DE2202015A1 - Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Stahlschneidkanten - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von StahlschneidkantenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Schneidkanten, beispielsweise von
Rasierklingenschneidkanten. Unabhängig davon, daß die Erfindung im folgenden unter Bezugnahme auf Rasierklingenschneidkanten
näher erläutert ist, eignet sich das Verfahren gemäß der Erfindung in gleicher Weise auch zur Verbesserung
der Eigenschaften anderer Metallschneidkanten, z.B. von Rasierklingenbändern, Rasiermessern und dergleichen
sowie von chirurgischen Instrumenten.
Die Erfindung beruht auf der allgemeinen Erkenntnis, daß sich die Eigenschaften von Schneidkanten verbessern lassen,
wenn man sie einer Ionenimplantationsbehandlung unterwirft.
Die Technik der Ionenimplantation ist bekannt. Die zur Durchführung
dieser Technik verwendete Vorrichtung besteht kurz gesagt - aus einer Ionenquelle, einem Beschleuniger,
einem Analysiormagneten und einer Implantationskammer. Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird eine
oder mehrere;in der Regel ein Stape1;Rasierklingen in die
Implantatioi.:;kamrrior eingebracht, worauf die Schneidkanten
aus der Ionenquelle mit einem Strom von Ionen hoher Energie
—2 —
209831/1004
bestrahlt werden. Die Ionen treten hierbei in das Material der Schneidkante ein und ändern deren Eigenschaften.
Es wurde insbesondere gefunden, daß sich durch Ionenimplantation 1. die Härte der Schneidkanten, 2. die Haftung metallischer
und nicht-metallischer Überzüge auf den Schneidkanten und J5. die Korrosionsbeständigkeit des Materials der Schneidkanten
verbessern lassen. Um gleichzeitig sämtliche der geschilderten Verbesserungen zu erreichen, ist es erforderlich,
die passende Ionenart zu implantieren, sich einer geeigneten Ionenenergie zu bedienen und die Ionendosierung, d.h. der Gesamtzahl
von pro Flächeneinheit implantierten Ionen, in geeigneter Weise zu wählen. Die Ionenenergie ist für die Eindringtiefe
der Ionen in das Substrat verantwortlich, wobei gilt, daß mit zunehmender Energie die Eindringtiefe größer wird. Die
Ionendosierung ist dagegen ein Maß für die Anzahl der implantierten Ionen.
Die geschilderten Wirkungen erreicht man mit den später genannten Ionen. Die optimalen Werte der anderen Parameter des
Verfahrens gemäß der Erfindung, d.h. die Ionenenergie und die Ionendosierung, lassen sich für jeden speziellen Fall durch
eine einfache Versuchsreihe ermitteln. Vorzugsweise sollten die Schneidkanten in bereits geschärftem Zustand der Ionenimplantationsbehandlung
unterworfen werden, wobei gleichzeitig Sorge getragen werden muß, daß die Ionenenergie und/oder die
Bestrahlungsdauer nicht so groß sind, daß eine physikalische Beschädigung der Schneidkante (n) infolge Erosion oder überhitzung
des Schneidkantenmaterials eintritt. Geeignete Verbesserungen der Schneidkanteneigenschaften lassen sich jedoch
ohne Erosions- und/oder Überhitzungsgefahr praktisch in sämtlichen
Fällen erreichen.
1
.
Härte der Schneidkante
In der Regel ist mit zunehmender Härte des Materials der
Schneidkante, beispielsweise einer Rasierklinge, die Lebens-
209831/1004
dauer der betreffenden Schneidkante bei sonst gleichen Eigenschaften größer. Je härter das betreffende Material
ist, umso besser vermag die Schneidkante ihre Schärfe beizubehalten,
wobei jedoch die Harte nicht von einer unerwünscht hohen Sprödigkeit begleitet sein darf. Wenn letzteres der
Fall ist, kommt es bei Benutzung der Schneidkante eher zu einem Wegbrechen einzelner Teile der Schneidkante als zu
einer Abnutzung oder zu einem Stumpfwerden der Schneidkante.
