JP2690792B2 - Cutting tool manufacturing method - Google Patents

Cutting tool manufacturing method

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JP2690792B2 JP29048889A JP29048889A JP2690792B2 JP 2690792 B2 JP2690792 B2 JP 2690792B2 JP 29048889 A JP29048889 A JP 29048889A JP 29048889 A JP29048889 A JP 29048889A JP 2690792 B2 JP2690792 B2 JP 2690792B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気かみそり、バリカン、芝刈機、はさ
み、カッター、小刀等に適用される刃物、特に、櫛状刃
もしくは網目状刃などのように複雑な形状で、かつ、刃
材が高硬度の刃物の製造に有効な方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is applicable to blades applied to electric razors, hair clippers, lawn mowers, scissors, cutters, knives, etc., particularly comb blades or mesh blades. The present invention relates to a method effective for manufacturing a blade having a complicated shape and a blade material having high hardness.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、特開昭50−84355号公報、特開昭52−68553号公
報に開示されているように、金属刃の表面に酸化物をコ
ーティングすることにより、耐摩耗性・耐腐食性が向上
することが知られている。金属刃に酸化物をコーティン
グする方法としては、特開昭52−92655号公報に開示さ
れているイオンプレーティングのような物理蒸着もしく
は化学蒸着法がある。また、最近では、金属刃にTiNやZ
rN膜をスパッター法でコーティングしたり、ZrO2系セラ
ミック焼結体で刃全体を形成したりするようになってき
ている。
Conventionally, as disclosed in JP-A-50-84355 and JP-A-52-68553, wear resistance and corrosion resistance are improved by coating the surface of a metal blade with an oxide. It is known. As a method for coating the metal blade with an oxide, there is a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method such as ion plating disclosed in JP-A-52-92655. Recently, metal blades such as TiN and Z
The rN film is being coated by the sputtering method, or the entire blade is made of a ZrO 2 ceramic sintered body.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、前述のイオンプレーティングやスパッターの
ような方法だと、被膜の厚みを充分にとることが困難で
ある。また、方法が複雑なために、刃の両面に同時にコ
ーティングすることができなかったり、あるいは、複雑
な形状の刃にコーティングすることが困難であったりす
るといった欠点を有していた。
However, it is difficult to obtain a sufficient thickness of the coating film by a method such as the above-mentioned ion plating or sputtering. In addition, since the method is complicated, it is impossible to simultaneously coat both sides of the blade, or it is difficult to coat a blade having a complicated shape.

さらに、平面性の良好な金属板にコーティングした場
合、同金属板と被膜との密着性が弱いという問題を有し
ている。これを改善するために、金属板と被膜との間に
アンカー効果を持たせているが、このためには金属板に
微細な凹凸をつけるなど複雑な工程が必要となってい
た。
Further, when coated on a metal plate having good flatness, there is a problem that the adhesion between the metal plate and the coating is weak. In order to improve this, an anchor effect is provided between the metal plate and the coating, but for this purpose, a complicated process such as making fine irregularities on the metal plate is required.

また、ZrO2系バルク焼結体を刃として使う場合、寸法
精度が低かったり、金属刃に比べて靭性がないため刃先
が欠けたりするなどの問題があった。
Further, when using a ZrO 2 -based bulk sintered body as a blade, there were problems such as low dimensional accuracy and lack of toughness as compared with a metal blade, resulting in chipping of the blade tip.

以上に述べた従来法は、それぞれに問題点をかかえて
いるため、産業上有利ではない。
The above-mentioned conventional methods are not industrially advantageous because they have their own problems.

発明者らは、酸化アルミニウムで被覆した刃物の製造
方法について種々の検討を重ねた結果、ステンレス母材
に密着度良く酸化アルミニウムが析出した高Al含有フェ
ライト系ステンレス鋼および高Al含有オーステナイト系
ステンレス鋼を用いることによって切れ味の良い刃物を
優れた生産性で供給できることを知見した。
As a result of repeated studies on the method for manufacturing a blade coated with aluminum oxide, the inventors have found that high Al-containing ferritic stainless steel and high Al-containing austenitic stainless steel in which aluminum oxide is deposited on the stainless base material with good adhesion. It has been found that the use of can provide a sharp blade with excellent productivity.

しかしながら、上記2種類のステンレス鋼自体の硬度
は室温でのビッカース硬度値が150〜250の範囲であっ
て、あまり高くなく、刃物としての寿命には問題があっ
た。
However, the hardness of the above-mentioned two types of stainless steel itself is not so high that the Vickers hardness value at room temperature is in the range of 150 to 250, and there is a problem in the life as a blade.

そこで、この発明は、これらの問題点を解決するため
に提案されたもので、母材が高硬度で、櫛状刃や網目状
刃のような複雑な形状を有する刃に対しても、全面を効
率良く、密着度の充分な酸化物でコーティングすること
のできる刃物の製造方法を提供することを課題とする。
Therefore, the present invention has been proposed in order to solve these problems, the base material has a high hardness, even for blades having a complicated shape such as a comb-shaped blade or a mesh-shaped blade, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a blade capable of efficiently coating an oxide with an oxide having sufficient adhesion.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題を解決するために、この発明にかかる刃物の
製造方法は、合わせ板がアルミニウム含有のステンレス
鋼であり母材が高硬度鋼であるクラッド材を刃物形状に
成形したものを、800℃以上、1300℃以下の温度で酸化
雰囲気中で加熱し、前記ステンレス鋼の表面に酸化アル
ミニウム膜を析出させるようにしている。
In order to solve the above problems, the manufacturing method of the blade according to the present invention, the laminated plate is aluminum-containing stainless steel, the base material is a high hardness steel clad material molded into a blade shape, 800 ℃ or more The aluminum oxide film is deposited on the surface of the stainless steel by heating in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1300 ° C. or lower.

