DE2037454C3

DE2037454C3 - Stahl-Rasierklinge mit beschichteter Schneidkante

Info

Publication number: DE2037454C3
Application number: DE2037454A
Authority: DE
Inventors: Ben Howes Brookline Alexander; Irwin William Canton Fischbein; John George Wellesley Hoffman Jun.; Aiyaswami Suryanarayan Malden Sastri
Original assignee: Gillette Co LLC
Current assignee: Gillette Co LLC
Priority date: 1969-07-28
Filing date: 1970-07-28
Publication date: 1979-11-22
Also published as: SU404207A3; NL151654B; IL34931A; NL7010951A; NO133939B; IL34931A0; DE2037454B2; GB1327428A; FR2053217A1; JPS5137258B1; OA03460A; NO133939C; DE2037454A1; IE34414B1; IE34414L; CH550256A; SE368840B; RO61770A; BE753937A; FR2053217B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Stahl-Rasierklinge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, daß die Schneidkanten von Rasierkl;ngen, die mit hoher Genauigkeit zugeschärft werden müssen und während der Rasur sowohl korrodierenden Atmosphären als auch beträchtlichen mechanischen Kräften unterworfen sind.

Die Flächen bzw. Flanken der Schneidkanten von Rasierklingen erstrecken sich von der eigentlichen Schneidkante aus zurück und können zwei oder mehrere, durch aufeinanderfolgende Schleif- oder Honvorgänge gebildete »Facetten« aufweisen, die einander längs im wesentlichen parallel zur eigentlichen Schneidkante verlaufender Zonen schneiden. Die Endfacette, d.h. die unmittelbar an der Schneidkante befindliche Facette, kann eine Breite von nur etwa 0,0075 mm oder weniger besitzen, während die Dicke der eigentlichen Schneidkante im allgemeinen weniger als 6000 Ä und vorzugsweise weniger als 2500 A beträgt. Infolge dieser sehr geringen Dicke ist die Schneidkante äußerst anfällig für mechanischen Bruch und, speziell im Fall von Kohlenstoffstahl, für Kormsionsbruch.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Beschichtung aus einem korrosionsbeständigen Metall, wie Golid, Rhodium oder Chrom, durch Aufdampfen odür Aufsprühen auf die zugeschärfte Kante einer Rasierklinge aufzubringen. Edelmetalle haben sich jedoch nicht aJs zufriedenstellend erwiesen, da sie dazu neigen, !.ich unter den während der Rasur auftretenden Scheuerkriften Von der darunterliegenden Schneidkante abzulösen, weshalb diese Rasierklingen wirtschaftlich ungenügend sind.

Es ist fernerhin gemäß der schweizerischen Patentschrift 2 61 380 bekannt, sowohl den Schneidenkörper als auch die Schneide einer Rasierklinge mit zwei oder mehreren Metallen zu überziehen, wobei als Metallkombinationen Nickel/Chrom und Nickel/Rhodium aufgeführt sind, die bekanntlich feste Lösungen und keine intermetallischen Verbindungen bilden.