Es hat sich gezeigt, daß es zwei Arten von Ionen gibt, die sich zur Verbesserung der Härte von Stahlschneidkanten verwenden
lassen. Hierbei handelt es sich (a) um Ionen nichtmetallischer Elemente, die mit dem im Stahl enthaltenen metallischen
Elementen Verbindungen bilden können, beispielsweise um H-, B-, C-, N-, 0-, Si-, P- und S-Ionenj und
(b) Ionen metallischer Elemente, die mit den im Stahl enthaltenen Elementen gegebenenfalls Legierungen bilden können,
beispielsweise um starke Carbidbildner, wie Ti, V, Cr, Pe,
Zr, Mo, Hf, Ta und W, sowie um andere Übergangsmetalle, wie
Co, Ni, Cu, Re, Os, Ir, Pt und Au.
Bei beiden Ionenarten können bestimmte Kombinationen von Ionenenergie und Ionendosierung zwar zu einer Erhöhung der
Härte, jedoch gleichzeitig zu einer unerwünschten Zunahme der Sprödigkeit führen. Es hat sich gezeigt, daß diese Erscheinungen
dann auftreten, wenn die implantierten Ionen in einer bestimmten Tiefe unter der Substratoberfläche eine
Schwellenkonzentration überschreiten. In der Regel läßt sich dies bei Verwendung einer niedrigeren Ionendosierung bei
diesen speziellen Ionen vermeiden. Bei Stickstoffionen liegt
diese Schwellenkonzentration beispielsweise zwischen 50 und
100 Atom-#.
Geeignete Ionendosierungen sollen in der Regel mindestens
ir O
10 D Ionen/cm betragen. oder Verbindungen
209831/10CU
Die folgenden Beispiele veranschaulichen wirksame und nichtwirksame
Ionenimplantationsbedingungen bei Verwendung bestimmter Ionenarten.
Bei der Durchführung sämtlicher folgender Beispiele wurde wie folgt vorgegangen:
Ein Stapel geschärfter Stahlrasierklingen wurde in die Implantationskammer
einer Ionenimplantationsvorrichtung eingebracht. Die Klingen waren derart in einem Halter angeordnet,
d&? sich die einzelnen Klingen ( eine auf der anderen ) um
etwa 0,13mm überlappten. Der Halter wurde in der Implantationskammer
so ausgerichtet, daß eine Seite der Schneidkantenschräge auf den Ionenstrom ausgerichtet war. Hierauf wurde
die Implantationsvorrichtung auf einen Druck von etwa 10" Torr evakuiert. Nunmehr wurde von der Ionenquelle ein Strom der
zu implantierenden Ionen mit der erforderlichen Energie geliefert;
dieser Ionenstrom wurde beim Durchtritt cLrch|las Zentrum
der Polschuhe des Magneten analysiert. Der Ionenstrom passierte ein Flugrohr in Abwärtsrichtung und traf direkt
auf die Klingenkanten auf, wobei die Anzahl der an den Klingen ankommenden Ionen genau überwacht wurde. Nach Aufnahme der
erforderlichen Dosis wurde die Implantationskammer gegen den Ionenstrora mittels eines Prallglieds abgedichtet, worauf
die implantierte Ionen enthaltenden Klingen nach dem Belüften der Implantationskammer aus dieser entnommen wurden.
Die in den Beispielen erwähnten Klingen aus rostfreiem Stahl und Kohlenstoffstahl bestanden aus üblichem rostfreiem Stahl
mit 12,5 bis 1^,5 % Cr und 0,6 bis 0,7 % C und einem üblichen
Kohlenstoff stahl mit 1,15 bis 1
Die Härte der Schneidkanten wurde vor und nach der Behandlung durch einen Einkerbtest bestimmt. Dieser Einkerbtest entsprach
im Prinzip einer üblichen Einkerbhärtebestimmung, bei weloher die Länge der mittels eines auf das zu untersuchende
-5-209831 / 1 0OA
Material gepreßten Diamantkerbstifts erzeugten Kerbe zur Härte des Materials umgekehrt proportional ist. Die jeweils
erzielte Härteverbesserung der Klingenkanten nach der Ionenimplantationsbehandlung
ist als prozentuale Längenabnahme der Kerbe relativ zur Kerbe bei unbehandelten Klingen angegeben.
