DE102022209741A1 - CUTTING BLADE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidklinge und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Schneidklinge weist ein metallisches Substrat mit einer ersten Schneidfläche und einer zweiten Schneidfläche auf, die eine Schneidkante einschließen, wobei auf dem Substrat mindestens eine DLC-Hartstoffschicht und auf der DLC-Hartstoffschicht auf der vom Substrat abgewandten Seite mindestens eine im Nassverfahren aufgebrachte Deckschicht abgeschieden ist und wobei die eine Deckschicht unmittelbar an der Schneidkante keine Deckschicht oder eine Deckschicht mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht reduzierten Schichtdicke aufweist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger Schneidklingen. The present invention relates to a cutting blade and a method for producing the same. The cutting blade has a metallic substrate with a first cutting surface and a second cutting surface, which enclose a cutting edge, at least one DLC hard material layer being deposited on the substrate and at least one cover layer applied using a wet process being deposited on the DLC hard material layer on the side facing away from the substrate and wherein the one cover layer directly on the cutting edge has no cover layer or a cover layer with a reduced layer thickness compared to the remaining cover layer. The present invention further relates to a method for producing such cutting blades.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidklinge und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Schneidklinge weist ein metallisches Substrat mit einer ersten Schneidfläche und einer zweiten Schneidfläche auf, die eine Schneidkante einschließen, wobei auf dem Substrat mindestens eine DLC-Hartstoffschicht und auf der DLC-Hartstoffschicht auf der vom Substrat abgewandten Seite mindestens eine im Nassverfahren aufgebrachte Deckschicht abgeschieden ist und wobei die eine Deckschicht unmittelbar an der Schneidkante keine Deckschicht oder eine Deckschicht mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht reduzierten Schichtdicke aufweist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger Schneidklingen.The present invention relates to a cutting blade and a method for producing the same. The cutting blade has a metallic substrate with a first cutting surface and a second cutting surface, which enclose a cutting edge, at least one DLC hard material layer being deposited on the substrate and at least one cover layer applied using a wet process being deposited on the DLC hard material layer on the side facing away from the substrate and wherein the one cover layer directly on the cutting edge has no cover layer or a cover layer with a reduced layer thickness compared to the remaining cover layer. The present invention further relates to a method for producing such cutting blades.
Gemäß dem Stand der Technik gibt es zahlreiche Erfindungen welche zum Ziel haben, die Schneidleistung von Messer, Schneiden, Scheren oder ähnlichen Werkzeugen durch Beschichtungen zu optimieren. Alle der folgend aufgeführten Schutzrechte sind jedoch nicht oder nur eingeschränkt auf Haushaltsschneiden aus herkömmlichen nichtrostenden Edelstählen gemäß
So beschreibt die
Die
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Die
In
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Eine weitere Problematik die mit der Beschichtung von Konsumgütern einhergeht ist eine wachsende Rauheit durch den DLC-Schichtauftrag. Dieser Effekt wird mit wachsender Schichtdicke verstärkt. Ursächlich sind Schichtwachstumsfehler - sogenannten Droplets. Eine Lösung wäre der Einsatz eines anderen Beschichtungsverfahrens zum Beispiel HiPIMS bzw. Hochenergieimpulsmagnetronsputtern, wie in der
Generell neigen Kohlenstoffschichten zu einer reduzierten Reinigbarkeit bei Verschmutzung. Dieses Problem wird bei erhöhter Rauheit noch verstärkt, bis hin zu dem Grad, dass eine adäquate Reinigung mit haushaltsüblichen Mitteln nicht mehr möglich ist.In general, carbon layers tend to be less cleanable when dirty. This problem is exacerbated by increased roughness, to the point that adequate cleaning using standard household means is no longer possible.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bestehenden Nachteile zu eliminieren und eine Schneidklinge bereitzustellen, die sowohl im Anlieferzustand scharf ist, als auch bei zunehmender Belastung die Schärfe bzw. Schneidleistung möglichst lang aufrechterhält. Darüber hinaus soll die Schneidklinge mit haushaltsüblichen Mitteln einfach zu reinigen sein. Zudem sollen die Schneidklingen mit kostengünstigen Verfahren herstellbar sein.Based on this, it was the object of the present invention to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a cutting blade that is both sharp when delivered and also maintains the sharpness or cutting performance for as long as possible under increasing load. In addition, the cutting blade should be easy to clean using standard household products. In addition, the cutting blades should be able to be produced using cost-effective processes.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung einer Schneidklinge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Schneidklinge mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die weiteren abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.This object is achieved by the method for producing a cutting blade with the features of
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Schneidklinge bereitgestellt, bei dem
- a) auf einem Substrat mit einer ersten Schneidfläche und einer zweiten Schneidfläche, die eine Schneidkante einschließen, mittels physikalischer Dampfphasenabscheidung (PVD) eine DLC-Hartstoffschicht abgeschieden wird,
- b) eine Beschichtungslösung mittels Tauch- und/oder Sprühverfahren auf der DLC-Hartstoffschicht appliziert wird, wobei die Beschichtungslösung eine Oberflächenspannung von 18 bis 40 mJ/m2 aufweist, und
- c) die Beschichtungslösung unter Ausbildung der Deckschicht getrocknet wird, wobei sich die Beschichtungslösung aufgrund ihrer Oberflächenspannung von der Schneidkante zurückzieht, so dass unmittelbar an der Schneidkante keine Deckschicht oder eine Deckschicht mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht reduzierten Schichtdicke vorliegt.
