DE2065363A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines metallgegenstandes, beispielsweise einer rasierklingen-schneide - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Metallgegenstandes, beispielsweise einer Rasierklingen-Schneide Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Herstellung eines Metallgegenstandes, beispielsweise einer Rasierklingen-Schneide mit einem Überzug aus zwei auf seiner Oberfläche abgelagerten Metallen und bezweckt deren vorteilhafte Ausgestaltung mit dem Ziel, solche Überzüge mit einem Mindestmass an zusätzlichen Verarbeitungsschritten herzustellen.
• Häufig muss die Oberfläche eines Gegenstands sowohl gegen mechanischen Abrieb bzw. Verschleiss als auch gegen Korrosion geschützt werden. Beispiele für derartige, eines besonderen Schutzes bedürftige Flächen sind die Innenflächen der Kolbenlaufbahnen, z.B. in Brennkraftmaschinen, die Oberflächen von Vorrichtungen, wie Pumpen oder Ventilen, die in den menschlichen Körper eingepflanzt werden'die jahrelang zuverlässig und ohne nennenswerten Verschleiss arbeiten müssen und nicht korrodieren oder das System, in welches sie eingesetzt ist, verunreinigen dürfen, sowie die Schneidkanten von Rasierklingen, die mit hoher Genautglceit zugeschärft sind und während der Rasur sowohl korrodifrenden Atmosphären als auch beträchtlichen me chanischen Kräften unterworfen sind.
• Die Flächen bzw. Flanken der Schneidkanten von Rasierklingen erstrecken sich von der eigentlichen Schneidkante aus zurück und können zwei oder mehrere, durch aufeinanderfolgende Schleif-oder Honvorgänge gebildete "Facetten" aufweisen, die einander längs im wesentlichen parallel zur eigentlichen Schneidkante verlaufender Zonen schneiden. Die Endfacette, d.h. die unmittelbar an der Schneidkante befindliche Facette, kann eine Breite von nur etwa 0,0075 mm oder weniger besitzen, während die Dicke der eigentlichen Schneidkante im allgemeinen weniger als 2500 R beträgt. Infolge dieser sehr geringen Dicke ist die Schneidkante äusserst anfällig für mechanischen Bruch,zspeziell im Fall von Kohlenstoffstahl, für Korrosionsbruch.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Beschichtung aus einem korrosionsbeståndigen Metall, wie Gold, Rhodium oder Chrom, durch Aufdampfen oder Aufsprühen auf die zugeschärfte Kante einer Rasierklinge aufzubringen. Edelmetalle haben sich jedoch nicht als zufriedenstellend erwiesen, da sie dazu neigen, sich unter den während der Rasur auftretenden Scheuerkräften von der darunterliegenden Schneidkante abzulösen, weshalb diese Rasierklingen wirtschaftlich unzufriedenstellend sind.
• Es ist fernerhin gemäss CH-PS 261 )80 bekannt, sowohl den Schneidenkörper als auch die Schneide einer Rasierklinge mit zwei oder mehreren Metallen zu überziehen, wobei als Metallkom binationen Nickel/Chrom und Nickel/Rhodium aufgeführt sind, die bekanntlich feste Lösungen und keine intermetallischen Verbindungen bilden.
• Weiterhin wird häufig ein die Rasur erleichternder Fluorkohlenstoff auf den Klingen-Kanten ausgehärtet, indem die Rasierklingen erhöhten Temperaturen von beispielsweise etwa 288 - 4270c ausgesetzt werden. Diese Temperaturen haben jedoch einen erweichenden Einfluss auf das darunterliegende Klingenmaterial, wodurch die Rasiereigenschaften der Klingen nachteilig beeinflusst werden. Im Fall von Rasierklingen muss daher der Metallfilm neben seiner Härte-und Korrosionsbeständigkeit auch eine beträchtliche Härte bei den Fluorkohlenstoff-Sintertemperaturen beibehalten, auch wenn sich der darunterliegende Stahl erweicht, und Adhäsions-Verträgliöhkeit sowohl mit dem darunterliegenden Stahl als auch mit dem über ihm befindlichen Polymerisat-Uber zug besitzen, so dass alle Schichten während der gesamten Rasier-Lebensdauer der Klinge fest miteinander verbunden bleiben; andererseits darf der Metallfilm keinen nachteiligen Einfluss auf die Rasiereigenschaften haben.
• Die Erfindung weist nun einen Weg zur Schaffung von Überzügen auf verschleissbeanspruchten Metallgegenständen, beispielsweise Rasierklingen-Schneiden, die den vorstehend angegebenen Anforderungen genügen.