Wegen der Art des Kerbtests können geringe Längenabnahmen der Kerbe, d.h. eine Abnahme von mehr als 2,5 %
eine deutliche Zunahme der Kantenhärte bedeuten ( eine Abrahme von weniger als 2,5 % ist in der Regel kein Anzeichen
für eine deutliche Verbesserung der Härte).
Beispiele 1-15
In Klingen aus rostfreiem Stahl wurden Stickstoffionen implantiert.
Hierbei wurden folgende Bedingungen eingehalten und folgende Ergebnisse erreicht.
Beispiel Ionenenergie Ionendosierung #-uale Abnahme der
Nr. KeV Ionen/om2 Kerbenlänge
1 75 6 χ IO17 13,0
2 80 1 χ ΙΟ16 Ο
3 80 5 χ ΙΟ15 Ο
4 80 1 χ ΙΟ15 Ο
5 150 5,5 x IO17 9,4
6 150 2,75 x IO17 7,1
7 150 1,1 χ IO17 7,1
8 150 3,6 χ 1016 5,2
9 150 7,2 χ 101^ 0
10 150 3,6 x IO15 5,2
11 250 3,6 χ IO17 5,9
12 250 1,4 χ 1017 5,3
13 250 3,6 χ IO16 2,9
14 250 7,2 χ ΙΟ15 Ο
15 250 3,6 χ ΙΟ15 Ο
-6-209831/1004
-ο-
Belsplele 16-22
In Klingen aus Kohlenstoffstahl wurden Stickstoffionen implantiert.
Hierbei wurden folgende Bedingungen eingehalten und folgende Ergebnisse erreicht:
Beispiel | Ionenenergie | Ionendosierung | #-uale Abnahme der |
Nr. | Key | Ionen/cm | Kerbenlänge |
16 | 80 | 1 χ 1016 | 4,2 |
17 | 80 | 1 χ !Ο15 | 2,6 |
18 | 150 | 5,5 x 1017 | 6,7 |
19 | 150 | 2,75 χ 1017 | 2,8 |
20 | 150 | 1,1 χ 1017 | 2,6 |
21 | 150 | 5,6 χ 1015 | 0 |
22 | 250 | 1,4 χ ΙΟ17 | 5,4 |
Beispiel | 23 |
In Klingen aus rostfreiem Stahl wurden Sauerstoffionen implantiert.
Hierbei wurden folgende Bedingungen eingehalten und folgende Ergebnisse erreicht:
Ionenenergie Ionendosierung #-uale Abnahme der Key Ionen/cm2 Kerbenlänge
15 1,6 χ ΙΟ17 4/5
In Klingen aus rostfreiem Stahl wurden Titanionen implantiert. Hierbei wurden folgende Bedingungen eingehalten und folgende
Ergebnisse erreicht:
Ionenenergie Ionendosierung Ji-uale Abnahme der
_. Ionen/cm2 Kerbenlänge
250 2 χ ΙΟ16 7,6
In Klingen aus rostfreiem Stahl wurden Niokelionen implantiert.
Hierbei wurden folgende Bedingungen eingehalten und folgende Ergebnisse errelohts
-7-209831/1004
Beispiel Ionenenergie Ionendosierung #-uale Abnahme Nr. Ionen/cm der Kerbenlänge
25 200 3,7 x ΙΟ16 6,5
26 400 6,2 χ 1016 6,5
Es können auch Stahlschneidkanten, die mit dünnen Filmen aus Metallen, wie Cr, Pt, W, Ti und Al, oder Mischungen
oder Legierungen aus zwei oder mehreren solcher Metalle überzogen sind, durch Ionenimplantation gehärtet werden. Zu diesem
Zweck können Ionen der bereits genannten Arten (a) und (b) verwendet werden. Die Ionenenergie sollte hierbei so gewählt
werden, daß der Hauptteil der implantierten Ionen in dem Metallüberzug verbleibt. Geeignete Ionendosierungen betragen
in der Regel mindestens 10 J Ionen/om .
