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DD286479A7 - COATED FINE CUTTING AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents

COATED FINE CUTTING AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF Download PDF

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Publication number
DD286479A7
DD286479A7 DD31571288A DD31571288A DD286479A7 DD 286479 A7 DD286479 A7 DD 286479A7 DD 31571288 A DD31571288 A DD 31571288A DD 31571288 A DD31571288 A DD 31571288A DD 286479 A7 DD286479 A7 DD 286479A7
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
carbon
chromium
layer
cutting
gas
Prior art date
Application number
DD31571288A
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Joerg Erler
Horst Geier
Helmut Hoefer
Jochen Klemm
Original Assignee
Veb Feintechnik Eisfeld,De
Technische Universitaet Karl-Marx-Stadt,De
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Veb Feintechnik Eisfeld,De, Technische Universitaet Karl-Marx-Stadt,De filed Critical Veb Feintechnik Eisfeld,De
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Publication of DD286479A7 publication Critical patent/DD286479A7/en

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  • Surgical Instruments (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Feinschneidenveredlung, beispielsweise fuer Rasierklingen, chirurgischen Schneidinstrumenten durch Metallbeschichtung. Erfindungsgemaesz wird im Schneidenbereich eine Chrom/Kohlenstoff-Compositschicht aufgetragen, welche unmittelbar an der UEbergangstelle zum Schneidenbereich einen Stoffmengenanteil von 1% bis 5% Kohlenstoff aufweist, der bis zum Abschlusz der Stabilisierungsschicht einen Stoffmengenanteil von 50 bis 90% Kohlenstoff erreicht hat. Dabei wird so verfahren, dasz zwischen einer Chromkathode und den zu beschichtenden Feinschneiden ein Gasgemisch aus Edelgas und Kohlenstofftraegergas mittels bekannter Gasdosiereinrichtung so eingeleitet und dabei ionisiert wird, dasz zunaechst mit einem Gasgemisch von 5 at% Kohlenstoff und 95 at% Edelgas eine Stabilisierungsschicht an der UEbergangsstelle zum Schneidenwerkstoff von 1 bis 5 at% Kohlenstoff und 99 bis 95 at% Chrom erzeugt wird und im weiteren Verlauf durch Erhoehung des Kohlenstoffgehalts im Gemisch der Kohlenstoffanteil bei der sich weiter ausbildenden Stabilisierungsschicht kontinuierlich oder diskontinuierlich von 50 at% bis 90 at% veraendert wird.{Feinschneide; Beschichtung; Stabilisierungsschicht; Chrom/Kohlenstoff-Compositschicht; Schneidenbereich; Schneidenwerkstoff; Hochfrequenzzerstaeubung; Gasgemisch; Rasierklinge; chirurgisches Schneidinstrument; Edelgas; Chromkathode}The invention relates to a Feinschneidenveredlung, for example, for razor blades, surgical cutting instruments by metal coating. According to the invention, a chromium / carbon composite layer is applied in the cutting region which directly at the transition point to the cutting region has a mole fraction of 1% to 5% carbon, which has reached a molar fraction of 50 to 90% carbon until the stabilization layer terminates. The procedure is such that between a chromium cathode and the fineblanks to be coated, a gas mixture of noble gas and Kohlenferftraegergas is introduced by means of known Gasdosiereinrichtung and thereby ionized, first with a gas mixture of 5 at% carbon and 95 at% noble gas stabilizing layer at the transition point is produced to the cutting material of 1 to 5 at% carbon and 99 to 95 at% chromium and in the course by increasing the carbon content in the mixture, the carbon content in the further forming stabilizing layer is continuously or discontinuously from 50 at% to 90 at% changed. {fine cutting edge; coating; Stabilizing layer; Chromium / carbon composite layer; Cutting area; Cutting edge materials; RF sputtering; Gas mixture; Razor blade; surgical cutting instrument; Noble gas; Chrome cathode}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine beschichtete Feinschneide und ein Verfahren zu ihrer Herstellung, beispielsweise von Rasierklingen, chirurgischen Schneidinstrumenten etc.The invention relates to a coated fineblank and a method for its production, for example of razor blades, surgical cutting instruments, etc.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die auf dem Klingenworkstofi aufgetragenen Schichtsysteme sind in der Regel mehrschichtig.The coating systems applied to the blade material are usually multi-layered.