この発明で用いるアルミニウム含有ステンレス鋼は、
たとえば、下記またはの組成を持つ合金である。
The aluminum-containing stainless steel used in this invention is
For example, an alloy having the following composition.

組成が重量%で、Cr:15〜30%、Ni:0〜10%、Al:
2〜6%、Ti、Nb、Zr、Y、Hf、Ce、La、NdおよびGdの
うちの少なくとも1つの元素:0.05〜1.0%、ならびに、
残部:実質的にFeであるFe−Cr−(Ni)−Al系合金。
The composition is wt%, Cr: 15-30%, Ni: 0-10%, Al:
2-6%, at least one element of Ti, Nb, Zr, Y, Hf, Ce, La, Nd and Gd: 0.05-1.0%, and
Remainder: Fe-Cr- (Ni) -Al based alloy which is substantially Fe.

組成が重量%で、Ni:12〜40%、Cr:9〜24%、Al:
4〜7%、Ti、NbおよびZrのうちの少なくとも1つの元
素:0.1〜0.8%、希土類元素およびHfのうちの少なくと
も1つの元素:0.05〜0.2%、ならびに、残部:実質的に
FeであるFe−Ni−Cr−Al系合金。
The composition is wt%, Ni: 12-40%, Cr: 9-24%, Al:
4 to 7%, at least one element of Ti, Nb and Zr: 0.1 to 0.8%, at least one element of rare earth element and Hf: 0.05 to 0.2%, and the balance: substantially
Fe-Ni-Cr-Al-based alloy that is Fe.

希土類元素としては、たとえば、Y、Ce、La、Nd、Gd
等が用いられる。
Examples of rare earth elements include Y, Ce, La, Nd, and Gd.
Are used.

残部が実質的にFeであるとは、残部がすべてFeである
場合のみを言うのではなく、たとえば、残部がFe以外に
不可避的に存在している不純物も含んでいる場合も意味
している。
The fact that the balance is substantially Fe does not only mean that the balance is all Fe, but also means that the balance also contains impurities inevitably present in addition to Fe. .

この発明で用いる高硬度鋼は、市販されている高硬度
材の中でも、アルミニウム含有ステンレス鋼の酸化アル
ミニウム析出のための熱処理が800℃〜1300℃であるこ
とから、まず耐熱性があること、さらには、クラッド化
するときにはアルミニウム含有ステンレス鋼に比べて高
変形抵抗を有し、クラッド化を可能にすること、酸化ア
ルミニウム析出処理の後に母材を硬化処理で高硬度化す
ることが望ましいことから、下記のものが適当である。
たとえば、高硬度工具鋼、刃物用ステンレス鋼、オース
テナイト系やセミオーステナイト系を中心とするPHステ
ンレス鋼、マルエージ鋼、高Cr−Niオーステナイト系耐
熱鋼、あるいは、超耐熱鋼などが挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
The high-hardness steel used in the present invention is, among commercially available high-hardness materials, the heat treatment for aluminum oxide precipitation of aluminum-containing stainless steel is 800 ° C. to 1300 ° C., so that it has heat resistance first, and Is higher in deformation resistance than aluminum-containing stainless steel when clad, and it is desirable to make it clad, and to harden the base material by hardening treatment after the aluminum oxide precipitation treatment, The following are suitable:
For example, high hardness tool steel, stainless steel for cutlery, PH stainless steel centering on austenitic and semi-austenitic, maraging steel, high Cr-Ni austenitic heat resistant steel, or super heat resistant steel, etc. It is not limited to.

