专利名称：具有氮化硬化底板的带镀层的剃削件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于剃毛装置的剃削件，所述剃削件具有一块带剃削刃的钢质底板，具有剃削刃的底板表面的至少一部分上带有镀层，这种镀层的硬度高于钢质底板的硬度。
本发明还涉及一种剃毛装置，这种装置包括一个剃削件，所述剃削件具有一块带剃削刃的钢质底板，带剃削刃的底板表面的至少一部分上带有镀层，所述镀层的硬度高于钢质底板的硬度。
背景技术：
在EP-B-0591339专利文献开始的段落中公开了这一类剃削件和剃毛装置。这种公知的剃削件是一块剃刀刀片，它包括一块用不锈钢制成的刀片形的底板并且设有直的楔形剃削刃。公知的剃毛装置是一把安全剃刀，所述剃刀包括两块布置在一次性剃刀头上的这种公知的剃刀刀片。具有剃削刃的底板表面的一部分上带有类金刚石结构的碳(DLC)镀层，和一层设置在底板和DLC镀层之间的中间钼层，用以增强镀层在底板上的结合强度。DLC镀层具有相对较高的硬度和耐磨性，这样，剃削件的耐磨性，特别是楔形剃削刃的耐磨性便大大提高，剃削件的使用寿命也大大延长。此外，DLC镀层减小了剃削件和将要剃掉的毛发之间的摩擦系数，这样，剃削件的剃削舒适性就大大提高了。
公知的剃削件和剃毛装置的一个缺点是，钢质底板为镀层所提供的机械支承不够，当相对较大的机械载荷施加在剃削刃上时，钢制的底板由于硬度和刚度相对较低，将会发生变形，这样，镀层由于硬度较高，可能会产生破裂。因为剃削刃附近的钢质底板较薄，所以剃削刃附近的机械支承特别差。
发明内容
本发明的一个目的是提供本文开始段落中提及的所述类型的剃削件和剃毛装置，其中，钢质底板对镀层的机械支承作用加强了，从而使得，由于受到高机械载荷作用而使镀层发生破裂的危险降低了。
为了达到这个目的，按照本发明的剃削件的特征在于，底板表面上的至少带镀层的部分经过氮化硬化。
为了达到这个目的，按照本发明的剃毛装置的特征在于，其中所使用的剃削件是按照本发明的剃削件。
在制造按照本发明的剃削件的过程中，在后续步骤中将要在其上镀上镀层的这一部分上，通过将氮原子或氮离子渗入钢质底板表面对其进行氮化硬化。氮化硬化处理，也就是氮化处理的结果是，在紧邻底板表面所述部分的下方形成了一层包含氮化铁的顶层，并在所述顶层下方形成了一层扩散层。所述顶层的硬度和刚度高于钢质底板的硬度和刚度，并且比钢质底板的硬度和刚度更接近于镀层的硬度和刚度。当从顶层向底板中心的方向看时，所述扩散层的硬度和刚度是逐渐减小的。结果是，在镀层正下方的区域中，钢质底板的硬度和刚度从相对接近镀层的硬度和刚度的值，向着底板中心的钢质底板未经处理的基材的较低的硬度和刚度的值，逐渐降低。当在镀层上施加很大的机械载荷时，所述钢质底板的逐渐降低的硬度和刚度，将导致镀层正下方区域钢质底板的形变量减小，从而使得，钢质底板对镀层的机械支承作用大大提高，镀层受到高机械载荷的作用而发生破裂的风险大大降低。经过氮化硬化后的底板的另一个优点是，底板的耐蚀性得到增强。
按照本发明的剃削件的一个具体实施例，其特征在于，对底板表面带有镀层的部分进行等离子氮化处理。等离子渗氮处理为底板的表面提供了一层包含氮化铁的顶层，以及一层位于所述顶层下面的扩散层，这两层的厚度所都能为钢质底板提供足够的机械支承作用，这是因为大部分镀层的硬度都高于钢质底板的硬度。
按照本发明的剃削件的一个具体实施例的特征在于，所述底板由不锈钢制成。氮化硬化后的不锈钢底板为硬度高于不锈钢硬度的绝大部分镀层提供了充分的机械支承作用。
