JP2877385B2 - 刃物の製造方法 - Google Patents
刃物の製造方法Info
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- JP2877385B2 JP2877385B2 JP1274234A JP27423489A JP2877385B2 JP 2877385 B2 JP2877385 B2 JP 2877385B2 JP 1274234 A JP1274234 A JP 1274234A JP 27423489 A JP27423489 A JP 27423489A JP 2877385 B2 JP2877385 B2 JP 2877385B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はかみそり刃、包丁、ナイフ、鋏等の生活用品
は勿論のこと、外科用器具や機械切削工具等のように切
断を目的とする各種刃物類等及びその他の部材におい
て、その部材表面を改質する高機能薄膜の製造方法に関
するものである。
は勿論のこと、外科用器具や機械切削工具等のように切
断を目的とする各種刃物類等及びその他の部材におい
て、その部材表面を改質する高機能薄膜の製造方法に関
するものである。
（ロ）従来の技術 例えば、特開昭61−106767号公報や、特開昭62−382
号公報に、刃先に真空蒸着処理を施しながらイオン注入
処理を施し刃先表面に硬質の混合層を形成する技術が開
示されている。
号公報に、刃先に真空蒸着処理を施しながらイオン注入
処理を施し刃先表面に硬質の混合層を形成する技術が開
示されている。
前者においては真空蒸着処理、及びイオン注入処理を
効果的に行うための具体的な諸条件が開示されておら
ず、単なる刃先表面改質方法の概念の説明で終わってい
る。
効果的に行うための具体的な諸条件が開示されておら
ず、単なる刃先表面改質方法の概念の説明で終わってい
る。
又、後者においては蒸着条件、イオン加速電圧、イオ
ン注入量等の条件が示されているもののこれらの条件と
刃先の硬度との関係についての開示はなく、どの条件が
最も適しているかが示されていない。
ン注入量等の条件が示されているもののこれらの条件と
刃先の硬度との関係についての開示はなく、どの条件が
最も適しているかが示されていない。
尚、イオン加速電圧が大きすぎたり、蒸着時間が長過
ぎたりすると、母材表面の温度が高くなって、該母材自
身の構造破壊を起こすという欠点があり、例えば電気か
みそりの刃のようなNi母材では、100℃以下で成膜しな
ければならなという制限があったが、上記従来技術につ
いてはその成膜温度についての言及はない。
ぎたりすると、母材表面の温度が高くなって、該母材自
身の構造破壊を起こすという欠点があり、例えば電気か
みそりの刃のようなNi母材では、100℃以下で成膜しな
ければならなという制限があったが、上記従来技術につ
いてはその成膜温度についての言及はない。
（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、部材に高い硬度を
持たせるためのイオン注入処理の最適な件を決定するこ
とである。
持たせるためのイオン注入処理の最適な件を決定するこ
とである。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明の刃物の製造方法は、真空チャンバ内にNiを成
分とする刃物母材を配置し、この刃物母材に向けて蒸発
源から金属原子を放射すると同時に、該刃物母材に向け
てアシストイオンガンより気体分子のアシストイオンを
放射し、前記刃物母材表面に前記金属原子とアシストイ
オンとの混合層を形成する刃物の製造方法において、前
記金属原子及びアシストイオンの放射時間と、該アシス
トイオンの加速電圧とを、前記刃物母材表面の温度を10
0℃以下に保持できるような値の組合わせに選定したこ
とを特徴とする。
分とする刃物母材を配置し、この刃物母材に向けて蒸発
源から金属原子を放射すると同時に、該刃物母材に向け
てアシストイオンガンより気体分子のアシストイオンを
放射し、前記刃物母材表面に前記金属原子とアシストイ
オンとの混合層を形成する刃物の製造方法において、前
記金属原子及びアシストイオンの放射時間と、該アシス
トイオンの加速電圧とを、前記刃物母材表面の温度を10
0℃以下に保持できるような値の組合わせに選定したこ
とを特徴とする。
（ホ）作用 真空チャンバ内を高度の真空状態にして、蒸発源、及
びアシストイオンガンを駆動する。
びアシストイオンガンを駆動する。
蒸発源から放射された金属原子と、アシストイオンガ
ンから放射された気体分子のアシストイオンとが同時に