発明者らは、鋭意研究の結果、上記特定の組成を有す
るFe−Cr−(Ni)−Al系合金を酸化性雰囲気中で800〜1
300℃にたとえば0.5時間以上加熱して、あるいは、上記
特定の組成を有するFe−Ni−Cr−Al系合金を酸化性雰囲
気で800〜1300℃にたとえば10時間以上加熱して、緻密
で、下地である前記合金との密着性の良好な酸化アルミ
ニウムを前記合金表面に析出させることにより、上記課
題のうち、櫛状刃や網目状刃などのような複雑な形状を
有する刃に対しても全面に酸化アルミニウムをコーティ
ングさせることができることを見出した。この酸化アル
ミニウム被膜4は、第3図にみるように、単に下地であ
る合金5の上に平板状に形成されるのではなく、下地か
らの析出過程で、第2図にみるように、合金5にいわば
根6…がはえたように形成される。それゆえ、合金5と
の密着性が極めて優れている。このような方法だと、複
雑な形状の刃についても、細部まで容易に全面コーティ
ングが可能であり、また、合金5に根が生えたように形
成された酸化アルミニウム被膜4の厚みt(この厚みt
は、第2図にみるように、いわゆる根の部分を除いた最
小の厚みである)についても熱処理温度および/または
熱処理時間を適宜調整することで、所望の量、たとえ
ば、上記Fe−Cr−(Ni)−Al系合金の場合1〜30μmに
することが可能であり、上記Fe−Cr−Al系合金の場合1
〜10μmにすることが可能である。さらに、このような
方法をイオンプレーティング法やスパッター法と比較す
ると、前述のとおり酸化物は合金の内部より合金に根が
生えたように析出しているために、密着性ははるかに優
れている。また、前記合金5は合わせ板となって、高硬
度鋼7からなる母材とクラッド材を構成しており、同高
硬度鋼7は、元来、硬度が高い上、必要に応じて、酸化
アルミニウム被膜形成後、さらに硬化熱処理を施すこと
によって硬化させるので刃材としては高硬度材となって
いる。それゆえ、セラミック焼結体で刃物全体を形成す
るときのようなも問題(たとえば、寸法精度が低い、刃
先が欠ける)がないのである。
As a result of earnest research, the inventors have found that a Fe-Cr- (Ni) -Al-based alloy having the above-mentioned specific composition is 800-1 in an oxidizing atmosphere.
For example, by heating to 300 ° C for 0.5 hours or more, or by heating the Fe-Ni-Cr-Al-based alloy having the above-mentioned specific composition at 800 to 1300 ° C for 10 hours or more in an oxidizing atmosphere, a dense, undercoat By precipitating aluminum oxide having good adhesion with the alloy on the surface of the alloy, among the above problems, even for blades having complicated shapes such as comb-shaped blades and mesh-shaped blades It has been found that aluminum can be coated with aluminum oxide. As shown in FIG. 3, the aluminum oxide film 4 is not simply formed in a flat plate shape on the alloy 5 which is the base, but is formed in the process of precipitation from the base, as shown in FIG. 5, so to speak, the roots 6 ... Therefore, the adhesion with the alloy 5 is extremely excellent. With such a method, even in the case of a blade having a complicated shape, the entire surface can be easily coated even in the details, and the thickness t of the aluminum oxide coating 4 formed so that the roots of the alloy 5 are formed (this thickness t
As shown in FIG. 2, the so-called minimum thickness excluding the root portion) is adjusted by appropriately adjusting the heat treatment temperature and / or the heat treatment time to obtain a desired amount, for example, Fe—Cr— In the case of (Ni) -Al alloy, it can be 1 to 30 μm, and in the case of the above Fe-Cr-Al alloy, 1
It is possible to have a thickness of up to 10 μm. Furthermore, when comparing such a method with the ion plating method or the sputtering method, the adhesion is far superior because the oxide is precipitated like rooted in the alloy from the inside of the alloy as described above. There is. The alloy 5 serves as a laminated plate to form a base material and a clad material made of high hardness steel 7. The high hardness steel 7 originally has high hardness and, if necessary, is oxidized. After the aluminum film is formed, it is hardened by further performing a hardening heat treatment, so that the blade material is a high hardness material. Therefore, there is no problem (for example, the dimensional accuracy is low, the cutting edge is chipped) even when the entire cutting tool is formed from the ceramic sintered body.

上記アルミニウム含有ステンレス鋼と高硬度鋼とを用
いてクラッド材を作るには、熱間・冷間圧接圧延、爆着
法、ろう付け法などを利用できるが、この発明における
酸化アルミニウム析出処理温度が800℃以上、1300℃以
下であるため、冷間圧延やろう付け法はあまり好ましく
ない。この発明における、アルミニウム含有ステンレス
鋼も高硬度鋼もともに耐熱性を有しているので、熱間で
の圧接圧延が最も適している。クラッド材は、たとえ
ば、次のようにして作られる。上記アルミニウム含有ス
テンレス鋼を真空溶解後、850〜1000℃で熱間鍛造およ
び/または熱間圧延により1〜1.5mm厚の板材とする。
このようにして得られた板材と高硬度鋼の材料とを表面
清浄してから、高硬度鋼の両面または片面に、アルミニ
ウム含有ステンレス鋼をはり合わせ、950℃〜1050℃に
加熱し、圧下率が約90%前後で繰り返し圧延を行い、所
望の厚みにする。このとき、アルミニウム含有ステンレ
ス鋼の厚みは、たとえば、0.1mm以上にすることが好ま
しい。0.1mm未満だと、アルミニウム含有ステンレス鋼
に割れが発生しやすいからである。アルミニウム含有ス
テンレス鋼を高硬度鋼の両側に配するか、片側に配する
かは、作ろうとする刃物に応じて選択すればよい。
To make a clad material using the above aluminum-containing stainless steel and high hardness steel, hot / cold pressure welding rolling, explosive welding method, brazing method, etc. can be used. Since the temperature is 800 ° C or higher and 1300 ° C or lower, cold rolling and brazing are not preferable. Since both the aluminum-containing stainless steel and the high hardness steel in the present invention have heat resistance, hot pressure rolling is most suitable. The clad material is produced, for example, as follows. The aluminum-containing stainless steel is vacuum melted and then hot forged and / or hot rolled at 850 to 1000 ° C. to obtain a plate material having a thickness of 1 to 1.5 mm.
After surface cleaning the plate material and high hardness steel material obtained in this way, on one or both sides of the high hardness steel, aluminum-containing stainless steel is laminated, heated to 950 ° C to 1050 ° C, and rolled down. Is repeatedly rolled at about 90% to obtain the desired thickness. At this time, the thickness of the aluminum-containing stainless steel is preferably 0.1 mm or more, for example. If it is less than 0.1 mm, the aluminum-containing stainless steel is likely to crack. Whether to dispose the aluminum-containing stainless steel on both sides of the high hardness steel or on one side may be selected according to the blade to be manufactured.