按照本发明的剃削件的一个具体实施例，其特征在于，所述镀层包括若干成对的重叠层，其中，每对重叠层包括一层主要是碳的第一层，和一层主要是金属的第二层，每对重叠层的厚度在1到10nm之间。所述镀层被称为超晶格镀层，它不仅大大提高了剃削件的耐磨损性能，即，大大延长了剃削件的寿命，而且还大大提高了剃削件的剃削舒适性，即，大大减小了剃削件和毛发之间的摩擦系数，并大大降低了剃削力。特别是对于这种镀层来说，这种镀层显示了氮化硬化后的钢质底板具有极好的机械支承作用。
按照本发明的剃削件的又一个实施例，其特征在于，所述第二层包含铬、铌、钼、钛、钒或钨。所述金属元素使得镀层具有高于其他公知镀层的平均硬度值的硬度。结果，在这个实施例中，氮化硬化后的底板的机械支承作用，将使得镀层极大地改进它在高机械负荷下的耐久性。
按照本发明的剃削件的又一个实施例，其特征在于，所述镀层的厚度在50到200nm之间。已经发现，如果镀层的总厚度在50到200nm之间，一方面，镀层具有足够数量的成对层，从而获得超晶格镀层的性能；另一方面，镀层的厚度又足够小，使得剃削刃具有足够的锋利度，从而能大大减小剃削力。
按照本发明的剃削件的一个具体实施例，其特征在于，所述镀层包含类金刚石结构的碳(DLC)。这种镀层不仅提高了剃削件的耐磨损性能，即，延长了剃削件的使用寿命，并且还提高了剃削件的剃削舒适性，即大大降低了剃削件和毛发之间的摩擦系数，降低了剃削力。特别是对于这种镀层来说，它显示，氮化硬化后的钢质底板具有改善的机械支承作用。一个附加的优点是，氮化硬化处理提高了钢质底板抵抗机械性能和其他性能降低的能力，这种能力是由于在剃削件制造过程中，DLC镀层的沉积过程中的高温影响而产生的。
下面，参照附图描述本发明的剃削件和剃毛装置的实施例，其中图1示出了按照本发明的剃毛装置；图2示出了用于图1所示装置中的按照本发明的剃削件的第一实施例；图3示意性地示出了图2中所示剃削件的保护镀层的横断面；和图4示意性地示出了按照本发明的剃削件的第二实施例的保护镀层的横断面。
具体实施例方式
图1中所示的按照本发明的剃毛装置是一把所谓的安全剃刀，它具有一个带有把手3的底座部分1。该装置还具有一个一次性的剃刀头5，该剃刀头安装在底座部分1上，可以拆卸。剃刀头5具有三个按照本发明的不锈钢剃削件7、7’、7”，每个剃削件都具有平直的剃削刃9、9’、9”。剃削刃9、9’、9”的方向相互平行，并确定了一个剃削方向X，剃刀头5在该方向在带有要剃掉的毛发的皮肤上移动，所述剃削方向X沿着与剃削刃9、9’、9”相垂直的方向延伸。剃刀头5还包括第一皮肤支承件11，该支承件是型材，当剃刀头5沿着剃削方向X移动时，该支承件行进在剃削件7、7’、7”的前面，起到使皮肤伸展的作用。第二皮肤支承件13布置在剃刀头5中，位于剃削件7、7’、7”的后面。
图2详细示出了剃削件7。剃削件7’、7”和剃削件7相同。剃削件7具有由不锈钢制成的刀片状的底板15。剃削刃9构成了底板15的楔形部分17的尖端。在所示的这个实施例中，底板的最大厚度T约为0.1mm，楔形部分17的主顶角α约为12°，从而使得，楔形部分17的长度L为约0.5mm。在图2中看不到细部的楔形部分17，它的尖端呈圆形，其端部半径小于100nm，以便能使剃削刃9具有足够的锋利度。所述端部半径的优选值约为40nm。