チャンバ内の刃物母材の表面に到達してその刃物母材表
面に混合層を形成する。
ンから放射された気体分子のアシストイオンとが同時に
チャンバ内の刃物母材の表面に到達してその刃物母材表
面に混合層を形成する。
この時の金属原子とアシストイオンとの放射時間、及
びアシストイオンの加速電圧を前記刃物母材の表面温度
を100℃以下に保持できるような値に選定することによ
って刃物母材を損傷させずに成膜できる。
びアシストイオンの加速電圧を前記刃物母材の表面温度
を100℃以下に保持できるような値に選定することによ
って刃物母材を損傷させずに成膜できる。
（ヘ）実施例 以下本発明の刃物の製造方法を電気かみそりの刃のコ
ーティングに応用した一実施例の図面に基づき詳細に説
明する。
ーティングに応用した一実施例の図面に基づき詳細に説
明する。
第１図は真空蒸着、アシストイオン装置の一実施例を
示し、（１）は真空度10-5〜10-7Torrに排気可能な真空
チャンバ、（２）は該真空チャンバ（１）内に設置され
た基板ホルダー、（３）は該基板ホルダー（２）に取付
けられたステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、セラミック
ス、アルミニウム、或るいは強化プラスチック等から成
る刃物母材、（４）は前記刃母材（３）に向けてZr（ジ
ルコニウム）原子を放射させるための電子ビーム蒸発
源、（５）は前記母材（３）に向けて気体分子としての
Ｎ（窒素）イオンを放射させるためのアシストイオンガ
ンである。
示し、（１）は真空度10-5〜10-7Torrに排気可能な真空
チャンバ、（２）は該真空チャンバ（１）内に設置され
た基板ホルダー、（３）は該基板ホルダー（２）に取付
けられたステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、セラミック
ス、アルミニウム、或るいは強化プラスチック等から成
る刃物母材、（４）は前記刃母材（３）に向けてZr（ジ
ルコニウム）原子を放射させるための電子ビーム蒸発
源、（５）は前記母材（３）に向けて気体分子としての
Ｎ（窒素）イオンを放射させるためのアシストイオンガ
ンである。
前記基板ホルダー（２）は前記母材（３）の表面に均
一に混合層を形成するため、ゆっくり（10〜20rpm）と
第１図の矢印方向に回転することができるように構成さ
れている。
一に混合層を形成するため、ゆっくり（10〜20rpm）と
第１図の矢印方向に回転することができるように構成さ
れている。
次に、上記の装置を用いて母材（３）にZrN（窒化ジ
ルコニウム）の被膜を形成する方法を説明する。
ルコニウム）の被膜を形成する方法を説明する。
先ず、真空チャンバ（１）内を真空度10-5〜10-7Torr
に排気し、アシストイオンガン（５）よりアシストイオ
ンであるＮイオンを母材（３）に向けて放射すると同時
に、電子ビーム蒸発源（４）より蒸発したZr原子を母材
（３）に向けて放射する。前記母材（３）の表面に到達
したZr原子はＮイオンと衝突してエネルギーを受取り、
該母材（３）内部に浅く注入されると共に、母材（３）
表面上にZrNのセラミックス被膜を形成する。
に排気し、アシストイオンガン（５）よりアシストイオ
ンであるＮイオンを母材（３）に向けて放射すると同時
に、電子ビーム蒸発源（４）より蒸発したZr原子を母材
（３）に向けて放射する。前記母材（３）の表面に到達
したZr原子はＮイオンと衝突してエネルギーを受取り、
該母材（３）内部に浅く注入されると共に、母材（３）
表面上にZrNのセラミックス被膜を形成する。
例えば第２図に示した往復式電気かみそりの場合は、
Ni製外刃母材（６）の表面にZrNの硬質被膜（７）が形
成され、又、ステンレス製内刃母材（８）の両面に硬質
被膜（９）が、上記方法によって形成される。尚、この
図において（10）は髭導入孔である。
Ni製外刃母材（６）の表面にZrNの硬質被膜（７）が形
成され、又、ステンレス製内刃母材（８）の両面に硬質
被膜（９）が、上記方法によって形成される。尚、この
図において（10）は髭導入孔である。
さて、上記被膜（９）を均一に形成するため前記基板
（２）を10〜20rpmで第１図の矢印方向へ回転させると
共に、前記蒸着源（４）からのZr原子の蒸着速度と、前
記アシストイオンガン（５）からのＮイオンビームの電
流密度を制御し、前記母材（３）の表面温度を100℃以
下に保ちながら該母材（３）へのZr原子、及びＮイオン
の到達量を制御する。
（２）を10〜20rpmで第１図の矢印方向へ回転させると
共に、前記蒸着源（４）からのZr原子の蒸着速度と、前
記アシストイオンガン（５）からのＮイオンビームの電
流密度を制御し、前記母材（３）の表面温度を100℃以
