专利名称：剃刀刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及剃刀和剃刀刀片。
背景技术：
剃刀刀片通常是由合适的基体材料比如不锈钢形成，并且刀刃被形成为一种楔形结构，刀刃具有一个半径小于约1000埃的尖端，比如200-300埃。经常利用硬质合金涂层比如金刚石、无定形金刚石、类金刚石碳(DLC)、氮化物、碳化物、氧化物或陶瓷来提高强度、耐蚀性和剃削性能，保持所需的强度同时允许更薄的刃边以可以采用更小的切削力。可以采用聚四氟乙烯(PTFE)外层以实现摩擦减小。由含铌或含铬材料制成的中间层有助于增强基体(通常为不锈钢)与硬碳涂层(比如DLC)之间的附着力。剃刀刀片的刀刃结构以及制造方法的实例可以参见美国专利5,295,305，5,232,568，4,933,058，5,032,243，5,497,550，5,940,975，5,669,144；EP0591334；PCT92/03330以及PCT01/64406，这些专利在此作为参考。
我们知道，可以在硬碳涂层与PTFE外层之间施加一个铬涂层。
发明内容
本发明的特征在于，一种剃刀刀片包括一个刀刃，该刀刃由一个削尖的尖端和相邻的小平面(facet)形成。该刀刃包括一个由一种含有掺杂剂的含碳材料(比如，DLC)形成的涂层。所述掺杂剂可以是硅或者金属，比如铬、钛、钼、铌或钨。所述含碳材料较好是包括1至10原子百分比、更好是1至5原子百分比的掺杂剂。
在一个实施例中，所述掺杂剂是铬，所述剃刀刀片还包括一个PTFE涂层，该涂层形成在所述含碳材料的涂层上，而没有任何居间层(比如，一个铬外敷层)。
在另一实施例中，所述掺杂剂还是铬，而所述剃刀刀片在刀刃与含碳材料涂层之间不包括中间层。该剃刀刀片还可以包括一个PTFE涂层并选择地包括一个在所述含碳材料涂层与PTFE涂层之间的外敷层。
本发明的特征还在于，剃刀包括剃刀刀片，所述刀片具有由一种含有掺杂剂的含碳材料形成的涂层。在一些实施例中，所述掺杂剂为剃刀刀片改善了热稳定性和耐磨性。
本发明的特征还在于，一种制造剃刀刀片的方法，该剃刀刀片具有含有一种掺杂剂的含碳材料。在一个实施例中，剃刀刀片是通过向刀刃增加一个由一种含有掺杂剂(最好是铬)的含碳材料形成的涂层而制成的。然后，通过使所述含碳材料的涂层与一种PTFE的水分散体接触，将PTFE涂层直接增加到所述含碳材料的涂层上。
根据下面对实施例的描述以及权利要求书，本发明的其它特征和优点将更加清楚。
图1是剃刀刀片的一个实施例的刀刃部分的垂直截面图；图2是一种包含有图1所示剃刀刀片的剃刀的透视图；图3是剃刀刀片的一个替换实施例的刀刃部分的垂直截面图。
具体实施例方式
参见图1，剃刀刀片10包括基体12、中间层14、硬碳层16和外层18。基体12通常由不锈钢制成(尽管可以采用其它基体)并具有一个被削尖成尖顶半径小于1000埃的顶边，最好是200-300埃，而且其外形是成15至30度坡口角度的侧小平面20，最好是约19度，在离尖端40微米处测量。
中间层14被用来促进硬涂层与基体的粘结。合适的中间层材料的实例是含铌和含铬材料。一种具体的中间层是由铌形成的，其厚度大于100埃且最好是小于500埃。PCT92/03330披露了铌中间层的运用。
硬碳层16提高了强度、耐蚀性和剃削稳定性，并且可以由含碳材料比如金刚石、无定形金刚石和DLC形成，这些材料已经被掺杂了铬。通过使得在喷镀期间在涂所述碳层的过程中在靶体中包含铬，使含碳材料掺杂有铬。所述铬可以是铬金属，或者，例如是一种铬合金，比如CrPt。所述含碳材料较好是包括0.1至10原子百分比的铬，而且更好的是0.5至7原子百分比或者1至5原子百分比的铬。含碳材料还可以包含氢，比如氢化的DLC。
