JP2003326000A - イオン照射によるバリカン刃の表面処理方法 - Google Patents
イオン照射によるバリカン刃の表面処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】イオン照射によるバリカン刃の表面処理方法を
提供する。 【解決手段】窒素イオンビームをバリカン刃の角と一定
角度を維持するように照射して刃の鈍化現象を防止しな
がらイオン衝突によるスパッタリング効果によって表面
に存在する研磨残留物除去及び表面粗さを減少させ、非
常に硬いCr-N及びFe-N微細粒子を表面近くに形成させ
る。この方法によりバリカン刃の表面の摩擦係数を減少
させ耐久性を向上させられるだけではなく、バリカンの
使用寿命を向上させる。
提供する。 【解決手段】窒素イオンビームをバリカン刃の角と一定
角度を維持するように照射して刃の鈍化現象を防止しな
がらイオン衝突によるスパッタリング効果によって表面
に存在する研磨残留物除去及び表面粗さを減少させ、非
常に硬いCr-N及びFe-N微細粒子を表面近くに形成させ
る。この方法によりバリカン刃の表面の摩擦係数を減少
させ耐久性を向上させられるだけではなく、バリカンの
使用寿命を向上させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バリカン刃の表面
処理方法に関するものである。より詳細には、窒素イオ
ンビームをバリカン刃の角と一定角度を維持するように
照射して、刃の鈍化現象を防止しながらイオン衝突によ
るスパッタリング効果により、表面に存在する研磨残留
物除去及び表面粗さを減少させ、非常に硬いCr-N及びFe
-N微細粒子を表面近くに形成させる表面処理方法に関す
るものである。
処理方法に関するものである。より詳細には、窒素イオ
ンビームをバリカン刃の角と一定角度を維持するように
照射して、刃の鈍化現象を防止しながらイオン衝突によ
るスパッタリング効果により、表面に存在する研磨残留
物除去及び表面粗さを減少させ、非常に硬いCr-N及びFe
-N微細粒子を表面近くに形成させる表面処理方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来技術】バリカン刃は、主にステンレス鋼材で製造
され、刃がどのように加工されているかによって使用感
及び使用寿命が異なる。また、使用寿命を向上させるた
めには、より硬度が高い材料を使用し、保存に注意を払
わなければならない。そうしなければ、刃が鈍くなりよ
く切れなくなり、髪の毛が切られる感覚より抜かれる感
じを与え、使用者に不快感を誘発させることがある。
され、刃がどのように加工されているかによって使用感
及び使用寿命が異なる。また、使用寿命を向上させるた
めには、より硬度が高い材料を使用し、保存に注意を払
わなければならない。そうしなければ、刃が鈍くなりよ
く切れなくなり、髪の毛が切られる感覚より抜かれる感
じを与え、使用者に不快感を誘発させることがある。
【０００３】バリカン刃は、使用が終わると同時に機械
用刷毛できれいに掃除して消毒水に浸けて消毒後、水分
を拭き取った後、消毒ケースに入れて保管し頻繁に刃を
研ぐことにより長期使用が可能である。
用刷毛できれいに掃除して消毒水に浸けて消毒後、水分
を拭き取った後、消毒ケースに入れて保管し頻繁に刃を
研ぐことにより長期使用が可能である。
【０００４】バリカンにおいて、最も重要な部分は、直
接的に髪の毛と接触するバリカンの上刃と下刃表面であ
り、使用感及び寿命は該刃の表面硬度に依存する。した
がって、硬度が高い材料で製造することによって、バリ
カンの使用感を向上させ寿命を延長させることができる
が、硬度高くなるに伴って加工が難しく高価の材料使用
により材料費の上昇が伴うため好ましくない。
接的に髪の毛と接触するバリカンの上刃と下刃表面であ
り、使用感及び寿命は該刃の表面硬度に依存する。した
がって、硬度が高い材料で製造することによって、バリ
カンの使用感を向上させ寿命を延長させることができる
が、硬度高くなるに伴って加工が難しく高価の材料使用
により材料費の上昇が伴うため好ましくない。
【０００５】これに対する代案として、バリカン刃の表
面特性を向上させて同一な効果を得ることができる。表
面改質の手段としては、表面に膜を被せる物理的及び化
学的コーティング方法及び材料自体の表面を直接的に改
質させる方法があるが、お互いに一長一短があり、場合
によっては二つの方法を同時に適用しなければならな
い。材料自体の表面を改質する方法としては、機械的ま
たは化学的方法があるが、より近接表面を改質させるた
めに最近では、電子ビーム、レーザービーム、プラズマ
/イオンビーム等の効果が大きいと立証され、漸次その
応用範囲が拡がっている。
面特性を向上させて同一な効果を得ることができる。表
面改質の手段としては、表面に膜を被せる物理的及び化
学的コーティング方法及び材料自体の表面を直接的に改
質させる方法があるが、お互いに一長一短があり、場合
によっては二つの方法を同時に適用しなければならな