• Demgemäss besteht die Erfindung in einer Hinsicht aus einem Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands, beispielsweise einer Rasierklinge, dessen kennzeichnende Besonderheit darin besteht, dass ein dünner Überzug einer Legierung in Form einer intermetallischen Verbindung auf das darunterliegende Metall des Gegenstands (bzw. des Substrats) aufgetragen wird, während der Gegenstand in einer Atmosphäre reduzierten Drucks gehalten wird, indem ein Prallstück mit aus den Metallen der Legierung bestehenden Komponenten einem an sich bekannten Ionenbeschuss ausgesetzt wird, wobei die Atome der Metalle vom Prallstück auf das Substrat übertragen werden und der Film aus der Legierung der intermetallischen Verbindung gebildet wird. Im speziellen Fall der Herstellung von beschichteten Rasierklingen-Schneiden wird das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise in der Art durchgeführt, dass Rasierklingen in mehreren Stapeln angeordnet werden, so dass die Klingenkörper in jedem Stapel in gegenseitiger Berührung stehen und die zugeschärften Schneidkanten der Rasierklingen aufeinander ausgerichtet sind, dass diese Stapel in einer Atmosphäre reduzierten Drucks gereinigt werden, um Verunreinigungen von den zugeschärften Kanten der Rasierklingen zu entfernen, dass danach eine in gleichem Abstand von allen Stapeln angeordnete Prallstange einem Ionenbeschuss ausgesetzt wird, wobei Stangenmaterial auf die gereinigten Schneidkanten der Rasierklingen übertragen und dort in einem dünnen Überzug abgelagert wird, und daß schließlich auf den abgelagerten Überzug eine das Rasieren erleichternde Beschichtung aufgetragen wird. Besonders günstig ist es dabei, die Rasierklingen-Stapel in kreisförmiger Anordnung um die Prall stange herum anzuordnen.
• Der erfindungsgemäß auf das Substrat aufgebrachte und auf ihm fest haftende Überzug besteht aus einer Legierung aus a) einem der Edelmetalle Iridium, Osmium, Palladium, Platin Rhenium, Rhodium oder Ruthenium - abgekürzt "N-Metall" -und b) einem der Metalle Chrom, Mangan, Molybdän, Niob, Tantal, Wolfram oder Vanadium - abgekürzt 'tM-Metall" -. Diese Legierungen bilden intermetallische Verbindungen.
• Das Aufbringen des speziellen Überzugs aus einer vorstehend in ihrer Zusammensetzung gekennzeichneten intermetallischen Verbindung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens verleiht den so überzogenen Metallgegenständen verbesserte mechanische Eigenschaften und insbesondere verbesserte Korrosions- und Verschleißbeständigkeit, wobei der Überzug auf der Gegenstandsoberfläche fest haftet, hart und korrosionsbeständig ist und eine robuste Grundlage für Polymerisat-Überzüge bildet, welche bei erhöhten Temperaturen erzeugt werden. Diese Verbesserung ist vor allem bei Rasierklingen von großem Vorteil, die überlegene Rasiereigenschaften erlangen.
• In Bezug auf die intermetallischen Verbindungen, welche die erfindungsgemäß hergestellten Überzüge bilden, sind solche Legierungszusammensetzungen von besonderem Vorteil, welche ein geordnetes A 15 Würfelgefüge oder ein tetragonales geordnetes (Sigmaphasen-)Gefüge aufweisen, da sie ausgezeichnete Wärmestabilität besitzen.
• Im Fall von Platin-Chrom-Legierungen als Überzugsmaterial liegt ein bevorzugter Bereich des Platingehalts bei 15 - 65 Atomprozent; bei besonders korrosiven Umgebungsbedingungen sollte der Platingehalt mindestens 21 Atomprozent betragen.
• Die erfindungsgemäß aufgebrachte Überzugs-Legierung besitzt eine Mikrohärte von über 750 DPHN (Diamant-Pyramidenhärtenummer) und ein äußerst feinkörniges Gefüge, wobei die Kristallitgrös se, nach Bestimmung durch das Elektronenmikroskop oder ein Elektronenberechnungsverfahren, weniger als 1000 R beträgt. Beispielsweise beträgt die Kristallitgrösse eines dünnen Films von Platin-Chrom-Legierungen in aufgesprühtem Zustand weniger als 50 R. Mit solchen Legierungsüberzügen versehene Grundschichten zeigen keinerlei Anzeichen für Korrosion, wenn sie eine Minute lang in konzentrierte Salzsäure eingetaucht werden. Eine Platin-Ohrom-Legierung mit einem Platingehalt von 21 Atomprozent besitzt einen Auflösungsgrad in siedender Salzsäure von 200 µ (0,008 mils) pro Minute; dies steht im Gegensatz zu einem Auflösungsgrad von 25,4 mm (1000 mils) pro Minute für reines Chrom in siedender Salzsäure. In typischen Anwendungsfällen besitzt der erfindungsgemäss hergestellte Legierungsüberzug eine gleichmässige Dicke von mindestens 50 R und ist ununterbrochen.