- a) a DLC hard material layer is deposited on a substrate with a first cutting surface and a second cutting surface, which include a cutting edge, by means of physical vapor phase deposition (PVD),
- b) a coating solution is applied to the DLC hard material layer using dipping and/or spraying methods, the coating solution having a surface tension of 18 to 40 mJ/m 2 , and
- c) the coating solution is dried to form the top layer, the coating solution withdrawing from the cutting edge due to its surface tension, so that there is no top layer or a top layer with a reduced layer thickness compared to the remaining top layer directly on the cutting edge.
Es ist bevorzugt, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht amorphen Kohlenstoff, insbesondere tetraedrisch amorphen Kohlenstoff enthält oder hieraus besteht. Vorteilhaft an einer Schicht aus tetraedrisch amorphen Kohlenstoff ist die herausragende Härte und somit deren Verschleißfestigkeit. Darüber hinaus sind aber auch weitere Hartstoffschichten denkbar, welche im PVD-, PECVD-, CVD-Verfahren oder über thermisches Spritzen appliziert werden können.It is preferred that the at least one DLC hard material layer contains or consists of amorphous carbon, in particular tetrahedral amorphous carbon. The advantage of a layer made of tetrahedral amorphous carbon is its outstanding hardness and thus its wear resistance. In addition, other hard material layers are also conceivable, which can be applied using PVD, PECVD, CVD processes or thermal spraying.
Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen weist die Schneidklinge gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, dass sowohl eine gute anfängliche Schärfe gewährleistet, als auch eine langanhaltende Schneidhaltigkeit sicherstellt wird.In contrast to solutions known from the prior art, the cutting blade according to the present invention has the advantage that both good initial sharpness is ensured and long-lasting cutting durability is ensured.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 5 µm, besonders bevorzugt von 2 bis 4 µm und weiter bevorzugt von 2,5 bis 3,5 µm auf dem Substrat abgeschieden wird.A preferred embodiment provides that at least one DLC hard material layer with a thickness in the range from 1 to 5 μm, particularly preferably from 2 to 4 μm and more preferably from 2.5 to 3.5 μm, is deposited on the substrate.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in Schritt c) unmittelbar an der Schneidkante eine Deckschicht mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht um den Faktor 3, bevorzugt um den Faktor 5, besonders bevorzugt um den Faktor 10 reduzierte Schichtdicke, gebildet wird.A further preferred embodiment provides that in step c) a cover layer is formed directly on the cutting edge with a layer thickness reduced by a factor of 3, preferably by a factor of 5, particularly preferably by a factor of 10, compared to the remaining cover layer.
