DE2249050A1

DE2249050A1 - Rasierklinge und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2249050A1
Application number: DE19722249050
Authority: DE
Inventors: Robin Drewett
Original assignee: Wilkinson Sword Ltd
Current assignee: Wilkinson Sword Ltd
Priority date: 1971-10-09
Filing date: 1972-10-06
Publication date: 1973-04-12
Also published as: GB1407407A

Description

D-4000 DÜSSELDORF 1 PATENTANWÄLTE

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. ALEX STENGER

DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

DI pi. .-.Tng. Ηρί'π7. J."Ri-ng

Unser Zeichen: 13 538 Datum: 4. Oktober 1972

WILKINSON SWORD LIMITED, Sword Works, Southfield Road,

London, W.4., England , . 99 Λ QHKQ

Rasierklinge und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Rasierklinge und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Gemäß der Erfindung ist eine Rasierklinge aus einer Eisen-/Chromlegierung mit einer im wesentlichen aus Chromoxyd gebildeten oxydierten Oberfläche geschaffen worden, dessen Oxydierung sich auf eine solche Tiefe in die Klinge hinein erstreckt, daß die Klinge gefärbt erscheint bzw. farbig ist.

Durch die Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Behandlung einer Rasierklinge aus einer Eisen-/Chromlegierung bereitgestellt, das die Oxydation der Legierstoffoberfläche in einer Atmosphäre beinhaltet, deren Säuerstoffpotential so ist, daß das Chrom gegenüber dem Eisen bevorzugt oxydiert wird, wobei die Dauer des Oxydationsprozesses so gewählt ist, daß Chromoxyd bis zu einer Schichttiefe gebildet wird, bei der die Oberfläche der Legierung gefärbt ist.

Nach der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Behandlung einer Rasierklinge oder eines Rasierklingenbandes aus einer Eisen-/ Chromlegierung durch Oxydation der Legierung in einer Atmosphäre vorgeschlagen, deren Sauerstoffpotential so eingestellt ist, daß das Chrom gegenüber dem Eisen bevorzugt oxydiert wird, wobei die Dauer des Oxydationsprozesses so gewählt ist, daß sich die Oxydationsprodukte bis in eine Tiefe von mindestens 400 Ängström hinein erstrecken und die Klinge bzw. das Band verfärben.

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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Härten von aus einer Eisen-ZChromlegierung bestehenden Rasierklingen oder Rasierklingenbändern durch Erwärmen der Klinge bzw. des Bandes auf eine zur ÄJBtenitisierung geeignete Temperatur über eine Zeitdauer in einer Atmosphäre, in der Chrom gegenüber Eisen in der Legierung bevorzugt und bis in eine solche Tiefe in die Legierungsoberfläche hinein oxydiert, daß die Oberfläche der oxydierten Legierung farbig ist.

Es wurde festgestellt, daß eine Oxydtiefe von 400 bis 800 Ängström unter der Klingen- oder Bandoberfläche zufriedenstellende Verfärbungen ergibt. Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren wurden bereits Rasierklingen mit Farben von beispielsweise hellblau über hellgrün bis hellgold hergestellt. Es wird bevorzugt, die Verfärbungen während konventioneller Herstellungsprozesse für Rasierklingen statt durch Nachbehandlung der fertigen Rasierklingen zu be-wirken, da das Metallband, aus dem die Klingen hergestellt werden, auf besonders zweckmäßige Art und Weise den zur Ausbildung verfärbter Legierstoffoberflächen erforderlichen kontrollierten Oxydationsbedingungen ausgesetzt werden kann.

Die Zusammensetzung der Eisen-/Chromlegierung ist im allgemeinen unwesentlich und es können außer Eisen und Chrom auch noch die verschiedensten anderen Legierungselemente zusätzlich enthalten sein. Doch sollte die Legierungsoberfläche Chrom in einer zur Bildung von Chromoxyd ausreichenden Menge aufweisen. Das Vorhandensein von beispielsweise Kohlendoff in den Legierungen führt zu einer Verringerung des verfügbaren Chromgehalts. Als Legierungen können nichtrostende Stähle, wie sie beispielsweise zur Rasierklingenherstellung üblich sind, verwendet werden.