• Wenn der Metallgegenstand die zugeschärfte Kante einer Stahl-Rasierklinge ist, ist die M»N-Verbindung besonders vorteilhaft, da sie grössere Stabilität als der darunterliegende Stahl besitzt. Beispielsweise ist die Härte eines Überzugs aus Cr»Pt-Legierung auf einer Rasierklinge praktisch unabhängig von WErmebehandlungs-Temperaturen von bis zu 120000. Bei einem solchen Platin-Chrom-Legierungsüberzug liegt ein bevorzugter Bereich des Piatingehalts bei 15 - 50 Atomprozent, während besonders vorteilhafte Ergebnisse mit einem Uberzug erzielt werden, der einen Platingehalt von 21 - 27 Atomprozent besitzt. Der erfindungsgemäss hergestellte Legierungsüberzug ist zumindest so hart wie das darunterliegende Klingeiuiietall und sollte eine Dicke von 600 nicht überschreiten; ein bevorzugter Dickenbereich liegt bei 50 - 500 R, während die besten Ergebnisse mit einer Dicke im Bereich von 100 - 400 Å erzielt werden. Wenn eine die Rasur begünstigende Deckschicht- aus Fluorkohlenstoffpolymer verwendet wird, gewährleisten ausserdem Legierungsüberzüge, die entweder Chrom oder ein N-Metall als M-metall verwenden, das günstigste Anhaften des Überzugs. In den Fällen, in welchen die Adhäsion des Fluorkohlenstoffpolymer-Überzugs an der Legierung unzureichend zu sein scheint, z.B. an einer W-Pt-Legierung, lassen sich die Vorzüge des harten Legierungsüberzugs durch Verwendung eines sehr dünnen, d.h. etwa 75 R oder weniger dicken, äusseren Überzugs der C Pt-Legierung als Zwischenflächen-Bindemittel erreichen.
• Metallgegenstände, z.B. Rasierklingen-Schneiden, mit den Überzügen vorstehend gekennzeichneter Zusammensetzung bilden an sich den Gegenstand eines gesonderten Schutzrechts.
• Die Erfindungumfasst in anderer Hinsicht fernerhin eine Vorrichtung zur Durchführung des an frühere Stelle gekennzeichneten Verfahrens zur Herstellung insbesondere von Rasierklingen-Schneiden mit einem Überzug aus zwei auf ihrer Oberfläche abgelagerten Metallen, deren kennzeichnende Besonderheit darin besteht, dass sie eine Kammer, in welcher eine Atmosphäre reduzierten Drucks erzeugt werden kann, eine Einrichtung zur Halterung eines Stapels von Rasierklingen innerhalb der Kammer in einer Weise, dass die Klingenkörper flächig aneinander liegen und die zugeschärften Kanten der Rasierklingen aufeinander ausgerichtet sind, ein parallel zur Achse der Stapel angeordnetes Prallstück und eine elektrische Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Ionen zum Beschuss des Prallstücks aufweist, um von letzterem Material auf die Klingenschneidkanten zu übertragen.
• Vorzugsweise ist das Prallstück von einem elektrisch leitfähigen, perforierten Zylinder umgeben. Es kann ferner ein längliches, zylindrisches Glied sein, und mehrere Rasierklingenstapel können in jeweils gleichem Abstand von ihm angeordnet sein, wobei letztere in Axialrichtung lArzer als das Prallstück sein können.
• Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung betreffen den Aufbau des Prallstücks, das aus einem Grundabschnitt aus dem M-Metall und auf ihm in unter sich gleichen Abständen befestigten Elementen aus dem N-«etall bestehen kann, wobei seine dem Ionenbeschuss ausgesetzte Oberfläche lediglich aus den beiden Metallen in solchem Mengenverhältnis bestehen kann, dass ihre gewünschten Mengenanteile in der Legierung gewährleistet ist. Gemäss einer speziellen Ausführungsform besitzt das Prallstück die Form einer länglichen Stange, deren freiliegende Oberfläche aus einander abwechselndenändern des N-Metalls und des M-Metalls besteht.
• Grundsätzlich kann der Metallvorrat, der sich längs einer parallel zur Beschichtungsachse oder -ebene eines jeden Rasierklingenstapels verlaufenden Linie erstreckt und ein N-Metall sowie metallurgisch von ihm getrennt ein M-Metall enthält, verschiedene Form, darunter auch die einer gesinterten, kompakten Masse der Metalle, besitzen.
• Bei der Behandlung der Rasierklingen wird nach der Reinigung der Schneidkanten in der Unterdruckkammer der Metall-Vorrat in gasförmiger Atmosphäre unter reduziertem Druck erregt, um Metall vom Vorrat auf die Klingen-Schneidkanten zu übertragen und dort einen dünnen Legierungsüberzug zu bilden. Wenn anschliessend ein Fluorkohlenstoff-Polymerisat auf dem Legierungsfilm aufgesintert wird, kann ein Inertgas, wie Argon oder Stickstoff, vorteilhaft als Sinter-Atmosphäre verwendet werden, obgleich auch andere Sinter-Atmosphären, wie Spaltammoniak oder Wasserstoff, zum Einsatz kommen können, und zwar insbesondere bei Legierungen mit verhältnismässig kleinen Mengen an N-Metall.
• Die Erfindung eignetasich besonders zur Herstellung eines verbesserten dünnen Schutzmetall-Legierungsüberzugs auf den zugeschärften Schneidkanten von Rasierklingen, wobei dieser dünne Film keinen nachteiligen Einfluss auf die Rasiereigenschaften der Klinge hat und zur Gewährleistu14 zufriedenstellender Qualität bei der Erst-Rasur keiner weiteren mechanischen Bearbeitung der Sclrneidkantenbereiche der Rasierllinge mehr bedarf. Hierfür kann ein weiter Bereich von Rasierklingen-Werkstoffen verwendet werden; spezielle Rasierklingen-Stahlzusammensetzungen, auf welche die Erfindung angewandt werden kann, sind in der folgenden Tabelle aufgeführt: Zusammensetzung (t C Cr Mo Si Ni 1,25 0,2 -- 0,2-1,00 6,0 -- 1,4 o,g6 13,9 -- 0,3-0,65 10,5 l,o o,3 0,58 14,0 -- 0,3-0,40 13,5 1,25 0,3-0,09 17,0 0,70 1,2 8,0 Die erfindungsgemäss an den Schneidkanten der Rasierklingen aufgebrachten, bevorzugten Legierungs-Überzüge sind beträchtlich härter als die Rasierklingen-Grundkörper, d.h. sie besitzen Mikrohärten von bis zu etwa 1700 DPHN, bleiben härter als herkömmliche handelsübliche Rasierklingen, nachdem die Klingen den Aushärtetemperaturen für das Polymerisat von etwa 288 - 427°C ausgesetzt wurden, und besitzen ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.
• Im folgenden sind bevorzugte Ansführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine bei der Durchführung des erfindungsgeinässen Verfahrens verwendete Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung längs der Linie 2-2 in Fig. 1 und Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Eigenschaften einer Legierung1 wie sie als Beschichtungsmaterial bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden kann.
• Die in Fig. 1 dargestellte AuSsprüh- bzw. Elektronenbeschuss-Vorrichtung weist eine auf einem Sockel 12 montierte, aus rostfreiem Stahl bestehende zylindrische Kammer 10 von etwa 460 mm Durchmesser und etwa 813 mm Höhe auf. Der Sockel 12 ist über einen Zulass 14 mit einem nicht dargestellten Unterdrucksystem verbunden. Stromab des Zulasses 14 ist ein Flügelventil mit einem Durchlass von 25,4 mm Durchmesser angeordnet, das während des Aufsprühens in die Schliesstellung bringbar ist, um einen Rückstrom von der Diffusionspumpe zu vermindern. In der Kammer 10 sind auf einer Ringanordnung 16 um lotrechte Achsen herum drehbar achtzehn Klingenstapel-Träger 18-vorgesehen. Die Ringanordnung 16 ist durch sechs Pfosten 20 gegenüber dem Sockel 12 elektrisch isoliert. Jeder Klingenstapel-Träger 18 weist einen Halter 22 auf, der mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des unteren Endes eines vergleichsweise steifen, länglichen Klingenausricht-Blatts bzw. Messers 24 versehen ist, auf welchem ein Stapel von Rasierklingen 26 angeordnet ist, welcher-dort mittels eines am oberen Messerende vorgesehenen, an einem oberen Ausricht-Ring 30 befestigten Klemmstücks 28 festgelegt ist.
• Die elektrische Verbindung zu den Rasierklingen-Stapeln erfolgt über eine Leitung 32 sowie einen im Sockel 12 vorgesehenen Anschluss 34. Mit der Ringanordnung 16 ist eine Antriebs-Welle 36 gekoppelt, welche die Klingen-Stapel über eine Kette 38 in Bewegung zu setzen vermag. Bei einem typischen Behandlungsvorgang von doppelseitigen Rasierklingen in dieser Vorrichtung ist jeder Stapel 305 mm lang und enthält 3000 Rasierklingen, während bei einem typischen Behandlungsvorgang von einseitigen InJektor-Rasierklingen jeder Stapel 1200 Klingen enthält. Die zugeschärften Schneidkanten der Rasierklingen befinden sich etwa 171 mm von der Achse der Kammer 10 entfernt. Die beschriebenen Traganordnungen können auch durch andere Anordnungen ersetzt werden, beispielsweise durch diejenigen für Rasierklingen-Streifenmaterialrollen der in der USA-Patentschrift (Serial No.-693 529) beschriebenen Art.
• In der Kammer 10 ist koaxial zur Kammerachse eine Prall-Stange 40 angeordnet, die Platin und Chrom in spezieller Anordnung enthält und die an der Kammer-Deckplatte 42 mittels einer Isolatoranordnung 44 aufgehängt ist. Eine ebenfalls an der oberen Deckplatte 42 angeordnete wassergekühlte Dunkelraum-Abschirmung 46 dient zum Schutz der Isolatoranordnung 44. Die freiliegende Länge der Stange 40 unterhalb der Abschirmung 46 beträgt 735 mm und ist gegenüber den Klingen-Stapeln 26 symmetrisch angeordnet.
• Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt die Stange 40 einen Durchmesser von 31,8 mm und eine Wand-Dicke von 6,35 mm.
