes Schneidenmaterial bereitzustellen, die bzw. das sowohl im Hinblick auf eine möglichst hohe Schnitthaltigkeit optimiert ist, als auch was eine möglichst große Schnittfähigkeit betrifft. Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Mehrschichtmaterial mit mindestens drei Schichten gelöst, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Hartstoffschichten (z. B. Metallkeramik- oder amorphe Schichten wie beispielsweise karbidbildende Metallschichten), alternierend angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem eine Schneide aus einem solchen Mehrschichtmaterial bzw. eine Klinge mit einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein solches Mehrschichtmaterial aufweist.
Die vorliegende Erfindung beruht dabei unter anderem auf der Idee, ein korrosionsbeständiges Mehr- bzw. Multischichtenmaterial aus Nano- und/oder Mikrolamellen bereitzustellen. Klingen oder Schneiden, die aus diesem Material gefertigt sind, können im alltäglichen Einsatz unter anderem zum spanlosen Trennen oder Scheren von Materialien und Stoffen geringer Härte Verwendung finden, aber auch für spanende Fertigungsverfahren (z. B. nach DIN 8580) eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Schneiden zeichnen sich dabei bedingt durch ihre Materialzusammensetzung und Nanostruktur nicht nur durch eine erhöhte Schnitthaltigkeit gegenüber Schneiden aus den dafür üblicherweise verwendeten unbeschichteten, einfachbeschichteten oder mehrfachbeschichteten Stählen aus (wie diese die beispielsweise aus US 5,056,227 , US 6,684,513 und WO 2013/010072 bekannt sind), sondern auch durch eine erhöhte Schnittfähigkeit gegenüber Schneiden aus technischer Keramik (vgl. z. B. US 3,543,402 , US 5,077,901 und US 7,140,113 ).
Beide Effekte, die erhöhte Schnitthaltigkeit gegenüber Klingen aus Metall und die verbesserte Schnittfähigkeit gegenüber keramischen Lösungen, werden dadurch ermöglicht, dass die eigentliche Schneide an der Spitze aus einem lamellenartigen Multischichten-Nanomaterial besteht, welches in oder an einem äußeren metallischen Trägermaterial (beliebige metallische Legierungen oder elementare Metalle) beidseitig oder auch einseitig eingebettet, oder aufgeschichtet vorliegen kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Schneiden mit höchster Schnitthaltigkeit und Schnittfähigkeit zu realisieren, wie sie in dieser Kombination bislang technisch noch nicht realisiert werden konnten. Zu diesem Zweck werden die Eigenschaften von Metallen mit den Eigenschaften von Keramiken, oder amorphen Schichten, derart nanotechnisch kombiniert, dass optimale Schneidengeometrien, ähnlich z. B. denen von Rasierklingen, realisiert werden können.
Herkömmliche Verbundwerkstoffe wie Hartmetalle, Cermets oder sogenannte MMCs (Metallmatrix-Verbundwerkstoffe) bestehen bekanntermaßen aus einer Bindemetallphase (bei Hartmetall z. B. Cobalt, Eisen oder Nickel, bei Cermets die zuvor genannten aber auch z. B. Molybdän), in die Hartstoffe (meist Partikel aus z. B. Wolfram- oder Titan-/Tantalcarbid, aber auch Diamant etc.) oder Fasern (aus z. B. Siliciumcarbid, bei den MMCs) eingebettet sind. Diese Werkstoffe werden z. B. in der Materialbearbeitung eingesetzt, weil diese eine deutlich höhere Prozessgeschwindigkeit erlauben und eine deutlich längere Standzeit haben als vergleichbare Werkzeuge aus Stahl. Jedoch weisen diese Verbundwerkstoffe, trotz ihrer herausragenden makro- und mesoskopischen mechanischen Qualitäten, für die Herstellung von Schneiden entscheidende Nachteile auf. Z. B. haben die Partikel, die bislang für Hartmetalle und Cermets verwendet werden, Korngrößen im Bereich von 0,2 μm bis über 50 μm. Dadurch wird die Herstellung feinster mikro- und nanoskopischer Schneidengeometrien, die mit keilförmigen Strukturen bis in den einstelligen Nanometer-Bereich realisiert werden müssen, räumlich verhindert. Bei den MMCs verbessern z. B. keramische Fasern zwar die Zugfestigkeit und weitere wichtige mechanische Kenngrößen der Materialklasse; Schneiden lassen sich damit jedoch ebenso wenig realisieren, da die Fasern hinderlich bei der Herstellung von Nanostrukturen sind.
Mit amorphen oder keramischen Schichten beschichtete Schneiden aus Stahl wiederum, können zwar eine höhere Schnitthaltigkeit gegenüber bloßen Stahlklingen gewährleisten, haben aber den entscheidenden Nachteil, dass das metallische Substrat nach längerer dynamischer oder statischer Belastung der Schneide nachgibt, wodurch die harte äußere Schicht, aufgrund des Nachgebens des Substrats, nicht für eine dauerhaft hohe Schnitthaltigkeit alleine sorgen kann. Ein Erhalt der Schneidengeomtrie ist damit nicht über einen sehr viel längeren Zeitraum als bei reinen Stahlklingen ohne Beschichtung gewährleistet. Man darf grob von der zehnfachen Standzeit ausgehen. Die plastische Verformbarkeit des Substrats, die ein Vorteil bei der Herstellung der Schneidengeometrie ist, ist hier gleichzeitig für den frühen Funktionsausfall der Schneide verantwortlich.