Die für eine kontrollierte Oxydation einer Eisen/Chromlegierung genau einztialtenden Bedingungen sind oft von der chemischen Zusammensetzung der betreffenden Legierung abhängig. Jedoch er-

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folgt die Oxydation im allgemeinen in entsprechender Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 750° u. nd HOO⁰G. Tatsächlich wurde es für besonders zweckmäßig befunden, die gesteuerte Oxydation der Klingen im Zuge einer konventionellen Warniebehandlungsphase durchzuführen* wie sie beim Härten von Legierungsband während der Fertigung von Rasierklingen üblich ist.

Für den Fachmann ist es einleuchtend, daß der Grad der Oxydation der Eisen-Chromlegierung nicht nur von der Temperatur, bei welcher die Oxydation erfolgt, sondern auch von der Beschaffenheit des Oxydationsmittels und der Reaktionszeit abhängig ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführur^form der Erfindung wird die Oxydation während einer konventionellen Legierungshärtung durchgeführt und entspricht die maximale Dauer der Oxydierung der Legierung derjenigen Zeit, die zur Erzielung einer Austenitisierung erforderlich ist. Der Grad der Oxydation hängt in diesem Falle von der Beschaffenheit und Konzentration des Oxydationsmittels und insbesondere von der Verfügbarkeit' von Sauerstoff hieraus ab.

Durch Oxydation von Eisen in Eisen~/Chromlegierungen lassen sich Farben erzielen, doch wurde festgestellt, daß diese Farben in den reduzierenden Atmosphären, die zur Sinterung der zur Verbesserung der Rasiereigenschaften der Klingen aufgebrachten Polymerschichten verwendet werden, instabil sind. Chrom läßt sich jedoch bevorzugt zu Chromoxyd oxydieren, dessen Farben sich in solchen reduzierenden Atmosphären in Gegenwart von Eisen als stabil erwiesen haben, und zwar durch Steuerung des Sauerstoffpotentials der für die Oxydierung eingesetzten Atmosphäre, z.B. in einem Ofen zur Austenitisierung der Eisen-Zchromlegierung. Es wurde als vorteilhaft festgestellt, das Sauerstoffpotential der Atmosphäre durch Verwendung eines aus einem Oxydationsmittel, beispielsweise Wasserdampf, und einem Reduktionsmittel bestehenden Gemisches als oxydierende Atmoghäre einzustellen. Wasserstoff, zvesk-

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mäßigerweise in der Form von Crackammon (JHo + Mo)* hat sich als geeignetes Reduktionsmittel erwiesen. Crackammon wird normalerweise als Atmosphäre bei der Wärmebehandlung von Rasierkün-genband verwendet und die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann durch Zugabe von Wasserdampf zur konventionellen Crackammon-Atmosphäre erfolgen.

In der Praxis ist es vorteilhaft, Crackammon mit Wasserdampf zu verwenden, der einen Taupunkt nicht über Umgebungstemperatur ((B.2O⁰C) aufweist, da sich gekrackter Ammoniak bekannter Weise, beispielsweise durch Hindurchleiten durch Wasser, einfach mit Wasserdampf sättigen läßt. Es können Crackammon-Wasserdampfgemische mit - je nach dem geforderten Oxydationsgrad - höheren oder niedrigeren Taupunkten eingesetzt werden. Die niedrigeren Taupunkte lassen sich beispielsweise dadurch erzielen, daß ein Crackammon-Wasserdampfgemisch mit einem Taupunkt, der etwa der Umgebungstemperatur entspricht, mit weiterem Crackammon vermischt wird; dies hat sich für die Steuerung bzw. die kontrollierte Herstellung der Verfärbung oder Farbe als geeignet erwiesen, wobei der Taupunkt des Crackammon-Wasserdampfgemisches beispielsweise so eingestellt wird, daß in einem kontinuierlichen Prozess eine gleichbleibende Farbe erzielt werden kann.