Die folgenden Beispiele veranschaulichen geeignete Bedingungen für eine Ionenimplantation in beschichtete Rasierklingen
.
In Klingen aus rostfreiem Stahl mit einem aufgedampften Aluminiumüberzug
einer Stärke von 40 nm wurden in der Weise
Sauerstoffionen implantiert, daß der Hauptteil der Ionen in dem Metallüberzug verblieb. Hierbei wurden folgende Bedingungen
eingehalten und folgende Ergebnisse erreicht:
Ionenenergie Ionendosierung Jt-uale Abnahme
Ionen/cm2 der Kerbenlänge
15 1,6 χ 1017 7,4
In Klingen aus rostfreiem Stahl mit einer aufgedampften Titanschioht
einer Stärke von 100 nm wurden irjder Weise Stickstoffionen
implantiert, daß der Hauptteil der Ionen in dem Metallüberzug verblieb. Hierbei wurden folgende Bedingungen
eingehalten und folgende Ergebnisse erreicht!
209831/100A "8"
Ionenenergie Ionendosierung #-uale Abnahme Ionen/om2 der Kerbenlänge
100 1,1 χ 1017 5,7
2. Haftung des Überzugs
Es hat sich gezeigt, daß die Haftung von Metallüberzügen und überzügen aus metallischen Verbindungen, wie Metalloxiden,
auf Schneidkanten durch Ionenimplantation verbessert werden kann, wenn die Ionenenergie derart gewählt wird, daß
die Ionen die GrenzflächeSubstrat/Überzug durchdringen.
Auf diese Weise läßt sich beispielsweise die Haftung von W-, Ta-, Ti-, Au-, V-, Mo-, Pt-und Al2O, - Überzügen verbessern.
Die überzüge können auf die Schneidkante nach sämtlichen
üblichen Verfahren zum Aufbringen dünner gleichmäßiger Filmüberzüge, beispielsweise durch Aufdampfen, auf den Schneidlenten
ausgebildet sein.
Die Haftung solcher überzüge läßt sich durch Verwendung
zweier Arten von Ionen, nämlich (a) von Inertgasionen, d.h. He-, Ne-, A-, Kr- und Xe-Ionen und (b) von Ionen, die zur
Reaktion mit dem Substratmaterial und/oder dem Überzugsmaterial fähig sind, z.B. von Cr-Ionen verbessern.
Wie bereits ausgeführt, sollte die Ionenenergie derart gewählt werden, daß ein beträchtlicher Teil der implantierten
Ionen die Grenzfläche substrat/Überzug durchdringt. Geeignete
Ionenenergien hängen selbstverständlich von der Art der verwendeten Ionen und der Natur der Überzugs- und Substratmaterialien
ab. In der Regel sind Ionendosierungen von mindestens 10 Ionen/cm erforderlich.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen geeignete Bedingungen für eine Erhöhung der Haftung von überzügen des
geschilderten Typs durch Ionenimplantation.
209831/1004 "9"
BeI diesen Beispielen wurden die beschichteten Klingen im
Rahmen eines üblichen Rasiertests untersucht, wobei einige Klingen einer vorherigen Ionenimplantation unterworfen worden
waren und andere Klingen keine derartige Behandlung erfahren haben. Hierbei wurde der Grad der Schichtablösung
durch mikroskopische Prüfung bei 500-facher Vergrößerung
mit 1 bis 10 bewertet, wobei 10 eine vollständige Ablösung des Überzugs und 1 keine Ablösung bedeuten.