Es ist bevorzugt, dass die mindestens eine Deckschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,2 bis 3 µm, bevorzugt von 0,5 bis 2,5 µm und besonders bevorzugt von 1 bis 2 µm auf der DLC-Hartstoffschicht abgeschieden wird. Hierbei ist sicherzustellen, dass die Schichtdicken in einem definierten Prozessfenster bleiben. So ist eine gewisse Schichtstärke zur Einebnung der Mikrorauheit nötig. Darüber hinaus sollte eine gewisse Schichtstärke aus Kosten- und Schichthaftungsgründen nicht überschritten werden.It is preferred that the at least one cover layer is deposited on the DLC hard material layer with a thickness in the range from 0.2 to 3 μm, preferably from 0.5 to 2.5 μm and particularly preferably from 1 to 2 μm. It is important to ensure that the layer thicknesses remain within a defined process window. A certain layer thickness is necessary to level out the micro-roughness. In addition, a certain layer thickness should not be exceeded for cost and layer liability reasons.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Beschichtungslösung eine Oberflächenspannung im Bereich von 20 bis 30 mJ/m2, besonders bevorzugt von 22 bis 26mJ/m2 aufweist.Furthermore, it is preferred that the coating solution has a surface tension in the range from 20 to 30 mJ/m 2 , particularly preferably from 22 to 26 mJ/m 2 .
Der Auftrag der Beschichtung bzw. der komplette Beschichtungsprozess sollte vorzugsweise unterhalb 250°C, bevorzugt unterhalb 220°C, besonders bevorzugt unterhalb 200°C stattfinden.The application of the coating or the complete coating process should preferably take place below 250°C, preferably below 220°C, particularly preferably below 200°C.
Vorzugsweise enthält die Beschichtungslösung ein Polysilazan oder besteht daraus. Hierbei ist kein kostenintensiver Vakuumprozess nötig. Diese kann nach entsprechender Vorreinigung mit Lösemitteln per Sprühen oder Tauchen appliziert werden. Hierbei ist kein kostenintensiver Vakuumprozess nötig. Zusätzlich ist die Polysilazanschicht im pH-Bereich von 3 bis 12 stabil.The coating solution preferably contains or consists of a polysilazane. No costly vacuum process is necessary. This can be applied by spraying or dipping after appropriate pre-cleaning with solvents. No costly vacuum process is necessary. In addition, the polysilazane layer is stable in the pH range from 3 to 12.
Neben Polysilazanschichten können vorzugsweise auch Glas- bzw. glasartige Schichten oder Hybridschichten, Schichten auf Basis von Keramiken oder sonstige Antifingerprint-Beschichtungen sowie Polymerharz- oder Fluoropolymerschichten verwendet werden.In addition to polysilazane layers, glass or glass-like layers or hybrid layers, layers based on ceramics or other anti-fingerprint coatings as well as polymer resin or fluoropolymer layers can preferably also be used.
Es ist bevorzugt, dass das Material des metallischen Substrats ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Keramik, Hartmetall und Kombinationen hiervon, insbesondere einem Edelstahl. Ein bevorzugtes Substrat sind nichtrostende Edelstähle mit mindestens 10,5% Chrom und höchstens 1,2% Kohlenstoff, bevorzugt mehr als 12% Chrom und weniger als 0,8% Kohlenstoff, besonders bevorzugt mehr als 14% Chrom und 0,4-0,6% Kohlenstoff. Besonders bevorzugt ist ein Edelstahl mit dem Stahlschlüssel 1.4116, 1.4125, 1.4031, 1.4028, 1.4021, 1.4034, 1.4122 oder 1.4006. Weitere geeignete Stahlschlüssel sind www.edelstahl-rostfrei.de/fileadmin/user upload/ISER/images /publikationen/Dok Martensite final.pdf zu entnehmen.It is preferred that the material of the metallic substrate is selected from the group consisting of steel, ceramic, hard metal and combinations thereof, in particular stainless steel. A preferred substrate is stainless steels with at least 10.5% chromium and at most 1.2% carbon, preferably more than 12% chromium and less than 0.8% carbon, particularly preferably more than 14% chromium and 0.4-0, 6% carbon. A stainless steel with the steel key 1.4116, 1.4125, 1.4031, 1.4028, 1.4021, 1.4034, 1.4122 or 1.4006 is particularly preferred. Further suitable steel keys can be found at www.edelstahl-rostfrei.de/fileadmin/user upload/ISER/images /publikationen/Dok Martensite final.pdf.
Erfindungsgemäß wird auch eine Schneidklinge bereitgestellt, die ein metallisches Substrat mit einer ersten Schneidfläche und einer zweiten Schneidfläche, die eine Schneidkante einschließen, enthält, wobei auf dem Substrat mindestens eine DLC-Hartstoffschicht und auf der DLC-Hartstoffschicht auf der vom Substrat abgewandten Seite mindestens eine im Nassverfahren aufgebrachte Deckschicht abgeschieden ist und wobei die eine Deckschicht unmittelbar an der Schneidkante keine Deckschicht oder eine Deckschicht mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht reduzierten Schichtdicke aufweist.According to the invention, a cutting blade is also provided which contains a metallic substrate with a first cutting surface and a second cutting surface which include a cutting edge, with at least one DLC hard material layer on the substrate and at least one on the DLC hard material layer on the side facing away from the substrate a top layer applied in the wet process is deposited and wherein the one top layer has no top layer directly on the cutting edge or a top layer with a reduced layer thickness compared to the remaining top layer.