So ist charakteristisch, daß zunächst auf dem Klingenwerkstoff im Scheidenbereich eine reine Metallschicht aufgetragen (OE-PS 2118212) oder nach OD-PS 15397 in einem Auf· Abtragverfahren so hergestellt wird, daß diese Schicht vom Klingenwerkstoff ausgehend aus einer reinen Metallschicht, z. B. einer reinen Chromschicht besteht. Als zweite Schicht wird nach GB-PS 125814 Polytetrafluorethylen aufgetragen. Derartige Beschichtungen zeigten aber mangelnde Härte und zu großen Verschleiß.It is characteristic that initially on the blade material in the vaginal area a pure metal layer applied (OE-PS 2118212) or OD-PS 15397 in an on · Abtragverfahren is prepared so that this layer starting from the blade material from a pure metal layer, eg. B. consists of a pure chromium layer. As a second layer according to GB-PS 125814 polytetrafluoroethylene is applied. Such coatings showed, however, lack of hardness and excessive wear.

Das Aufbringen einer Chromnitrids.nicht auf die Chromschicht, wie in DE-PS 2118211 dargestellt, führte zu Haftproblemen, indem sich die Chromnitridschicht von der darunterliegenden Chromschicht ablöste, so daß zwischen Chromschicht und Chromnitridschicht noch eine Chromoxidzwischenschicht eingefügt wurde.The application of a chromium nitride not on the chromium layer, as shown in DE-PS 2118211, led to adhesion problems in that the chromium nitride layer detached from the underlying chromium layer, so that a chromium oxide interlayer was inserted between the chromium layer and the chromium nitride layer.

Die Ausbildung der Chromoxidzwischenschicht verzögert abor den Ablauf des Beschichtungsverfahrens. Ein weiterer Nachteil ist, daß durch Verschleiß der Chromnitridschicht infolge der Rasur die Chromoxidschicht mit der Haut in Berührung kommt und somit zu Hautreizungen Anlaß gibt.The formation of the intermediate chromium oxide layer delays the course of the coating process. Another disadvantage is that by wearing the chromium nitride layer as a result of shaving the chromium oxide layer comes into contact with the skin and thus gives rise to skin irritation.

Nach DD-PS 155885 ist vorgesehen, die Schneide mit einer Kohlenstoffschicht zu versehen, der noch andere Elemente beigefügt werden, wie z. B. Wasserstoff. Der Wasserstoffgehalt der Schicht wird dabei so geregelt, daß er vom Klingenwerkstoff und angrenzender Kohlenstoffschicht nach der Oberfläche der Stabilisierungsschicht hin zunimmt, wodurch an der Schichtoberfläche polymerartige Konfigurationen auftreten, die einerseits eine gute Haftgrundlage für nachfolgend aufgetragene Polymergleitschicht bilden, andererseits aber die Härte im Oberflächenbereich mindern. Der unterschiedliche Härtegrad der Schicht von innen nach außen verursacht außerdem Spannungen, die zum Abplatzen der Schicht führen.According to DD-PS 155885 is provided to provide the cutting edge with a carbon layer to which other elements are added, such. B. hydrogen. The hydrogen content of the layer is controlled so that it increases from the blade material and adjacent carbon layer to the surface of the stabilizing layer, whereby at the layer surface polymer-like configurations occur, on the one hand form a good adhesive base for subsequently applied Polymergleitschicht, but on the other hand reduce the hardness in the surface region , The different degree of hardness of the layer from the inside to the outside also causes stresses that lead to the popping of the layer.