• Durch die Stange 40 wird von einem Vorrat 48 aus zugeführtes Kühlmittel zu Kühlzwecken in Umlauf gehalten/und die Stange 40 steht mit einem elektrischen Ankopplungskreis mit einem Festwert-Kondensator 52, einer über einen Bereich von 0 - 5 Mikrohenry einstellbaren Drossel 54seinem über einen Bereich von 0 - 1000 pF einstellbaren Kondensator 56 in Verbindung, der seinerseits über eine abgeschirmte Leitung 62 an eine HF-Spannungsquelle 60 von 13,56 MHz angeschlossen ist.
• Ein aus rostfreiem Stahl bestehender Drahtmaschen-Zylinder 66 von 82,5 mm Durchmesser und mit 3,2 mm grossen Öffnungen ist an der Dunkelraum-Abschirmung 46 mittels eines Flanthes 68 befestigt, der fest mit der Abschirmung 46 verschraubt ist. Am unteren Ende des Maschen-Zylinders 66 ist eine Platte 70 aus rostfreiem Stahl befestigt. Um die Kammer 10 herum sind zwei schematisch bei 72 angedeutete Helmholtz-Spulen Jeweils über und unter den Klingen-Stapeln angeordnet, die in der Kammer 10 ein lotrechtes Magnetfeld von etwa 100 Gauss erzeugen. Durch Verwendung des Maschen Zylinders 66 und Anwendung des Magnetfelds wird der Metall-Ablagerungsgrad erhöht und der Sekundärelektronen-Beschuss der Ras ierklingen vermindert.
• Die Prall-Stange 40 kann verschiedenartige Gestalt besitzen.
• Beispielsweise kann sie eine gesinterte, kompakte Masse aus Platin und Chrom sein, oder sie kann, wie in Fig. 1 dargestellt, aus einander abwechselnden, freiliegenden Abschnitten aus Chrom und Platin bestehen. Bei einer speziellen Ausführungsforüi sind streifenartige Platin-Bänder von jeweils etwa 0,05 mm Dicke, 12,7 mm Breite und 101,6 mm Gänge in in einem Chromstab 74 vorgesehene Ringnuten eingesetzt, so dass sie Ringe 76 bilden, die mit dem Stab 74 punktverschweisst sind. Die Ringe 76 sind auS gleiche Abstände voneinander verteilt, wobei bei der dargestellten Ausführungsform die freiliegende Oberfläche dieser Prall-Anordnung zu 19 % aus Platin und zu 81 % aus Chrom besteht.
• Im Betrieb der beschriebenen Vorrichtung werden die zugeschärften Rasierklingen in den Stapeln 26 innerhalb der Kammer 10 auf die Messer 24 aufgesetzt, worauf die Kammer evakuiert und Argon unter einem Druck von etwa 10 /u in die Kammer eingeführt wird, Sodann werden die Rasierklingen an Spannung gelegt, indem ein Gleiehstrompotential zwischen die geerdete Kammer und den Anschluss 34 angelegt wird, so dass die Klingen 5 min lang durch Glühentladung. gereinigt werden. Nach der Reinigung wird die Kammer wieder evakuiert und Argonçunter-einem Druck von 5 - 8 /u in die Kammer eingeleitet. Der Klingenstapel 26 wird gemeinsam mit der Kammer 10 geerdet, und. die Prall-Stange 40 wird an den ungeerdeten Pol der Spannungsquelle angeschlossen, wodurch Argonionen erzeugt werden, welche. die Stange 4o beaufschlagen und Chrom- und Platinatome freisetzen, die sich auf den freiliegenden Flächen, einschliesslich der zugeschärften Klingen-Schneidkanten ablagern. Durch diese Arbeitsweise mit einer länglichen Prall-Stange und einer Vielzahl von Klingen-Stapeln wird ein leicht regelbarer Uberzug aus einer Platin-Ohrom-Legierung bis zu einer Dicke von unter 600 R gleichmässig auf die Rasierklingen-Schneidkanten aufgetragen. Die Zusammensetzung der Legierung ist eine unmittelbare Funktion der freien Flächen der in der Prall-Stange 40 enthaltenen Metalle. Bei der speziellen Stangen-Konfiguration gemäss Fig. 1 wird infolgedessen eine Legierungszusammensetzung mit ziemlich genau der Platin-Chrom-Verbindung Cr3Pt entsprechenden Mengenanteilen abgelagert, wobei diese Legierung etwa 55 Gew.- entsprechend 24 Atomprozent Platin enthält. Die Ablagerungsgeschwindigkeit ist eine Funktion der angelegten Leistung. Bei einer Eingangsleistung von 2 kW ergibt sich beispielsweise eine Ablagerungsgeschwindigkeit von 50 i/min, während eine Eingangs leistung von 5 kW eine Ablagerungsgeschwindigkeit von 150 2/min liefert.
• Die graphische Darstellung von Fig. 3 zeigt die -unter Verwendung einer Vickers-Diamantnadel mit 200 g Belastung bestimmte und auf DPHN = Diamant-Pyramidenhärtenummer umgerechnete-Mikrohärte von Platin-Chrom-Legierungen unterschiedlicher Zusammensetzung, die erfindungsgemäss durch Aufsprühen auf eine ebene Fläche in einer Dicke von 0,038 mm abgelagert wurden, wobei die Kurve eine Auswertung der Härte als Funktion des Platingehalts der aufgesprühten Legierung darstellt. Die Härte der Legierungen in der Nähe der intermetallischen Verbindung Cr3Pt (mit 25 Atomprozent Platin) mit A 15 Würfel-Kristallgefüge bleibt stabil und ist bis zu 1200°C praktisch unabhängig von der Wärmebahendlung. Die 50-Atomprozent-Chrom-Platin-Legierung ist beim Aufsprühen in einem dünnen Überzug ungeordnet, erfährt jedoch beim Erwärmen eine Ordnung mit beträchtlicher Festigkeitserhöhung; die Härtespitze bei etwa 50 Atomprozent Platin beruht auf der Erwärmung, welcher das Material während des Aufsprühens der Schicht auf eine Dicke von 0,038 mm ausgesetzt war.
• Als spezielles Beispiel wurden 60.Q00 Rasierklingen aus rostfreiem Stahl mit der Zusammensetzung Kohlenstoff 0,54 - 0,62 % Chrom 1),5 - 14,5 % Mangan 0,20 - 0,50 ffi Silizium 0,20 - 0,50 % Phosphor maximal 0,025 % Schwefel maximal 0,020 % Nickel maximal 0,50 % Eisen Rest auf einen festen Einschlusswinkel von 24,80 zugeschärft und auf achtzehn Ausricht-Messer 24 aufgesetzt. Der in der Kammer 10 herrschende Druck wurde auf 0,1 /u verringert, worauf zur Schaffung der eine Entladung aufrechterhaltenden Atmosphäre Argon in die Kammer eingeleitet wurde, deren Druck sich dadurch auf 10 erhöhte. Sodann wurde in dieser Argonatmosphäre eine Gleichstrom-Glühentladung bei einer Spannung von 1600 V und einer Stromstärke vorn'1100 mA eingeleitet und 5 min lang aufrechterhalten. Danach wurden die Klingen-Stapel 26 geerdet, und es wurde 4 min lang an die Stange 40 mit einer Leistung von 4 IM eine IIF-Spannung (von einer 13,56 MHz-Spannung von etwa 1000 V von Spitze zur Spitze überlagerte negative Gleichstrom-Vorspannung von etwa 900 V) angelegt, wobei der Ankopplungskreis auf reflektierte Leistung Null eingestellt war. Die Hochfrequenzleistung wurde 10 s vor dem endgültigen Abschalten des Gleichstroms angelegt und während des Abfalls der Gleichspannung all mählich auf 4 kW erhöht. Die Helmholtz-Spulen 72 wurden gleichzeitig mit der Anlegung der Hochfrequenz erregt. Nach Ablauf der Aufsprüh-Zeitspanne von 4 min wurden die Klingen-Stapel umgedreht und die vorstehend beschriebenen Reinigungs und Aufsprühschritte wiederholt. Der so entstandene Überzug aus Platin-Chrom-Legierung besass eine Härte von etwa 960 DPHN und eine Dicke von etwa 350 R und erstreckte sich über die gesamte Schneidkante jeder Rasierklinge und über eine Länge von mindestens etwa 0,025 mm längs der Endfacette zurück, Im Anschluss hieran wurde gemäss USA-Patentschrift .... (Serial No.
• 384 805) ein Überzug aus Polytetrafluoräthylen-Telomer auf die Schneidkanten der Rasierklingen aufgebracht. Hierbei wurden die Rasierklingen in einer Argonatmosphäre auf eine vorzugsweise im Bereich von etwa 310 - 4300C liegende Temperatur erwärmt, wobei eine auf den Rasierklingen-Schneidkanten haftende Deckschicht aus einem festen Fluorkohlenstoff-Polymer gebildet wurde. Nach dem Erwärmen entsprach die Mikrohärte des Schneidkantenmetalls, d.h. der Verbundmasse aus dem erfindungsgemäss hergestellten dünnen Legierungsüberzug und dem darunterliegenden Rasierklingenmetall einem DPHN-Wert von 700. Diese Rasierklingen zeigten ausgezeichnete Rasiereigenschaften und lange Rasier-Betriebs lebensdauer.
• Bei einem zweiten Beispiel war eine aus reinem Chrom bestehende Scheibe von etwa 152 mm Durchmesser und 6,35 mm Dicke an der einen Seite mit durch Punktschweissen befestigten Quadraten aus reiner Platinfolie von 1 cm Seitenlänge und 0,05 mm Dicke versehen. Diese Follenquadrate waren auf der Scheibenoberfläche derart verteilt, dass 27 % der Chrom-Oberfläche mit Platin bedeckt war. Ein 114 mm hoher Stapel von Rasierklingen aus rostfreiem Stahl wurde in einer Hochfrequenz-Aufsprüheinheit auf eine Aluminium-Scheibe von 127 mm Durchmesser aufgesetzt. (Diese Vorrichtung kann auch zur Behandlung eines gerollten Stapels von Rasierklingen-Streifenmaterial herangezogen werden, wobei der Streifen derart auf die Aluminium-Scheibe aufgesetzt wird, dass seine zugeschärften Kanten aufeinander ausgerichtet sind und eine Aufsprühachse bzw. -ebene festlegen). Die aus Platin und Chrom bestehende Scheibenoberfläche wurde in einem Abstand von 63,5 mm parallel zu den Klingenkanten angeordnet. Der Hochfrequenzstrom konnte an die die Rasierklingen tragende Platte oder an die über dieser befindliche Platin-Chrom-Platte angelegt werden. Der in der Unterdruckkammer herrschende Druck wurde auf 0,1 /u Hg gesenkt, worauf reines Argongas unter einem Druck von 10 /u Hg in die Kammer eingeleitet wurde. Die Aluminiumscheibe und die Rasierklingen wurden 2 min lang mit einem 0,2 kW-Hochfrequenzstrom (von einer 13,56 MHz-Spannung von etwa 3300 V von Spitze zu Spitze überlagerte negative Gleichstrom-Vorspannung von etwa 2500 V) gereinigt; während dieser Reinigung war die Platin-Chrom-Prallscheibe mit einer metallischen Abschirmung abgedeckt. Anschliessend wurde die Abschirmung in der Weise angeordnet, dass die Rasierklingen abgeschirmt waren, und danach die Platin-Chrom-Prallplatte eine Minute lang mit einem 0,4 kW-Hochfrequenzstrom (von einer 13,56 MHz-Spannung von etwa 4500 V von Spitze zu Spitze überlagerte negative Gleichstrom-Vorspannung von etwa 3400 V) gereinigt, während der Argongasdruck von 10 /u Hg aufrechterhalten wurde. Im Anschluss hieran wurde die Abschirmung aus dem Raum zwischen den Rasierklingen und der Platin-Chrom-Prallscheibe entfernt. Nunmehr wurde das Aufsprühen bzw. der Ionenbeschuss der Prallscheibe bei o,4 kW 1 min und 40 s lang durchgeführt. Die der Prallscheibe zugewandten Kanten der Rasierklingen erhielten hierbei einen erfindungsgemäss hergestellten Überzug aus einer Platin-Chrom-Legierung mit 58 Gew.-% Platin und 42 Gew.-% Chrom, der eine Dicke von etwa 250 R und eine Härte von etwa 800 DPHN besass. Nach Beschichtung mit einem dünnen Film aus einem Polytetrafluoräthylen-Telomer auf die im vorigen Beispiel beschriebene Weise zeigten diese Rasierklingen ausgezeichnete Rasiereigenschaften Bei einem dritten Belsplel- war eine Titanscheibe von 3,2 mm Dicke und 76 ilim Durchmesser (eine entsprechende Dunkelraumabschirmung lieferte einen effektiven Scheibendurchmesser von 66,6 mm) an ihrer Oberfläche mit durch Punktschweissen befestigten Quadraten aus reiner Platinfolie von 5 mm Seitenlänge und 0,25 mm Dicke versehen. Diese Folienquadrate waren derart auf der Scheiben-Oberfläche angeordnet, dass 8 % der Titan-Oberfläche mit Platin bedeckt waren. Ein Stapel von 100 Rasierklingen aus rostfreiem Stahl wurde in einer Hochfrequenz-Aufsprüheinheit auf eine wassergekühlte Aluminiumscheibe von 127 mm Durchmesser aufgesetzt. Die Platin-Titan-Scheibenoberfläche wurde in einem Abstand von 63,5 mm parallel zu den Rasierklingenkanten angeordnet, wobei in der Mitte zwischen den Klingen und der Scheibe eine Blende angeordnet wurde. In der Unterdruckkammer wurde sodann eine Atmosphäre aus Argongas mit einem Druck von 10 /u Vg erzeugt. Die Aluminiumscheibe und die Rasierklingen wurden danach 2 min lang mit einem 0,2 kW-Hochfrequenzstrom (von einer 13,56 MHz-Spannung von etwa 3300 V von Spitze zu Spitze überlagerte negative Gleichstrom-Vorspannung von etwa 2500 V) gereinigt; während dieses Intervalls war die Platin-Titan-Prallscheibe durch die Blende abgeschirmt.
• Anschliessend wurde die Prallplatte 10 min lang durch Anlegung einer HF-Spannung (von einer 13,56 MHz-Spannung von etwa 5000 V von Spitze zu Spitze überlagerte negative Gleichstrom-Vorspannung von etwa 4200 V; Leistung 0,8 kw) vorbesprilht, während' der Argongasdruck in der Kammer weiterhin auf 10 µ Hg gehalten wurde. hierauf wurde die Blende aus dein Raum zwischen den Rasierklingen und der Platln-TLtan-Prallplatte entfernt, und es wurde eine Platin-Titan-Legierung durch 2 min langes Aufsprühen mit 0,8 ktI Leistung auf die Rasierklingen-Schneldkanten aufgetragen. Der Uberzug bestand aus einer Platin-Tltan-Legierung von 24 fttomprozent Platin und 76 Atoinprozent Titan; er besass eine Dieice von etwa 350 R und war härter als das darunterliegende Klingenmetall. Bei Beschichtung mit einer Zwischenflächen-Bindeschlcht und einem dünnen Film aus Po lytetrafluoräthylen-Telomer zeigten diese Raslerklingen ausgezeichnete Rasiereigenschafton und lange Dabonsdauer.