このようなクラッド材を所望の刃物形状に成形する。
この成形方法は、特に限定はないが、たとえば、切削加
工によって刃切りを行ったり、打ち抜き加工、あるい
は、冷間圧延時にローラーにより凹凸をつけておき、凸
部を研削する方法などが挙げられる。前記刃物形状は特
に制限はなく、たとえば、電気かみそりの外側の網状の
刃や内側の刃など、バリカン、芝刈機、はさみ、カッタ
ー、小刀などに適用される刃の形状が挙げられる。特
に、この発明では、バリカンなどの櫛状刃、もしくは、
電気かみそりの外側の刃などの網目状刃などのように複
雑な形状の刃を製造することが可能である。刃物の断面
形状は、くさび状、テーパーをつけたものなどがありう
るが、全く切れないということがないのであれば、刃先
が鋭角になっている必要はない。
Such a clad material is formed into a desired blade shape.
The forming method is not particularly limited, and examples thereof include a method of cutting a blade by cutting, a punching process, or a method of making unevenness with a roller during cold rolling and grinding the convex portion. The shape of the blade is not particularly limited, and examples thereof include the shape of the outer mesh of the electric razor, the inner blade, and the like applied to hair clippers, lawn mowers, scissors, cutters, knives, and the like. Particularly, in the present invention, a comb-shaped blade such as a hair clipper, or
It is possible to manufacture blades of intricate shape, such as a mesh blade, such as the outer blade of an electric razor. The cross-sectional shape of the cutting tool may be wedge-shaped or tapered, but the cutting edge need not be sharp if it is not cut at all.

刃物形状に成形されたクラッド材を酸化雰囲気で加熱
処理する。酸化雰囲気中としては、酸素(O2、O3だけで
はなく、他の元素と化合物を形成している場合も含む)
を含む気体、たとえば、大気が使用される。加熱温度
は、800℃以上(好ましくは1000℃以上)、1300℃以下
の範囲とする必要があり、たとえば、この範囲内で目的
とする酸化膜の厚みに応じて設定すればよい。800℃未
満だと、酸化アルミニウム被膜の生成速度が極端に遅
く、1μm以上の被膜を得るのに長時間を要するという
問題があり、1300℃を越えると、母材が軟化・変形する
だけではなく、生成被膜に亀裂や剥離が生じやすいとい
う問題がある。また、加熱時間には特に制限はないが、
上記Fe−Cr−(Ni)−Al系合金では0.5時間以上、上記F
e−Ni−Cr−Al系合金では10時間以上とするのがそれぞ
れ好ましく、この範囲内で目的とする酸化膜の厚みに応
じて設定すればよい。加熱時間がこれらの下限よりも短
いと、全体に1μm以上の酸化アルミニウム膜ができに
くいおそれがある。この酸化処理の際、クラッド材の母
材と合わせ板との界面は、酸化雰囲気から保護されてい
るため、その部分には酸化アルミニウム被膜が形成され
ず、界面剥離には至らない。
The clad material formed into a blade shape is heat-treated in an oxidizing atmosphere. As an oxidizing atmosphere, oxygen (including not only O 2 and O 3 but also compounds forming other elements)
A gas containing, for example, atmosphere is used. The heating temperature needs to be in the range of 800 ° C. or higher (preferably 1000 ° C. or higher) and 1300 ° C. or lower. For example, the heating temperature may be set according to the target thickness of the oxide film. If the temperature is lower than 800 ° C, the production rate of the aluminum oxide film is extremely slow, and it takes a long time to obtain a film of 1 μm or more. If the temperature exceeds 1300 ° C, not only the base metal is softened and deformed, but also However, there is a problem that cracks and peeling are likely to occur in the formed film. The heating time is not particularly limited,
For the above Fe-Cr- (Ni) -Al alloy, 0.5 hours or more, the above F
The e-Ni-Cr-Al-based alloy is preferably set to 10 hours or longer, and may be set within this range according to the intended thickness of the oxide film. If the heating time is shorter than these lower limits, it may be difficult to form an aluminum oxide film of 1 μm or more on the entire surface. At the time of this oxidation treatment, the interface between the base material of the clad material and the laminated plate is protected from the oxidizing atmosphere, so that the aluminum oxide film is not formed on that portion and the interface does not peel.

前記加熱処理により、アルミニウム含有ステンレス鋼
の表面に酸化アルミニウムが析出する。好ましくは、酸
化アルミニウムの被膜を形成する。
By the heat treatment, aluminum oxide is deposited on the surface of the aluminum-containing stainless steel. Preferably, an aluminum oxide film is formed.