Für die selective Oxydation des in Eisen-/Chromlegierungen enthaltenen Chroms können auch andere oxydierende Atmosphären eingesetzt werden. Als geeignet empfehlen sich beispielsweise oxydierende Atmosphären in der Form von Wasserstoffgemischen, vorzugsweise Crackammon, mit niederen Alkoholen, z.B. Methanol, oder mit Gasen mit molekularem Sauerstoff, sowie Gemischen aus Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die beigefügten Schemazeiehnungen verwiesen, in denen:

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Pig. 1 in graphischer Form das zur Erzielung bestimmter Oxydationsreaktionen von Eisen und Chrom erforderliche Sauerstoffpotential sowie die Sauerstoffpotentiale verschiedener oxydierender Atmosphären, jeweils in Abhängigkeit von der Temperatur aufzeigt, und

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Ofen zum Härten von Band für die Herstellung von Rasierklingen, in dem ein erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden kann, dargestellt.

In Fig. 1 verdeutlichen die Linien 1,11 und III die Gleichgewi chtsgenzbedingungen zur Herbeiführung der geannten Reaktionen. Ist das Sauerstoffpotential der Atmosphäre, in welche eine Eisen-/Chromlegierung eingesetzt wird, größer als durch die Linie für eine bestimmt Reaktion bei einer bestimmten Temperatur angezeigt, so findet die geannte Reaktion statt. So wird beispielsweise bei 900⁰C in der Legierung enthaltenes Chrom dirch eine Atmosphäre mit einem Sauerstoffpotential von -120 Kcal zum Chromoxyd oxydiert, ohne daß jedoch eine Oxydation von Eisen stattfindet.

Die Linien A,B und C bezeichnen die Temperaturschwankung des Sauerstoffpotentials von Crackammon-Wasserdampfgemischen mit einem Taupunkt von +20°, -20° bzw. -50⁰C. Für den Fachmann erhellt sich, daß die gewünschte Chromoxydation durch ein solches Gemisch mit einem Taupunkt von -5O⁰C bei einer Temperatur von über etwa 900⁰C nicht herbeigeführt werden kann, denn bei Temperaturen unterhalb dieses Wertes gebildetes Chromoxyd würde in einer derartigen Atmosphäre bei einer Ti
werden.

einer Temperatur oberhalb ca. 900⁰C wieder in Chrom reduziert

Die Sauerstoffpotentiale innerhalb der schraffierten Zone ' " in Fig. 1 haben sich als für den praktischen Gebrauch zweckmäßig erwiesen und zufriedenstellende Farben ergeben, wenn sie in Verbindung mit einem konventionellen Ofen zum Härten

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von Legierungen der bei der Rasierklingenherstellung verwendeten Art eingesetzt wurden. Bei der Verwendung von Atmosphären mit verschiedenen Sauerstoffpotentialen lassen sich die zur Herstellung einer bestimmten Farbe erforderlichen Bedingungen leicht einstellen, wobei eine geringe Reaktion im allgemeinen zu leicht üäulichen und zunehmende Reaktionen über Grün und Gold zu Dunkelviolett führen.

Die Linien D und E zeigen die Temperaturschwankung des Sauerstoff potentials für Gemische aus KohlenmonQxyd und Kohlendioxyd in den Volumenverhältnissen 10:1 bzw. 100:1. Für den Fachmann erhellt sich, daß Gemische aus Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können.

Ein Bespiel der Färbung von Band zur Herstellung von Rasierklingen sei nunmehr beschrieben.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird ein zur Herstellung von Rasierklingen geeignetes Eisen-/Chromlegierungsband 10 durch ein von einem Ofen 12 aus beheiztes Muffelrohr 11 als einer Stufe eines Bandhärtungsprozesses hindurchgeleitet. Beim Durchtritt durch das Muffelrohr 11 wird das in der Grundmasse an der Oberfläche des Bandes 10 anstehende Chrom oxydiert, und zwar in der Hauptsache zu Chromoxyd, wobei diese Oxydation durch den im Muffelrohr strömenden Wasserdampf mit Wasserstoff und Stickstoff bewirkt wird. Das in der Legierung vorliegende Chrom wird gegenüber dem in der Legierung enthaltenen Eisen bevorzugt oxydiert. Wasser- und Stickstoff sind in Form von Crackammon (5H₂ +N₂) vorhanden, das durch ein Ventil 13 zur Umführung eines Teils des Crackammons einer Wassersättigungseinheit 14 zugeführt wird. Das wassergesättigte Crackammon aus der Einheit 14 vereinigt sich mit dem Hauptstrom und wird mit dem Crackammon aus dtesem Hauptstrom dem Innern des Muffelrohrs 11 zugeführt.