Weiterhin wird häufig ein die Rasur erleichternder Fluorkohlenstoff auf den Klingen-Kanten ausgehärtet, indem die Rasierklingen erhöhten Temperaturen von beispielsweise etwa 288 bis 427° C ausgesetzt werden. Diese Temperaturen haben jedoch einen erweichenden Linfluß auf das darunterliegende Klingenmaterial, wodurch die Rasiereigenschaften der Klingen nachteilig beeinflußt werden. Im Fall von Rasierklingen muß daher der Metallfilm neben seiner Korrosionsbeständigkeit auch eine beträchtliche Härte bei den Fluorkohlenstoff-Sintertemperaturen beibehalten, auch wenn der darunterliegende Stahl erweicht; auch muß er Adhäsions-Verträglichkeit sowohl mit dem darunterliegenden Stahl als auch mit dem über ihm befindlichen Polymerisat-Überzug besitzen, so daß alle Schichten während der gesamten Gebrauchsdauer der Klinge fest miteinander verbunden bleiben; andererseits darf der Metallfilm keinen nachteiligen Einfluß auf die Rasiereigenschaften haben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen und verbesserten Stahl-Rasierklinge der eingangs genannten Art die überlegene Rasiereigenschaften aufweist, und insbesondere eines metallischen Überzuges auf einer Rasierklinge, der verbesserte Korrosionsbeständigkeit besitzt, fest an den Flächen der Klingen-Schneidkante anhaftet und eine robuste und verträgliche Grundlage für Polymerisat-Überzüge bildet, welche bei erhöhten Temperaturen erzeugt werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil Jor Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird als zweites Metall vorzugsweise Chrom, Molybdän, Niob, Titan, Vanadium verwendet Besonders vorteilhaft sind diejenigen Legierungszusammensetzungen, welche eine intermetallische Verbindung mit entweder dem geordneten A-15-Würfelgefüge oder dem tetragonalen geordneten (Sigmaphasen)-Gefüge bilden, da sie ausgezeichnete Wärmestabilität besitzen. Zweckmäßigerveise weist der Überzug aus der intermetallischen Verbindung eine Dicke von 100 bis 400 A auf.

Im Falle von Platin-Chrom-Legierungen besteht der Überzug aus 15 bis 65 und vorzugsweise aus 21 bis 27 Atemprozent Platin und Chrom als Rest.

Die Herstellung von Rasierklingen gemäß der Erfindung erfolgt nach den in der deutschen Patentanmeldung P 20 65 363.8 beschriebenen Verfahren.

Zwecks Abkürzung wird nachstehend die a)-Komponente der intermetallischen Verbindung mit »N-Metall« und deren b)-Komponente als »M-Metall« bezeichnet.

Die erfindungsgemäße Legierung besitzt eine Mikrohärte von über 750 DPHN (Diamant-Pyramidenhärtenummer) und ein äußerst feinkörniges Gefüge, wobei die Kristallitgröße, nach Bestimmung durch das Elektronenmikroskop oder ein Elektronenbrechungsverfahren, weniger als 100 A beträgt. Beispielsweise beträgt die Kristallitgröße eines dünnen Films der erfindungsgemäßen Platin-OironvLegierungen in aufgesprühtem Zustand weniger als 50 A. Mit erfindungsgemäßen Legierungsüberzügen versehene Grund-

schichten zeigen keinerlei Anzeichen für Korrosion, wenn sie 1 Minute lang in konzentrierte Salzsäure eingetaucht werden. Eine erfindungsgemäße Platin-Chrom-Legierung mit einem Platingehalt von 21 Atomprozent besitzt einen Auflösungsgrad in siedender Salzsäure von 200 μπι pro Minute; dies steht im Gegensatz zu einem Auflöbungsgrad von 25,4 mm pro Minute für reines Chrom in siedender Salzsäure.

Bei einer zugeschärften Kante einer Stahl-Rasierklinge ist die M3N-Verbindung besonders vorteilhaft, da sie größere Stabilität als der darunterliegende Stahl besitzt Beispielsweise ist die Härte eines Überzugs aus CnPt-Legierung auf einer Rasierklinge praktisch unabhängig von Wärmelbehandlungs-Temperaturen bis zu 1200⁰C Bei einem sokhen Platin-Chrom-Legierungsüberzug liegt eira bevorzugter Bereich des Platingehalts bei 15 bis 30 Atomprozent, während besonders vorteilhafte Ergebnisse mit einem Oberzug erzielt werden, der einen Platingehalt von 21 bis 27 Atomprozent besitzt Der erfindungjgemäße Legierungsüberzug ist zumindest so hart wie das darunterliegende Klingenmetall und weist eine Dicke von 600 A auf. Ein bevorzugter Dickenbereich liegt bei 50 bis 500 A, während die besten Ergebnisse mit einer Dicke im Bereich von 100 bis 4CK) A erzielt werden. Wenn eine die Rasur begünstigende Deckschicht aus Fluorkohlenstoffpolymer verwendet wird, gewährleisten außerdem Chrom-Legierungsüberzüge das günstigste Anhaften des Überzugs. In den Fällen, in welchen die Adhäsion des Fluorkohlenstoff polymer-Überzugs an der Legierung unzureichend zu sein scheint, z. B. an einer W-Pt-Legierung, lassen sich die Vorzüge des harten Legierungsüberzugs durch Verwendung eines sehr dünnen, d. h. etwa 75 A oder weniger dicken, äußeren Überzugs der CnPt-Legierung als Zwischenschicht erreichen.