Dabei ist es bevorzugt, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht amorphen Kohlenstoff, insbesondere tetraedrisch amorphen Kohlenstoff enthält oder hieraus besteht. Eine tetraedrisch amorphe Kohlenstoff-Schicht ist aufgrund der herausragenden Härte und somit deren Verschleißfestigkeit besonders geeignet.It is preferred that the at least one DLC hard material layer contains or consists of amorphous carbon, in particular tetrahedral amorphous carbon. A tetrahedral amorphous carbon layer is particularly suitable due to its outstanding hardness and thus its wear resistance.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht bevorzugt eine Härte von mindestens 30 GPa, besonders bevorzugt mindestens 34 GPa und ganz besonderes bevorzugt von 38 GPa bis 45 GPA aufweist.A preferred embodiment provides that the at least one DLC hard material layer preferably has a hardness of at least 30 GPa, particularly preferably at least 34 GPa and very particularly preferably from 38 GPa to 45 GPA.
Vorzugsweise weist die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht eine Dicke im Bereich von 1 bis 5 µm, bevorzugt von 2 bis 4 µm und besonders bevorzugt von 2,5 bis 3,5 µm auf.Preferably, the at least one DLC hard material layer has a thickness in the range from 1 to 5 μm, preferably from 2 to 4 μm and particularly preferably from 2.5 to 3.5 μm.
Die Deckschicht enthält oder besteht vorzugsweise aus Polysilazan, da Polysilazan im pH-Bereich von 3 bis 12 stabil ist. Die Deckschicht aus Polysilazan weist eine gute chemische als auch mechanische Beständigkeit auf. Hierbei unterstützt die kovalente Bindung zum Substrat bzw. zur darunterliegenden DLC-Schicht.The cover layer preferably contains or consists of polysilazane, since polysilazane is stable in the pH range from 3 to 12. The top layer made of polysilazane has good chemical and mechanical resistance. The covalent bond to the substrate or the underlying DLC layer supports this.
Die Deckschicht sollte eine gute Schichthaftung zum Substrat bzw. zur darunterliegenden DLC-Schicht aufweisen. Dabei weist die Deckschicht bevorzugt Gitterschnitt-Kennwerte von 0 bis 2, besonders bevorzugt von 0 bis 1, besonders bevorzugt von 0 auf, bestimmt gemäß DIN EN ISO 2409.The top layer should have good adhesion to the substrate or to the underlying DLC layer. The cover layer preferably has cross-cut characteristics of 0 to 2, particularly preferably 0 to 1, particularly preferably 0, determined in accordance with DIN EN ISO 2409.
Neben Polysilazanschichten können vorzugsweise auch Glas- bzw. glasartige Schichten oder Hybridschichten, Schichten auf Basis von Keramiken oder sonstige Antifingerprint-Beschichtungen sowie Polymerharz- oder Fluoropolymerschichten verwendet werden.In addition to polysilazane layers, glass or glass-like layers or hybrid layers, layers based on ceramics or other anti-fingerprint coatings as well as polymer resin or fluoropolymer layers can preferably also be used.
Es ist bevorzugt, dass unmittelbar an der Schneidkante die Deckschicht eine im Vergleich zur restlichen Deckschicht um den Faktor 3, bevorzugt um den Faktor 5, besonders bevorzugt um den Faktor 10 reduzierte Schichtdicke, aufweist.It is preferred that, directly on the cutting edge, the cover layer has a layer thickness reduced by a factor of 3, preferably by a factor of 5, particularly preferably by a factor of 10, compared to the remaining cover layer.
Weiter ist es bevorzugt, dass die Deckschicht eine Dicke im Bereich von 0,2 bis 3 µm, bevorzugt von 0,5 bis 2,5 µm und besonders bevorzugt von 1 bis 2 µm aufweist.It is further preferred that the cover layer has a thickness in the range from 0.2 to 3 μm, preferably from 0.5 to 2.5 μm and particularly preferably from 1 to 2 μm.