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Der umgeleitete Crackammon-Teilstrom kann durch Handverstellung des Ventils IJ oder durch Steuerung dieses Ventils .durch eine hinter der Abschreckeinrichtung 16 angeordnete lichtempfindliche Einrichtung 15, die auf die Farbe des aus dem-Muffel— rohr austretenden Bandes anspricht in der Weise, daß die jeweils gewünschte Farbe erzielt wird, gesteuert und reguliert werden. Auch besteht die Möglichkeit, eine vielfarbige Oberfläche zu produzieren: dies geschieht im Wege einer differenzierten Oxydation, d.h. durch Steuerung des Oxydationsgrades in den verschiedenen Oberflächenzonen des Bandes, indem der Zustrom von Oxydationsmittel zu diesen Zonen reguliert wird.

Die auf diese Weise hergestellten Farben haben sich unter den in nachfolgenden Wärmebehandlungen, z.B. zum Sintern von Polymeraufträgen, üblichen Bedingungen im Gegensatz zu den durch Eisenoxyde bewirkten Verfärbungen als gegen reduzierende Umgebungsatmosphären stabil erwiesen. Desweiteren bietet eine weitgehendst aus Chromoxyd gebildete Oberfläche im allgemeinen einen höheren Korrosionsschutz als eine Eisenoxydschicht.

Erfindungsgemäß verfärbtes Rasierklingenband kann die konventionellen Fertigungsphasen zur Herstellung von Klingen aus diesem Bandmaterial durchlaufen.

Das nachfolgende Beispiel soll lediglich der Verans.chaulichung dienen:

Beispiel

Ein Band aus Rasierklingenstahl (mit 85,15 Gew.-^ Eisen, 13 Gew.-^ Chrom, 0,65 Gew.-% Kohlenstoff und insgesamt 1,2 Gew.-^ sonstiger Elemente) wurde mit einer Geschwindigkeit von ca. 8.8 m/min, durch ein Muffelrohr geleitet, das ca. 5,6 ai lang war und auf ca. 4,0 m Länge auf zwischen 750° und 1100⁰C erhitzt wurde. Das Muffelrohr hatte ein Volumen von ca. 5,'5 Litern.

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Crackarnmon mit Wasserdampf wurde mit ca. 10 l/min, in das Rohr eingeleitet, wobei der Druck des in die Wassersättigungseinheit eintretenden Gases bei Umgebungstemperatur (ca. 2O⁰C) 0,2 atü betrug. Mit unterschiedlichen Wassergehalten im Crackammon wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt .

Bei Verwendung von Crackammon mit einem Wassergehalt von ca. 9 mg/1 wurde eine hellblaue Färbung erzielt, bei einem Wassergehalt von ca. 12 mg/1 eine hellgrüne und bei ca. 17 mg/l eine goldene Verfärbung.

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Claims

- 9 - Ansprüche ;

ί1.)Rasierklinge aus einer Elsen-ZChromlegierung gekennzei«hnet durch eine im wesentlichen aus Chromoxyd gebildete oxydierte Oberfläche, wobei sich das Oxyd auf eine solche Tiefe in • die Klinge hinein erstreckt, daß die Klinge verfärbt ist.

2. Rasierklinge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Chromoxyd bis in eine Tiefe von 400 bis fingström erstreckt.

J5. Farbige Rasierklinge, im wesentlichen wie beschrieben.