如图2所示，楔形部分17表面的主要部分上设有保护镀层19，所述部分包括剃削刃9。如图3所示，镀层19具有若干成对的叠层21。每对叠层21包括一层主要包含碳(C)的第一层23，和一层主要包含铬(Cr)的第二层25。在图3所示的实施例中，每对叠层21的厚度Tp大约是1.8nm，第一层23和第二层25的厚度基本相等。镀层19的总厚度大约是100nm。这样，镀层19就具有纳米级的多层结构，其中每一层23、25的厚度只有单独一个原子直径的数倍。在这种结构中，镀层19的相邻层23和25中的原子排列成所谓的超晶格。这种超晶格的多种物理性能都比镀层23、25的原材料分别具有的物理性能优越，也比镀层23、25加厚时镀层19所具有的物理性质优越。在图3所示的实施例中，由于每对叠层21中的第一层23主要含有碳，所以镀层19使得剃削件7和将要剃掉的毛发之间的摩擦系数远远小于没有镀层19时的摩擦系数。在图3所示的实施例中，由于每对叠层21的第二层25主要含有铬，所以镀层19的硬度大约是铬的硬度的四倍，结果，镀层19的硬度就高于不锈钢底板15的硬度。这样，镀层19就使得剃削件7具有大大延长了的使用寿命和大大提高了的剃削舒适性。
不锈钢底板15为镀层19提供机械支承。因为不锈钢底板15的硬度和刚度都比镀层19差，如果不采取进一步的措施，受到施加在剃削件7上的机械负荷作用时，底板15的变形将远大于镀层19的变形。因为底板15的变形相对较大，底板15的机械支承作用将会变差。结果，在受到相对较大的机械负荷作用时，镀层19发生破裂的危险将会非常大。这种危险特别易于出现在剃削刃9附近区域内，因为那里的底板15相对较薄。
为了增强底板15对镀层19的机械支承作用，并且降低受到施加在剃削刃9上的高机械负荷作用时镀层19产生破裂的危险，所以要对底板15表面上带有镀层19的部分进行氮化硬化处理。为了这个目的，在剃削件7的制造过程中，在进行下一加工步骤之前，即，在向底板15表面的所述部分上镀上镀层19之前，要对该部分进行等离子氮化硬化处理。等离子氮化硬化处理，也叫做等离子渗氮处理，是一种先进的表面硬化方法，通过这种方法将氮离子引入底板15表面的所述部分中。根据这种处理方法，在含有氮气的处理室中，在底板15表面的所述部分和电极之间形成很强的静电场，由于静电场作用的结果，氮气被电离，氮离子朝向底板15加速，并扩散进入底板15表面的所述部分中。结果是，如图3所示，在底板15表面27的所述部分的正下方形成了含有氮化铁的顶层29，在所述顶层29的下面形成了扩散层31。顶层29厚度的典型值在几十纳米到5微米之间的范围内。扩散层31厚度的典型值在几个微米到200微米之间的范围内。在图3所示的实施例中，顶层29和扩散层31的厚度接近所述范围的下限。应该指出，图3中，镀层19成对的叠层21的厚度、顶层29的厚度和扩散层31的厚度没有按照正确的比例进行显示。顶层29的硬度和刚度远远高于不锈钢底板15的未经处理的基材33的厚度和刚度，而与所述未经处理的基材33的硬度和刚度相比，它更接近镀层19的硬度和刚度。从镀层19朝向未经处理的基材33的方向观察，扩散层31的硬度和刚度从顶层29的硬度和刚度值，逐渐向着未经处理的基材33的硬度和刚度值降低。这样，在镀层19的正下方区域，硬度和刚度值没有逐步降低，而在底板15表面27没有进行氮化硬化处理的部分，硬度和刚度则逐步降低。结果，当受到施加在镀层19上的机械载荷的作用时，所述镀层19正下方的区域中的不锈钢底板15的形变量大大减小，从而使得，底板15对镀层19的机械支承作用大大提高。