Beispiele 29 - 33
In Klingen aus rostfreiem Stahl mit verschiedenen durch Aufdampfen
erzeugten Überzügen wurden 5 x 10 ^ Argonionen
pro cm^ Fläche implantiert, wobei derartige Ionenenergien
gewählt wurden, daß die Verteilungsspitze der implantierten Ionen gerade unter der Grenzfläche zwischen dem aufgedampften
Überzug und der Klingenoberfläche lag. Hierbei wurden folgende Bedingungen eingehalten und folgende Ergebnisse erreicht:
-10-
209831/1004
Beispiel Überzugs- Stärke des Energie der Ablösungsgrad des Ablösungsgrad des
Nr. material Überzugs in Α-Ionen in Überzugs bei Klin- Überzugs von Klingen
Nr. material Überzugs in Α-Ionen in Überzugs bei Klin- Überzugs von Klingen
nm KeV gen ohne Argonionen- nach einer Argonionenimplantation implantation
3
2
2
29 | W | 50 | 200 | 7 | |
30 | Ta | 100 | 300 | 6 | |
31 | Ti | 50 | 100 | 3 | |
S | 32 | Au | • 40 | 200 | 4 |
9831/ | 33 | V | 100 | 200 | 7 |
MOO |
Beispiele 34 - 37
In Klingen aus rostfreiem Stahl mit verschiedenen durch Auf
dampfen erzeugten Überzügen wurden Cr-Ionen derart implantiert,
daß ein beträchtlicher Teil der implantierten Ionen die Orenzflache Substrat/Überzug durchdrang. Hierbei wurden
folgende Bedingungen eingehalten und folgende Ergebnisse erreioht:
209831/1004
Cr-
Belsplel Überzugs- Stärke des Energie der Ionen- Ablösungsgrad des Ablösungsgrad des
Nr. material Überzugs Cr-Ionen in dosierung Überzugs bei Klin-Überzugs von Klingen
Nr. material Überzugs Cr-Ionen in dosierung Überzugs bei Klin-Überzugs von Klingen
in nm KeV Ionen/cm* gen ohne Cr-Ionen-nach einer Cr-
implantation Ionenimplantation
34 | Al2O3 | 50 | 125 | 2χ1Ο15 | 6 | |
ro | 35 | W | 35 | 34ο | 1Χ1016 | 9 |
09831/ | 36 37 |
Mo Pt |
40 25 |
150 150 |
5xio15 5x1015 |
5 6 |
Ί00 |
4
2
2
2,5
L
NJ CD NJ
Es hat sich ferner gezeigt, daß auch die Haftung von Polymerenüberzügen auf Schneidkanten durch Implantation
von Ionen solcher Elemente, die zur Reaktion mit dem Substratmaterial
und/oder dem auf das Substratmaterial aufzutragenden Polymeren fähig sind, verbessert werden kann. Der
Pofymerenüberzug kann sich hierbei direkt auf einer Stahlschneidkante
oder einem vorher auf die Schneidkante applizierten dünnen Metallüberzug oder dünnen Überzug aus einer
metallischen Verbindung befinden. Geeignete Metallüberzüge aus metallischen Verbindungen wurden bereits genannt.
Bei den auf Rasierklingenschneidkanten hauptsächlich aufgetragenen
Polymerenüberzügen handelt es sich um Polytetrafluoräthylenüberzüge;
geeignete Ionen zur Verbesserung der Haftung von Polytetrafluoräthylenüberzügen auf Rasierklingenschneidkanten
sind Cr- und F-Ionen.
Die Ionenenergie der betreffenden Ionen sollte so gewählt wer-
+imden, daß sich ein beträchtlicher Teil plantierten Ionen in
ο einem Bereich zwischen der Substratoberfläche und einer 100 A
unter der Substratoberfläche liegenden Schicht befindet. Die
erforderliche Ionendosierung beträgt in der Regel mindestens
■ic ο
10 ^ Ionen/cm .
Die folgenden Beispiele veranschaulichen geeignete Bedingungen zur Erhöhung der Haftung von Polytetrafluoräthylenüberzügen
auf Rasierklingenschneidkanten durch Ionenimplantation. Bei diesen Beispielen wurde die Haftung des Polymerenüberzugs in
der bei den Beispielen 29 - 37 geschilderten Weise ermittelt.