Erwähnenswert sind noch Schneiden aus Glas, wie sie beispielsweise in US 4,702,004 und US 4,702,004 vorgeschlagen werden. Filigrane Strukturen im Bereich der Schneide jedoch, wie sie z. B. für die Verwendung als Rasierklinge notwendig sind, oder Schneiden für Messer, sind mit dem Werkstoff Glas aufgrund der normalerweise noch schlechteren mechanischen Kennwerte (Bruchzähigkeit und Bruchfestigkeit) im Vergleich zu Stahl und den meisten technischen Hochleistungskeramiken nicht sinnvoll zu realisieren, wie man leicht nachvollziehen kann. Darüber hinaus ist die Verwendung von Schneiden aus Glas im Zusammenhang mit der Verwendung als z. B. Klingen im Bereich der Körperpflege, mit einem hohen Verletzungsrisiko für den Anwender verbunden, oder bei Messern aufgrund der schnellen Splitterbildung nicht wirklich empfehlenswert. Es ist somit nachvollziehbar, dass sich auch die vor etlichen Jahrzehnten in US 4,702,004 und US 4,702,004 vorgeschlagenen Lösungen nicht durchsetzen oder jemals etablieren konnten.
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen bekannten Lösungen kombiniert das Mehrschichtmaterial der vorliegenden Erfindung Metallschichten und Hartstoffschichten (aus z. B. Keramik oder amorphem Material wie z. B. DLC) derart, dass einer Verformung der Schneide, verursacht durch äußere Kräfte, effektiv entgegengewirkt wird. Versetzungsbewegungen in den metallischen Schichten können sich im Material nicht über die keramischen/amorphen Zwischenschichten hinweg ausbreiten, d. h. die plastische Verformbarkeit der Schneide, die sich aus der Verwendung von metallischen Schichten ergibt, wird durch die Phasen aus Hartstoff dazwischen unterdrückt. Ein weiterer Aspekt, den die vorliegende Erfindung berücksichtigt, ist die Rissbildung bei keramischen und amorphen Materialien. Da diese Materialien physikalisch keine plastische Verformung erlauben, äußern sich Ermüdungs- oder Verschleißerscheinungen darin, dass sich nach andauernder dynamischer oder statischer Belastung mit ausreichend hoher Intensität Mikrorisse im Material ausbilden, die sich unter bestimmten Spannungszuständen im Material sprunghaft ausbreiten können. Diese Risse sind dann für den Funktionsausfall des verwendeten Materials verantwortlich.
Das Mehrschichtmaterial der vorliegenden Erfindung ist jedoch in der Lage, aufgrund seiner Lamellen- oder Schicht-Struktur aus alternierend metallischen, keramischen oder amorphen Schichten eben diese Rissausbreitung über mehrere Schichten hinweg zu stoppen und dadurch den kompletten Funktionsausfall des Materials zu verhindern. Die metallischen Schichten leiten die Rissbildung nicht an benachbarte Hartstoffschichten weiter, sondern verhindern deren Ausbreitung. Darüber hinaus verzögern die metallischen Schichten die Ausbreitung von Rissen innerhalb der Schicht, in der sich der Riss gebildet hat, indem Spannungen bei Rissbildung an den Grenzschichten zum Metall abgebaut werden. Dies ist möglich, da lokale Versetzungsbewegungen an der Grenzfläche im Metall stattfinden, die zum einen für einen Abbau der Spannungen, aber auch gleichzeitig für eine lokale Verfestigung der metallischen Schicht an eben dieser Grenzschicht sorgen, wodurch die Rissausbreitung verzögert oder gar gestoppt werden kann.
Ein weiterer entscheidender Vorteil, der sich aus der lamellenartigen Mehrschichtstruktur ergibt, ist die Möglichkeit, die Härte der Klinge, innerhalb materialbedingter Grenzen, durch Festlegung der Schichtdickenverhältnisse einzustellen. Gleichzeitig lassen sich aber dadurch auch weitere mikro- und makromechanische Eigenschaften signifikant ortsabhängig einstellen, wie z. B. die Bruchzähigkeit und Biegefestigkeit. Diese mechanischen Kenngrößen sind anisotrop und hängen von der Ausrichtung des Lamellen-Systems in der Messanordnung ab.
Grundsätzlich lassen sich die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Mehrschichtmaterials unter anderem durch die Materialien der Metall- bzw. der Hartstoffschichten, die Schichtdicken, die Schichtdickenverhältnisse sowie der Verlauf der Schichtdicken über den Querschnitt der Schneide beeinflussen.
Dabei sollten aber nach Möglichkeit die folgenden Erwägungen eine Rolle spielen:
Aufgrund der Tatsache, dass an der Spitze der Schneide bzw. der Schneidkante möglichst kleine und beständige geometrische Strukturen realisiert werden sollen, sollten an dieser Stelle bevorzugt die Schichtdicken relativ klein sein, d. h. im Bereich weniger Nanometer liegen. Jedoch ist das nicht zwingend erforderlich, sondern vom jeweiligen Anwendungsfall und der gewünschten Schneidengeometrie abhängig.
Gleichzeitig sollten benachbarte Schichten bevorzugt bestmöglich miteinander verbunden sein, um ein Abplatzen der Schichten voneinander zu verhindern. Eine geeignete Wahl der benachbarten Materialien ist dahingehend von Vorteil für die Stabilität und die Funktionalität des Mehrschichtmaterials.