等离子渗氮处理是一种先进的表面硬化处理，通过这种处理，可以得到足够大的顶层29和扩散层31的厚度值，这种厚度使得底板15能为镀层19提供足够的机械支承作用。然而，在按照本发明的剃削件的制造过程中，也可以采用其他的渗氮处理，例如，液体渗氮处理。还应该指出，本发明把底板限制在用钢制造，但是，底板也可以用不锈钢之外的其他种类的钢进行制造，例如碳钢。
还应该指出，在图3所示的实施例中，镀层19的成对叠层21的厚度Tp可以不是1.8nm。已经发现，镀层19的硬度取决于成对叠层21的厚度Tp，如果厚度Tp介于1.6和2.0nm之间，则硬度的最大值是铬的硬度的大约4倍。然而，如果厚度Tp超出了这个范围，镀层19的硬度仍然优于Cr的硬度。当厚度Tp使得镀层19具有超晶格结构时，便恰好获得这种较好的硬度。已经发现，当厚度Tp介于1至10nm之间时，可以获得具有碳、铬层的超晶格结构镀层。还应该指出，在图3所示的实施例中，镀层19的总厚度可以不是100nm。一方面，镀层19的总厚度必须保证镀层19具有足够数量的成对叠层21，以获得超晶格镀层的性质。已经发现，为了形成足够数量的成对叠层21，必须使最小总厚度为50nm。另一方面，镀层19的总厚度必须足够小，以使有镀层的剃削刃9具有足够的锋利度，进而保证剃削件7的剃削力足够小。已经发现，如果镀层19的总厚度在200nm以下，即可获得可接受的剃削力。这就说明，特别是对于具有超晶格结构的镀层，比如镀层19来说，氮化硬化后的不锈钢底板15提供了极好的机械支承作用。特别是，已经发现，氮化硬化后的不锈钢底板15还对碳与铬以外的其他金属构成的超晶格结构镀层具有极好的机械支承作用，所述金属特别是由铌(Nb)、钼(Mo)、钛(Ti)、钒(V)或钨(W)构成的超晶格结构镀层，它们也具有超晶格镀层的很好的硬度。然而，本领域的技术人员还可能发现其它与碳结合后具有极高硬度的金属。
图4示意地示出了按照本发明的剃削件37的第二实施例的保护镀层35的横断面。该剃削件可以替代所述剃削件7，用于按照本发明的剃毛装置中。在图4中，剃削件37与剃削件7相对应的部分用同样的附图标记表示。在下文中，仅简要地说明剃削件37与剃削件7的主要区别。
剃削件37和剃削件7主要的区别在于，保护镀层35包含一层均匀的类金刚石结构的碳(DLC)层。在图4所示的实施例中，DLC镀层35的厚度约为100nm。镀层35不仅提高了剃削件37的耐磨损性能，即，延长了剃削件37的使用寿命，也改进了剃削件37的剃削舒适性，即，降低了剃削件37和将要剃掉的毛发之间的摩擦系数，减小了剃削力。在这个实施例中，氮化硬化后的不锈钢底板15’具有更强的机械支承作用。另外一个优点是，氮化硬化处理的结果是，防止不锈钢底板15’的机械性能和其他性能劣化的能力得到大大改善，这种变劣是在剃削件制造过程中，由于DLC镀层35沉积过程中所产生的高温的影响而产生的。
应该指出，本发明还包括带有这样的镀层的剃削件其镀层是采用以上描述过的剃削件7的镀层19和剃削件37的镀层35所用的材料之外的其他材料形成的。一般来说，这样的镀层应该具有远远高于钢质底板的硬度，以使镀层至少能够增加剃削件的耐久性。其它可供选择的镀层的例子有碳化钨、氮化钛和氮化硼。本领域的技术人员还能够找到大量的这种镀层的其他例子，包括金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、或者金属硼化物，或者它们的混合物。一般来说，鉴于底板表面正下方区域中的硬度和刚度的梯度，采用按照本发明的剃削件的氮化硬化后的钢制底板将为所有这些类型的镀层提供改进的机械支承作用。