酸化アルミニウム析出後、必要に応じて、母材である
高硬度鋼の硬度向上のための熱処理を施す。たとえば、
高Cr−Niオーステナイト系耐熱鋼であるJIS SUH660相当
の鋼の場合、900℃〜1000℃から油冷後、700〜800℃で1
2〜16時間保持し、その後、空冷することにより、Hvが3
00〜370のものが得られる。他の高硬度鋼についても、
適宜の熱処理によって硬化させる。
After the aluminum oxide is deposited, a heat treatment for improving the hardness of the high hardness steel as the base material is performed if necessary. For example,
In the case of JIS SUH660 equivalent steel, which is a high Cr-Ni austenitic heat resistant steel, after oil cooling from 900 ℃ to 1000 ℃, 1 at 700 to 800 ℃
By holding for 2 to 16 hours and then air cooling, Hv becomes 3
You can get from 00 to 370. For other high hardness steels,
It is cured by an appropriate heat treatment.

〔作用〕[Action]

Fe−Cr−(Ni)−Al系合金成分の中で、Crは表面に緻
密で均一な酸化アルミニウム被膜を形成されるために必
要な元素であり、濃度が低いとそのような効果が充分で
はなく、また、あまり濃度を高くしても効果が一定以上
に良好とならず、素材コストを高くするので、15〜30%
が適当である。Niは、刃の硬度・耐食性を向上させるた
めのものであり、必ずしも用いなくても良いが、用いる
場合には濃度が高すぎると、酸化アルミニウムが析出し
ないために、0〜10%が適当である。Alは、酸化アルミ
ニウムを析出するために必要な元素であり、濃度が低す
ぎると、酸化アルミニウムの析出が不充分となり、逆に
濃度が高すぎると、合わせ板の加工性が低下するので、
2〜6%が適当である。Ti、Nb、Zr、Y、Hf、Ce、La、
NdおよびGdのうちの少なくとも1つの元素は微量添加
で、酸化アルミニウム被膜の脆さが改善されるだけでな
く、被膜が合わせ板に根が生えたように成長し合わせ板
との密着性が大幅に改善される効果がある。これらの元
素は、あまり濃度が高いと、合わせ板の加工性を悪くし
たり、また、素材コストが高くなるために、0.05〜1.0
%が適当である。
Among the Fe-Cr- (Ni) -Al alloy components, Cr is an element necessary for forming a dense and uniform aluminum oxide film on the surface, and if the concentration is low, such effect is not sufficient. 15% to 30% because the effect will not be better than a certain level even if the concentration is too high and the material cost will be high.
Is appropriate. Ni is for improving the hardness and corrosion resistance of the blade and may not be necessarily used. However, when it is used, if the concentration is too high, aluminum oxide does not precipitate, so 0 to 10% is appropriate. is there. Al is an element necessary for precipitating aluminum oxide, if the concentration is too low, the precipitation of aluminum oxide will be insufficient, conversely if the concentration is too high, the workability of the laminated plate will decrease.
2-6% is suitable. Ti, Nb, Zr, Y, Hf, Ce, La,
Addition of a trace amount of at least one element of Nd and Gd not only improves the brittleness of the aluminum oxide film, but also the film grows like rooting on the laminated plate and the adhesion to the laminated plate is greatly improved. Has the effect of being improved. When the concentration of these elements is too high, the workability of the laminated plate is deteriorated, and the material cost is increased.
% Is appropriate.

Fe−Ni−Cr−Al系合金成分の中で、Niはオーステナイ
ト生成の基本的な元素である。フェライト生成元素のCr
とAlが下限値である場合、12%以上のNiの添加を必要と
するので、Niの下限は12%である。また、CrとAlが上限
値の場合では、34%以上のNiを添加する必要がある。た
だし、Niの濃度があまり高いと素材コストが高くなるた
めに、40%が上限である。CrはAlとともに高温耐酸化性
を得るのに必要な基本的な元素であると同時に多量のAl
を含有し、なおかつ、合わせ板の延性と靭性を維持する
ために必要な元素である。これらの点からCrは9%以上
必要であり、また、24%を超えて含有するNiも多量に添
加しなければならず、また、σ脆化などの材質の劣化を
促進するので、Crの上限は24%である。Alは、酸化アル
ミニウムを析出するために必須な元素であり、濃度が低
すぎると高温でFe、CrおよびNiの酸化膜が主体となり、
酸化アルミニウムの均一な被膜ができないので4%以上
は必要である。逆にAlの濃度が高すぎると、材料の加工
性、靭性が劣化するので上限は7%である。Ti、Nbおよ
びZrは熱間加工時の割れを防止する他、TIおよびZrは酸
化アルミニウム被膜に混入し、被膜の脆化を防止するの
で、Ti、NbおよびZrのうちのいずれか1種または2種以
上を0.1%以上添加することが必要である。しかしなが
ら、0.8%を超えて添加すると、材料の加工性を劣化さ
せるので上限は0.8%である。Y、Ce、La等の希土類元
素およびHfは、微量添加することで、酸化アルミニウム
被膜が合わせ板に根が生えたように成長し、合わせ板と
の密着性が大幅に改善される効果がある。希土類元素お
よびHfのうちの少なくとも1つの元素の濃度は、あまり
高いと合わせ板の加工性を悪くしたり、また、素材コス
トが高くなるために、0.05〜0.2%が適当である。
Among the Fe-Ni-Cr-Al alloy components, Ni is a basic element for austenite formation. Ferrite-forming element Cr
And Al are lower limits, it is necessary to add 12% or more of Ni, so the lower limit of Ni is 12%. Further, when Cr and Al are the upper limit values, it is necessary to add 34% or more of Ni. However, if the Ni concentration is too high, the material cost will increase, so 40% is the upper limit. Cr is a basic element necessary to obtain high temperature oxidation resistance together with Al, and at the same time a large amount of Al
Is an element necessary for maintaining ductility and toughness of the laminated plate. From these points, Cr is required to be 9% or more, and Ni containing more than 24% must be added in a large amount, and since deterioration of the material such as σ embrittlement is promoted, The upper limit is 24%. Al is an essential element for precipitating aluminum oxide, and if the concentration is too low, the oxide film of Fe, Cr and Ni becomes the main at high temperature,
4% or more is necessary because a uniform coating of aluminum oxide cannot be obtained. On the other hand, if the Al concentration is too high, the workability and toughness of the material deteriorate, so the upper limit is 7%. Ti, Nb, and Zr prevent cracking during hot working, and TI and Zr mix in the aluminum oxide coating to prevent embrittlement of the coating, so any one of Ti, Nb, and Zr or It is necessary to add two or more kinds by 0.1% or more. However, if over 0.8% is added, the workability of the material deteriorates, so the upper limit is 0.8%. By adding a trace amount of rare earth elements such as Y, Ce, and La, and Hf, the aluminum oxide film grows like rooting on the laminated plate, and the adhesion with the laminated plate is significantly improved. . If the concentration of at least one element of the rare earth element and Hf is too high, the workability of the laminated plate is deteriorated and the material cost is increased, so 0.05 to 0.2% is appropriate.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示
すが、この発明は下記実施例に限定されない。
Hereinafter, specific examples and comparative examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples.