硬碳层的一个具体实施例是掺杂有2原子百分比铬的DLC。该层较好是厚度小于2,000埃，更好的是小于1,000埃。在美国专利5,232,568中记载有DLC涂层和沉积的方法，其引入本文以作参考。将美国专利5,232,568中记载的总的步骤进行修改，将一种纯的石墨靶替换为一种掺杂有2原子百分比铬的石墨靶。该掺有铬的DLC层可以通过比如采用约-500伏的直流偏压和约2毫托(mtorr)的压力进行喷镀而实现喷涂。正如在“物理汽相沉积(PVD)处理的手册”(Handbookof Physical Vapor Deposition(PVD)Processing)中描述的那样，DLC是一种无定形碳材料，其表现出许多良好的性能但是不具有金刚石的晶体结构。
外层18提供减小的摩擦力并包括PTFE而且有时被称为调聚物。一种优选的PTFE材料是Krytox LW 1200，可由DuPont公司获得。此材料是一种不燃烧的且稳定的干膜润滑剂，其由小微粒组成，这些小微粒产生稳定的分散体。它是作为一种水分散体供给的，其中固体占约20％的重量，可以通过浸渍、喷射或者刷涂方法来涂覆，然后能被风干或者熔融喷涂。该层最好是小于5,000埃，典型的是1,500埃至4,000埃，而且假如保持一种连续的涂层，就能够薄至100埃。假如获得一种连续的涂层，调聚物涂层厚度的减小能够带来改善的一流剃削效果。美国专利US 5,263,256和5,985,459描述了能够用来减小所涂覆的调聚物层厚度的技术，其在此作为参考。
即使聚四氟乙烯是作为一种水分散体被直接涂到掺有铬的DLC层上的，聚四氟乙烯层能很好地附着到该掺有铬的DLC层上。应该相信，铬掺杂剂有助于各层之间的附着。
剃刀刀片10通常是按照上述参考专利所描述的方法制造。一个具体的实施例包括，一个200埃厚的铌中间层14，一个700埃厚的掺有铬的DLC层16，以及一个200埃厚的Krytox LW1200聚四氟乙烯外层18。刀片10优选是具有一个约200-400埃的尖端半径，在增加外层18之前用SEM法测量。
参见图2，刀片10能被用于剃须刀110，剃须刀110包括手柄112和可更换的剃刀夹头(cartridge)114。夹头114包括刀架116，刀架上装有三个刀片10、防护罩120和盖122。刀片10被可移动地安装，例如象美国专利US5,918,369描述的那样，其在此作为参考。夹头114还包括互连件124，刀架116被可枢转地安装在该互连件124的两个臂128上。互连件124包括一个底部127，该底部被可更换地连接到手柄112上。作为选择，刀片10可以被用于其它剃刀，这些剃刀具有一个、两个、三个或者三个以上刀片、双面刀片，以及没有可移动刀片或者旋转刀头的剃刀，在这些剃刀中，夹头不是可更换的就是被永久地连接到剃刀手柄上。
参见图3，一种替换的剃刀刀片22包括基体12、硬碳层16、外敷层(overcoat layer)24和外层18。基体、硬碳层和外层大体与剃刀刀片10中的相同。
在美国系列申请号09/515,421中记载了外敷层24，在此作为参考。该外敷层减少了硬涂层边缘的尖端圆角，并有利于将外层粘结到该硬涂层上，同时仍然保持两者的优点。外敷层24最好是由含铬材料制成，比如，铬或者铬合金，例如CrPt，它们是可以与聚四氟乙烯相容的。一种具体的外敷层是铬，约100-200埃厚。刀片10具有一个刀刃，与它没有外敷层时相比较，该刀刃在重复剃削时具有更少的磨圆。铬外敷层24被沉积到一个最小值100埃和一个最大值500埃。利用一直流偏压(比-50伏更低，最好是比-200伏更低)和约2毫托氩的压力，通过喷涂进行沉积。相信该增大的负偏压能够提高压缩应力(与张应力相对)，对于铬外敷层，相信它能够提高对尖端变圆的抵抗性而能够保持好的剃削性能。刀片10最好是具有约200-400埃的尖端半径，这是在涂了外敷层24之后、增加外层20之前用SEM法进行测量得到的。
被掺有铬的硬碳层16附着到基体12上，即使该硬碳层被直接沉积在基体上，没有中间层。应该相信，铬掺杂剂的存在有助于增加硬碳层与刀刃之间的附着力。
其它实施例体现在权利要求书中。比如，剃刀刀片选择地可以既不包括中间层14也不包括外敷层24。此外，钛、铌、钨、钼或者硅可以替代铬，或者除了铬之外，被用作硬碳材料中的掺杂剂。
而且，剃刀刀片还可以包括两个或者更多个硬碳层。每一层含有一种不同数量的掺杂剂，而且一层或者多层可以不含有掺杂剂。所述硬碳层可以包含相同或不同的含碳材料。