Auch sollten einzelne Schichten innerhalb des Mehrschichtmaterials bevorzugt nicht zu dick sein, um nicht die zuvor genannten Vorteile der Nanostrukturierung einzubüßen. Denn bei zu großen Schichtdicken treten die makromechanischen Eigenschaften der einzelnen Schichten wieder stärker zutage, was sich wieder als Nachteil herausstellen kann, wenn z. B. Risse oder plastische Verformungen wieder stärker in Erscheinung treten können. Auch neigen dickere Schichten, bedingt durch innere Spannungsbildung, eher dazu sich vom Rest abzulösen, was vorteilhaft vermieden werden sollte.
Der Herstellungsprozess setzt der Realisierung solcher Schichten ökonomische Grenzen. So sollten nicht unnötig viele Materialien in Kombination miteinander treten müssen. Auch sollten nicht zu viele Schichten erzeugt werden müssen, da sonst der gesamte Prozess sehr aufwendig werden kann. Gleichzeitig kann die Gesamtschichtdicke nicht beliebig gewählt werden, was sich von selbst versteht, da dies mit einem enormen Zeitaufwand bei der Herstellung einhergehen kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem eine Klinge mit einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein Mehrschichtmaterial mit mindestens fünf Schichten aufweist, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Hartstoffschichten, alternierend angeordnet sind. Bei den Hartstoffschichten handelt es sich bevorzugt um Metallkeramikschichten oder DLC. Dabei haben im Falle von Metallkeramikschichten bevorzugt jeweils mindestens eine Metallschicht und mindestens eine benachbarte Metallkeramikschicht mindestens ein Metallelement gemeinsam. Im Falle von amorphen Schichten wie z. B. DLC bilden bevorzugt die an eine amorphe Schicht (z. B. DLC) angrenzenden Metallschichten Bindungen zu einem der Hauptbestandteile der amorphen Schicht aus (z. B. Titan, Aluminium, Tantal, Wolfram etc. an DLC1

1: H. Ziegele, H. J. Scheibe, B. Schultrich – DLC and metallic nanometer multilayers deposited by laser-arc – Surface and Coatings Technology 97 (1997) 385–390

Bevorzugt weist das Mehrschichtmaterial mindestens sieben, stärker bevorzugt mindestens neun und besonders bevorzugt mindestens 11 Schichten auf. Es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine ungerade Gesamtanzahl von Schichten beschränkt ist. Vielmehr können auch vier, sechs, acht oder zehn Schichten vorgesehen sein.
Die Schneide weist bevorzugt eine Schneidkante auf, die durch eine erste und eine zweite Schneidfläche gebildet wird, die einen Keilwinkel < 180° einschließen. Die erste Schneidfläche schließt mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen ersten Winkel ein und die zweite Schneidfläche schließt mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen zweiten Winkel ein. Bevorzugt beträgt der erste und/oder zweite Winkel mindestens 1°, stärker bevorzugt mindesten 3°, noch stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10°. Die beiden Winkel sollten dabei 80° und bevorzugt 70° nicht überschreiten. Bevorzugt liegt der erste und/oder zweite Winkel im Bereich zwischen 3° und 50°; stärker bevorzugt im Bereich zwischen 5° und 40°. Dabei verlaufen die Schichten des Mehrschichtmaterials bevorzugt parallel zueinander. Ist dies nicht der Fall, so gelten die genannten eingeschlossenen Winkel zwischen Schneidfläche(n) und Schichten bevorzugt für alle Schichten des Mehrschichtmaterials.
Im Falle eines spanenden Werkzeugs spricht man in der Regel von Spanfläche und Freifläche. In diesem Fall weist die Schneide der Klinge bevorzugt eine Spanfläche und eine Freifläche auf. Die Spanfläche und/oder die Freifläche schließt bevorzugt mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen Winkel von mindestens 5°, stärker bevorzugt von mindestens 15° und besonders bevorzugt von mindestens 25° ein. Dabei verlaufen die Schichten des Mehrschichtmaterials bevorzugt parallel zueinander. Ist dies nicht der Fall, so gelten die genannten eingeschlossenen Winkel zwischen Spanfläche und Schichten bevorzugt für alle Schichten des Mehrschichtmaterials.
Die Dicke der einzelnen Schichten ist bevorzugt konstant. Gemäß einer bevorzugten Alternative nimmt die Dicke der einzelnen Schichten des Mehrschichtmaterials von der Schneide in Richtung Klingenrand zu. Dabei kann die Dicke einiger weniger Schichten oder die Dicke aller Schichten zunehmen.
Die Dicke der einzelnen Schichten beträgt bevorzugt zwischen 0,5 nm und 1 μm, stärker bevorzugt zwischen 1 nm und 800 nm, noch stärker bevorzugt zwischen 1,5 nm und 600 nm und besonders bevorzugt zwischen 2 nm und 500 nm. Grundsätzlich sind Schichtdicken von wenigen Atomlagen bis zu einigen Mikrometern vorstellbar.
Bevorzugt ist die Dicke von mindestens drei zentralen Schichten im Bereich der Schneide kleiner als 150 nm, stärker bevorzugt kleiner als 100 nm. Zusätzlich oder alternativ ist die Dicke von mindestens zwei äußeren Schichten bevorzugt größer als 150 nm und besonders bevorzugt größer als 200 nm.
Die Schneide kann eine oder mehrere zusätzliche, äußere Metall- oder Hartstoffschichten aufweisen. Ist/Sind diese Metallkeramiken, so enthält mindestens eine metallkeramische Schicht mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle. Es ist dann insbesondere bevorzugt, dass die innerste der äußeren Keramikschichten, d. h. diejenige Metallkeramik, die direkt mit den übrigen Schichten des Mehrschichtmaterials in Kontakt ist, mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle enthält. Es können auch zusätzlich oder alternativ zu den äußeren Hartstoffschichten zusätzliche DLC-Schichten, falls nötig mit passenden haftvermittelnden Zwischenschichten (z. B. Wolfram oder Titan etc.) vorgesehen sein, die besonders bevorzugt die äußersten Schichten bilden.