下に保ちながら該母材（３）へのZr原子、及びＮイオン
の到達量を制御する。
第３図はZr原子の蒸発速度を650Å/min、窒素イオン
エネルギー（加速電圧）を200eVに設定して上記の方法
により母材（３）に被膜を形成した実施例に係かり、窒
素アシストイオンの電流密度（mA/cm2）に対する被膜の
成膜速度（Å/min）の関係を示したものである。
エネルギー（加速電圧）を200eVに設定して上記の方法
により母材（３）に被膜を形成した実施例に係かり、窒
素アシストイオンの電流密度（mA/cm2）に対する被膜の
成膜速度（Å/min）の関係を示したものである。
上記のZr原子の蒸着速度、及びアシストイオンのエネ
ルギーを用いて膜厚0.25μｍの被膜を母材（３）に形成
し、負荷重3gでビッカース硬度を測定した結果を第４図
に示す。この図において、窒素アシストイオン電流密度
が、0.38mA/cm2以上で、硬度は約1700Hvと一定の高い値
を示すことが分かる。
ルギーを用いて膜厚0.25μｍの被膜を母材（３）に形成
し、負荷重3gでビッカース硬度を測定した結果を第４図
に示す。この図において、窒素アシストイオン電流密度
が、0.38mA/cm2以上で、硬度は約1700Hvと一定の高い値
を示すことが分かる。
尚、上記実施例において窒素アシストイオンエネルギ
ーは100〜700eVで変化させることができるが、表１に示
すように700eVで３分間成膜したときの、母材（３）の
表面温度が100℃以上であり、この値以上のエネルギー
を与えると母材（３）表面の温度が100℃以上に上昇
し、被膜形成後の母材（３）を折曲げたときに被膜にヒ
ビが入ったり、母材（３）自身が割れてしまったりする
ため、電気かみそりの刃のように靱性の要求されるもの
には適さない。又、形成される被膜が過度に厚すぎても
靱性が損なわれるため、且つ膜形成に要する時間がかか
るため電気かみそりの刃では0.2〜0.25μｍ程度が最も
適している。
ーは100〜700eVで変化させることができるが、表１に示
すように700eVで３分間成膜したときの、母材（３）の
表面温度が100℃以上であり、この値以上のエネルギー
を与えると母材（３）表面の温度が100℃以上に上昇
し、被膜形成後の母材（３）を折曲げたときに被膜にヒ
ビが入ったり、母材（３）自身が割れてしまったりする
ため、電気かみそりの刃のように靱性の要求されるもの
には適さない。又、形成される被膜が過度に厚すぎても
靱性が損なわれるため、且つ膜形成に要する時間がかか
るため電気かみそりの刃では0.2〜0.25μｍ程度が最も
適している。
さらに、上記のZrとＮの組合わせの代わりにTiとＮ、
AlとＮとの組合わせによりZrNやAlNが可能であり、また
ZrやＮの代わりに、蒸発源としてAlを用いアシストイオ
ンガン（５）からＯイオン（酸素イオン）を照射したり
することによって、Al2O3（酸化アルミニウム）やZrO2
（酸化ジルコニウム）等の被膜を形成することも可能で
ある。
AlとＮとの組合わせによりZrNやAlNが可能であり、また
ZrやＮの代わりに、蒸発源としてAlを用いアシストイオ
ンガン（５）からＯイオン（酸素イオン）を照射したり
することによって、Al2O3（酸化アルミニウム）やZrO2
（酸化ジルコニウム）等の被膜を形成することも可能で
ある。
（ト）発明の効果 本発明は、以上の説明の如く母材の表面温度を100℃
以下に保持するようなアシストイオン及び金属原子の放
射時間とアシストイオンの加速電圧を選定することによ
り、斯かる母材を有する部材においては靱性を損なわず
に硬度を上げることが可能となり、耐摩耗性に優れ、且
つフレキシビリティに富んだ部材を提供できる効果があ
る。
以下に保持するようなアシストイオン及び金属原子の放
射時間とアシストイオンの加速電圧を選定することによ
り、斯かる母材を有する部材においては靱性を損なわず
に硬度を上げることが可能となり、耐摩耗性に優れ、且
つフレキシビリティに富んだ部材を提供できる効果があ
る。
特に本製造方法によれば比較的低い温度で母材への被
覆を行えるため、母材に与える影響が少なくなり、寿命
が長くなる効果があり、且つ被膜に与える影響が少なく
ひび割れ等の発生を抑制することが可能となる。
覆を行えるため、母材に与える影響が少なくなり、寿命
が長くなる効果があり、且つ被膜に与える影響が少なく
ひび割れ等の発生を抑制することが可能となる。
第１図は本発明製造装置の平面略図、第２図は第１図の
装置を用いて形成された往復式電気かみそりの刃部を示
す要部断面図、第３図は形成された一実施例の被膜のア
シストイオン電流密度に対する成膜速度との関係を示す
図、第４図は同じく上記実施例のアシストイオン電流密
