JPH0823062B2 - Ceramic coated blade manufacturing method - Google Patents

Ceramic coated blade manufacturing method

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JPH0823062B2
JPH0823062B2 JP2403257A JP40325790A JPH0823062B2 JP H0823062 B2 JPH0823062 B2 JP H0823062B2 JP 2403257 A JP2403257 A JP 2403257A JP 40325790 A JP40325790 A JP 40325790A JP H0823062 B2 JPH0823062 B2 JP H0823062B2
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JP
Japan
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blade
hardness
stainless steel
temperature
coating
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忠次郎 村瀬
義治 今野
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼製の刃物
の寿命を長くするためにセラミックスコーティングを施
した刃物の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a blade made of ceramics for extending the life of a blade made of stainless steel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、包丁、挟み.ナイフ等の金属
製の刃物には、炭素鋼やステンレス鋼が用いられてきた
が、炭素鋼の場合は錆びが発生し易いという欠点があ
り、一方、ステンレス鋼の場合は耐蝕性は優れている
が、硬度が不十分で、繰り返し使用していると、刃先が
摩耗して切れ味が悪くなるという欠点があった。カーボ
ン含有量が0.65〜0.75程度のステンレス鋼(S
US440A)による従来例の刃物の耐へたり試験結果
を図6に示す。この試験結果では4万回の繰り返し回数
で切れ深さが45パーセント低下していることが示され
ている。加えて、これらの金属性の刃物は、料理に使用
した場合、刃物から金属イオンが出て食物に付着するた
めに、その風味を損なうという問題を抱えている。その
ために、表面にセラミックスコーティング被膜を施した
刃物が、特開昭64−47849号公報等に開示されて
いる。これらの、セラミックスコーティング刃物は確か
に、刃先の摩耗が防止されるとともに、金属イオンの問
題は解決されている。
2. Description of the Related Art Knives and scissors have been conventionally used. Carbon steel and stainless steel have been used for metal knives such as knives, but carbon steel has a drawback that rust easily occurs, while stainless steel has excellent corrosion resistance. However, the hardness is insufficient, and when used repeatedly, there is a drawback that the cutting edge becomes worn and the sharpness becomes poor. Stainless steel with carbon content of 0.65 to 0.75 (S
FIG. 6 shows the results of the sag resistance test of a conventional blade according to US440A). The test results show that the cutting depth decreases by 45% after 40,000 repetitions. In addition, these metal blades have a problem that when they are used for cooking, the flavors are impaired because metal ions are emitted from the blades and adhere to food. Therefore, a blade having a surface coated with a ceramic coating is disclosed in JP-A-64-47849. Certainly, these ceramic-coated blades prevent wear of the blade edge and solve the problem of metal ions.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の上記セ
ラミックスコーティング刃物は、炭素含有率が0.6〜
0.75%程度のステンレス鋼を基体材料として使用し
ているので安価ではあるが、ロックウエル硬度(HRC
が55程度しか得られないので摩耗しやすく、切れ味の
耐久性が劣るといった問題がある。一方、図7に示すよ
うに、焼き戻し温度が高温になるに従い基体材料の硬度
の低下が進行するため、ロックウエル硬度(HRC)を5
5程度確保しようとすると、セラミックスのコーティン
グ温度も350℃程度までしか上げられないのといった
問題がある。しかしながら、コーティング被膜はコーテ
ィング温度を低くすると基体材料への密着性が低下し、
又、膜質も悪くなるという性質もあるので、両方の特性
を最高の状態で得ることは従来技術では不可能であっ
た。本発明は、このような上記の問題点に着目したなさ
れたものであり、コーティング被膜の密着性と、優れた
膜質を得るとともに、高い硬度が得られるセラミックス
コーティング刃物を提供することを目的としている。
However, the above-mentioned conventional ceramics-coated blades have a carbon content of 0.6-.
It is inexpensive because it uses 0.75% stainless steel as the base material, but Rockwell hardness (H RC ).
Since only about 55 is obtained, there is a problem that it is easily worn and the durability of sharpness is poor. On the other hand, as shown in FIG. 7, as the tempering temperature becomes higher, the hardness of the substrate material decreases, so that the Rockwell hardness (H RC ) is set to 5
There is a problem in that the coating temperature of the ceramics can be raised only up to about 350 ° C. if about 5 is secured. However, when the coating temperature is lowered, the adhesion to the substrate material decreases,
Further, since the film quality is also deteriorated, it is impossible with the prior art to obtain both properties in the best condition. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a ceramic coating blade capable of obtaining high hardness as well as adhesion of a coating film and excellent film quality. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑みてなされ
た本発明にかかるセラミックスコーティング刃物の製造
方法においては、炭素含有率が0.95〜1.2%,ク
ローム含有率が13〜18%のマルテンサイト系ステン
レス鋼に、PVD法によってセラミックスコーティング
被膜を480℃〜520℃で形成するという手段を講じ
た。
In the method for manufacturing a ceramic coated blade according to the present invention made in view of the above problems, the carbon content is 0.95 to 1.2% and the chrome content is 13 to 18%. The means for forming a ceramic coating film at 480 ° C. to 520 ° C. on the martensitic stainless steel (1) by the PVD method was taken.