Die Deckschicht weist bevorzugt eine Oberflächenrauheit Ra von 0,05 bis 0,22 µm, besonders bevorzugt von 0,08 bis 0,20 µm auf.The cover layer preferably has a surface roughness Ra of 0.05 to 0.22 µm, particularly preferably 0.08 to 0.20 µm.
Die Deckschicht weist bevorzugt eine Oberflächenspannung von 10 bis 30 mJ/m2, besonders bevorzugt von 15 bis 25 mJ/m2 auf. Somit kann eine leichte Reinigbarkeit bei Verschmutzung gewährleistet werden.The cover layer preferably has a surface tension of 10 to 30 mJ/m 2 , particularly preferably of 15 to 25 mJ/m 2 . This ensures easy cleaning when dirty.
Es ist bevorzugt, dass das Material des metallischen Substrats ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Keramik, Hartmetall und Kombinationen hiervon, insbesondere einem Edelstahl. Ein bevorzugtes Substrat sind nichtrostende Edelstähle mit mindestens 10,5% Chrom und höchstens 1,2% Kohlenstoff, bevorzugt mehr als 12% Chrom und weniger als 0,8% Kohlenstoff, besonders bevorzugt mehr als 14% Chrom und 0,4-0,6% Kohlenstoff. Besonders bevorzugt ist ein Edelstahl mit dem Stahlschlüssel 1.4116.It is preferred that the material of the metallic substrate is selected from the group consisting of steel, ceramic, hard metal and combinations thereof, in particular stainless steel. A preferred substrate is nonros tending stainless steels with at least 10.5% chromium and at most 1.2% carbon, preferably more than 12% chromium and less than 0.8% carbon, particularly preferably more than 14% chromium and 0.4-0.6% carbon. Stainless steel with steel key 1.4116 is particularly preferred.
Es ist bevorzugt, dass der Winkel zwischen erster Schneidfläche und zweiter Schneidfläche im Bereich von 15° bis 40°, bevorzugt von 20° bis 35° und besonders bevorzugt von 25° bis 32° beträgt.It is preferred that the angle between the first cutting surface and the second cutting surface is in the range from 15° to 40°, preferably from 20° to 35° and particularly preferably from 25° to 32°.
Zum Erzielen einer guten initialen Schärfe ist der Verrundungsradius der Schneidkante bevorzugt im Bereich von 1 bis 6 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 5 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 4 µm.To achieve good initial sharpness, the rounding radius of the cutting edge is preferably in the range of 1 to 6 μm, particularly preferably in the range of 1.5 to 5 and very particularly preferably in the range of 2 to 4 μm.
Anhand der nachfolgenden Figuren und des Beispiels soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.The subject matter according to the invention will be explained in more detail using the following figures and the example, without wishing to limit it to the specific embodiments shown here.
Es zeigen
-
1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Schneidklinge -
2 eine erste mikroskopische Aufnahme der Schneidkante der erfindungsgemäßen Schneidklinge -
3 eine weitere mikroskopische Aufnahme der Schneidkante der erfindungsgemäßen Schneidklinge aus2 in höherer Auflösung -
4 eine weitere mikroskopische Aufnahme der erfindungsgemäßen Schneidklinge hinsichtlich des Aufbaus der Beschichtung -
5 ein Diagramm zur Schneidleistung der erfindungsgemäßen Schneidklinge im Vergleich zu einer unbeschichteten Schneidklinge des Standes der Technik
-
1 a sectional view of the cutting blade according to the invention -
2 a first microscopic photograph of the cutting edge of the cutting blade according to the invention -
3 a further microscopic photograph of the cutting edge of the cutting blade according to theinvention 2 in higher resolution -
4 another microscopic photograph of the cutting blade according to the invention with regard to the structure of the coating -
5 a diagram of the cutting performance of the cutting blade according to the invention in comparison to an uncoated cutting blade of the prior art
In
In
In
BeispielExample
Zunächst wird die Rohklinge aus dem gewählten Werkstoff gefertigt. Dies kann herstellungsbedingt bei einem Bandstahlmesser als Zuschnitt erfolgen (per Laser, Stanzen, o.Ä.) oder aber bei einer geschmiedeten Klinge durch Zuschnitt und Ausschmieden. Bevorzugt besteht das Klingenmaterial aus einem martensitischen korrosionsbeständigem Stahl, wie dem Werkstoff 1.4116 bzw. X50CrMoV15, welcher eine gute Kombination aus Härte und Korrosionsbeständigkeit bietet. Darüber hinaus sind auch andere Stahllegierungen prinzipiell geeignet.First, the raw blade is made from the selected material. Due to the manufacturing process, this can be done by cutting a strip steel knife (by laser, punching, etc.) or by cutting and forging a forged blade. The blade material preferably consists of a martensitic corrosion-resistant steel, such as the material 1.4116 or X50CrMoV15, which offers a good combination of hardness and corrosion resistance. In addition, other steel alloys are also suitable in principle.