Schließlich wird nach DE-PS 304"'888 einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht eine Zwischenschicht aus Silizium oder Siliziumoxid vorgelagert, um die Haftfähigkeit am Klingenwerkstoff "zu verbessern. Auch dieses Verfahren ist wie die bereits beschriebenen auf Grund der Mehrfachbeschichtung technologisch aufwendig und im Vergleich zu Einschichtsystemen teuer.Finally, according to DE-PS 304 "'888, a diamond-like carbon layer precedes an intermediate layer of silicon or silicon oxide in order to improve the adhesion to the blade material". Also, this method is technologically complicated as described above due to the multiple coating and expensive compared to single-layer systems.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Verschleiß an den Schneiden zu verringern, den Beschichtungsprozeß zu beschleunigen und kostengünstiger zu gestalten und d\: Gebrauchseigenschaften der Schneidwerkzeuge zu erhöhen.The object of the invention is to reduce the wear on the cutting edges to speed up the coating process and make it more cost effective and d \: to increase performance characteristics of the cutting tools.

-2- 286 479 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 286 479 Presentation of the Essence of the Invention

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine beschichtete Feinschnejde und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen, dieThe invention has for its object to provide a coated Feinschnejde and a method for their preparation, which

eine Stabllisierungsschlcht mit nur geringem Härteunterschied an der Übergangsstelle zum Klingenwerkstoff und zunehmender Härte zum Schneidenbereich hin aufweist, bei gleichzeitig guten Hafteigenschaften sowohl zum Klingenwerkstoff als auch zur darüberliegenden Polymerschicht und sich in einer einzigen Prozeßstufe auf den Klingenwerkstoff aufbringen läßt.has a Stabllisierungsschlcht with only a slight difference in hardness at the transition point to the blade material and increasing hardness to the cutting edge out, at the same time good adhesive properties both blade material and the overlying polymer layer and can be applied in a single process step on the blade material.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Schneidenbereich eine Chrom/Kohlenstoff-Compositschicht aufgetragen ist, welche unmittelbar an der Übergangsstelle zum Schneidenwerkstoff einen Stoffmengenanteil von 1 % bis 5% Kohlenstoff aufweist, der bis zum Abschluß der Stabilisierungsschicht einen Stoffmengenanteil von 50% bis 90% Kohlenstoff erreicht.According to the invention the object is achieved in that in the cutting area a chromium / carbon composite layer is applied, which directly at the transition point to the cutting material has a mole fraction of 1% to 5% carbon, to the conclusion of the stabilizing layer a mole fraction of 50% to 90 % Carbon reached.

Zweckmäßigerweise hat bei einer Rasierklinge die Chrom/Kohlenstoff-Compositschlcht eine Dicke von 5 nm bis 75nm.Conveniently, in a razor blade, the chromium / carbon composite layer has a thickness of 5 nm to 75 nm.

Vorteilhafterwelse hat bei einem chirurgischen Schneidinstrument oder Feinhobel die Chrom/Kohlenstoff/Compositschicht eine Dicke von 40nm bis 10pm.Advantageously, in a surgical cutting instrument or fine planer, the chromium / carbon / composite layer has a thickness of 40nm to 10pm.

Verfahrensgemäß wird zwischen einer Chromkathode und den zu beschichtenden Feinschneiden ein Gasgemisch aus Edelgas und Kohlenstoffträgergas mittels bekannter Gasdosierungseinrichtung so eingeleitet und dabei ionisiert, daß zunächst mitAccording to the method, a gas mixture of inert gas and carbon support gas is introduced by means of a known gas metering device between a chromium cathode and the fineblanks to be coated and thereby ionized that initially with

einem Gasgemisch von 5at% Kohlenstoff und 95 at% Edelgas eine Stabilisierungsschicht an der Übergangsstelle zum Klingenwerkstoff von 1 bis 5 at% Kohlenstoff und 99 bis 95 at% Chrom erzeugt wird und im weiteren Verlauf durch Erhöhung im Gasgemisch der Kohlenstoffanteil bei der sich weiter ausbildenden Stabilisierungsschicht kontinuierlich oder diskontinuierlich von 50at% bis 90at% verändert wird.a gas mixture of 5at% carbon and 95 at% noble gas a stabilization layer at the transition point to the blade material of 1 to 5 at% carbon and 99 to 95 at% chromium is generated and in the course by increasing the gas mixture of the carbon content in the further forming stabilizing layer is changed continuously or discontinuously from 50% to 90%.