Beispiele 38-41 *
In Rasierklingen aus rostfreiem Stahl mit aufgedampften W- oder Mo-Uberzügen und in Rasierklingen aus Kohlenstoffstahl
wurden Cr- oder F-Ionen implantiert, worauf die Klingen
mit Polytetrafluoräthylen beschichtet wurden. Die Ionenenergien
wurden derart gewählt, daß der Hauptteil der Ionen in einen +der
-14-209831/10(H
Bei- Klinge aus Implan- Ionen- Ionen- Durchschni ttli eher Durchschnittlicher
spiel tlerte energie dosierung Ablösungsgrad des Poly-Ablösungsgrad des PoIy-
spiel tlerte energie dosierung Ablösungsgrad des Poly-Ablösungsgrad des PoIy-
Nr. Ionen in KeV Ionen/cm2 nierenüberzugs ohne merenüberzug nach einer
Ionenimplantation Ionenimplantation
2,9
5,5
5,5
3,9
38 | Kohlenstoffstahl | Cr | 10 | 5 | X1015 | 3,6 | |
K> | 39 |
rostfreiem Stahl
■dt einem WbI- framüberzug einer Stärke von 5Onn |
Cr | 30 | VJl | X1015 | 10 |
09831/ | 40 |
rostfreiem Stahl
mit einem Molyb dänüberzug einer Stärke von 50 mn |
Cr | 10 | 5 | x1015 | 4,9 |
MOO | 41 |
rostfreiem Stahl
mit einem Molyb- |
P | 10 | 5 | x1015 | 5,5 |
3,0
dänüberzug einer Stärke von 10 no
ω | O | |
O | φ | |
O | to | |
φ | ||
>ΟΗ· |
Γ*
CO |
|
O | ||
D | tr | |
Ct | φ | |
Φ | Ε3 | |
*"* | ||
D* | D- | |
Φ | φ | |
CO | CO | |
C | ||
er | σ | |
tn | CD | |
Ct | Ct | |
HJ | 1^ | |
P | Ct | |
Ct | O | |
O | CT | |
er | φ | |
φ | ||
^) | ||
P! | φ | |
C | ||
Φ | ||
H- | ||
•σ | φ | |
Η· | ||
φ | ||
Ct II- |
CO | |
Η*·
Φ |
O | |
O | ||
Ct | :r | |
Ct | ||
φ | ||
3« Korrosionsbeständigkeit
Es hat sich schließlich noch gezeigt, daß sich die Korrosionsbeständigkeit
von Stahlschneidkanten, insbesondere von Kohlenstoffstahlrasierklingen, durch Implantieren der Ionen
von Elementen, die bei ihrer Verwendung als Legierungsbestandteile Kohlenstoffstähle korrosionsbeständig machen,
beispielsweise von Cr-, Ta-, Mo-, W-, Au- oder Pt-Ionen, verbessern läßt. Geeignete Ionenenergien werden praktisch
durch dieselben Faktoren, wie sie im ersten Teil des Abschnitts 1 genannt wurden, bestimmt. Die erforderliche Ionen-
dosierung beträgt in der Regel mindestens 10-p Ionen/cm .
Die folgenden Beispiele veranschaulichen geeignete Bedingungen
zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Kohlenstoff stahlklingen durch Ionenimplantation.
Bei diesen Beispielen wurden die Klingen im Rahmen eines üblichen Rasiertests verwendet, wobei einige Klingen keiner
Ionenimplantation unterworfen worden waren und andere Klingen eine derartige Behandlung erfahren haben. Der Korrosionsgrad
der Klingenkanten und Facetten wurde durch mikroskopische Untersuchung bei 500-facher Vergrößerung mit 1-10 beurteilt,
wobei 1 keine Korrosion und 10 eine 100#-ige Korrosion bedeuten.
In Kohlenstoffstahlklingen wurden Cr-Ionen implantiert.