度に対する硬度の関係を示す図である。 （１）……真空チャンバ、（２）……基板、（３）
（６）（８）……刃物母材、（４）……蒸発源、（５）
……アシストイオンガン、（７）（９）……硬質被膜、
（10）……導入孔。
装置を用いて形成された往復式電気かみそりの刃部を示
す要部断面図、第３図は形成された一実施例の被膜のア
シストイオン電流密度に対する成膜速度との関係を示す
図、第４図は同じく上記実施例のアシストイオン電流密
度に対する硬度の関係を示す図である。 （１）……真空チャンバ、（２）……基板、（３）
（６）（８）……刃物母材、（４）……蒸発源、（５）
……アシストイオンガン、（７）（９）……硬質被膜、
（10）……導入孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−137158（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−137159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 B23P 15/28
Claims (1)
- 【請求項１】真空チャンバ内にNiを成分とする刃物母材
を配置し、この刃物母材に向けて蒸発源から金属原子を
放射すると同時に、該刃物母材に向けてアシストイオン
ガンより気体分子のアシストイオンを放射し、前記刃物
母材表面に前記金属原子とアシストイオンとの混合層を
形成する刃物の製造方法において、 前記金属原子及びアシストイオンの放射時間と、該アシ
ストイオンの加速電圧とを、前記刃物母材表面の温度を
100℃以下に保持できるような値の組合わせに選定した
ことを特徴とする刃物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1274234A JP2877385B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 刃物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1274234A JP2877385B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 刃物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03138351A JPH03138351A (ja) | 1991-06-12 |
| JP2877385B2 true JP2877385B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17538875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1274234A Expired - Fee Related JP2877385B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 刃物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2877385B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4343354C2 (de) * | 1993-12-18 | 2002-11-14 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung einer Hartstoffschicht |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63137159A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-09 | Nissin Electric Co Ltd | 結晶性金属薄膜の形成方法 |
| JPS63137158A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-09 | Nissin Electric Co Ltd | アルミ薄膜の作製方法 |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP1274234A patent/JP2877385B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03138351A (ja) | 1991-06-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |