專利名稱：馬氏體時效型鋼的等離子滲氮、電動剃須刀的剃刀蓋、用該鋼制造的切削器具以及一種電 ...的制作方法

　　技術領域：

　　本發明涉及一種可沉淀硬化的不銹鋼或馬氏體時效處理不銹鋼的等離子滲氮的方法。本發明還涉及一種剃須刀蓋和一種切削器具。本發明進一步涉及一種電動剃須刀。

　　多年以來，馬氏體時效型鋼一直被用于工業中必須使用硬化鋼的應用場合。舊有的硬化鋼的諸多方法，有些可追溯到數千年前，例如加熱并淬火，已經被更先進的方法所代替，例如等離子滲氮，其中氮被包含在金屬的結構中。金屬結構的這一改變在鋼制件的外表面產生了一薄層硬化的金屬，使之耐磨性大大提高。

　　不銹鋼被賦予許多有用的品質，它們在各個領域獲得了廣泛的應用。然而，硬度不是不銹鋼特別的優點。由于一些不希望的反應，不銹鋼的硬化受到折衷處理，這些反應確實能夠使鋼更硬，但卻降低其耐腐蝕性。

　　到目前為止，馬氏體時效型鋼多被用于硬度作為首要因素的場合，但馬氏體時效型鋼的耐腐蝕性留下了改進的空間。已證明最近的一個硬度和耐腐蝕性之間的兩難選擇的例子是CoolskinPhilishave。這是一種可用來濕刮的電動剃須刀，被研制用來將使用剃刀濕刮的優點和電動剃須刀的安全特性結合。該剃須刀使用具有用非常薄的鋼片制成的外部刀片的剃刀頭。從Coolskin Philishave問世起就有一個外部刀片磨損過快的問題。由于所需的硬度，這種刀片用馬氏體時效型鋼制造以滿足對足夠硬的不銹鋼的替代品的需求，但已證明這仍然是不夠硬的耐磨層。同時顯然還需要耐腐蝕性的改進，并且雖然上面特別提到的是關于Coolskin Philishave型的剃須刀，顯然改善另一類型的剃須刀的切削元件的耐腐蝕性也是有利的。

　　根據所述工藝的現有狀態進一步硬化馬氏體時效型鋼具有硬度確實可增高，但韌性會相應降低的缺點。換言之，硬化的鋼變脆，使之不適于特定的目的。可以設想，這一問題在，例如，滾球軸承中不太敏感，因其中的硬化表面比剃須刀刀片難變形，該剃須刀刀片很薄(在70μm的數量級)且易變形。硬度的增高損害馬氏體時效型鋼的耐腐蝕性。

　　鋼以不同的結晶狀態存在，換言之，原子可以按不同的結構排列。加入其他元素也可以改變鋼的原子結構，并因此改變其性質。不銹鋼，例如，是一種具有高達18％的鉻和約11％的鎳的鋼的合金，賦予這種鋼其不生銹的耐腐蝕性能。由于其中含有碳，鋼本身比純鐵硬。本發明所感興趣的鋼的主要狀態是馬氏體和奧氏體。其中，奧氏體是較軟的、更易變形的狀態。一般地可以說構件用奧氏體狀態的金屬成形，并隨后通過加熱硬化而將金屬至少部分地轉變為馬氏體狀態。傳統上鋼被淬火，也就是說，快速冷卻下來，以在較低溫度保持馬氏體狀態。另一廣泛應用的方法是沉淀硬化。

　　在本領域針對改善某些不銹鋼和非不銹的馬氏體時效型鋼的硬度的問題已經提出了幾種解決方案。歐洲專利EP1008659公開了一種用特定類型的馬氏體硬化鋼制造鋼板方法。所公開的方法教導時效硬化溫度必須保持在奧氏體/馬氏體轉變溫度以下，并且表面硬化也在奧氏體/馬氏體轉變溫度以下的溫度實現。本領域公知的方法的一個缺陷是該方法只適用于不耐腐蝕的鐵-鎳-鈷馬氏體時效型鋼。