Eine oder mehrere der Metallschichten weisen bevorzugt eines oder eine Kombination der folgenden Materialien auf: Titan (Ti), Eisen (Fe), Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Vanadium (V), Niob (Nb), Aluminium (Al), Hafnium (Hf), Chrom (Cr), Wolfram (W) sowie optional weitere Zusätze (z. B. Silizium etc.) und alle möglichen Mischungen oder Legierungen von diesen Elementen in beliebigen Mischungsverhältnissen (z. B. TiA1, ZrAl, HfAl, CrAl, TiAlZr, TiAlV, AlSi, ZrHf, TiZr, FeCr und alle anderen möglichen Kombinationen).
Eine oder mehrere der Metallkeramikschichten weisen bevorzugt eines oder eine Kombination der folgenden Materialien auf: Karbide, Nitride, Karbonitride, Boride, Oxinitride, Oxikarbide, Oxikarbonitride, Oxide, Bornitride, Borkarbide, Borkarbonitride, Oxiboride, Oxibornitride, Oxiborkarbide und Oxiborkarbonitride der zuvor genannten Metalle (wie z. B. WC, TiC, TiN, TiCN, TiBN, TiB₂, TiBON, TiBCN, TiAlN, TiAlCN, TiCON, TiZrN, TiZrCN, ZrO₂, ZrN, NbC, Nb₂C, HfC, Al₂O₃, AlSiN, und alle anderen möglichen Kombinationen).
Um eine bestmögliche Verbindung der alternierenden Schichten untereinander zu erzielen, ist es bevorzugt, dass metallkeramische Schichten das Metall ihrer Nachbarschichten zu einem erheblichen Teil enthalten und dementsprechend, wie natives Nitrid, Carbid oder Oxid etc. in die benachbarten metallischen Schichten nahtlos übergehen können. Z. B. wären TiAl-Schichten die an TiAlC oder TiAlN Schichten angrenzen eine mögliche Kombination von Materialien. Bei amorphen Schichten gilt, dass bevorzugt passende Haftschichten eine feste Verbindung zu den angrenzenden Metallschichten hervorrufen, oder dass sie besonders bevorzugt in das Nachbarmetall (z. B. DLC1

Die Materialien bzw. die Materialzusammensetzung der metallischen oder Hartstoffschichten kann deshalb natürlich auch von Schicht zu Schicht und auch innerhalb ein und derselben Schicht variieren und muss nicht, aber kann auch, konstant sein über den Verlauf des Schichtsystems. Man kann z. B. für die Außenbereiche des Schichtsystems weniger harte Schichten in Betracht ziehen, als für die inneren Hartstoffschichten oder umgekehrt, je nach Anwendungsfall. Auch dürfen metallkeramische Schichten beliebige Konzentrationsgradienten der zuvor genannten Metalle als auch Nichtmetalle enthalten, und deshalb sogar von einem Nitrid in ein Carbid, oder von einem Metall in eine Metallkeramik etc. (alle beliebigen Kombinationen inbegriffen), von einer zur nächsten Phase oder Grenzfläche bzw. Grenzschicht, übergehen.
Die vorliegende Erfindung umfasst grundsätzlich auch alle realisierbaren Schichtsysteme, wie zuvor definiert, unabhängig vom Schichtdickenverlauf über den Querschnitt des Schichtsystems. Auch ergibt sich keinesfalls eine Vorgabe zu einer möglichen Periodizität der Schichten. Die Schichtdicken können beliebig, aber natürlich unter Berücksichtigung des zuvor genannten Grenzwerts für Schichtdickenverhältnisse, gewählt werden und von Schicht zu Schicht variieren. Auch umfasst diese Erfindung alle Schichtsysteme unabhängig davon, ob diese symmetrisch in Bezug auf die Schichtmitte sind oder nicht.
Verfahren, die zur Herstellung des Schichtsystems in Frage kommen, sind CVD und PVD Verfahren, aber vor allem letztere, da mit diesen alle zuvor genannten Metalle, als auch keramische und amorphe Schichtmaterialien wie DLC1

2

2: K, T. Wojciechowski, R. Zybala, R. Mania, J. Morgiel – DLC layers prepared by the PVD magnetron sputtering technique – Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 37-2, (2009)

Nach Herstellung des Schichtsystems in vertikaler Richtung und Formgebung der Schneide können auch auf die gesamte Oberfläche der Schneide weitere keramische, metallische oder diamantähnliche (z. B. DLC) Veredelungsschichten aufgebracht werden, wieder durch geeignete CVD oder PVD Prozesse.
Zuvor jedoch, also direkt nach der Herstellung des Schichtsystems der Schneide und vor der ersten Formgebung und anschließendem Aufbringen der äußeren Schichten, kann eine Wärmebehandlung des erzeugten Schichtsystems, mit Temperaturen zwischen 400°C bis 1100°C und einer Dauer zwischen 1 und 18 Stunden, in Betracht gezogen werden, um ein Ausheilen möglicher Gitterdefekte innerhalb und an den Grenzflächen der einzelnen Schichten einzuleiten, und um ein Kornwachstum in den metallischen Schichten gezielt zu steuern.