Dadurch erhält man eine Stabilisierungsschicht mit nur geringem Härteunterschied an der Übergangsstelle zum Klingenwerkstoff und zunehmender Härte zum Schneidenbereich hin, d. h., an der Oberfläche der Stabilisierungsschicht. Die Stabilisierungsschicht besitzt gute Hafteigenschaften sowohl zum Klingenwerkstoff als auch zur darüber liegenden Polymerschicht.This results in a stabilizing layer with only a slight difference in hardness at the point of transition to the blade material and increasing hardness towards the cutting area, ie. h., at the surface of the stabilizing layer. The stabilization layer has good adhesive properties both to the blade material and to the overlying polymer layer.

Durch die besonderen positiven Eigenschaften der so hergestellten Stabilisierungsschicht werden keine Zwischenschichten mehr benötigt, so daß weitere Prozeßstufon entfallen, wodurch der Beschichtungsprozeß beschleunigt und somit weitaus kostengünstiger wird.Due to the particular positive properties of the stabilizing layer thus produced, no intermediate layers are required, so that additional process stages are omitted, which accelerates the coating process and thus becomes much more cost-effective.

Die beschichteten Feinschneiden haben außerdem einen geringeren Verschleiß und damit bessere Gebrauchseigenschaften.The coated fineblanking also has less wear and thus better performance.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel

Die zu beschichtenden Schneidwerkzuegewerden in eine handelsübliche Vakuumbeschlchtungsanlage eingebracht und zunächst durch Glimmreinigung im Schneidenbereich von Kontaminationsmaterial befreit. Zwischen der Chromkathode und den zu beschichtenden Feinschneiden wird ein Gasgemisch aus Edelgas und Kohlenstoffträgergas mittels bekannter Gasdosioreinrichtung eingeleitet. Gleichzeitig wird über die Kathode Hochfrequenzenergie eingespeist, die einen Ionenaustausch zwischen Chromkathode und den zu beschichtenden Feinschneiden bewirkt. Zu Beginn wird ein Gasgemisch von 5at% Kohlenstoff und 95 at% Edelgas eingeleitet und dadurch an der Übergangsstelle zum Klingenwerkstoff eine Stabilisierungsschicht von 1 bis 5at% Kohlenstoff und 99 bis 95 at% Chrom erzeugt. Im weiteren Verlauf der Beschichtung wird der Kohlenstoffgehalt im Gasgemisch erhöht, und damit der Kohlenstoffanteil der weiter anwachsenden Stabilisierungsschicht kontinuierlich oder diskontinuierlich von 50at% bis 90at% verändert. Bei einer Rasierklinge beträgt die Stabilsierungsschicht vorzugsweise 45nm. Bei einem Hornhauthobel haben sich Stabilisierungsschichten von 200nm als vorteilhaft erwiesen.The Schneidwerkzuege to be coated are placed in a commercially available Vakuumschleuftanlage and first freed by glow cleaning in the cutting area of contaminant. Between the chromium cathode and the fine blanks to be coated, a gas mixture of inert gas and carbon carrier gas is introduced by means of a known gas doser. At the same time, radio frequency energy is fed in via the cathode, which causes an ion exchange between the chromium cathode and the fineblanking to be coated. Initially, a gas mixture of 5at% carbon and 95 at% inert gas is introduced, thereby producing a stabilizing layer of 1 to 5at% carbon and 99 to 95 at% chromium at the interface to the blade material. In the further course of the coating, the carbon content in the gas mixture is increased, and thus the carbon content of the further increasing stabilization layer continuously or discontinuously changed from 50at% to 90at%. For a razor blade, the stabilizing layer is preferably 45 nm. In a cornea planer, stabilization layers of 200 nm have proven to be advantageous.

Auf die Stabilisierungsschicht einer Rasierklinge wird anschließend In bekannter Weise eine gesinterte PTHE-Gleitschieht als sogenannte polymere Gleitrchicht aufgebracht.On the stabilizing layer of a razor blade is then applied in a known manner a sintered PTHE Gleitschieht as a so-called polymeric Gleitrchicht.