　　本發明的目的在于提供一種具有很高的硬度和很好的耐腐蝕性，同時保持足夠的抗拉強度的鋼。

　　為達到此目的，本發明提供一種對可沉淀硬化的鋼或馬氏體時效型鋼進行等離子滲氮的方法，其特征在于該馬氏體時效型鋼是一種不銹的馬氏體時效型鋼，且該等離子滲氮在低于500℃的溫度下進行。根據本發明的方法可以達到的最終硬度超過1400HV。與基質材料相比，化合物層的楊氏模量也提高20％到25％。根據本發明的方法可以被用于已經硬化的馬氏體時效型鋼和可沉淀硬化的不銹鋼，或對該鋼同時進行沉淀硬化和等離子滲氮。盡管現有技術公開了一種生產鋼板的方法，本發明可以被用于各種產品的生產，特別是尺寸精確的產品。這些產品可以在應用根據本發明的方法之前被制成所需要的尺寸，提供了如下優點同樣小的機械零件，例如剃須刀頭或切削工具的零件，可以被制成很硬，耐腐蝕性很好，且具有足夠的韌性的元件。

　　歐洲專利EP1094127提出在450-530℃的溫度對馬氏體時效型鋼進行等離子滲氮。這一溫度范圍與取決于鋼的組成的馬氏體和奧氏體間的轉變溫度相對應。在這一溫度，鋼可以通過沉淀硬化而硬化。然而該文獻未提及該工藝還可以被有用地用于不銹鋼。美國專利US6033496描述了沉淀硬化和等離子滲氮的結合，其中指出兩個過程同時進行。美國專利US5953966教導了在低于奧氏體/馬氏體轉變溫度的溫度進行等離子滲氮。該文獻涉及螺絲刀頭，其獲得的硬度高達3000HV。它并未教導該方法用于不銹鋼。美國專利US5503687教導了在1000-1200℃的溫度對不銹鋼應用溶解滲氮(solution-nitriding)。最后，美國專利US6007871教導了在500℃對含鉻鋼應用等離子滲氮，但將該工藝與添加一氮化鈦層結合以進一步硬化。

　　根據現有技術的方法對精細零件，例如上述剃須刀片的生產呈現幾個問題。高溫處理會導致該產品的空間扭曲。而且鉻化合物，特別是氮化鉻的形成對耐腐蝕性有不利影響。但是，最重要的是，對不銹鋼提出的方法都不能產生足夠的硬度。

　　優選地，等離子滲氮與沉淀硬化同時進行，或在沉淀硬化之后進行。氮化和沉淀硬化的結合顯然得到了一種不太復雜的工藝路線。

　　根據所涉及的材料的組成，進行等離子滲氮和沉淀硬化的溫度范圍為300℃-500℃，優選370-380℃，更優選375℃，但決不超過500℃。根據本發明的等離子滲氮方法的持續時間取決于硬化層的所需厚度和所用的溫度。例如，在500℃等離子滲氮2h得到22μm的層厚，在450℃等離子滲氮5h得到17μm的層厚，且在375℃等離子滲氮20h得到8μm的層厚。根據本發明的等離子滲氮還可以根據工藝的狀態進行，并使用脈沖等離子方式且用氮氣作氮源。所得到的硬度可高達1500HV，一個按現有技術，特別是美國專利US6007871看來了不起的值。

　　根據本發明的方法可以被用于生產任何被要求同時具有很好的耐腐蝕性和耐磨性的鋼構件。根據本發明的方法特別適用于薄和/或形狀復雜的構件和要求高抗拉強度的構件。這樣的構件的例子有剃須刀片、剃刀、切削工具、旋轉刀，如廚房設備中用的，汽車零件，以及許多其他構件。

　　本發明還涉及一種由馬氏體時效處理或可沉淀硬化的不銹鋼制成的電動剃須刀的剃刀蓋，其特征在于該馬氏體時效型鋼或不銹鋼剃刀蓋是在500℃以下的溫度進行等離子滲氮的。所述不銹鋼的優點已在上文描述。根據本發明的剃刀蓋不局限于用于某種特定類型的電動剃須刀蓋，所有類型的電動剃須刀都可以被提供根據本發明的蓋。