Die vorliegende Erfindung ist nicht im Hinblick darauf limitiert, wie die Schneidengeometrien im Einzelnen (Winkel, Breiten, etc.) geformt sein müssen und lässt dementsprechend Gestaltungsspielräume für endanwenderspezifische Anforderungen an die selbigen offen.
Die erfindungsgemäßen Schneiden sind in der Lage, keramische Schneiden im Hinblick auf die Schnittfähigkeit zu übertreffen und metallische Schneiden im Hinblick auf die Schnitthaltigkeit, wodurch sich die Verwendung dieser Schneiden bei Messern, Rasierklingen und weiteren Schneidwerkzeugen anbietet. Gleichzeitig ist deren Herstellung nicht unökonomisch, sondern liegt kostentechnisch im Bereich der Herstellung qualitativ hochwertiger Stahl- oder Keramikschneiden.
Die vorliegende Erfindung richtet sich unter anderem auf die folgenden Aspekte:

1. Klinge mit mindestens einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein Mehrschichtmaterial mit mindestens drei Schichten aufweist, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Hartstoffschichten alternierend angeordnet sind.
2. Klinge nach Aspekt 1, wobei jeweils mindestens eine Metallschicht und mindestens eine benachbarte Metallkeramikschicht mindestens ein Metallelement gemeinsam haben.
3. Klinge nach Aspekt 1 oder 2, wobei das Mehrschichtmaterial mindestens fünf, bevorzugt mindestens sieben, stärker bevorzugt mindestens neun, besonders bevorzugt mindestens elf Schichten aufweist.
4. Klinge nach Aspekt 1 oder 2, wobei die Schneide eine Schneidkante aufweist, die durch eine erste und eine zweite Schneidfläche gebildet wird, und wobei die erste Schneidfläche mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen ersten Winkel einschließt und die zweite Schneidfläche mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen zweiten Winkel einschließt, wobei der erste und/oder zweite Winkel mindestens 1°, bevorzugt mindesten 3°, stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10° beträgt.
5. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Dicke der einzelnen Schichten konstant ist und/oder zwischen 0,5 nm und 1 μm, bevorzugt zwischen 1 nm und 800 nm und besonders bevorzugt zwischen 1,5 nm und 600 nm beträgt.
6. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Dicke der einzelnen Schichten des Mehrschichtmaterials von der Schneide in Richtung Klingenrand zunimmt.
7. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Dicke von mindestens drei zentralen Schichten im Bereich der Schneide kleiner als 150 nm, bevorzugt kleiner als 100 nm ist und wobei die Dicke von mindestens zwei äußeren Schichten größer als 150 nm, bevorzugt größer als 200 nm ist.
8. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Schneide mindestens eine zusätzliche, äußere Hartstoffschicht aufweist. Falls es eine Metallkeramik ist weist diese mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle auf, wobei bevorzugt auf der äußeren Hartstoffschicht eine zusätzliche DLC-Schicht aufgebracht ist.
9. Klinge nach einem der Aspekte 1 bis 7, wobei die Schneide mindestens eine zusätzliche äußere DLC-Schicht aufweist.
10. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, eines oder eine Kombination bzw. Legierung der folgenden Metalle aufweist: Titan (Ti), Eisen (Fe) Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Vanadium (V), Niob (Nb), Aluminium (Al), Hafnium (Hf), Chrom (Cr), Wolfram (W).
11. Klinge nach Aspekt 10, wobei mindestens eine Metallkeramikschicht, bevorzugt alle Metallkeramikschichten eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken auf Basis eines oder einer Kombination der Metalle gemäß Aspekt 10 aufweist: Karbid, Nitrid, Karbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxikarbid, Oxikarbonitrid, Bornitrid, Borkarbid, Borkarbonitrid, Oxiborid, Oxibornitrid, Oxiborkarbid, Oxiborkarbonitrid.
12. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei unterschiedliche Metallschichten verschiedene Materialien aufweisen.
13. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei alle Metallschichten dieselben Materialien aufweisen.
14. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei unterschiedliche Hartstoffschichten verschiedene Materialien aufweisen.
15. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei alle Hartstoffschichten dieselben Materialien aufweisen.
16. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, aus einem Metall X bestehen und wobei mindestens eine dieser Metallschicht benachbarte Metallkeramikschicht eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken auf Basis des Metalls X aufweist: Karbid, Nitrid, Karbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxikarbid, Oxikarbonitrid, Bornitrid, Borkarbid, Borkarbonitrid, Oxiborid, Oxiborkarbid, Oxibornitrid, Oxiborkarbonitrid auf Basis des Metalls X.
17. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Anordnung der Schichten periodisch und/oder symmetrisch ist.
18. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Anordnung der Schichten aperiodisch und/oder asymmetrisch ist.
19. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Klinge eine Rasierklinge, eine Messerklinge oder eine Skalpellklinge ist.
20. Mehrschichtmaterial mit mindestens drei Schichten, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Hartstoffschichten alternierend angeordnet sind.
21. Mehrschichtmaterial nach Aspekt 20, wobei jeweils mindestens eine Metallschicht und mindestens eine benachbarte Hartstoffschicht mindestens ein Metallelement gemeinsam haben, wenn es sich bei der Hartstoffschicht um eine Metallkeramikschicht handelt, oder mindestens eine Metallschicht nahtlos oder über Haftschichten in eine amorphe Schicht übergeht.
22. Mehrschichtmaterial nach Aspekt 20 oder 21, wobei das Mehrschichtmaterial mindestens fünf, bevorzugt mindestens sieben, starker bevorzugt mindestens neun, besonders bevorzugt mindestens elf Schichten aufweist.
23. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 22, wobei die Dicke der einzelnen Schichten zwischen 0,5 nm und 1 μm, bevorzugt zwischen 1 nm und 800 nm und besonders bevorzugt zwischen 1,5 nm und 600 nm beträgt.
24. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 23, wobei die Dicke der einzelnen Schichten des Mehrschichtmaterials von innen nach außen zunimmt.
25. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 24, wobei die Dicke von mindestens drei zentralen Schichten kleiner als 150 nm, bevorzugt kleiner als 100 nm ist und wobei die Dicke von mindestens zwei äußeren Schichten größer als 150 nm, bevorzugt größer als 200 nm ist.
26. Mehrschichtmaterial nach einem der vorigen Aspekte, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, eines oder eine Kombination bzw. Legierung der folgenden Metalle aufweist: Titan (Ti), Eisen (Fe), Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Vanadium (V), Niob (Nb), Aluminium (Al), Hafnium (Hf), Chrom (Cr), Wolfram (W).
27. Mehrschichtmaterial nach Aspekt 26, wobei mindestens eine Metallkeramikschicht, bevorzugt alle Metallkeramikschichten des Schichtsystems, eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken auf Basis eines oder einer Kombination der Metalle gemäß Aspekt 10 aufweist: Karbid, Nitrid, Karbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxikarbid, Oxikarbonitrid, Bornitrid, Borkarbid, Borkarbonitrid, Oxiborid, Oxibornitrid, Oxiborkarbid, Oxiborkarbonitrid.
28. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 27, wobei unterschiedliche Metallschichten verschiedene Materialien aufweisen.
29. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 28, wobei alle Metallschichten dieselben Materialien aufweisen.
30. Mehrschichtmaterial nach einem Aspekte 20 bis 29, wobei unterschiedliche Metallkeramikschichten verschiedene Materialien aufweisen.
31. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 30, wobei alle Metallkeramikschichten dieselben Materialien aufweisen.
32. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 31, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, aus einem Metall X besteht und wobei mindestens eine dieser Metallschicht benachbarte Metallkeramikschicht eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken auf Basis des Metalls X aufweist: Karbid, Nitrid, Karbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxikarbid, Oxikarbonitrid, Bornitrid, Borkarbid, Borkarbonitrid, Oxiborid, Oxibornitrid, Oxiborkarbid, Oxiborkarbonitrid auf Basis des Metalls X.
33. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 32, wobei die Anordnung der Schichten periodisch und/oder symmetrisch ist.
34. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 33, wobei die Anordnung der Schichten aperiodisch und/oder asymmetrisch ist.
35. Schneide, die ein Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 34 aufweist.
36. Schneide nach Aspekt 35, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche der Schneide durch das Mehrschichtmaterial gebildet wird.
37. Klinge mit einer Schneide gemäß Aspekt 35 oder 36.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch ein Mehrschichtmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 einen Querschnitt durch ein Mehrschichtmaterial gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
1 zeigt einen Querschnitt durch ein Mehrschichtmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das dargestellte Mehrschichtmaterial weist 23 Schichten (21 Schichten, wenn die beiden äußersten Schichten nicht zum Schichtsystem hinzugezählt werden) auf, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten 1 und Hartstoffschichten 2 alternierend angeordnet sind. Dabei haben abgesehen von den beiden äußersten Metallschichten 1a sämtliche Metallschichten 1 eine konstante Dicke dM und sämtliche Hartstoffschichten 2 eine konstante Dicke dK. Dadurch erhält man eine symmetrische Anordnung paralleler Schichten mit konstanter Dicke. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner die Dicke dM der Metallschichten gleich groß wie die Dicke dK der Hartstoffschichten. Lediglich die Dicke der beiden äußersten Schichten 1a ist deutlich größer als die Dicke der restlichen Schichten. Diese werden nicht dem Schichtsystem zugeordnet, sondern dienen als Träger- oder Hüllmaterial und können eine beliebige Dicke aufweisen.
Selbstverständlich sind die Merkmale dieser bevorzugten Ausführungsform keinesfalls als limitierend oder notwendig für die Erfindung anzusehen. So können mehr oder weniger Schichten als die 23 abgebildeten Schichten vorgesehen sein. Auch muss die Dicke dM der Metallschichten nicht identisch zur Dicke dK der Hartstoffschichten sein, sondern kann größer oder kleiner als diese sein. Es ist auch nicht notwendig, dass alle Metallschichten bzw. alle Hartstoffschichten dieselbe Dicke aufweisen. Vielmehr kann beispielsweise die Dicke der Metallschichten von innen nach außen zunehmen (oder abnehmen). Auch die Dicke der Hartstoffschichten kann von innen nach außen zunehmen (oder abnehmen). Auch wenn es von Vorteil ist, wenn die beiden äußersten Metallschichten 1a (bei denen es sich auch um Hartstoffschichten handeln könnte), wie in 1 dargestellt, eine größere Dicke haben, so ist dies nicht notwendig. Die Dicke der einzelnen Schichten muss auch nicht innerhalb einer Schicht konstant bleiben, sondern kann beispielsweise von einer Seite zur anderen Seite hin zunehmen oder auf andere Art und Weise beliebig, aber auch herstellungsbedingt, variieren.
2 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrschichtmaterials. Dieses Mehrschichtmaterial weist insgesamt 15 (13 ohne die Träger oder Deckschichten) Schichten auf, wobei wiederum Metallschichten 1 mit Hartstoffschichten 2 alternierend angeordnet sind. Im Gegensatz zur Ausführungsform der 1 sind jedoch bei dieser Ausführungsform unterschiedliche Schichtdicken vorgesehen.