−実施例1〜4− 第1表に示す組成(残部が実質的にFe)を持つアルミ
ニウム含有ステンレス鋼を真空溶解後、850〜1000℃で
熱間鍛造、熱間圧延により1〜1.5mm厚の板材にした。
この板材と、Cr:13%、C:0.7%、残部が実質的にFeから
なる刃物用ステンレス鋼の板材とを表面清浄した後はり
合わせて、1000℃で圧接圧延を行い、アルミニウム含有
ステンレス鋼の厚みが0.1mmであるクラッド材を得た。
同クラッド材を第1図に示すような櫛状バリカンの刃物
10の形状に加工した。これを大気中で1070℃、4時間熱
処理して、アルミニウム含有ステンレス鋼表面に厚み5
μmの酸化アルミニウム膜を析出させ、急冷したものを
200℃で焼きもどし、バリカン刃を得た。
-Examples 1 to 4-Aluminum-containing stainless steel having the composition shown in Table 1 (the balance being substantially Fe) was vacuum melted, and then hot forged at 850 to 1000 ° C and hot rolled to a thickness of 1 to 1.5 mm. It was made into a plate material.
The surface of this plate material and the plate material of stainless steel for blades, in which Cr: 13%, C: 0.7% and the balance is substantially Fe, are surface-cleaned, then bonded together, and pressure-bonded rolled at 1000 ° C to obtain aluminum-containing stainless steel. A clad material having a thickness of 0.1 mm was obtained.
The clad material is a blade of a comb-shaped clipper as shown in FIG.
Processed into 10 shapes. This is heat-treated at 1070 ° C for 4 hours in the air to give a thickness of 5 on the aluminum-containing stainless steel surface.
Precipitate a μm aluminum oxide film and quench it.
It was tempered at 200 ° C to obtain a hair clipper blade.

−実施例5〜8− 第1表に示す組成(残部が実質的にFe)を持つアルミ
ニウム含有ステンレス鋼を真空溶解後、850〜1000℃で
熱間鍛造、熱間圧延により1〜1.5mm厚の板材にした。
この板材と、Cr:15.1%、Ni:25.4%、Al:0.3%、Ti:2.1
%、残部が実質的にFeからなるオーステナイト系耐熱鋼
(JIS SUH660相当)の板材とを表面清浄した後はり合わ
せて、1000℃で圧接圧延を行い、アルミニウム含有ステ
ンレス鋼の厚みが0.1mmであるクラッド材を得た。同ク
ラッド材を第1図に示すようにな櫛状のバリカンの刃物
10の形状に加工した。これを大気中で1070℃、50時間熱
処理して、アルミニウム含有ステンレス鋼表面に厚み3
μmの酸化アルミニウム膜を析出させ、続いて刃全体を
720℃で15時間保持した後、空冷し、バリカン刃を得
た。
-Examples 5 to 8-After vacuum melting aluminum-containing stainless steel having the composition shown in Table 1 (the balance being substantially Fe), hot forging is performed at 850 to 1000 ° C, and hot rolling is performed to obtain a thickness of 1 to 1.5 mm. It was made into a plate material.
This plate material, Cr: 15.1%, Ni: 25.4%, Al: 0.3%, Ti: 2.1
%, The balance is austenitic heat-resistant steel (JIS SUH660 equivalent) plate material consisting essentially of Fe, the surfaces are cleaned, then laminated, and pressure contact rolled at 1000 ° C, and the thickness of the aluminum-containing stainless steel is 0.1 mm. A clad material was obtained. The clad material is a comb-shaped clipper blade as shown in FIG.
Processed into 10 shapes. This is heat-treated at 1070 ° C for 50 hours in the air to give a thickness of 3 on the aluminum-containing stainless steel surface.
A μm aluminum oxide film is deposited, and then the entire blade is
After holding at 720 ° C for 15 hours, it was air-cooled to obtain a clipper blade.