Die Erfindung lag auch bei Berücksichtigung der Darlegungen auf S. 599 des Buches von F. Eisenkolb. »Fortschritte der Pulvermetallurgie«, Bd. II (1963), für den Fachmann nicht nahe, da dort zwar intermetallische Verbindungen genannt werden, deren Schmelzpunkte weit höher liegen als die Schmelzpunkte der Komponenten. Daraus war aber keinesfalls zu schließen, daß solche Verbindungen als Beschichtungen auf Rasierklingenschneiden geeignet sind.

Auch aus dem Aufsatz in der Techn. Rundschau (1960), 23, S. 35, in dem eine Vielzahl intermetallischer Verbindungen als mit geordnetem kubischen A-15-Gefüge oder als Sigma-PMase auftretend aufgezählt werden, konnte der Fachmann nicht erkennen, welche intermetallischen Verbindungen dieser Gefügetypen die hohen Werte an Korrosionsbeständigkeit besitzen, wie sie bekannterweise binäre Edelmetallegierungen aufweisen.

Da eine wirtschaftliche Herstellung von Rasierklingen eine Massenproduktion mit einem Mindestmaß an zusätzlichen Verarbeitungsschritten voraussetzt, benutzt man vorzugsweise an späterer Stelle näher beschriebene Verfahren und Vorrichtungen, um auf die geschärften Schneidkanten von Rasierklingen den erfindungsgemäßen Überzug aus einer intermetallischen Verbindung aus einem N-Metall und einem M-Metall mit gesteuerter Gleichmäßigkeit aufzutragen. Diese bevorzugten Verfahren und Vorrichtungen sind Gegenstand einer gesonderten Anmeldung.

Die erfindungsgemäßen Überzüge haben keinen nachteiligen Einfluß auf die Rasiereigenschaften der Klinge und machen zwecks Gewährleistung zufrieden-

stellender Güte bei der Erst-Rasur keine weitere mechanische Bearbeitung der Schneidkantenbereiche der Rasierklinge nötig, Hierfür kann ein weiter Bereich von Rasierklingen-Stählen verwendet werden; spezielle Rasierklingen-Stahlzusammensetzungen, aufweiche die Erfindung angewandt werden kann, sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Zusammensetzung (%)

C	20	Cr	Mo	Si	Ni
1,25	0,2		0,2
1,00	6,0	—	1.4	—
15 0,96	13,9	—	0,3	—
0,65	104	1,0	0,3	—
0,58	14,0	—	0,3	—
0,40	13,5	1,25	0,3	—
0,09	17,0	0,70	1 ';	8,0

Die erfindungsgemäß an den Schneidkanten der Rasierklingen vorgesehenen bevorzugten Legierungs-Überzüge sind beträchtlich härter als die Rasierklingen-Grundkürper, d. h. sie besitzen Mikrohärten von bis zu etwa 1700 DPHN, bleiben härter als herkömmliche handelsübliche Rasierklingen, nachdem die Klingen den Aushärtetemperaturen für das Polymerisat von etwa 288 bis 427° C ausgesetzt wurden, und besitzen ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.