Als nächster Prozessschritt erfolgt das Vergüten der Klinge. Hierbei wird die Klinge in einem Härteprozess gehärtet und nachfolgend ein oder mehrmals angelassen. Dieser zweistufige Prozess dient der Steigerung der Verschleißbeständigkeit und nachfolgend der Optimierung der Zähigkeit. Prozesse dergestalt sind in der Industrie weit verbreitet. Zur Erzielung einer gleichmäßigen und feinen Korngröße kann unter Umständen noch ein Normalglühen vorgelagert sein.The next process step is tempering the blade. The blade is hardened in a hardening process and then tempered once or several times. This two-stage process serves to increase wear resistance and subsequently optimize toughness. Processes like this are widespread in industry. In order to achieve a uniform and fine grain size, normalizing may be necessary beforehand.
Die gehärtete Rohklinge wird als nächstes in einem meist mehrstufigen Prozess schleifend bzw. polierend bearbeitet. Hiermit wird die Endkontur in Bezug auf Maßhaltigkeit erreicht, eine ansprechende Optik erzeugt und die Korrosionsbeständigkeit verbessert.The hardened raw blade is then ground or polished in a usually multi-stage process. This achieves the final contour in terms of dimensional accuracy, creates an attractive appearance and improves corrosion resistance.
Einer der letzten Arbeitsgänge ist das Anbringen bzw. Anschleifen der Schneide. Der Schneidenwinkel liegt typischerweise in einer Größenordnung von 15° bis 40°, bevorzugt von 20° bis 35°, besonders bevorzugt von 25° bis 32°. Für die initiale Schärfe ist darüber hinaus die Schneidkantenverrundung entscheidend. Diese sollte einen Verrundungsradius kleiner 6µm, bevorzugt kleiner 5µm, besonders bevorzugt kleiner 4µm sein.One of the last steps is attaching or grinding the cutting edge. The cutting angle is typically on the order of 15° to 40°, preferably from 20° to 35°, particularly preferably from 25° to 32°. The rounding of the cutting edges is also crucial for the initial sharpness. This should have a rounding radius of less than 6µm, preferably less than 5µm, particularly preferably less than 4µm.
Nachfolgend erfolgt der DLC-Schicht-Auftrag. In der Regel ist eine Vorreinigung (Nasschemisch, Ultraschall, etc.) erforderlich, sowie gegebenenfalls eine Plasmafeinreinigung in der PVD-Anlage zur Aktivierung der Oberfläche vor dem eigentlichen DLC-Schichtauftrag in selbiger Anlage. Bevorzugt ist hierbei ein tetraedisch amorphe Schicht zu wählen, welche eine herausragende Verschleißbeständigkeit besitzt. Die Härte dieser Schicht sollte mindestens 30GPa, bevorzugt mindestens 34 GPa, besonders bevorzugt mindestens 38GPa betragen. Zur Haftungsverbesserung kann eine Haftvermittlerschicht erforderlich sein, welche aus Chrom oder Titan besteht bzw. diese enthält.The DLC layer application follows. As a rule, pre-cleaning (wet chemical, ultrasound, etc.) is required, as well as, if necessary, fine plasma cleaning in the PVD system to activate the surface before the actual DLC layer application in the same system. It is preferable to choose a tetrahedral amorphous layer which has outstanding wear resistance. The hardness of this layer should be at least 30GPa, preferably at least 34GPa, particularly preferably at least 38GPa. To improve adhesion, an adhesion promoter layer may be required which consists of or contains chromium or titanium.