在图1所示的实施例中，按照本发明的剃毛装置包括一次性的剃刀头5，其中布置了三个根据本发明的剃削件7、7”、7”，所述剃刀头5安装在底座部分1上，可以拆卸。应该指出，本发明还包括这样的实施例，其中一个或多个剃削件布置在不可以从底座部分上拆下的刀头中。本发明还包括这样的实施例，其中剃毛装置中所包括的根据本发明的剃削件不是三个，而是，例如一个、两个或四个剃削件。还应该指出，在权利要求书中“剃毛装置”的表述不仅包括图1中所示的这类装置具有一个底座部分，底座上安装着带有剃削件的刀头，而且还包括类似图1中所示剃刀头5的一次性的或非一次性的刀头，这种刀头包括至少一个按照本发明的剃削件，且适合于安装在一个刮刀或剃刀的底座部分上。
在图1的实施例中，剃削件7、7’、7”安装在剃刀头5上固定的或者基本上固定的位置上。最后，我们还应该指出，本发明还包括这样的剃毛装置的实施例，其中，借助于设置在所述装置上的适当的驱动机构，可以驱动一个或者多个按照本发明的剃削件相对于该装置的底座部分运动。例如，在操作过程中，剃削件可以相对于底座部分进行往复或者振动运动，以便，例如，减小剃削力。
权利要求
1.一种用于剃毛装置中的剃削件，所述剃削件具有设有剃削刃的钢质底板，在所述具有剃削刃的底板表面的至少一部分上设有镀层，该镀层的硬度高于钢质底板的硬度，其特征在于，至少底板表面上设有镀层的部分是经过氮化硬化处理的。
2.如权利要求1所述的剃削件，其特征在于，所述底板表面的带镀层的部分经过等离子氮化处理。
3.如权利要求1所述的剃削件，其特征在于，所述底板由不锈钢制成。
4.如权利要求1所述的剃削件，其特征在于，所述镀层具有若干成对的叠层，其中每对叠层包括主要包含碳的第一层，和主要包含金属的第二层，每对叠层的厚度介于1至10nm之间。
5.如权利要求4所述的剃削件，其特征在于，所述第二层含有铬、铌、钼、钛、钒或钨。
6.如权利要求4所述的剃削件，其特征在于，所述镀层的厚度在50至200nm之间。
7.如权利要求1所述的剃削件，其特征在于，所述镀层中包含类金刚石结构的碳(DLC)。
8.一种剃毛装置，包括剃削件，该剃削件具有带剃削刃的钢质底板，所述具有剃削刃的底板表面的至少一部分设有镀层，该镀层的硬度高于钢质底板的硬度，其特征在于，所述剃削件是如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的剃削件。
全文摘要
本发明涉及一种用于剃毛装置中的剃削件(7)。这种剃削件包括一块带有剃削刃(9)的钢质底板(15)。具有剃削刃的底板表面(27)的至少一部分上设有保护镀层(19)，这种镀层的硬度高于钢质底板的硬度。按照本发明，带有镀层(19)的底板(15)的表面(27)部分进行了氮化硬化处理。结果是，底板对镀层提供了改进的机械支承作用。这样，当受到施加在镀层和剃削刃(9)上的高机械负荷作用时，底板产生变形导致镀层破裂的风险大大降低了。与氮化硬化后的钢质底板(15)相结合的适当的镀层(19)的例子是类金刚石结构的碳，和包含碳和金属，例如铬的超晶格结构镀层。
文档编号B26B19/04GK1822928SQ200480020277
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月8日 优先权日2003年7月15日
发明者D·H·J·蒂瓦, Y·B·布雷达 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司