【0005】[0005]

【作用】本発明においては、炭素含有率が0.95〜
1.2%,クローム含有率が13〜18%のマルテンサ
イト系ステンレス鋼を素材として刃を形成したが、従来
はこのマルテンサイト系ステンレス鋼の焼き戻し温度と
硬度との関係は、温度を上げる程硬度は低下するとされ
ており、その妥協点として350℃前後のコーティング
温度が選定されていた。しかし、実験によって図3に示
すように、硬度は400℃から増加し、500℃におい
てロックウェル硬度59のピークが現れることが見出さ
れた。そこで、本発明においては、かかる500℃をコ
ーティング温度に設定することによって、硬度をほとん
ど落とすことなくセラミックスコーティング被膜層の密
着性や膜質を極めて良くすることができたのである。
In the present invention, the carbon content is 0.95
A blade was formed using a martensitic stainless steel having a content of 1.2% and a chrome content of 13 to 18% as a material. Conventionally, the relationship between the tempering temperature and hardness of this martensitic stainless steel is that the temperature increases. It is said that the hardness decreases, and as a compromise, a coating temperature of around 350 ° C. was selected. However, it was found through experiments that the hardness increased from 400 ° C. and a peak of Rockwell hardness 59 appeared at 500 ° C. as shown in FIG. Therefore, in the present invention, by setting such a coating temperature to 500 ° C., the adhesion and film quality of the ceramic coating film layer could be made extremely good with almost no decrease in hardness.

【0006】[0006]

【実施例】以下に本発明のセラミックスコーティング刃
物の製造方法の実施例を詳細に説明する。図1は、前記
製造方法で製造した包丁の断面図である。図1におい
て、1はマルテンサイト系ステンレス鋼を基体材料とし
た刃物基体であり、刃部2が形成されている。そして、
3は前記刃物基体1の表面にPVD法(物理的蒸着法)
によって形成されたセラミックスコーティング被膜であ
る。前記マルテンサイト系ステンレス鋼は、炭素含有率
が0.95〜1.2、クロームの含有率が13〜18%
のステンレス鋼である。このステンレス鋼の特性を図示
する。図2は焼き入れ温度と硬度との関係を表すグラ
フ、図3は焼き戻し温度と硬度との関係を示したグラフ
である。上記図2に示されているように、本発明の刃物
は、1050℃で焼き入れをすることによって、ロック
ウェル硬度60が得られる。また、図3に示されている
ように、焼き戻しの温度特性は、温度を上げていくと、
200℃くらいから硬度が低下し始めるが、400℃を
越えると、再び硬度は上昇し始め、500℃でピークと
なり、500℃を越すと再び硬度は低下し始める。従っ
て、480℃〜520℃がセラミックスのコーティング
温度として好適である。よって、本発明にかかるセラミ
ックスコーティング刃物の製造方法においては、図3に
おける硬度のピーク(温度500℃,ロックウェル硬度
59)の条件をコーティング温度に設定するので、十分
な刃物の硬度と十分なセラミックスコーティングの密着
性が得られる。
EXAMPLES Examples of the method for producing a ceramic coated blade of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a sectional view of a kitchen knife manufactured by the above manufacturing method. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a blade base made of martensitic stainless steel as a base material, and a blade portion 2 is formed. And
3 is a PVD method (physical vapor deposition method) on the surface of the blade substrate 1
It is a ceramic coating film formed by. The martensitic stainless steel has a carbon content of 0.95 to 1.2 and a chrome content of 13 to 18%.
Of stainless steel. The properties of this stainless steel are illustrated. 2 is a graph showing the relationship between the quenching temperature and the hardness, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the tempering temperature and the hardness. As shown in FIG. 2, the blade of the present invention has a Rockwell hardness of 60 when quenched at 1050 ° C. Further, as shown in FIG. 3, the temperature characteristics of tempering are as follows:
The hardness starts to drop from around 200 ° C, but when it exceeds 400 ° C, the hardness starts to rise again and reaches a peak at 500 ° C, and when it exceeds 500 ° C, the hardness starts to drop again. Therefore, 480 ° C to 520 ° C is suitable as the ceramic coating temperature. Therefore, in the method for manufacturing a ceramic-coated blade according to the present invention, the condition of the hardness peak (temperature 500 ° C., Rockwell hardness 59) in FIG. 3 is set to the coating temperature, so that sufficient blade hardness and sufficient ceramics are obtained. Coating adhesion is obtained.