In der Figur werden die Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Rasierklinge als Funktion des Platingehaltes des Überzugs dargestellt.
Die graphische Darstellung zeigt die — unter Verwendung einer Vickers-Diamantnadel mit 200 g Belastung bestimmte und auf DPHN (= Diamant-Pyramidenhärtenummer) umgerechnete — Mikrohärte von Platin-Chrom-Legierungen unterschiedlicher Zusammensetzung, die in beschriebener Weise durch Aufsprühen auf eine ebene Fläche in einer Dicke von 0,038 mm abgelagert wurden, wobei die Kurve eine Auswertung der Härte als Funktion des Platingehalts der aufgesprühten Legierung darstellt. Die Härte der Legierungen in der Nähe der intermetallischen Verbindung CräPt (mit 25 Atomprozent Platin) mit A-15-Würfel Kristall gefüge bleibt stabil und ist bis zu 1200°C praktisch unabhängig von der Wärmebehandlung. Die 50-Atomprozent-Chrom-Platin-Legierung ist beim Aufsprühen in einem dünnen Überzug ungeordnet, erfährt jedoch beim Erwärmen eine Ordnung mit beträchtlicher Festigkeitserhöhung; die Häriespitze bei etwa 50 Atomprozent Platin beruht auf der Erwärmung, welcher das. Material während des Aufsprühens der Schicht auf eine Dicke von 0,038 mm ausgesetzt war.

Als Beispiel wurden 60 000 Rasierklingen aus rostfreiem Stahl mit der Zusammensetzung

Prozent

Kohlenstoff	0,54 bis 0,62
Chrom	13,5 bis 14,5
Mangan	0,20 bis 0,50
Silizium	0,20 bis 0,50
Phosphor	maximal 0,025
Schwefel	maximal 0,020
Nickel	maximal 0,50
Eisen	Rest
beschichtet.

Der Überzug aus Platin-ChronvLegierung besaß eine Härte von etwa 960 DPHN Und eine Dicke von etwa 350 A und erstreckt sich über die gesamte Schneidkante jeder Rasierklinge und über eine Länge von mindestens etwa 0,025 mm längs der Endfacette zurück. Im Anschluß hieran wurde gemäß US-Patentschrift 3 84 805 ein Überzug aus Pölytetrafluoräthylen-Telomer auf die Schneidkanten der Rasierklingen aufge^ bracht. Hierbei wurden die Rasierklingen in einer Argonatmosphäre auf eine vorzugsweise im Bereich von etwa 310 bis 43O⁰C liegende Temperatur erwärmt, wobei eine auf den Rasierklingen-Schneidkanten haftende Deckschicht aus einem festen Fluorkohlenstoff-Polymer gebildet wurde. Nach dem Erwärmen entsprach die Mikrohärte des Schneidkantenmetalls, d. h. der Verbundmasse aus dem erfindungsgemäßen dünnen Legierungsüberzug und dem da^runterliegenden Rasierklingenmaterial einem DPHN-Wert von 700. Diese Rasierklingen zeigten ausgezeichnete Rasiereigenschaften und lange Rasier-Betriebslebensdauer.

Bei einem zweiten Beispiel erhielten die Kanten der Rasierklingen einen erfindungsgemäßen Überzug aus einer Platin-Chrom-Legierung mit 58% Platin und 42% Chrom, der eine Dicke von etwa 250 A und eine Härte Von etwa 800 DPHN besaß. Nach Beschichtung mit einem dünnen Film aus einem Polytetrafluoräthylen-Telomer auf die im vorigen Beispiel beschriebene Weise zeigten die Rasierklingen ausgezeichnete Rasiereigensehäften.

Bei einem dritten Beispiel bestand der Überzug aus einer Platin^Titan-Legierung von 24 Atomprozent Platin und 76 Atomprozent Titan; er besaß eine Dicke

von etwa 350 A und war härter als das darunterliegende Klingenmelall. Nach Beschichtung mit einer Zwischenschicht und einem dünnen Film aus Polytetrafluoräthylen-Telomer zeigten diese Rasierklingen ausgezeichnete Rasiereigenschaften und lange Lebensdauer.