　　本發明還涉及一種由馬氏體時效處理或可沉淀硬化的不銹鋼制成的切削器具，其特征在于該馬氏體時效型鋼或不銹鋼是在500℃以下的溫度進行等離子滲氮的。切削器具或切削元件是指一種單獨操作的切削刀片或與其他切削刀片一起工作的切削刀片。這種一起工作的切削刀片的結構可以在，例如，一種具有由一個具有固定位置的外部相對切削元件(蓋)環繞的內部運動(例如旋轉或往復線性運動)的切削元件的剃須刀中發現。所述的內部旋轉切削元件和外部固定相對切削元件在本申請中都稱為切削元件。

　　本發明進一步涉及包含至少一個這樣的切削元件的電動剃須刀。

　　本發明將通過以下給出的幾個非限制性的實施例進一步說明。

　　實施例1將Sandvik 1RK91馬氏體時效處理的不銹鋼進行等離子滲氮和時效結合的一步處理以制造根據本發明的剃須刀蓋。

　　剃須刀頭用帶材沖壓而成，且通過熱處理使其顯微結構70％轉變成硬度為300HV的馬氏體。該剃須刀頭被加工成其最終的具有槽和孔的形狀。然后將該剃須刀頭在一個375℃，氮氣壓力為300-475Pa的脈沖等離子滲氮爐中處理20小時。在該剃須刀頭被氮化的同時發生沉淀硬化(老化(ageing))。在約70μm的平均片層厚度中得到10-20μm的化合物層。這在

　　圖1的硬化層的截面圖中示出。在被化合物層包圍的其余基體材料中，硬度通過沉淀硬化(老化)升高到500HV。由于沉淀硬化(老化)和氮化的共同作用，化合物層硬度達到1500HV。

　　實施例2將Sandvik 1RK91馬氏體時效處理的不銹鋼或Carpenter Custom465馬氏體時效處理的不銹鋼進行等離子滲氮和時效結合的一步處理以制造本發明的切削器具。

　　用最初顯微結構中含有約80％馬氏體，硬度為325HV以上的0.3mm厚冷軋帶材沖壓并形成一種旋轉剃須切削器。通過電火花侵蝕將該切削器的腿整平并使之鋒利。然后將該剃須刀頭在一個375℃，氮氣壓力為300-475Pa的脈沖等離子滲氮爐中處理20小時。在該旋轉切削剃須刀頭被氮化的同時發生沉淀硬化(老化)。10-20μm的化合物層形成了切削器的整個表面。在被化合物層包圍的其余基體材料中，硬度通過沉淀硬化(老化)升高到500HV或更高。通過沉淀硬化(老化)和氮化的共同作用，化合物層硬度達到1500HV。

　　權利要求

　　1.可沉淀硬化的不銹鋼或馬氏體時效型鋼的等離子滲氮方法，其特征在于所述的馬氏體時效型鋼是一種馬氏體時效型不銹鋼，且該等離子滲氮在低于500℃的溫度下進行。

　　2.根據權利要求1的方法，其特征在于不銹鋼產品，如剃須刀零件、機械零件和切削工具可以在等離子滲氮進行之前以所需要的尺寸制成。

　　3.根據權利要求1或2的法，其特征在于所述的等離子滲氮在沉淀硬化的同時或之后進行。

　　4.根據前述任一權利要求的方法，其特征在于所述的等離子滲氮和/或沉淀硬化在300-500℃，優選370-380℃，更優選375℃的溫度下進行。

　　5.用于電動剃須刀的剃須刀蓋，其由馬氏體時效型或可沉淀硬化的不銹鋼制成，其特征在于所述的馬氏體時效型鋼或不銹鋼剃須刀蓋在低于500℃的溫度下等離子滲氮。

　　6.由馬氏體時效型或可沉淀硬化的不銹鋼制成的切削裝置，其特征在于所述的馬氏體時效型鋼或不銹鋼在低于500℃的溫度下等離子滲氮。

　　7.包含至少一種根據權利要求1-6任一項的切削元件的電動剃須刀。

　　全文摘要

　　本發明涉及一種對可沉淀硬化的不銹鋼或馬氏體時效型不銹鋼進行等離子滲氮的方法。本發明還涉及一種用于電動剃須刀的剃須刀蓋。本發明還涉及一種切削器具。本發明進一步涉及一種包含至少一種這樣的切削器具的電動剃須刀。

　　文檔編號B26B19/00GK1671880SQ03818224

　　公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月22日 優先權日2002年7月29日

　　發明者H·S·布拉奧, H·德比尤斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司