So haben die innersten sieben Schichten 1a bzw. 2a eine Dicke d3, die jeweils daran angrenzenden beiden Schichten 1b und 2b eine Schichtdicke d2 und die sich daran nach außen anschließenden Metallkeramikschichten 2c eine Schichtdicke d1. Die Schichtdicken nehmen dabei von innen nach außen zu, sodass für das dargestellte Ausführungsbeispiel gilt: d1 > d2 > d3. Ferner ist die Schichtdicke für die innersten Metall- und Hartstoffschichten 1a und 2a gleich groß. Dasselbe gilt für die sich daran anschließenden mittleren Metall- und Hartstoffschichten 1b und 2b. Dies ist jedoch, wie bereits im Hinblick auf 1 erläutert, nicht nötig. Vielmehr kann sich die Schichtdicke der einzelnen Metallschichten von derjenigen der einzelnen Hartstoffschichten unterscheiden. Die Schichtdicke kann auch noch gleichmäßiger von Schicht zu Schicht zunehmen. Es ist auch möglich, dass die Schichtdicke von innen nach außen abnimmt. Ferner kann die Schichtdicke auch innerhalb einer einzelnen Schicht variieren und beispielsweise von einer Seite zur anderen Seite hin zunehmen oder auf andere Art und Weise beliebig, aber auch herstellungsbedingt, variieren.
In 3 ist ein Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Schneide 10 weist eine erste Schneidfläche 11 und eine zweite Schneidfläche 12 auf, die sich an einer Schneidkante 13 treffen und einen nicht bezeichneten Keilwinkel einschließen. Ferner schließt die erste Schneidfläche 11 mit den Schichten des Mehrschichtmaterials den Winkel α ein. Dieser beträgt bevorzugt mindestens 1°, stärker bevorzugt mindestens 3°, noch stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10°. Da es sich in der dargestellten Ausführungsform um eine symmetrische Schneide handelt (und dementsprechend erste und zweite Schneidfläche nicht wirklich voneinander zu unterscheiden sind), schließt hier auch die zweite Schneidfläche 12 denselben Winkel α mit den Schichten des Mehrschichtmaterials ein.
Die Schneide 10 in 3 besteht aus einem Mehrschichtmaterial, wie es in 1 dargestellt ist. Dementsprechend gilt für die Abfolge und Schichtdicke der Metallschichten 1 und Hartstoffschichten 2 das oben zu 1 Ausgeführte. Wie in 3 gut zu sehen ist, sind die äußersten Metallschichten 1a mit deutlich größerer Schichtdicke bevorzugt lediglich in demjenigen Bereich der Schneide 10 angeordnet, der so weit von den beiden Schneidflächen entfernt ist, dass diese Schichten 1a nicht wesentlich mechanisch beansprucht werden. Im Bereich der beiden Schneidflächen und insbesondere in der Nähe der Schneidkante 13 liegt jedoch bevorzugt eine enge Schichtung von alternierenden Metall- und Hartstoffschichten vor. Bevorzugt sind im Bereich der Schneidflächen mindestens drei Schichten, stärker bevorzugt mindestens fünf Schichten und besonders bevorzugt mindestens sieben Schichten vorgesehen, wie dies in 3 dargestellt ist.
Selbstverständlich ist die darin dargestellte Schneidengeometrie lediglich beispielhaft zu verstehen. Insbesondere muss die Schneidengeometrie nicht symmetrisch sein und der Keilwinkel kann vom dargestellten Winkel abweichen.
4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneide 10. Diese Schneide ist aus dem Mehrschichtmaterial gemäß 2 gefertigt. Diese Ausführungsform macht es besonders deutlich, wieso ein Mehrschichtmaterial mit von innen nach außen zunehmender Schichtdicke besonders vorteilhaft für eine Schneide zum Einsatz kommen kann: Im Bereich der Schneidkante 13 sind hier sieben alternierende Metallschichten 1a und Hartstoffschichten 2a von besonders kleiner Schichtdicke d3 angeordnet. Dadurch ist die Schnittfähigkeit und Schnitthaltigkeit der Schneide 10 im Bereich der Schneidkante 13 besonders groß. Diese enge Schichtung, die gleichzeitig die Herstellung aufwendiger und teurer macht, ist in den äußeren Schichten 1b und 2b und insbesondere 1c und 2c nicht unbedingt notwendig, da diese hinreichend weit von der Schneidkante 13 entfernt sind und somit nicht denselben mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
In der dargestellten Ausführungsform weist die Schneide 10 eine zusätzliche, äußere Hartstoffschicht 3 auf, die bevorzugt mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle aufweist, wenn es sich bei der Hartstoffschicht um eine Metallkeramik handelt. Desweiteren ist auf der äußeren Hartstoffschicht 3 eine zusätzliche Hartstoffschicht 4 aufgebracht, z. B. eine DLC-Schicht. Selbstverständlich kann auf eine oder beide dieser Schichten verzichtet werden. Ebenso gut kann die äußere Hartstoffschicht 3 und/oder die Hartstoffschicht 4 auch in der Ausführungsform gemäß 3 vorgesehen sein. Es können auch mehrere, voneinander verschiedene äußere Hartstoffschichten vorgesehen sein.