Bei einem vierten Beispiel erhielten die Kanten der Rasierklingen einen Überzug aus einer Osmium-Chrom-Legierung mit 32 Atomprozent Osmium und 68

A)nmnrn7PtU Chrr\m iii oinar ÖJckS VCfi 250 Λ DiC

Rasierklingen wurden sodann fflil einem dünnen Film eines Polytetrafluoräthylen-Telomers beschichtet und zeigten ausgezeichnete Rasiereigenschaften.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

Die mit einem Sternchen bezeichneten Legierungen zeigten mangelhafte Adhäsions-Verträglichkeit mit dem Polytetrafluoräthylen-Telomer. Eine zufriedenstellende Adhäsion wurde durch Ablagerung einer Zwischenschicht CoPt auf diese Legierungen erzielt. Nach der Sprühablagerung der Legierung wurde eine Chromscheibe mit durch Punktschweißen an ihr befestigten Plätin-Quädraten an Stelle der Prallscheibe in die Ablagerungskammer eingesetzt Die mit dem Legieningsüberzug versehenen Rasierklingen wurden 30 see lang mit Hochfrequenz (Leistung 0,2 kW) gereinigt, die ersatzweise eingesetzte Pralischeibe wurde iö see lang unter Anwendung einer HF-Spannung (0,4 kW Leistung) vorbesprüht, und anschließend wurde Jie Cr₃Pt-Legierung 30 see lang unter Anwendung einer HF-Spannung (0,4 kW Leistung) durch Aufsprühen abgelagert, so daß eine 75 A dicke Zwischenschicht für das Polytetrafluoräthylen-Telomer gebildet wurde. Die so behandelten Rasierklingen besaßen ausgezeichnete Rasiereigenschaften und lange Rasier-Lebensdauer.

Legierung	Prallscheiben-	Reinigen	Behandlung	Aui·	Dicke	Überzug	Härte	h r
	Zusammensetzung			sprühen			1700
			Vor	HF				L
			sprühen	75 see	(A)	Zusammensetzung		i
Iridium-Chrom	71,7% Chrom	HF	HF	0,4 kW	250	69% Chrom	1300	I
	28,3% Iridium	0,2 kW	7 min	HF		31% iridium
		2 min	0,4 kW	120 see				\
Iridium-Vanadium*)	84,8% Vanadium	₌	HF	0,4 kW	200	V₃Ir
	15,2% Iridium	2000 V	6 min				1450	i
		25 mA	0,4 kW	HF				1
		7 min		120 see				r, i
Iridium-Tantal*)	86% Tantal	HF	HF	0,4 kW	240	Ta₃Ir	ΙΛΛ/U	1 !
	14% Iridium	0.2 kW	8 min	HF				j
		2 min	0,4 kW	100 see				I
Ruthenium-Chrom	71% Chrom	=	HF	0,4 kW	250	71 (U. /-1		j
	29% Ruthenium	2000 V	5 min			29% Ruthenium	!
		25 mA	0,4 kW			j
		7 min

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Stahl-Rasierklinge mit einem Überzug aus einer binären Legierung auf Edelmetall-Basis auf der Schneide, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einer intermetallischen Verbindung mit Abweichungen innerhalb von ±5% von der stöchiometrischen Zusammensetzung aus

a) einem der Edelmetalle Iridium, Osmium, Palladium, Platin, Rhenium, Rhodium oder Ruthenium und

b) einem der Metalle Chrom, Mangan, Molybdän, Niob, Tantal, Titan, Wolfram oder Vanadium besteht, eine Dicke von mindestens 50 bis weniger als 600 Angström und eine maximale Korngröße von weniger als 1000 Angstrom aufweist und gegebenenfalls mit einem als Beschichtung an sich bekannten Fluorkohlenstoffpoiymer beschichtet ist.

Z Stähi-Rasierknnge nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus der intermetallischen Verbindung eine Dicke von 100 bis '100 Angström aufweist.

3. Stahl-Rasierklinge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß de- Überzug aus 21 bis 27 Atomprozent Platin und Chrom als Rest besteht

4. Stahl-Rasierklinge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Zwischenschicht unter der Fluorkohlenstoffpalymer-Schicht "inen dünnen Überzug aus einer Chrom-Platin-Legierunp aufwe^ict, der beispielsweise 75 oder weniger Angström dick ist