−比較例1,2− 実施例1および5で用いたのと同じ組成・形状の合金
刃に下記の条件のスパッター法でTiN膜をコーティング
して、表面に厚み0.3μmのTiN膜を有するバリカンの刃
物を得た。
—Comparative Examples 1 and 2— A hair clipper having a TiN film with a thickness of 0.3 μm coated on the alloy blade having the same composition and shape as those used in Examples 1 and 5 by the sputtering method under the following conditions. I got a knife.

スパッター法の条件 RFスパッタ装置を用い、10-1〜10-2Torrの(Ar+N2
ガス中で印加電圧2kV、電流200mAで3時間スパッターを
行った。
Conditions for sputter method Using an RF sputter device, 10 -1 to 10 -2 Torr of (Ar + N 2 )
Sputtering was carried out in gas at an applied voltage of 2 kV and a current of 200 mA for 3 hours.

実施例および比較例の各刃物について表面の膜の密着
性を垂直引張強度テスト(被膜面に垂直に引張強度試験
を行った)により調べたところ、実施例のものでは10kg
/mm2、比較例のものでは4kg/mm2であった。
The adhesion of the film on the surface of each of the blades of Examples and Comparative Examples was examined by a vertical tensile strength test (a tensile strength test was performed perpendicularly to the coating surface).
/ mm 2 and that of the comparative example was 4 kg / mm 2 .

実施例の刃物の酸化膜は、細部にまで均質に付着して
おり、比較例の刃物のTiN膜と比較して、密着性に優れ
ていた。また、切れ味も良好であった。
The oxide film of the blade of the example adhered to the details uniformly, and was superior in adhesiveness to the TiN film of the blade of the comparative example. The sharpness was also good.

−比較例3− 実施例1で用いたアルミニウム含有ステンレス鋼を真
空溶解し、第1図に示すような櫛状のバリカンの刃物10
の形状に加工した。これを大気中で1070℃で4時間熱処
理して表面に厚み5mmの酸化アルミニウム膜を析出さ
せ、バリカンの刃を得た。
-Comparative Example 3-The aluminum-containing stainless steel used in Example 1 was vacuum-melted and a comb-shaped clipper blade 10 as shown in FIG.
Processed into a shape. This was heat-treated in air at 1070 ° C. for 4 hours to deposit an aluminum oxide film having a thickness of 5 mm on the surface to obtain a hair clipper blade.

−比較例4− 実施例5で用いたアルミニウム含有ステンレス鋼を真
空溶解し、第1図に示すような櫛状のバリカンの刃物10
の形状に加工した。これを大気中で1000℃で50時間熱処
理して表面に厚み3mmの酸化アルミニウム膜を析出さ
せ、バリカンの刃を得た。
-Comparative Example 4-The aluminum-containing stainless steel used in Example 5 was vacuum-melted to obtain a comb-shaped clipper blade 10 as shown in FIG.
Processed into a shape. This was heat-treated in the air at 1000 ° C. for 50 hours to deposit an aluminum oxide film having a thickness of 3 mm on the surface to obtain a hair clipper blade.

−比較例5,6− 実施例1において、第1表に示す組成(残部が実質的
にFe)を持つアルミニウム含有ステンレス鋼を用いたこ
と以外は、実施例1と同様にしてバリカンの刃を得た。
-Comparative Examples 5 and 6-A hair clipper blade was prepared in the same manner as in Example 1 except that aluminum-containing stainless steel having the composition shown in Table 1 (the balance being substantially Fe) was used. Obtained.

−比較例7− 実施例5において、第1表に示す組成(残部が実質的
にFe)を持つアルミニウム含有ステンレス鋼を用いたこ
と以外は、実施例5と同様にしてバリカンの刃を得た。
-Comparative Example 7-A hair clipper blade was obtained in the same manner as in Example 5 except that aluminum-containing stainless steel having the composition shown in Table 1 (the balance being substantially Fe) was used. .

実施例1〜8では、酸化アルミニウム析出熱処理によ
っても、クラッド材の合わせ板と母材との界面にアルミ
ナ被膜が形成されず、剥離に至らなかった。また、得ら
れた刃物を使用したときにも、アルミナ被膜−合わせ板
−母材の各界面での剥離、はがれはなかった。
In Examples 1 to 8, the alumina coating was not formed at the interface between the laminated plate of the clad material and the base material even by the aluminum oxide precipitation heat treatment, and the exfoliation did not occur. Moreover, even when the obtained blade was used, neither peeling nor peeling occurred at each interface of the alumina coating-laminated plate-base material.

実施例および比較例3〜7で得られた刃物の合わせ板
部分と母材部分の室温でのビッカース硬度(Hv)を調
べ、第1表に示した。また、酸化アルミニウム被膜の密
着性およびクラッド材の加工性を調べた結核も第1表に
示した。クラッド材の加工性は、割れ・剥がれなしを
○、合わせ板に割れまたは剥がれ発生を×で評価した。
The Vickers hardness (Hv) at room temperature of the laminated plate portion and the base material portion of the blades obtained in Examples and Comparative Examples 3 to 7 was examined and shown in Table 1. Table 1 also shows tuberculosis in which the adhesion of the aluminum oxide film and the workability of the clad material were examined. The workability of the clad material was evaluated by ◯ for no cracking or peeling, and x for cracking or peeling on the laminated plate.