5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneide 10. Die Schneide 10 weist eine erste Schneidfläche 11 und eine zweite Schneidfläche (oder Spanfläche) 12 auf, die sich an einer Schneidkante 13 treffen und einen Keilwinkel einschließen. Ferner schließt die erste Schneidfläche 11 mit den Schichten des Mehrschichtmaterials den Winkel α1 ein. Dieser beträgt bevorzugt mindestens 1°, stärker bevorzugt mindestens 3°, noch stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10°. Die zweite Schneidfläche (oder Spanfläche) 12 schließt mit den Schichten des Mehrschichtmaterials den Winkel α2 ein. Im Gegensatz zur Ausführungsform der 3 und 4 handelt es sich hier um eine asymmetrische Schneide mit α1 > α2, wobei in dem dargestellten Beispiel α1 > 0° und α2 = 0°, so dass der Keilwinkel α1 entspricht. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform die zweite Schneidfläche (oder Spanfläche) 12 parallel zu den Schichten des Mehrschichtmaterials angeordnet.
Alternativ kann auch die erste Schneidfläche 11 parallel zu den Schichten des Mehrschichtmaterials angeordnet sein, wie dies in 6 dargestellt ist. Hier gilt α1 < α2, α1 = 0° und α2 > 0°, so dass der Keilwinkel α2 entspricht.
Selbstverständlich muss keine der Schneidflächen parallel zu den Schichten angeordnet sein. Vielmehr können die erste und zweite Schneidfläche jeweils unterschiedliche Winkel mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einschließen, die jeweils größer als 0° sind. Eine solche Ausführungsform ist in 7 abgebildet bei der α1 < α2, α1 > 0° und α2 > 0° gilt, so dass der Keilwinkel der Summe aus α1 und α2 entspricht.
Selbstverständlich lassen sich die Merkmale im Hinblick auf die Ausrichtung der Schichten der 5 bis 7 mit den Merkmalen im Hinblick auf die Schichtdicken der 4 miteinander kombinieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5056227 [0002, 0003, 0003, 0005]
US 6684513 [0002, 0003, 0005]
WO 2013/010072 [0002, 0003, 0003, 0005]
US 3543402 [0005]
US 5077901 [0005]
US 7140113 [0005]
US 4702004 [0010, 0010, 0010, 0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 8580 [0005]
H. Ziegele, H. J. Scheibe, B. Schultrich – DLC and metallic nanometer multilayers deposited by laser-arc – Surface and Coatings Technology 97 (1997) 385–390 [0019]
H. Ziegele, H. J. Scheibe, B. Schultrich – DLC and metallic nanometer multilayers deposited by laser-arc – Surface and Coatings Technology 97 (1997) 385–390 [0029]
H. Ziegele, H. J. Scheibe, B. Schultrich – DLC and metallic nanometer multilayers deposited by laser-arc – Surface and Coatings Technology 97 (1997) 385–390 [0032]
K, T. Wojciechowski, R. Zybala, R. Mania, J. Morgiel – DLC layers prepared by the PVD magnetron sputtering technique – Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 37-2, (2009) [0032]

Claims

Klinge mit mindestens einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein Mehrschichtmaterial mit mindestens fünf Schichten aufweist, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Metallkeramikschichten alternierend angeordnet sind und wobei jeweils mindestens eine Metallschicht und mindestens eine benachbarte Metallkeramikschicht mindestens ein Metallelement gemeinsam haben.
Klinge nach Anspruch 1, wobei die Schneide mindestens eine zusätzliche, äußere Hartstoffschicht aufweist, die mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle aufweist und wobei bevorzugt auf der äußeren Hartstoffschicht eine zusätzliche DLC-Schicht aufgebracht ist.
Klinge nach Anspruch 1, wobei die Schneide mindestens eine zusätzliche äußere DLC-Schicht aufweist.
Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, aus einem Metall X bestehen und wobei mindestens eine, einer Metallschicht benachbarte, Metallkeramikschicht eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken aufweist: Karbid, Nitrid, Karbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxikarbid, Oxikarbonitrid, Bornitrid, Borkarbid, Borkarbonitrid, Oxiborid, Oxibornitrid, Oxiborkarbid, Oxiborkarbonitrid auf Basis des Metalls X.
Klinge mit mindestens einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein Mehrschichtmaterial mit mindestens fünf Schichten aufweist, wobei in dem Mehrschichtmaterial karbidbildende Metallschichten und DLC-Schichten alternierend angeordnet sind.
Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Mehrschichtmaterial mindestens sieben, bevorzugt mindestens neun, besonders bevorzugt mindestens elf Schichten aufweist.
Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Schneide eine Schneidkante aufweist, die durch eine erste und eine zweite Schneidfläche gebildet wird, und wobei die erste Schneidfläche mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen ersten Winkel einschließt und die zweite Schneidfläche mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen zweiten Winkel einschließt, wobei der erste und/oder zweite Winkel mindestens 1°, bevorzugt mindesten 3°, stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10° beträgt.
Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die bevorzugt konstante Dicke der einzelnen Schichten zwischen 0,5 nm und 1 μm, bevorzugt zwischen 1 nm und 800 nm und besonders bevorzugt zwischen 1,5 nm und 600 nm beträgt.
Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Dicke der einzelnen Schichten des Mehrschichtmaterials von der Schneide in Richtung Klingenrand zunimmt.
Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Dicke von mindestens drei zentralen Schichten im Bereich der Schneide kleiner als 150 nm, bevorzugt kleiner als 100 nm ist und wobei die Dicke von mindestens zwei äußeren Schichten größer als 150 nm, bevorzugt größer als 200 nm ist.
Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche der Schneide durch das Mehrschichtmaterial gebildet wird.