Hierbei wurden folgende Bedingungen eingehalten und folgende Ergebnisse erreicht:
-16-209831/1004
-J
Beispiel Ionen- Ionen- Durchschnittlicher Durchschnittlicher
Nr. energie dosierung Korrosionsgrad ohne Korrosionsgrad nach
in KeV Ionen/cm* Ionenimplantation einer Ionenimplantation
42 250 1 χ ΙΟ16 ) 9 6,5
1 χ 10 ) plus 125 2,5 x ΙΟ15 )
43 | plus | 400 | 1 | X | 1016 | ) |
plus | 280 | 7 | X | ΙΟ15 | ) | |
200 | 5 | X | 1015 | ) | ||
cn
Claims (27)
1. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Stahlschneidkanten,
dadurch gekennzeichnet, daß man die betreffende Schneidkante einer Ionenimplantationsbehandlung
unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in die betreffende Schneidkante zur Erhöhung ihrer Härte
Ionen eines zur Bildung einer Verbindung mit einem in dem Stahl enthaltenen Metall fähigen nicht-metallischen Elements
implantiert.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man H-, B-, C-, N-, 0-, Si-, P- oder S-Ionen implantiert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man in die betreffende Schneidkante zur Erhöhung ihrer Härte Ionen eines metallischen Elements implantiert.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in die betreffende Schneidkante Ionen eines aus einem starken
Carbidbildner bestehenden metallischen Elements implantiert .
6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß man
in die betreffende Schneidkante]]?!-, V-, Cr-, Pe-,Zr-,Nb-,
Mo-, Hf-, Ta- oder W-Ionen implantiert.
7. verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man
in die betreffende Schneidkante Co-,Ni-,Cu-,Re-,Os-,Ir-,
Pt- oder Au-Ionen Implantiert.
-18-209831/1004
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die betreffende Schneidkante mit einem dünnen Film mindestens eines Metalls überzieht und daß man in die betreffende
Schneidkante zur Erhöhung ihrer Härte Ionen eines zur Bildung einer Verbindung mit dem Metallüberzug fähigen
nicht-metallischen Elements oder Ionen eines metallischen Elements implantiert, wobei die Ionenenergie derart sein
soll, daß die Hauptmenge der implantierten Ionen im Filmüberzug verbleibt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die betreffende Schneidkante mit einem Überzug aus Cr,
Pt, W, Ti oder Al, einer Legierung hiervon oder einer Mischung aus zwei oder mehreren der genannten Elemente versieht
.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9>
dadurch gekennzeichnet, daß man in die betreffende Schneidkante H-, B-, C-, N-, 0-, Si-, P oder S-Ionenj Ionen eines aus
einem starken Carbidbildner bestehenden metallischen Elements; Ti-, V-,Cr-, Fe-, Zr-, Nb-, Mo-, Hf-,Ta- oder W-Ionen oder
Co-, Ni-, Cu-, Re-, Os-, Ir-, Pt- oder Au-Ionen implantiert.
11. Verfahren naoh einem oder mehreren der Ansprüche 2-10,
dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Ionendosierung
1R O
von mindestens 10 3 Ionen/cm arbeitet.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die betreffende Schneidkante mit einem dünnen Metallfilm oder einem dünnen Film aus einer metallischen Verbindung
überzieht und daß man in die betreffende Schneidkante zur Erhöhung der Haftung des Filmüberzugs auf dem Substrat
Ionen eines Inertgases implantiert, wobei die Ionenenergie derart sein soll, daß ein beträohtHoher Teil der implantierten
Ionen die OrenzfläoheSubstrat/FilmUberzug durohdringt.
209831/1004 -19-
13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
man in die betreffende Schneidkante Α-Ionen implantiert.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die betreffende Schneidkante mit einem dünnen Metallfilm oder mit einem dünnen Film aus einer metallischen
Verbindung überzieht und daß man in die betreffende Schneidkante zur Erhöhung der Haftung des Filmüberzugs
auf dem Substrat Ionen eines zur Reaktion mit dem Substratmaterial und/oder dem Uberzugsmaterial fähigen Elements
implantiert, wobei die Ionenenergie derart sein soll, daß ein beträchtlicher Teil der implantierten Ionen
die Grenzfläche Substrat/Filmüberzug durchdringt.
15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
man in die betreffende Schneidkante Cr-Ionen implantiert.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12-15*
dadurch gekennzeichnet, daß man die betreffende Schneidkante mit W, Ta,Ti, Au, V, Mo, Pt oder AlgO, überzieht.
17· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Ionendosierung
14 2
von mindestens 10 Ionen/cm arbeitet.
von mindestens 10 Ionen/cm arbeitet.