Die Schichtstärke sollte in einer Größenordnung von 1 bis 5µm appliziert werden, bevorzugt von 2 bis 4 µm, besonders bevorzugt von 2,5 bis 3,5µm. Eine gute Schichthaftung zum Substrat bzw. zur Schneide ist ebenfalls von großer Bedeutung. Die Schichthaftung sollte zwischen HF1 und HF3 betragen, bevorzugt zwischen HF1 und HF2, besonders bevorzugt HF1 - geprüft nach DIN 4856.The layer thickness should be applied in the order of 1 to 5 μm, preferably from 2 to 4 μm, particularly preferably from 2.5 to 3.5 μm. Good layer adhesion to the substrate or cutting edge is also very important. The layer adhesion should be between HF1 and HF3, preferably between HF1 and HF2, particularly preferably HF1 - tested according to DIN 4856.
Als letzter Beschichtungsschritt erfolgt der Auftrag der Deckschicht, welcher bevorzugt eine Polysilazan-Schicht ist. Neben Polysilazanschichten können vorzugsweise auch Glas- bzw. glasartige Schichten oder Hybridschichten, Schichten auf Basis von Keramiken oder sonstige Antifingerprint-Beschichtungen sowie Polymerharz- oder Fluoropolymerschichten verwendet werden. Der Schichtauftrag sorgt für eine Reduktion der Rauheit und stellt darüber hinaus die Reinigbarkeit des Messers mit haushaltsüblichen Mitteln dar.The last coating step is to apply the top layer, which is preferably a polysilazane layer. In addition to polysilazane layers, glass or glass-like layers or hybrid layers, layers based on ceramics or other anti-fingerprint coatings as well as polymer resin or fluoropolymer layers can preferably also be used. The layer application ensures a reduction in roughness and also ensures that the knife can be cleaned using standard household products.
Vor dem Schichtauftrag wird das Messers in der Regel gereinigt. Der Auftrag der Polysilazan-Schicht kann über Tauchen oder Sprühen erfolgen und wird anschließend getrocknet bzw. in einem Ofen eingebrannt. Die getrocknete Beschichtung weist eine Oberflächenspannung im Bereich von 20 bis 30 mJ/m2, besonders bevorzugt von 22 bis 26mJ/m2 auf. Dies verbessert die Reinigbarkeit im Wesentlichen. Die Schichtstärke liegt im Bereich von 0,2 bis 3 µm, bevorzugt von 0,5 bis 2,5 µm und besonders bevorzugt von 1 bis 2 µm. Die Deckschicht sollte eine gute Schichthaftung zum Substrat bzw. zur darunterliegenden DLC-Schicht aufweisen. Dabei weist die Deckschicht bevorzugt Gitterschnitt-Kennwerte von 0 bis 2, besonders bevorzugt von 0 bis 1, besonders bevorzugt von 0 auf, bestimmt gemäß DIN EN ISO 2409.The knife is usually cleaned before applying the coat. The polysilazane layer can be applied by dipping or spraying and is then dried or baked in an oven. The dried coating has a surface tension in the range from 20 to 30 mJ/m 2 , particularly preferably from 22 to 26 mJ/m 2 . This essentially improves cleanability. The layer thickness is in the range from 0.2 to 3 μm, preferably from 0.5 to 2.5 μm and particularly preferably from 1 to 2 μm. The top layer should have good adhesion to the substrate or to the underlying DLC layer. The cover layer preferably has cross-cut characteristics of 0 to 2, particularly preferably 0 to 1, particularly preferably 0, determined in accordance with DIN EN ISO 2409.
Bei der Trocknung führt darüber hinaus der Effekt der Kantenflucht dazu, dass die Deckschicht im getrockneten Zustand im Vergleich zur restlichen Deckschicht eine reduzierten Schichtdicke aufweist. Die Reduktion der Schichtdicke von der Seitenfläche zur Schneide hin liegt in der Größenordnung Faktor 3, bevorzugt Faktor 5, besonders bevorzugt Faktor 10. Somit wird eine Verrundung der Schneide auf ein geringstmögliches Maß reduziert und damit eine messbare Reduktion der Schärfe vermieden.When drying, the effect of edge alignment also means that the top layer has a reduced layer thickness when dried compared to the remaining top layer. The reduction in the layer thickness from the side surface to the cutting edge is in the order of a factor of 3, preferably a factor of 5, particularly preferably a factor of 10. This means that rounding of the cutting edge is reduced to the lowest possible level and thus a measurable reduction in sharpness is avoided.
Wenn noch nicht in einem vorigen Arbeitsgang erfolgt wird der Griff angebracht.If this has not already been done in a previous operation, the handle is attached.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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