Claims (4)

1. Beschichtete Peinschneide, beispielsweise Rasierklinge, chirurgisches Schneidinstrument oder Feinhobel mit einer im Schneidenbereich aufgetragenen Stabilisierungsschicht, dig Chrom und Kühenstoff enthält, gekennzeichnet dadurch, daß im Schneidenbereich eine Chrom/Kohlenstoff-Compositschicht aufgetragen ist, welche unmittelbar an der Übergangsstelle zum Schneidenwerkstoff einen Stoffmeng8nan'ieil von 1 % bis 5% Kohlenstoff aufweist, der bis zum Abschluß der Stabilisierungsschicht einen Stoffmengenanteil von 50% bis 90% Kohlenstoff erreicht hat.1. Coated fine cutting edge, for example razor blade, surgical cutting instrument or fine planer with a stabilizing layer applied in the cutting area, containing chromium and chromium digested chromium, characterized in that in the cutting area a chromium / carbon composite layer is applied, which directly at the transition point to cutting material a Stoffmeng8nan ' ieil of 1% to 5% carbon, which has reached a mole fraction of 50% to 90% carbon until the stabilization layer is completed. 2. Beschichtete Feinschneide nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Chrom/Kohlenstoff-Compositschicht bei einer Rasierklinge eine Dicke von 5nm bis ibnm aufweist.2. Coated fine blank according to claim 1, characterized in that the chromium / carbon composite layer in a razor blade has a thickness of 5 nm to ib nm. 3. Beschichtete Feinschneide nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Chrom/Kohlenstoff-Compositschicht bei einem chirurgischen Schneidinstrument oder Feinhobel 40 nm bis 10 pm beträgt.3. Coated fine blank according to claim 1, characterized in that the chromium / carbon composite layer in a surgical cutting instrument or fine planer is 40 nm to 10 pm. 4. Verfahren zur Beschichtung von Feinschneiden, insbesondere Rasierklingen mittels Hochfrequenzzerstäubung in einer bekannten Vakuumbeschichtungsanalge, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen einer Chromkathode und den zu beschichtenden Feinschneiden ein Gasgemisch aus Edelgas und Kohlenstoffträgergas mittels bekannter Gasdosiereinrichtung so eingeleitet und dabei ionisiert wird, daß zunächst mit einem Gasgemisch von 5at% Kohlenstoff und 95at% Edelgas eine Stabilisierungsschicht an der Übergangsstelle zum Schneidenwerkstoff von 1 bis 5at% Kohlenstoff und 99 bis95at% Chrom erzeugt wird und im weiteren Verlauf durch Erhöhung des Kohlenstoffgehalts im Gasgemisch der Kohlenstoffanteil der sich weiter ausbildanden Stabilisierungsschicht kontinuierlich oder diskontinuierlich von 50 bis 90 at% verändert.4. A method for coating fineblanking, in particular razor blades by Hochfrequenzzerstäubung in a known Vakuumbeschiungsungsanalge, characterized in that between a chromium cathode and the fineblanks to be coated a gas mixture of inert gas and carbon support gas is introduced by means of known gas metering and thereby ionized that initially with a gas mixture of 5at% carbon and 95at% noble gas, a stabilization layer at the transition point to the cutting material of 1 to 5at% carbon and 99 to 95at% chromium is produced and in the further course by increasing the carbon content in the gas mixture, the carbon content of the further developing stabilization layer continuously or discontinuously from 50 changed to 90 at%.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080190758A1 (en) * 2004-09-08 2008-08-14 Vassilis Papachristos Method of Deposition of a Layer on a Razor Blade Edge and Razor Blade

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080190758A1 (en) * 2004-09-08 2008-08-14 Vassilis Papachristos Method of Deposition of a Layer on a Razor Blade Edge and Razor Blade
US9180599B2 (en) * 2004-09-08 2015-11-10 Bic-Violex S.A. Method of deposition of a layer on a razor blade edge and razor blade

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