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in die betreffende Schneidkante zur Erhöhung der Haftung
eines später darauf aufzutragenden Polymerenüberzugs Ionen eines zur Reaktion mit dem Substratmaterial und/oder
einem auf die Schneidkante aufzutragenden Polymeren fähigen Elementß implantiert, wobei die Ionenenergie derart
sein soll, daß ein beträchtlicher Teil der implantierten Ionen in einem Bereich zwischen der Substratoberfläohe
und einer 100 A unter der Substratoberfläche liegenden Schicht vorliegt, und daß man anschließend die
Schneidkante mit dem Polymeren beschichtet.
209831 /1004
19· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
man in die betreffende Schneidkante Cr- oder F-Ionen implantiert und daß man anschließend auf die Schneidkante
einen Polytetrafluoräthylen-überzug aufbringt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch
gekennzeichnet, daß man die betreffende Schneidkante vor der Ionenimplantation mit einem dünnen Metallfilm oder
einem dünnen Film aus einer metallischen Verbindung überzieht
.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die betreffende Schneidkante vor der Ionenimplantation
mit einem W-, Ta-, Ti-, Au-, V-, Mo-, Pt oder Al20-,-Überzug
versieht.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis
21, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Ionendosierung von mindestens 10 Ionen/cm arbeitet.
23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
in eine Schneidkante zur Erhöhung ihrer Korrosionsbeständigkeit Ionen eines Elements implantiert, das dem
Stahl bei seiner Verwendung als Legierungsbestandteil Korrosionsbeständigkeit zu verleihen vermag.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 und 2J>, dadurch
gekennzeichnet, daß man Cr-, Ta-, Mo-, W-, Au- oder Pt-Ionen Implantiert.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 und 24, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit einer Ionendosierung von mindestens 10 5 Ionen/cm arbeitet.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man von Rasierklingen-
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schneidkanten ausgeht.
27. Rasierklingen, behandelt nach einem Verfahren gemäß einem
oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3953178A (en) * | 1972-08-09 | 1976-04-27 | Engel Niels N | Coated metal product |
US4326898A (en) * | 1978-11-13 | 1982-04-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for forming material surfaces |
US4433005A (en) * | 1980-05-05 | 1984-02-21 | United Technologies Corporation | Fatigue resistant tatanium alloy articles |
WO1992002658A1 (en) * | 1990-08-01 | 1992-02-20 | Ultracision Inc. | Blade coupler for ultrasonic scalpel |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1423831A (en) * | 1972-04-08 | 1976-02-04 | Wilkinson Sword Ltd | Razor blades |
US3915757A (en) * | 1972-08-09 | 1975-10-28 | Niels N Engel | Ion plating method and product therefrom |
GB1555802A (en) * | 1976-01-28 | 1979-11-14 | Atomic Energy Authority Uk | Metalworking tool elements |
EP0089818A3 (de) * | 1982-03-23 | 1985-04-03 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Beschichtung von Schneideklingen |
GB2125442B (en) * | 1982-05-24 | 1986-02-19 | Atomic Energy Authority Uk | A procedure for the hardening of materials |
GB8423255D0 (en) * | 1984-09-14 | 1984-10-17 | Atomic Energy Authority Uk | Surface treatment of metals |
DE3931565C1 (de) * | 1989-09-22 | 1991-01-24 | Dornier Luftfahrt Gmbh, 8000 Muenchen, De | |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3953178A (en) * | 1972-08-09 | 1976-04-27 | Engel Niels N | Coated metal product |
US4326898A (en) * | 1978-11-13 | 1982-04-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for forming material surfaces |
US4433005A (en) * | 1980-05-05 | 1984-02-21 | United Technologies Corporation | Fatigue resistant tatanium alloy articles |
WO1992002658A1 (en) * | 1990-08-01 | 1992-02-20 | Ultracision Inc. | Blade coupler for ultrasonic scalpel |
US5167725A (en) * | 1990-08-01 | 1992-12-01 | Ultracision, Inc. | Titanium alloy blade coupler coated with nickel-chrome for ultrasonic scalpel |
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Publication number | Publication date |
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