第1表にみるように、アルミニウム含有ステンレス鋼
だけで構成した比較例3,4の刃物よりも、実施例の刃物
の方が母材の硬度が大幅に向上した。また、セラミック
焼結体で構成されたセラミック刃の場合、使用時に刃先
の欠けが多かったが、この発明のように母材が高硬度高
で構成されていると、硬度が高いだけでなく、靭性の高
い金属刃であるから、刃の欠けが少なく、高寿命となっ
た。
As shown in Table 1, the hardness of the base metal was significantly improved in the blades of Examples as compared with the blades of Comparative Examples 3 and 4 constituted only of aluminum-containing stainless steel. Further, in the case of a ceramic blade made of a ceramic sintered body, there were many chippings of the cutting edge when in use, but if the base material is made of high hardness and high as in the present invention, not only is the hardness high, Since it is a metal blade with high toughness, it has little chipping and has a long life.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明にかかる刃物の製造方法は、上述したよう
に、合わせ板がアルミニウム含有ステンレス鋼であり母
材が高硬度鋼であるクラッド材を刃物形状に成形して酸
化雰囲気中で800℃以上、1300℃以下の温度に加熱する
ことにより、クラッド材の表面に酸化アルミニウムを析
出させるようにしている。このため、この製造方法によ
れば、密着性の良好な酸化アルミニウム膜によりコーテ
ィングされている切れ味の良い、かつ、高寿命の刃物を
製造できる。
As described above, the manufacturing method of the blade according to the present invention, the laminated plate is aluminum-containing stainless steel, the base material is a high-hardness steel clad material is formed into a blade shape 800 ° C. or more in an oxidizing atmosphere, 1300 Aluminum oxide is deposited on the surface of the clad material by heating to a temperature of ℃ or less. Therefore, according to this manufacturing method, it is possible to manufacture a blade which is coated with an aluminum oxide film having good adhesion and has a good sharpness and a long life.

この発明では、前記アルミニウム含有ステンレス鋼と
して、上記特定の組成を有する合金を用いると、酸化ア
ルミニウム膜の密着性が良好である。
In the present invention, when an alloy having the above-mentioned specific composition is used as the aluminum-containing stainless steel, the adhesion of the aluminum oxide film is good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、実施例で試作したバリカン刃の見取り図、第
2図(a)は、この発明の製造方法により得られた刃物
の1実施例を模式的に表す拡大断面図、第2図(b)
は、その一部分を拡大した模式図、第3図は、従来法に
より形成させた酸化アルミニウム被膜の状態を模式的に
表す拡大図である。 4……酸化アルミニウム被膜、5……合わせ板であるア
ルミニウム含有ステンレス鋼、7……母材である高硬度
FIG. 1 is a sketch drawing of a hair clipper blade prototyped in an embodiment, and FIG. 2 (a) is an enlarged sectional view schematically showing one embodiment of a cutting tool obtained by the manufacturing method of the present invention. b)
Is an enlarged schematic view of a part thereof, and FIG. 3 is an enlarged view schematically showing a state of an aluminum oxide film formed by a conventional method. 4 ... Aluminum oxide film, 5 ... Aluminum-containing stainless steel that is a laminated plate, 7 ... High hardness steel that is a base material

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】合わせ板がアルミニウム含有のステンレス
鋼であり母材が高硬度鋼であるクラッド材を刃物形状に
成形したものを、800℃以上、1300℃以下の温度で酸化
雰囲気中で加熱し、前記ステンレス鋼の表面に酸化アル
ミニウム膜を析出させる刃物の製造方法。
1. A clad material, in which a laminated plate is aluminum-containing stainless steel and a base material is high hardness steel, is molded into a blade shape and heated in an oxidizing atmosphere at a temperature of 800 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. A method for manufacturing a blade, wherein an aluminum oxide film is deposited on the surface of the stainless steel.
【請求項2】ステンレス鋼が下記またはの合金であ
る請求項1記載の刃物の製造方法。 組成が重量%で、Cr:15〜30%、Ni:0〜10%、Al:2
〜6%、Ti、Nb、Zr、Y、Hf、Ce、La、NdおよびGdのう
ちの少なくとも1つの元素:0.05〜1.0%、ならびに、残
部:実質的にFeである合金。 組成が重量%で、Ni:12〜40%、Cr:9〜24%、Al:4
〜7%、Ti、NbおよびZrのうちの少なくとも1つの元
素:0.1〜0.8%、希土類元素およびHfのうちの少なくと
も1つの元素:0.05〜0.2%、ならびに、残部:実質的に
Feである合金。
2. The method for manufacturing a blade according to claim 1, wherein the stainless steel is the following alloy. The composition is wt%, Cr: 15-30%, Ni: 0-10%, Al: 2
~ 6%, at least one element of Ti, Nb, Zr, Y, Hf, Ce, La, Nd and Gd: 0.05-1.0%, and the balance: an alloy essentially of Fe. The composition is wt%, Ni: 12-40%, Cr: 9-24%, Al: 4
~ 7%, at least one element of Ti, Nb and Zr: 0.1-0.8%, at least one element of rare earth elements and Hf: 0.05-0.2%, and the balance: substantially
An alloy that is Fe.
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