專利名稱：具有超晶格涂層的切削構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于剃削毛發(fā)的切削構(gòu)件，所述切削構(gòu)件具有設(shè)置切削刃的金屬襯底，包括切削刃的襯底的至少一部分設(shè)置包括碳的涂層。
本發(fā)明還涉及一種用于剃削毛發(fā)的裝置，該裝置包括切削構(gòu)件，所述切削構(gòu)件具有設(shè)置切削刃的金屬襯底，包括切削刃的襯底的至少一部分設(shè)置包括碳的涂層。
背景技術(shù)：
開頭段落中提到類型的用于剃削毛發(fā)的切削構(gòu)件和裝置由EP-B-059339得知。公知的切削構(gòu)件是剃刀刀片，其包括由鋼制成并設(shè)置直楔形切削刃的刀片形狀襯底。用于剃削毛發(fā)的公知裝置是剃刀，其包括兩個(gè)公知的剃刀刀片，刀片布置在一次性剃削頭內(nèi)。包括切削刃的襯底的一部分設(shè)置類鉆碳涂層(DLC)、設(shè)置在襯底和DLC涂層之間以便改善涂層和襯底粘接性能的鉬中間層。DLC涂層具有相對(duì)高的硬度并耐磨性，使得切削構(gòu)件以及特別是楔形切削刃的耐磨性顯著地改善，切削構(gòu)件的壽命顯著延長。另外，DLC涂層在切削構(gòu)件和將要被剃削的毛發(fā)之間提供相對(duì)低的摩擦系數(shù)，因此顯著改善切削構(gòu)件的剃削舒適性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種開頭段落提到類型的用于剃削毛發(fā)的切削構(gòu)件和裝置，它能夠提供至少與用于剃削毛發(fā)的公知切削構(gòu)件和公知裝置的剃削舒適性相比的剃削舒適性，但是改善切削構(gòu)件的耐磨性和耐用性。
為了實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明的切削構(gòu)件的特征在于涂層包括多個(gè)疊置成對(duì)的層，每對(duì)層包括主要包括碳的第一層和主要包括金屬的第二層，并且每對(duì)層具有1和1nm之間的厚度。
為了實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明用于剃削毛發(fā)的裝置的特征在于其中使用的切削構(gòu)件是本發(fā)明的切削構(gòu)件。
由于涂層包括多個(gè)疊置成對(duì)的層，其中每對(duì)層的厚度在1和10nm之間，可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)多層涂層，其中位于涂層相鄰層內(nèi)的原子將布置成所謂的超晶格形式。這種超晶格涂層的許多物理性能優(yōu)于涂層的各層材料各自具有的物理性能，并優(yōu)于單個(gè)層的厚度太大時(shí)涂層所具有的物理性能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果按照本發(fā)明，切削構(gòu)件的超晶格涂層的每對(duì)層包括主要包括碳的第一層和主要包括金屬的第二層，涂層在切削構(gòu)件和將要被剃削的毛發(fā)之間提供一定摩擦系數(shù)，由于在涂層中存在碳，該摩擦系數(shù)顯著低于沒有涂層的摩擦系數(shù)，同時(shí)涂層具有一定硬度，由于在涂層中存在碳，該硬度是單個(gè)金屬硬度的倍數(shù)，并且如果使用適當(dāng)金屬，該硬度顯著高于DLC涂層的平均硬度。因此，本發(fā)明用于剃削毛發(fā)的切削構(gòu)件和裝置具有至少與用于剃削毛發(fā)的公知切削構(gòu)件和公知裝置的剃削舒適性相比的剃削舒適性，但是它們具有顯著改善的耐磨性和壽命。
本發(fā)明切削構(gòu)件的特定實(shí)施例的特征在于，第二層包括Cr、Nb、Mo、Ti、V或W。所述金屬各自具有相對(duì)高的硬度，使得在此實(shí)施例中，涂層每對(duì)層的第二層包括一種所述金屬，涂層的硬度優(yōu)于DLC涂層的平均硬度。
本發(fā)明切削構(gòu)件的特定實(shí)施例的特征在于，第二層包括Cr，每對(duì)層具有1.6和2.0nm之間的厚度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果涂層的每對(duì)層的厚度在所述范圍內(nèi)，涂層具有大致等于Cr硬度四倍的最佳硬度。
本發(fā)明切削構(gòu)件的另一特定實(shí)施例的特征在于，在襯底和最靠近襯底的成對(duì)層之間，涂層包括Cr注入層。Cr注入層大大改善涂層和襯底的粘接性能，進(jìn)一步改善切削構(gòu)件的耐用性。
本發(fā)明切削構(gòu)件的又一實(shí)施例的特征在于，Cr注入層和最靠近襯底的成對(duì)層之間，涂層包括CrN基層。CrN基層還改善涂層和襯底的粘接性能。另外，當(dāng)涂層設(shè)置在襯底上時(shí)，基層吸收保持在疊置成對(duì)層內(nèi)的殘留應(yīng)力。