【0007】このようにして製造したセラミックスコー
ティング刃物1は、基体材料がマルテンサイト系ステン
レス鋼であるので、1050℃で焼き入れをすることが
でき、500℃でコーティングすることにより、十分な
硬度(ロックウエル硬度59)が得られるので優れた切
れ味が得られるとともに、従来のコーティング温度より
も高い温度であるので、セラミックスコーティング被膜
層の基体材料への密着性及び膜質が良くなる。即ち、上
記切れ味が長期間持続するという効果が得られるのであ
る。このことは、図4に示した耐摩耗性試験結果、図5
に示した耐へたり試験結果にも現れている。カーボン含
有量が0.65〜0.75程度のステンレス鋼(SUS
440A)による従来の刃物の耐へたり試験結果を図6
に示す。これらの試験結果から、従来の刃物は4万回の
繰り返し回数で45パーセント低下するが、この発明に
よる刃物は4万回繰り返しては僅か10パーセントしか
低下せず、8万回でも20パーセントしか低下していな
い。このように、優れた切れ味が、極めて長期間維持さ
れるので、高品質の刃物を提供することができるという
効果が得られる。しかもセラミックスで表面が被覆され
ているので錆にくく取扱も楽である。以上のセラミック
スコーティングは、チタン系に限らず、ジルコニア系や
クロム系のセラミックスコーティングでも良いことは当
然である。
The ceramic-coated blade 1 thus manufactured can be quenched at 1050 ° C. because the substrate material is martensitic stainless steel, and by coating at 500 ° C., sufficient hardness ( Since the Rockwell hardness 59) is obtained, excellent sharpness is obtained, and since the temperature is higher than the conventional coating temperature, the adhesion and film quality of the ceramic coating layer to the base material are improved. That is, the effect of maintaining the sharpness for a long period of time can be obtained. This is because the abrasion resistance test results shown in FIG.
It also appears in the fatigue resistance test results shown in. Stainless steel with a carbon content of 0.65 to 0.75 (SUS
Fig. 6 shows the result of the conventional settling resistance test of a blade according to 440A).
Shown in From these test results, the conventional blade decreases 45% after 40,000 cycles, but the blade according to the present invention decreases only 10% after 40,000 cycles and 20% even after 80,000 cycles. I haven't. In this way, since excellent sharpness is maintained for an extremely long period of time, it is possible to obtain the effect of providing a high-quality blade. Moreover, since the surface is covered with ceramics, it is less rusty and easy to handle. The above ceramic coating is not limited to the titanium-based ceramic coating, and needless to say, may be a zirconia-based or chromium-based ceramic coating.

【0008】[0008]

【発明の効果】本発明によれば、480℃〜520℃の
高温でコーティングすることにより前記被膜の素材への
密着性と膜質が良いのでロックウエル硬度59以上の優
れた硬度が得られ、切れ味の優れた刃物を提供すること
ができるという効果が得られる。また、PVD法によっ
てチタン系セラミックスコーティング被膜を形成するこ
とにより刃をセラミックスコーティング被膜によって保
護したので、前記優れた切れ味を長期間劣化させること
なく維持できるという効果が得られる。
According to the present invention, by coating at a high temperature of 480 ° C. to 520 ° C., the adhesion of the coating film to the material and the film quality are good, so that an excellent hardness of Rockwell hardness of 59 or more is obtained and the sharpness An effect that an excellent blade can be provided can be obtained. Further, since the blade is protected by the ceramics coating film by forming the titanium-based ceramics coating film by the PVD method, it is possible to maintain the excellent sharpness without deteriorating for a long period of time.

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

【図1】本発明のセラミックスコーティング刃物の製造
方法で製造した包丁の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a kitchen knife manufactured by the method for manufacturing a ceramic-coated blade of the present invention.

【図2】前記包丁の基体材料の焼き入れ温度と硬度との
関係を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the quenching temperature and the hardness of the base material of the kitchen knife.

【図3】前記包丁の基体材料の焼き戻し温度と硬度との
関係を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between tempering temperature and hardness of a base material of the kitchen knife.

【図4】本発明の刃物の耐摩耗性試験結果を示す特性図
である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the results of the wear resistance test of the blade of the present invention.

【図5】本発明の刃物の耐へたり試験結果を示す特性図
である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the results of the sag resistance test of the cutting tool of the present invention.

【図6】従来の刃物の耐へたり試験結果を示す特性図で
ある。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the result of a conventional settling tool sag resistance test.

【図7】従来の基体材料の焼き戻し温度と硬度との関係
を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between tempering temperature and hardness of a conventional substrate material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 刃物基体 2 刃部 3 セラミックスコーティング被膜 1 Blade base 2 Blade 3 Ceramic coating

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素含有率が0.95〜1.2%,クロ
ーム含有率が13〜18%のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼に、PVD法によってセラミックスコーティング被
膜を480℃〜520℃で形成することを特徴とするセ
ラミックスコーティング刃物の製造方法。
1. A ceramic coating film is formed on a martensitic stainless steel having a carbon content of 0.95 to 1.2% and a chrome content of 13 to 18% by a PVD method at 480 ° C. to 520 ° C. A method for manufacturing a ceramics coated blade, characterized by:
JP2403257A 1990-12-18 1990-12-18 Ceramic coated blade manufacturing method Expired - Lifetime JPH0823062B2 (en)

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