い。材料自体の表面を改質する方法としては、機械的ま
たは化学的方法があるが、より近接表面を改質させるた
めに最近では、電子ビーム、レーザービーム、プラズマ
/イオンビーム等の効果が大きいと立証され、漸次その
応用範囲が拡がっている。
【０００６】一例として、硬い材料の薄膜を比較的低価
の軟かい材料の表面にコーティングして表面硬度を向上
させ、材料費及び加工費の減少効果を得ることができ
る。しかし、この方法もまたお互いに異なる材料間の接
合力が時おり問題になり、薄膜が剥がれた場合 、即時
使用を中段しなければならない弊害があった。
の軟かい材料の表面にコーティングして表面硬度を向上
させ、材料費及び加工費の減少効果を得ることができ
る。しかし、この方法もまたお互いに異なる材料間の接
合力が時おり問題になり、薄膜が剥がれた場合 、即時
使用を中段しなければならない弊害があった。
【０００７】これらの問題を鑑みて、本発明者等は、バ
リカン刃の寿命を長くさせるためにバリカン刃の表面に
イオンビームを照射して表面を改質する方法に着眼して
実施しようとした。イオンビームを照射して、バリカン
刃の表面改質時に、どんなイオンをどの程度の強度で注
入するかによってその表面特性が異なるため、多様な方
法で実施した。
リカン刃の寿命を長くさせるためにバリカン刃の表面に
イオンビームを照射して表面を改質する方法に着眼して
実施しようとした。イオンビームを照射して、バリカン
刃の表面改質時に、どんなイオンをどの程度の強度で注
入するかによってその表面特性が異なるため、多様な方
法で実施した。
【０００８】その結果、窒素イオンビームをバリカン刃
の角と一定角度を維持するように照射して刃の鈍化現象
を防止しながら、イオン衝突によるスパッタリング効果
によって表面に存在する研磨残留物除去及び表面粗さを
減少させ、非常に硬いCr-N及びFe-N微細粒子を表面近く
に形成させる方法を確立し、前記方法によりバリカン表
面の摩擦係数を減少させ耐久性を向上させられるだけで
はなく、バリカン刃の寿命を向上させられることを見出
し、本発明を完成した。
の角と一定角度を維持するように照射して刃の鈍化現象
を防止しながら、イオン衝突によるスパッタリング効果
によって表面に存在する研磨残留物除去及び表面粗さを
減少させ、非常に硬いCr-N及びFe-N微細粒子を表面近く
に形成させる方法を確立し、前記方法によりバリカン表
面の摩擦係数を減少させ耐久性を向上させられるだけで
はなく、バリカン刃の寿命を向上させられることを見出
し、本発明を完成した。
【０００９】特許文献は特にない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、バリ
カン刃の寿命を長くする方法を提供することである。
カン刃の寿命を長くする方法を提供することである。
【００１１】また、本発明の他の目的は、バリカン刃の
寿命を長くするために、バリカン刃をイオンビームで表
面処理する方法を提供することである。
寿命を長くするために、バリカン刃をイオンビームで表
面処理する方法を提供することである。
【００１２】また、本発明のまた異なる目的は、イオン
を注入して表面硬度及び耐磨耗性が向上したバリカン刃
を提供することである。
を注入して表面硬度及び耐磨耗性が向上したバリカン刃
を提供することである。
【００１３】また、本発明のまた異なる目的は、刃の鈍
化現象を防止しながらイオン衝突によるスパッタリング
効果によって、表面に存在する研磨残留物除去及び表面
粗さを減少させる、表面改質方法を提供することであ
る。
化現象を防止しながらイオン衝突によるスパッタリング
効果によって、表面に存在する研磨残留物除去及び表面
粗さを減少させる、表面改質方法を提供することであ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、窒素イオンビームをバリカン刃の角と一定
角度を維持するように照射して、バリカン表面にCr-Nま
たはFe-N微細粒子を形成させ表面を改質する方法を提供
する。
に本発明は、窒素イオンビームをバリカン刃の角と一定
角度を維持するように照射して、バリカン表面にCr-Nま
たはFe-N微細粒子を形成させ表面を改質する方法を提供
する。
【００１５】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明で言及した「バリカン刃」は、通常的に使用される
全てのバリカン刃を含み、その材料もまた通常的に使用
されるステンレス鋼(stainless steel)を意味する。ス
テンレス鋼は、鉄(Fe)に12%以上のクロム(Cr)を添加
し、場合によって炭素(C)、ニッケル(Ni)、珪素(Si)、
マンガン(Mn)及びモリブデン(Mo)を少量包んだもので、
耐蝕性、耐熱性、表面特性等が優秀な特徴を示し、化学
成分及び金属組織により多様に区分でき、一例としてSU
S440A、SUS44OB、SUS431、SUS420及びSUS304等を含む。
本発明で使用とするバリカン刃の材料にも適切に利用
されていて、本発明では、種類を限定しない。
発明で言及した「バリカン刃」は、通常的に使用される
全てのバリカン刃を含み、その材料もまた通常的に使用
されるステンレス鋼(stainless steel)を意味する。ス
テンレス鋼は、鉄(Fe)に12%以上のクロム(Cr)を添加
し、場合によって炭素(C)、ニッケル(Ni)、珪素(Si)、
マンガン(Mn)及びモリブデン(Mo)を少量包んだもので、
耐蝕性、耐熱性、表面特性等が優秀な特徴を示し、化学
成分及び金属組織により多様に区分でき、一例としてSU
S440A、SUS44OB、SUS431、SUS420及びSUS304等を含む。
本発明で使用とするバリカン刃の材料にも適切に利用
されていて、本発明では、種類を限定しない。
【００１６】本発明で言及する「イオン注入」は、高い
エネルギーを持ったイオン化された元素を標的材料表面
に衝突させてイオンを材料内部に侵入させることを意味
するが、標的表面の原子や分子を蒸気状で放出させるス
パッタリング効果も伴う。この工程の変数としては、標
的材料、入射エネルギー、入射角、イオン量等の変数が
あり、本発明では最適の条件を提示する。
エネルギーを持ったイオン化された元素を標的材料表面
に衝突させてイオンを材料内部に侵入させることを意味
するが、標的表面の原子や分子を蒸気状で放出させるス
パッタリング効果も伴う。この工程の変数としては、標
的材料、入射エネルギー、入射角、イオン量等の変数が
あり、本発明では最適の条件を提示する。
【００１７】本発明で言及されたイオンは、通常的に使
用される窒素ガス(N)、炭素ガス(C)、アルゴンガス(A
r)、ヘリウムガス(He)、キセノンガス(Xe)、水素ガス
(H)、重水素ガス(D)等を含み、各々単独または混合して
使用可能で、本発明は材料特性上イオン注入後の窒化物
の形成が重要であるため窒素ガスを使用した。
用される窒素ガス(N)、炭素ガス(C)、アルゴンガス(A
r)、ヘリウムガス(He)、キセノンガス(Xe)、水素ガス
(H)、重水素ガス(D)等を含み、各々単独または混合して
使用可能で、本発明は材料特性上イオン注入後の窒化物
の形成が重要であるため窒素ガスを使用した。
【００１８】詳細には、本発明では、バリカン刃の表面
を改質するために、50〜300keVエネルギー範囲の窒素イ
オンビームをバリカン刃の表面と30〜45°の角度を維持
するように照射する。
を改質するために、50〜300keVエネルギー範囲の窒素イ
オンビームをバリカン刃の表面と30〜45°の角度を維持
するように照射する。
【００１９】前記注入されるエネルギーは、イオン照射
処理されたバリカン刃の表面特性に関係する。一般的に
注入されるイオンのエネルギーが高ければ高いほど、ま
たイオンの注入量が多ければ多いほど表面改質がさらに
進行し硬度がさらに増加され、表面の酸化物及び不純物
の除去がより容易になり、多すぎる場合は、照射損傷等
の逆効果が現れ、作業費用もまた上昇するため、好まし
い物性を示し適切な費用が所要される条件に調節しなけ
ればならない。
処理されたバリカン刃の表面特性に関係する。一般的に
注入されるイオンのエネルギーが高ければ高いほど、ま
たイオンの注入量が多ければ多いほど表面改質がさらに
進行し硬度がさらに増加され、表面の酸化物及び不純物
の除去がより容易になり、多すぎる場合は、照射損傷等
の逆効果が現れ、作業費用もまた上昇するため、好まし
い物性を示し適切な費用が所要される条件に調節しなけ
ればならない。
【００２０】本発明のバリカン刃は、前記範囲のエネル
ギーを持ったイオンが注入されることによって別途の熱
処理なしに表面に硬度が高い窒化物が形成され、刃の表
面に刺さった研磨残留物を除去し表面の粗さが減少さ
れ、バリカン刃の耐久性を向上させられる。この時、イ
オンは5×1016〜5×1017 イオン数/cm2 で注入すること
が適切である。
ギーを持ったイオンが注入されることによって別途の熱
処理なしに表面に硬度が高い窒化物が形成され、刃の表
面に刺さった研磨残留物を除去し表面の粗さが減少さ
れ、バリカン刃の耐久性を向上させられる。この時、イ
オンは5×1016〜5×1017 イオン数/cm2 で注入すること
が適切である。
【００２１】しかし、前記範囲未満であれば、表面での
窒化物形成が不足し所望の物性を得られず、超過すれば
前記の逆効果を誘発し得る。
窒化物形成が不足し所望の物性を得られず、超過すれば
前記の逆効果を誘発し得る。
【００２２】特に、本発明では、注入されるイオンとバ
リカンの傾斜角度が、改質されたバリカン刃の表面耐久
性に大きく関与する。
リカンの傾斜角度が、改質されたバリカン刃の表面耐久
性に大きく関与する。
【００２３】イオンがバリカンの刃の表面に垂直に注入
されると、刃が鈍くなる短所があり、一定な傾斜角度で
注入する。このような傾斜は、自然に表面のスパッタリ
ングを誘発し、バリカン刃の表面に刺さった研磨残留物
を除去して表面粗さをさらに減少させられるようにな
る。
されると、刃が鈍くなる短所があり、一定な傾斜角度で
注入する。このような傾斜は、自然に表面のスパッタリ
ングを誘発し、バリカン刃の表面に刺さった研磨残留物
を除去して表面粗さをさらに減少させられるようにな
る。
【００２４】好ましくは、前記角度は刃の角の半分でな
ければならず、例えば刃の角度が60°なら入射ビームと
刃の表面との角度は、30°にしなければならない。しか
し、照射されるイオンの傾斜角が小さいほど注入される
窒素の注入深さが減るため同一の効果を得るためにはイ
オンエネルギーを高めなければならない。
ければならず、例えば刃の角度が60°なら入射ビームと
刃の表面との角度は、30°にしなければならない。しか
し、照射されるイオンの傾斜角が小さいほど注入される
窒素の注入深さが減るため同一の効果を得るためにはイ
オンエネルギーを高めなければならない。
【００２５】本発明の好ましい実施例によると、SUS404
Aからなるステンレス鋼のバリカンの刃に対して窒素イ
オンを注入して表面を観察した結果、注入された大部分
の窒素が窒化物を形成し、詳細には、Fe-N、Cr-Nである
ことを確認した。
Aからなるステンレス鋼のバリカンの刃に対して窒素イ
オンを注入して表面を観察した結果、注入された大部分
の窒素が窒化物を形成し、詳細には、Fe-N、Cr-Nである
ことを確認した。
【００２６】本発明の好ましい他の実施例によると、SU
S404Aからなるステンレス鋼のバリカンの刃に対して窒
素イオンを注入して表面改質を行なったものとそうでな
い場合の機械的性質-耐磨耗性-を測定した結果、表面改
質された場合がそうでない場合に比べて耐磨耗性が3倍
以上増加したことを確認できた。また、表面粗さにおい
ても2倍程度減少して表面状態が相当に滑らかであるこ
とが分かった。
S404Aからなるステンレス鋼のバリカンの刃に対して窒
素イオンを注入して表面改質を行なったものとそうでな
い場合の機械的性質-耐磨耗性-を測定した結果、表面改
質された場合がそうでない場合に比べて耐磨耗性が3倍
以上増加したことを確認できた。また、表面粗さにおい
ても2倍程度減少して表面状態が相当に滑らかであるこ
とが分かった。
【００２７】本発明の好ましいさらに他の実施例によれ
ば、SUS404Aからなるステンレス鋼のバリカンの刃に対
して30°及び45°の傾斜で窒素イオンを注入した結果、
二つの場合ともバリカン表面に窒化物を形成したが、45
°の場合が30°の場合よりさらに深い所まで窒素元素が
注入されていることが分かった。
ば、SUS404Aからなるステンレス鋼のバリカンの刃に対
して30°及び45°の傾斜で窒素イオンを注入した結果、
二つの場合ともバリカン表面に窒化物を形成したが、45
°の場合が30°の場合よりさらに深い所まで窒素元素が
注入されていることが分かった。
【００２８】一方、本発明のイオン注入を行なうために
使用される装置は、通常的に使用されているイオン注入
装置であり、本発明ではその具体的な構成要素を限定し
ない。
使用される装置は、通常的に使用されているイオン注入
装置であり、本発明ではその具体的な構成要素を限定し
ない。
【００２９】本発明の実施例では、本出願人により出願
された大韓民国特許第143,433号に記載されたイオン注
入機を使用し、気体イオンを引出及び加速してイオンの
種類及びエネルギー、イオン電流密度及びイオン量を適
切に調節しながら使用した。
された大韓民国特許第143,433号に記載されたイオン注
入機を使用し、気体イオンを引出及び加速してイオンの
種類及びエネルギー、イオン電流密度及びイオン量を適
切に調節しながら使用した。
【００３０】本発明のイオン注入により表面に窒化物が
形成されたバリカン刃は、表面硬度が向上し、表面に存
在する研磨残留物が除去され表面粗さが減少されること
によって使用寿命が延長される優秀な表面特性を示す。
特に、本発明のイオン注入による表面改質方法は、バリ
カン刃をある程度使用した以後にも再び研磨及びイオン
注入によって窒化物の再生が可能であるため、とても経
済的に使用できる。
形成されたバリカン刃は、表面硬度が向上し、表面に存
在する研磨残留物が除去され表面粗さが減少されること
によって使用寿命が延長される優秀な表面特性を示す。
特に、本発明のイオン注入による表面改質方法は、バリ
カン刃をある程度使用した以後にも再び研磨及びイオン
注入によって窒化物の再生が可能であるため、とても経
済的に使用できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。しかし、下記の実施例は、本発明を説明するため
の実施例の一例にすぎず、本発明がこれに限定されるも
のではない。また、本発明が属する技術分野の通常の知
識を持った者なら請求範囲に記載された本発明の保護範
囲内で多様な補完及び変形が可能である。
する。しかし、下記の実施例は、本発明を説明するため
の実施例の一例にすぎず、本発明がこれに限定されるも
のではない。また、本発明が属する技術分野の通常の知
識を持った者なら請求範囲に記載された本発明の保護範
囲内で多様な補完及び変形が可能である。
【００３２】<実施例 1 >SUS440A (C:0.6-0.75, Mn: 1.
00, Si: 1.00, Cr: 16-18.00, P:0.04, S: 0.03，Mo:0.
75)からなるステンレス鋼素材のバリカンの刃を表面粗
さ約0.04μmに研磨した後、表面にイオン注入機を利用
してイオンエネルギー70keVの窒素イオンを5×1016イオ
ン数/cm2 、30°及び45°の傾斜で注入して表面を改質
した。
00, Si: 1.00, Cr: 16-18.00, P:0.04, S: 0.03，Mo:0.
75)からなるステンレス鋼素材のバリカンの刃を表面粗
さ約0.04μmに研磨した後、表面にイオン注入機を利用
してイオンエネルギー70keVの窒素イオンを5×1016イオ
ン数/cm2 、30°及び45°の傾斜で注入して表面を改質
した。
【００３３】
【表 1】
【００３４】A. 表面化学分析
前記表面改質されたバリカン刃の表面特性を調査するた
めにオージェ(Auger)電子スペクトル分析、X-線光電子
スペクトル分析(XPS)を下記のごとく行なった。
めにオージェ(Auger)電子スペクトル分析、X-線光電子
スペクトル分析(XPS)を下記のごとく行なった。
【００３５】1) オージェ(Auger)電子スペクトル分析
前記表面改質されたバリカン表面にイオンを注入して表
面から深さ方向に削り出しながら、残留する窒素元素分
布をデプスプロファイル測定(depth profiling)技術で
分析した。その結果を図1に示した。
面から深さ方向に削り出しながら、残留する窒素元素分
布をデプスプロファイル測定(depth profiling)技術で
分析した。その結果を図1に示した。
【００３６】図1は、スパッタリング時間による窒素原
子の表面での深さ方向分布を示すグラフで、窒素元素が
相当な深さまで注入していることを確認でき、30°で照
射した場合より45°で照射する場合、さらに深い所まで
注入されたことを確認し、傾斜角が小さいほど窒素の注
入深さが減ることが分かった。
子の表面での深さ方向分布を示すグラフで、窒素元素が
相当な深さまで注入していることを確認でき、30°で照
射した場合より45°で照射する場合、さらに深い所まで
注入されたことを確認し、傾斜角が小さいほど窒素の注
入深さが減ることが分かった。
【００３７】2) X-線光電子スペクトル分析
前記表面改質されたバリカン刃の表面をX-線分析機を利
用してX-線分析を実施した。その結果を図2及び図3に示
した。
用してX-線分析を実施した。その結果を図2及び図3に示
した。
【００３８】図2及び図3は、図1の結果の窒素イオン注
入されたType 440A表面に注入された窒素の化学状態を
示すX-ray光電子スペクトルであり、図2の表面の窒素に
対して図3の内部の窒素は、大部分Fe-N及びCr-Nのよう
な窒化物を形成したことを確認し、注入された大部分の
窒素が窒化物を形成していることが分かる。
入されたType 440A表面に注入された窒素の化学状態を
示すX-ray光電子スペクトルであり、図2の表面の窒素に
対して図3の内部の窒素は、大部分Fe-N及びCr-Nのよう
な窒化物を形成したことを確認し、注入された大部分の
窒素が窒化物を形成していることが分かる。
【００３９】B. 表面物理的特性
前記表面改質されたバリカン刃の表面特性を調査するた
めにPin-On-Disk（ピン・オン・ディスク）タイプの摩
擦磨耗試験機を利用して、より使用環境に近づけるため
ピンの代りにボール(Ball)を使用した。前記バリカン刃
の面とボール(ball)間の摩擦磨耗実験を行なった。この
時、より短い時間に結果を知るために、実際使用荷重よ
りさらに高い500gfのスチールボールとアルミナボール
を使用して荷重を与え、その結果を図4〜図5に示した。
二種類の異なったボールを使用した理由は、通常的にバ
リカンの下刃は常にスチールだが、上刃はスチールとセ
ラミックの二つの場合があるからである。
めにPin-On-Disk（ピン・オン・ディスク）タイプの摩
擦磨耗試験機を利用して、より使用環境に近づけるため
ピンの代りにボール(Ball)を使用した。前記バリカン刃
の面とボール(ball)間の摩擦磨耗実験を行なった。この
時、より短い時間に結果を知るために、実際使用荷重よ
りさらに高い500gfのスチールボールとアルミナボール
を使用して荷重を与え、その結果を図4〜図5に示した。
二種類の異なったボールを使用した理由は、通常的にバ
リカンの下刃は常にスチールだが、上刃はスチールとセ
ラミックの二つの場合があるからである。
【００４０】図4及び図5は、500gfのスチールボールを
使用してバリカン刃の耐磨耗性を調べるための磨耗軌跡
に関する摩擦係数の相関関係を示したグラフである。各
々イオン注入前(図4)及び注入後(図5)のバリカン刃の耐
磨耗性を示す。
使用してバリカン刃の耐磨耗性を調べるための磨耗軌跡
に関する摩擦係数の相関関係を示したグラフである。各
々イオン注入前(図4)及び注入後(図5)のバリカン刃の耐
磨耗性を示す。
【００４１】前記図4及び図5に示したように、バリカン
刃を表面処理した場合、摩擦係数が急激に上昇する磨耗
軌跡がずっと長く、表面処理をしていない場合に比べて
約1.5倍耐磨耗性が向上したことを確認できた。
刃を表面処理した場合、摩擦係数が急激に上昇する磨耗
軌跡がずっと長く、表面処理をしていない場合に比べて
約1.5倍耐磨耗性が向上したことを確認できた。
【００４２】図6及び図7は、500gfアルミナボールを使
用して測定した磨耗軌跡に関する摩擦係数の相関関係を
示したグラフである。各々イオン注入前(図6)及び注入
後(図7)のバリカン刃の耐磨耗性を示す。
用して測定した磨耗軌跡に関する摩擦係数の相関関係を
示したグラフである。各々イオン注入前(図6)及び注入
後(図7)のバリカン刃の耐磨耗性を示す。
【００４３】図6及び図7も前記で示したのと類似してい
て、バリカン刃を表面処理した場合、摩擦係数が急激に
上昇する磨耗軌跡がずっと長く、表面処理をしていない
場合に比べて約3 倍耐磨耗性が向上したことを確認でき
た。
て、バリカン刃を表面処理した場合、摩擦係数が急激に
上昇する磨耗軌跡がずっと長く、表面処理をしていない
場合に比べて約3 倍耐磨耗性が向上したことを確認でき
た。
【００４４】C. 表面粗さ特性
前記表面改質されたバリカン刃の表面特性を調査するた
めに、イオン注入前及び注入後の表面粗さを、ミツトヨ
(Mitutoyo)モデル ストフテスト(Sutftest)SJ-301を使
用して測定した。
めに、イオン注入前及び注入後の表面粗さを、ミツトヨ
(Mitutoyo)モデル ストフテスト(Sutftest)SJ-301を使
用して測定した。
【００４５】前記実施例で製造した窒素イオンが注入さ
れたステンレス鋼の表面粗さを、窒素イオンを注入して
いない試験片と比較した結果、色々な異る表面粗さに対
してその減少が確認され、 最終製品の場合、イオン注
入前に平均0.04μmだった表面が、イオン注入後は約0.0
2μmに減少した。
れたステンレス鋼の表面粗さを、窒素イオンを注入して
いない試験片と比較した結果、色々な異る表面粗さに対
してその減少が確認され、 最終製品の場合、イオン注
入前に平均0.04μmだった表面が、イオン注入後は約0.0
2μmに減少した。
【００４６】D. 結論
本実施例により機械加工後表面研磨されたSS440A(C:0.6
-0.75, Mn: 1.00, Si:1.00, Cr: 16-18.00, P:0.04, S:
0.03, Mo:0.75)部品に45°及び30°の入射角で70keV窒
素イオン(5×1016/cm2)を衝突させ、スパッタリングに
よる研磨残留物除去及び表面粗さ減少、そしてイオン注
入による窒化物形成等に関して調査した。
-0.75, Mn: 1.00, Si:1.00, Cr: 16-18.00, P:0.04, S:
0.03, Mo:0.75)部品に45°及び30°の入射角で70keV窒
素イオン(5×1016/cm2)を衝突させ、スパッタリングに
よる研磨残留物除去及び表面粗さ減少、そしてイオン注
入による窒化物形成等に関して調査した。
【００４７】表面粗さは、イオン衝突前0.04μmだった
ものが衝突後0.02μmに減少し、XPS分析結果、表面のダ
イアモンド研磨剤残留物は、イオンビームスパッタリン
グ効果により除去されていて、N1s電子の結合エネルギ
ーを調査した結果、内部表面(subsurface)にCrNとFeN等
が形成されていた。
ものが衝突後0.02μmに減少し、XPS分析結果、表面のダ
イアモンド研磨剤残留物は、イオンビームスパッタリン
グ効果により除去されていて、N1s電子の結合エネルギ
ーを調査した結果、内部表面(subsurface)にCrNとFeN等
が形成されていた。
【００４８】
【発明の効果】以上で詳しく見たように、本発明により
窒素イオンビームをバリカン刃の角と一定角度を維持す
るように照射し、刃の鈍化現象を防止しながらイオン衝
突によるスパッタリング効果によって表面に存在する研
磨残留物除去及び表面粗さを減少させ、非常に硬いCr-N
及びFe-N微細粒子を表面に形成させ表面特性を改善し
た。その結果、バリカン刃の表面の摩擦係数を減少さ
せ、耐久性を向上させられるだけではなくバリカン刃の
寿命を向上させられるようになった。特に、本発明は、
ある程度磨耗後、再び研磨及びイオン注入によって再生
でき、薄膜蒸着に比べて経済的であり、バリカンの場合
は上下刃の圧力は500gf以下で極甚な磨耗環境ではなく
面間摩擦であるため、相当な寿命向上を期待できる。
窒素イオンビームをバリカン刃の角と一定角度を維持す
るように照射し、刃の鈍化現象を防止しながらイオン衝
突によるスパッタリング効果によって表面に存在する研
磨残留物除去及び表面粗さを減少させ、非常に硬いCr-N
及びFe-N微細粒子を表面に形成させ表面特性を改善し
た。その結果、バリカン刃の表面の摩擦係数を減少さ
せ、耐久性を向上させられるだけではなくバリカン刃の
寿命を向上させられるようになった。特に、本発明は、
ある程度磨耗後、再び研磨及びイオン注入によって再生
でき、薄膜蒸着に比べて経済的であり、バリカンの場合
は上下刃の圧力は500gf以下で極甚な磨耗環境ではなく
面間摩擦であるため、相当な寿命向上を期待できる。
【図1】バリカン刃の材料のType 440A表面に70keV窒素
イオンをイオン量5x101 6/cm2で30度及び45度の傾斜角で
注入した場合のスパッタリング時間による窒素原子の表
面での深さ方向分布を示したグラフである。
イオンをイオン量5x101 6/cm2で30度及び45度の傾斜角で
注入した場合のスパッタリング時間による窒素原子の表
面での深さ方向分布を示したグラフである。
【図2】図1の窒素イオンが注入されたType 440A表面に
注入された窒素の化学状態を示すX-ray光電子スペクト
ルである。
注入された窒素の化学状態を示すX-ray光電子スペクト
ルである。
【図3】図1の窒素イオンが注入されたType 440A表面に
注入された窒素の化学状態を示すX-ray光電子スペクト
ルである。
注入された窒素の化学状態を示すX-ray光電子スペクト
ルである。
【図4】イオンが注入されていないType 440A表面に500g
fのスチールボール(steel ball)で磨耗実験をした結果
を示すグラフである。
fのスチールボール(steel ball)で磨耗実験をした結果
を示すグラフである。
【図5】70keV窒素イオンをイオン量5x1016/cm2で、30度
の傾斜角で注入したType 440A表面に500gfのスチールボ
ール(steel ball)で磨耗実験をした結果を示すグラフで
ある。
の傾斜角で注入したType 440A表面に500gfのスチールボ
ール(steel ball)で磨耗実験をした結果を示すグラフで
ある。
【図6】イオンが注入されていないType 440A表面に500g
fのアルミナボールで磨耗実験をした結果を示すグラフ
である。
fのアルミナボールで磨耗実験をした結果を示すグラフ
である。
【図7】70keV窒素イオンをイオン量5x1016/cm2で、30度
の傾斜角で注入したType 440A表面に500gfのアルミナボ
ールで磨耗実験をした結果を示すグラフである。
の傾斜角で注入したType 440A表面に500gfのアルミナボ
ールで磨耗実験をした結果を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ビュンホ・チョイ
大韓民国 ソウル 137−044、セオチョウ
−ク、バンポ ４−ドン、バンポミド ア
パート ＃305−1513
(72)発明者 イェヒュン・リー
大韓民国 デジョン 302−753、セオ−
ク、ウォルピオン ２−ドン、ハナレウム
アパート ＃106−101
Ｆターム(参考） 3C056 CA18 CA24
4K029 AA02 AA29 BA55 BA58 BC02
CA10
Claims (5)
- 【請求項 1】ステンレス鋼材質のバリカン刃の形状によ
り30°〜60°の傾斜角でイオンを注入して表面に窒化物
を形成させるバリカン刃の表面改質方法。 - 【請求項 2】前記ステンレス鋼が、通常的なバリカン刃
の材料に使用されるSUS440A、SUS440B、SUS431、SUS420
及びSUS304からなる群の中から選ばれる、請求項1に記
載の方法。 - 【請求項 3】前記イオンが、窒素(N)単独または炭素(C)
を含む他のイオンを同時に使用する、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項 4】前記イオンのエネルギー範囲が、50〜300k
eVである、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項 5】前記イオンの注入量が、5×1016〜5×1017
イオン数/cm2である、請求項1〜3のいずれかに記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0025926A KR100466536B1 (ko) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 이온 조사에 의한 이용기 날의 표면처리 방법 |
| KR2002-25926 | 2002-05-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003326000A true JP2003326000A (ja) | 2003-11-18 |
| JP4285636B2 JP4285636B2 (ja) | 2009-06-24 |
Family
ID=29398506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003132079A Expired - Lifetime JP4285636B2 (ja) | 2002-05-10 | 2003-05-09 | イオン照射によるバリカン刃の表面処理方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030208912A1 (ja) |
| JP (1) | JP4285636B2 (ja) |
| KR (1) | KR100466536B1 (ja) |
| DE (1) | DE10321046A1 (ja) |
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| FR2939150B1 (fr) * | 2008-12-01 | 2011-10-21 | Quertech Ingenierie | Procede de traitement d'une partie metallique par un faisceau d'ions |
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| CN111941475B (zh) * | 2014-12-22 | 2022-05-24 | 比克-维尔莱克 | 剃须刀片 |
| RU2602589C1 (ru) * | 2015-06-09 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук | Способ поверхностной обработки углеродистой стали |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3900636A (en) * | 1971-01-21 | 1975-08-19 | Gillette Co | Method of treating cutting edges |
| KR880005354A (ko) * | 1986-10-08 | 1988-06-28 | 나까무라 겐조 | 전자 작동기 |
| GB8821944D0 (en) * | 1988-09-19 | 1988-10-19 | Gillette Co | Method & apparatus for forming surface of workpiece |
| JPH04214854A (ja) * | 1990-12-14 | 1992-08-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 窒化ほう素膜の形成方法 |
| CA2060956C (en) * | 1991-02-12 | 2000-04-11 | Jesse N. Matossian | Evaluation of the extent of wear of articles |
| JP3133388B2 (ja) * | 1991-05-27 | 2001-02-05 | 三洋電機株式会社 | ステンレス鋼の耐食性改善方法 |
| KR960007815A (ko) * | 1994-08-16 | 1996-03-22 | 김대철 | 표면에 세라믹 피막이 코팅된 착즙기용 쌍기어 및 그 코팅방법 |
| US5630275A (en) * | 1994-08-23 | 1997-05-20 | Warner-Lambert Company | Multi-blade razor head with improved performance |
| JPH08199357A (ja) * | 1995-01-23 | 1996-08-06 | Nippon Steel Corp | 耐摩耗刃物工具及びその製造方法 |
| JPH111764A (ja) * | 1997-06-10 | 1999-01-06 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 |
-
2002
- 2002-05-10 KR KR10-2002-0025926A patent/KR100466536B1/ko active IP Right Grant
-
2003
- 2003-05-06 US US10/431,230 patent/US20030208912A1/en not_active Abandoned
- 2003-05-09 JP JP2003132079A patent/JP4285636B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-10 DE DE10321046A patent/DE10321046A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100466536B1 (ko) | 2005-01-15 |
| JP4285636B2 (ja) | 2009-06-24 |
| US20030208912A1 (en) | 2003-11-13 |
| DE10321046A1 (de) | 2003-12-04 |
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