比如，一个硬碳层所含有的掺杂剂的量可以变化。比如，该硬碳层的内表面可以含有1原子百分比的掺杂剂，而且该含量可以在一个梯度之间增加，该硬碳层的外表面含有5或者10原子百分比的掺杂剂。
此外，一个硬碳层可以包含两种或者更多种掺杂剂，比如它们选自前面述及的那些掺杂剂。
其它实施例记载在权利要求书中。
权利要求
1.一种剃刀刀片，包括基体，其具有一个刀刃，该刀刃由削尖的尖端和相邻的小平面限定；含碳材料涂层，其形成于所述刀刃上并掺杂有铬；聚四氟乙烯涂层，其形成于所述含碳材料涂层上；其特征在于，在含碳材料涂层与聚四氟乙烯涂层之间没有外敷层。
2.一种剃刀刀片，包括基体，其具有一个刀刃，该刀刃由削尖的尖端和相邻的小平面限定；含碳材料涂层，其形成于所述刀刃上并掺杂有铬；聚四氟乙烯涂层，其形成于所述含碳材料涂层上；其特征在于，在含碳材料涂层与刀刃之间没有中间层。
3.按照权利要求1或2所述的剃刀刀片，其特征在于，所述含碳材料涂层包含0.1至10原子百分比的铬。
4.按照权利要求1或2所述的剃刀刀片，其特征在于，所述含碳材料涂层包含1至5原子百分比的铬。
5.按照权利要求1或2所述的剃刀刀片，其特征在于，所述含碳材料涂层是类金刚石碳。
6.按照权利要求1或2所述的剃刀刀片，其特征在于，所述含碳材料涂层选自由金刚石和无定形金刚石组成的组。
7.按照权利要求1所述的剃刀刀片，其特征在于，还包括一个在所述含碳材料涂层与刀刃之间的中间层。
8.按照权利要求7所述的剃刀刀片，其特征在于，所述中间层包含铌。
9.按照权利要求2所述的剃刀刀片，其特征在于，还包括一个在所述含碳材料涂层与聚四氟乙烯涂层之间的外敷层。
10.按照权利要求9所述的剃刀刀片，其特征在于，所述外敷层包含铬。
11.按照权利要求1或2所述的剃刀刀片，其特征在于，所述含碳材料涂层的厚度小于2000埃，而聚四氟乙烯涂层的厚度在100至5000埃之间。
12.一种剃须刀，包括手柄，刀架，其被连接到手柄上，至少一个剃刀刀片，其安装在刀架上，所述剃刀刀片包括一个基体，基体具有一个刀刃，该刀刃由一个削尖的尖端和相邻的小平面限定，一个含碳材料涂层，其形成于所述刀刃上并掺杂有铬，以及一个聚四氟乙烯涂层，其形成于所述含碳材料涂层上；其特征在于，在含碳材料涂层与聚四氟乙烯涂层之间没有外敷层。
13.一种剃须刀，包括手柄，刀架，其被连接到手柄上，至少一个剃刀刀片，其安装在刀架上，所述剃刀刀片包括基体，基体具有一个刀刃，该刀刃由一个削尖的尖端和相邻的小平面限定，含碳材料涂层，其形成于所述刀刃上并掺杂有铬，以及聚四氟乙烯涂层，其形成于所述含碳材料涂层上；其特征在于，在含碳材料涂层与刀刃之间没有中间层。
14.一种制造剃刀刀片的方法，包括用一种掺杂有铬的含碳材料涂覆基体，该基体具有一个由一个削尖的尖端和相邻的小平面限定的刀刃；通过使所述含碳材料涂层直接与一种含有聚四氟乙烯的水分散体接触，从而用聚四氟乙烯涂覆所述含碳材料涂层。
15.一种剃刀刀片，包括基体，其具有一个刀刃，该刀刃由一个削尖的尖端和相邻的小平面限定；类金刚石碳涂层，其形成于刀刃上，该涂层包含0.1至10原子百分比的掺杂剂。
16.按照权利要求15所述的剃刀刀片，其特征在于，所述涂层包含1至5原子百分比的掺杂剂。
17.按照权利要求15所述的剃刀刀片，其特征在于，所述掺杂剂选自由钛、铌、钨、钼和硅组成的组。
18.按照权利要求17所述的剃刀刀片，其特征在于，所述掺杂剂选自由铌、钼和硅组成的组。
19.按照权利要求17所述的剃刀刀片，其特征在于，所述掺杂剂是铬。
20.按照权利要求15所述的剃刀刀片，其特征在于，还包括一个在所述类金刚石碳涂层与刀刃之间的中间层。
21.按照权利要求15所述的剃刀刀片，其特征在于，还包括一个在所述类金刚石碳涂层上的聚四氟乙烯涂层。
全文摘要
一种剃刀刀片，包括一个具有一个刀刃的基体以及一个掺杂有比如铬的含碳材料涂层。
文档编号B21D53/64GK1753765SQ200480005019
公开日2006年3月29日 申请日期2004年3月1日 优先权日2003年3月4日
发明者C·克利普斯通, 义谦·E·刘, A·茹克, S·S·哈恩, N·索南伯格 申请人:吉莱特公司