4. Farbige Rasierklinge, im wesentlichen wie mit Bezug auf das Beispiel beschrieben.

5. Verfahren zur Behandlung einer Rasierklinge oder eines Rasierklingenbandes aus einer Eisen-/Chromlegierung, gekennzeichnet durch oxydieren der Legierungsoberfläche in einer Atmosphäre mit einem solchen Sauerstoffpotential, daß das Chrom gegenüber dem Eisen bevorzugt oxydiert wird, wobei die Dauer des Oxydationsprozesses derart ist, daß sich das gebildete Chromoxyd bis zu einer solchen Tiefe erstreckt, daß die Oberfläche der Legierung gefärbt ist.

6. Verfahren zur Behandlung einer Rasierklinge oder eines Rasierklingenbandes aus einer Eisen-/Chromlegierung, gekennzeichnet durch Oxydation der Legierung in einer Atmosphäre mityeinem solchen Sauerstoffpotential, daß das Chrom gegenüber dem Eisen bevorzugt oxydiert wird, wobei die Dauer des Oxydationsprozesses so ist, daß sich die Oxydationsprodukte bis in eine Tiefe von mindestens 400 Sngström erstrecken und die Klinge bzw. das Band verfärben»

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- ίο -

7· Verfahren nach Anspruch 5 oder o, dadurch geKennzeichnet, daß die Oxydation bei Temperaturen zwischen 750 und HOO⁰C vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre ein Gemisch aus einem gasförmigen Oxydations- und einem gasförmigen Reduktionsmittel ist.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxydationsmittel Wasserdampf und das Reduktionsmittel Wasserstoff enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch geKennzeichnet, daß der Wasserstoff mit Stickstoff gemischt ist und in der Form von Crackammon verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch y oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Taupunkt der Atmosphäre nicht größer als die Umgebungstemperatur ist.

12. Verfahren zur Behandlung von Rasierklingen oder Rasierklingenband aus einer Eisen-/Chromlegierung, im wesentlichen wie beschrieben.

15· Verfahren zur Behandlung von Rasierklingen oder Rasierklingenband aus einer Eisen-/Chromlegierung, im wesentlichen wie mit Bezug auf das Beispiel beschrieben.

14. Verfahren zur Behandlung von Rasierklingen oder Rasierklingenband aus einer Eisen-/Chromlegierung, im wesentlichen wie mit Bezug auf Figur 2 der beigefügten Zeichnungen beschrj£ben.

13· Rasierklingen und Rasierklingenband,gekennzeichnet durch eine Behandlung gemäß dem in einem der Ansprüche 3 bis l^l\ beanspruchten Verfahren.

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-u-

l6. Verfahren zum Härten von aus einer Eisen-ZChromlegierung bestehenden Rasierklingen oder Rasierklingenband, gekennzeichnet durch ein E_rhitzen der Klinge bzw. des Bandes auf eine zur Austenitisierung geeignete Temperatur und Dauer in einer Atmosphäre, welche Chrom gegenüber dem Eisen in der Legierung bevorzugt und bis in eine solche Tiefe in die Legierungsoberfläche hinein selektiv oxydiert, daß die Oberfläche der oxydierten Legierung verfärbt wird.

17· Verfahren nach Anspruch Ib, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Oxydierung das Oxyd bis auf eine Tiefe von mind. ^OO Sngström unter die Oberfläche der Klinge bzw. des Bandes erzeugt wird.

18. Verfahren nach Anspruch Io oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zwischen 750° und HOO⁰C beträgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, gekennzeiciiEt durch die in den Ansprüchen 8 bis 11 definierte Atmosphäre.

Verfahren zum Härten von aus einer Eisen-/Chromlegierung . bestenden Rasierklingen bzw. Rasierklingenband, im wesentlichen wie beschrieben.

21. Verfahren zum Härten von aus einer Eisen-/Chromlegierung bestehenden Rasierklingen bzw. Rasierklingenband, im wesentlichen wie mit Bezug auf das Beispiel beschrieben.

22. Verfahren zum Härten von aus einer Eisen-/Chromlegierung bestehenden Rasierklingen bzw. Rasierklingenband, im wesentlichen wie mit Bezug auf Figur 2 der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

23. Rasierklinge und Rasierklingenband, das gemäß dem in den Ansprüchen Io bis 22 beanspruchten Verfahren gehärtet ist.

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