本發(fā)明切削構(gòu)件的特定實(shí)施例的特征在于涂層具有50和200nm之間的厚度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果涂層具有50和200nm之間的總體厚度，一方面涂層具有足夠數(shù)量的成對(duì)層，以實(shí)現(xiàn)超晶格涂層的性能，同時(shí)另一方面，涂層的厚度足夠小，以使得涂覆的切削刃足夠鋒利，并具有足夠低的切削力。
本發(fā)明切削構(gòu)件的另一實(shí)施例的特征在于涂層具有80和120nm之間的厚度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果涂層具有80和120nm之間的總體厚度，可以實(shí)現(xiàn)超晶格涂層性能和切削刃的鋒利程度的最佳組合。


下面參考附圖描述本發(fā)明的用于剃削毛發(fā)的切削構(gòu)件和裝置的實(shí)施例，附圖中圖1表示本發(fā)明用于剃削毛發(fā)的裝置；圖2表示用于圖1裝置內(nèi)的本發(fā)明切削構(gòu)件；以及圖3示意表示圖2切削構(gòu)件的保護(hù)涂層的截面。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的本發(fā)明用于剃削毛發(fā)的裝置包括具有抓握部3的底部1。該裝置還包括可拆卸地安裝在底部1上的一次性剃削頭5。剃削頭5包括設(shè)置直的切削刃9、9’、9”的三個(gè)本發(fā)明的金屬切削構(gòu)件7、7’、7”。切削刃9、9’、9”相互平行取向，并限定剃削頭5在具有將要被剃削的毛發(fā)的皮膚上運(yùn)動(dòng)的切削方向X，所述切削方向X垂直于切削刃9、9’、9”延伸。剃削頭5還包括第一皮膚支承構(gòu)件11，在剃削頭5在切削方向X上運(yùn)動(dòng)時(shí)，支承構(gòu)件定位在切削構(gòu)件7、7’、7”之前，以便具有拉伸皮膚的作用。第二皮膚支承構(gòu)件13在切削構(gòu)件7、7’、7”之后布置在剃削頭5內(nèi)。
圖2詳細(xì)表示切削構(gòu)件7。切削構(gòu)件7’和7”與切削構(gòu)件7相同。切削構(gòu)件7包括由金屬制成的刀片形狀的襯底15。切削刃9構(gòu)成襯底14的楔形部分17的尖端。在所示實(shí)施例中，襯底具有大約0.1mm的厚度，并且楔形部分17具有大約12°的主尖角α，使得楔形部分17的長度L是大約0.5mm。在圖2中看不到的楔形部分17的尖端是倒圓的，并具有小于大約40nm的端部半徑，以便使得切削刃9足夠鋒利。
如圖2所示，楔形部分17的主要部分設(shè)置保護(hù)涂層19，所述主要部分包括切削刃9。如圖3所示，涂層19包括多個(gè)疊置成對(duì)的層21。每對(duì)層21包括主要包括碳(C)的第一層23和主要包括鉻(Cr)的第二層25。在所示實(shí)施例中，每對(duì)層21具有大約1.8nm的厚度Tp，第一層23和第二層25具有大致相同的厚度，并且涂層19具有大約100nm的厚度。因此，涂層19具有納米級(jí)的多層結(jié)構(gòu)，其中每層23、25具有等于單個(gè)原子直徑幾倍的厚度。在這種結(jié)構(gòu)中，涂層19的相鄰層23、25內(nèi)的原子將布置成所謂的超晶格形式。這種超晶格的許多物理性能優(yōu)于層23、25的材料各自具有的物理性能，并優(yōu)于單個(gè)層23、25的厚度太大時(shí)涂層19具有的物理性能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果按照本發(fā)明，每對(duì)層21的第一層23主要包括碳，涂層19在切削構(gòu)件7和將要被剃削的毛發(fā)之間提供一定摩擦系數(shù)，該摩擦系數(shù)顯著低于沒有涂層19的摩擦系數(shù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在圖3所示的實(shí)施例中，其中每對(duì)層21的第二層25主要包括Cr，涂層19具有一定硬度，該硬度是Cr硬度的四倍，并且因此優(yōu)于類鉆碳涂層提供的平均硬度。因此，具有本發(fā)明切削構(gòu)件7的本發(fā)明用于剃削毛發(fā)的裝置提供至少與用于剃削毛發(fā)的公知切削構(gòu)件和公知裝置的剃削舒適性相比的剃削舒適性，并且具有優(yōu)于類鉆碳涂層所提供的耐磨性和壽命的耐磨性和壽命。
在圖3的實(shí)施例中，Cr注入層27設(shè)置在襯底15上。Cr注入層27改善涂層19和襯底15的粘接性能，使得切削構(gòu)件7的耐用性進(jìn)一步改善。另外，在圖3所示的實(shí)施例中，CrN基層29設(shè)置在注入層27和最靠近襯底15的成對(duì)層31之間。CrN基層29還進(jìn)一步改善涂層19和襯底15的粘接性能。另外當(dāng)涂層19設(shè)置在襯底15上時(shí)，基層29吸收保持在疊置成對(duì)層21內(nèi)的殘留應(yīng)力。在圖3所示的實(shí)施例中，Cr注入層27在設(shè)置涂層19過程中的第一步驟中設(shè)置，其中襯底15進(jìn)行清理并注入通過受控電弧陰極放電產(chǎn)生的Cr+離子。CrN基層29通過PVD過程設(shè)置，該過程構(gòu)成設(shè)置涂層19的過程的第二步驟。最后，涂層19的成對(duì)層21通過真空PVD過程設(shè)置，該過程構(gòu)成設(shè)置涂層19的過程的第三步驟。在所述第三步驟中，襯底15放置在真空腔室內(nèi)，其中布置碳靶和鉻靶。在PVD過程中襯底15以預(yù)定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，使得襯底15交替面對(duì)碳靶和鉻靶。第一層23和第二層25的厚度通過襯底15的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和靶的沉積速度來確定。
注意到按照本發(fā)明涂層19的成對(duì)層21可具有不同于圖3實(shí)施例的1.8nm的厚度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，涂層19的硬度取決于成對(duì)層21的厚度Tp，并且如果厚度Tp在1.6和2.0nm之間，該硬度具有Cr硬度大約四倍的最大值。但是如果厚度Tp在該范圍之外，涂層19始終具有優(yōu)于Cr硬度的硬度。這種有利的硬度特別在厚度Tp使得涂層19具有超晶格結(jié)構(gòu)時(shí)得以實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果Tp在1和10nm之間時(shí)，獲得碳和鉻層的超晶格涂層，使得本發(fā)明覆蓋用于厚度Tp的各值的所述范圍。
還注意到按照本發(fā)明，涂層19可具有不同于圖3實(shí)施例的100nm的總體厚度。一方面，涂層19的總體厚度必須使得涂層19具有足夠數(shù)量的成對(duì)層21，以便獲得超晶格涂層的性能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)需要最小50nm的總體厚度以便提供足夠數(shù)量的成對(duì)層21。另一方面，涂層19的總體厚度必須足夠小，以便使得涂覆的切削刃19足夠鋒利，并因此實(shí)現(xiàn)切削構(gòu)件7的切削力足夠低。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果涂層19的總體厚度低于200nm，切削力可以得到可接受的值。因此，本發(fā)明覆蓋切削構(gòu)件7的各個(gè)實(shí)施例，其中超晶格19的總體厚度在50和200nm之間。但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果涂層的總體厚度在80和120nm之間，可以獲得鋒利程度、切削力和超晶格涂層性能的最佳組合。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明還覆蓋涂層19的每對(duì)層21的第二層25主要包括Cr之外的金屬的實(shí)施例。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于在涂層19存在金屬，超晶格涂層19涂層具有成倍于單個(gè)金屬硬度的硬度，并且普通技術(shù)人員將能夠通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)任何適當(dāng)?shù)慕饘?，該金屬可為涂?9提供優(yōu)于剃刀或剃具內(nèi)使用的公知涂層的硬度的所需硬度。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)涂層19的每對(duì)層21的第二層25包括Cr以外的鈮(Nb)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、釩(V)或鎢(W)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)這種有利的硬度，但是普通技術(shù)人員還能夠發(fā)現(xiàn)其它適當(dāng)?shù)慕饘?。?duì)于每種適當(dāng)金屬來說，普通技術(shù)人員還能夠發(fā)現(xiàn)優(yōu)于每對(duì)層的厚度Tp以及用于超晶格涂層的總體厚度的最佳值。還注意到包括具有Cr的成對(duì)層的涂層19可具有Cr以外的材料的注入層27和CrN以外的材料的基層29，并且普通技術(shù)人員能夠發(fā)現(xiàn)適用于注入層27和基層29的其它適當(dāng)材料。
在圖1的實(shí)施例中，本發(fā)明用于剃削毛發(fā)的裝置包括布置有三個(gè)本發(fā)明切削構(gòu)件7、7’、7”的一次性剃削頭5，所述剃削頭5可拆卸地安裝在底部1上。注意到本發(fā)明還覆蓋一個(gè)或多個(gè)切削構(gòu)件布置在不可從底部拆卸的剃削頭內(nèi)的實(shí)施例。本發(fā)明還覆蓋用于剃削毛發(fā)的裝置包括不同數(shù)量的本發(fā)明切削構(gòu)件(例如一個(gè)、兩個(gè)、或四個(gè)切削構(gòu)件)的實(shí)施例。還注意到權(quán)利要求中的術(shù)語“用于剃削毛發(fā)的裝置”不僅覆蓋包括具有切削構(gòu)件安裝其上的剃削頭的底部的圖1所示類型的裝置，而且覆蓋與圖1剃削頭5類似的一次性或非一次性剃削頭，其中包括至少一個(gè)本發(fā)明的切削構(gòu)件，并適用于安裝在剃刀或剃具的底部上。
在圖1的實(shí)施例中，切削構(gòu)件7、7’、7”在固定或大致固定位置上安裝在剃削頭5上。最后注意到本發(fā)明還覆蓋如下剃削毛發(fā)的裝置的實(shí)施例，其中一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明切削構(gòu)件通過設(shè)置在所述裝置內(nèi)的適當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可相對(duì)于該裝置的底部進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在操作期間，切削構(gòu)件例如相對(duì)于底部進(jìn)行往復(fù)或振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，以便例如減小切削力。
權(quán)利要求
1.一種用于剃削毛發(fā)的裝置內(nèi)的切削構(gòu)件，所述切削構(gòu)件具有設(shè)置切削刃的金屬襯底，包括切削刃的襯底的至少一部分設(shè)置包括碳的涂層，其特征在于，涂層包括多個(gè)疊置成對(duì)的層，每對(duì)層包括主要包括碳的第一層和主要包括金屬的第二層，并且每對(duì)層具有1和10nm之間的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的切削構(gòu)件，其特征在于，第二層包括Cr、Nb、Mo、Ti、V或W。
3.如權(quán)利要求1所述的切削構(gòu)件，其特征在于，第二層包括Cr，每對(duì)層具有1.6和2.0nm之間的厚度。
4.如權(quán)利要求3所述的切削構(gòu)件，其特征在于，在襯底和最靠近襯底的成對(duì)層之間，涂層包括Cr注入層。
5.如權(quán)利要求4所述的切削構(gòu)件，其特征在于，在Cr注入層和最靠近襯底的成對(duì)層之間，涂層包括CrN基層。
6.如權(quán)利要求1所述的切削構(gòu)件，其特征在于，涂層具有50和200nm之間的厚度。
7.如權(quán)利要求6所述的切削構(gòu)件，其特征在于，涂層具有80和120nm之間的厚度。
8.一種用于剃削毛發(fā)的裝置，包括具有設(shè)置切削刃的金屬襯底的切削構(gòu)件，包括切削刃的襯底的至少一部分設(shè)置包括碳的涂層，其特征在于，切削構(gòu)件是如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的切削構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于剃削毛發(fā)的裝置內(nèi)的切削構(gòu)件(7)。切削構(gòu)件包括設(shè)置切削刃(9)的金屬襯底(15)。包括切削刃的襯底的至少一部分設(shè)置保護(hù)涂層(19)。按照本發(fā)明，涂層(19)包括多個(gè)疊置成對(duì)的層(21)，每對(duì)層包括主要包括碳(C)的第一層(23)和主要包括金屬的第二層，并且每對(duì)層具有1和10nm之間的厚度(Tp)。第二層最好包括Cr、Nb、Mo、Ti、V或W。因此，涂層具有超晶格結(jié)構(gòu)，超晶格結(jié)構(gòu)為涂層提供優(yōu)于各層單個(gè)材料性能的物理性能。在第二層包括Cr并且每對(duì)層(21)具有1.8nm厚度的實(shí)施例中，涂層(19)具有Cr硬度的大致四倍的硬度，并在切削構(gòu)件(7)和將要被剃削的毛發(fā)之間提供一定摩擦系數(shù)，該摩擦系數(shù)顯著低于沒有涂層的摩擦系數(shù)。
文檔編號(hào)C23C14/48GK1675036SQ03819832
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者D·H·J·蒂尤, Y·B·布拉達(dá) 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司