• Bei einem vierten Beispiel wurde eine Messing-Prallplatte von 152 mm Durchmesser mit Osmium plattiert. Sodann wurde mittels einer Maske Chrom in der Weise auf die Prallscheibe aufgesprüht, dass auf Abstände verteilte Osmium-Flächen mit einem Gesamt-Flächeninhalt von 64,5 cm2 unbedeckt blieben, um eine gleichmässige Osmiumablagerung zu gewährleisten. Diese Osmium-Chrom-Prallscheibe wurde in der gleichen Vorrichtung verwendet, wie sie in Verbindung mit dem zweiten Beispiel beschrieben ist.
• Die Aluminium-Scheibe und die Rasierklingen wurden 2 min lang mit einem Hochfrequenzstrom von 0,2 kW Leistung gereinigt, worauf die Osmium-Chrom-Prallplatte eine Minute lang mittels lIochfrequenz von 0,4 kW Leistung vorbesprüht wurde; anschliessend wurde das Hochfrequenz-Aufsprühen 2 min lang mit 0,4 kW Leistung fortgesetzt. Die der Prallscheibe zugewandten Kanten der Rasierklingen erhielten einen Überzug aus einer Osmium-Ohrom-Legierung mit 32 Atomprozent Osmium und 68 Atomprozent Chrom in einer Dicke von 250 a, Die Rasierklingen wurden sodann mit einem dünnen Film eines -Polytetrafluoräthylen-Telomers beschichtet und zeigten ausgezeichnete Rasiereigenschaften.
• Weitere, mit Hilfe derselben Vorrichtung wise im zweiten Beispiel durchgeführte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst: Legierung Prallscheiben- Reinigen Behandlung Dicke Überzug Zusammensetzung Vorsprühen Aufsprühen (Å) Zusammensetzung Härte Iridium-Chrom 71,7 % Chrom HF HF HF 250 69 % Chrom 1700 0,2 kW 7min 75 s 28,3 % Iridium 31 % Iridium 2 min 0,4 kW 0,4 kW Iridium- 84.8 % vanadium - HF HF v3Ir +) 200 Varadium 2000V 6 min 120 s.
• 15,2 % Iridium 25 mA 0,4 kW 0,4 kw 7 min Iridium- 86 % Tantal HF HF HF 240 Ta3Ir 1450 +) Tantal 0.2Kw 6 MIN 120 s.
• 14 % Iridium 2 min 0,4 kW 0,4 kW Ruthenium- 71 % Chrom = HF HF 250 71 % Chrom 1200 Chrom 2000 V 5 min 100 s.
• 29 % Ruthenium 29 % Ruthenium 25 mA 0,4 kW 0,4 kW 7 min Die mit einem Sternchen bezeichneten Legierungen zeigten mangelhafte Adhäsions-Verträglichkeit mit dem Polytetrafluoräthylen-Telomer. Eine zufriedenstellende Adhäsion wurde durch Ablagerung einer Zwischenschicht CrDPt auf diese Legierungen erzielt.
• Nach der Sprühablagerung der Legierung wurde eine Chromscheibe mit durch Punktschweissen an ihr befestigten Platin-Quadraten anstelle der Prallscheibe in die Ablagerungskammer eingesetzt.
• Die mit dem Legierungsüberzug versehenen Rasierklingen wurden 30 s lang mit Hochfrequenz (Leistung 0,2 Kw) gereinigt, die ersatzweise eingesetzte Prailscheibe wurde 10 s lang unter Anwendung einer EF-Spannung (0,4 Kw Leistung) vorbesprüht,,und anschliessend wurde die Cr3Pt-Legierung 30 s lang unter Anwendung einer HF-Spannung (0,4 IM Leistung) durch Aufsprühen abgelagert, so dass eine 75-R Å dicke Zwischenflächen-Bindeschicht für das Polytetrafluoräthylen-Telomer gebildet wurde. Die so behandelten Rasierklingen besassen ausgezeichnete Rasiereigenschaften und lange Rasier-tebensdauer.
• Obgleich vorstehend spezielle Ansführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind dem Fachmann auf diesem Gebiet selbstverständlich zahlreiche änderungen und Abwandlungen möglich. Aus diesem Grund soll die Erfindung keinesfalls auf die offenbarten Ausführungsformen und Einzelheiten beschränkt sein, sondern vielmehr alle innerhalb des erweiterten Schutzumfangs liegenden Änderungen und Abwandlungen mit eineschliessen.

Claims (11)

P a t e n t a n s p r U c h e

1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes, beispielsweise einer Rasierklinge, d a d u r c h g e k e n n -z e i c hen e t, dass ein dünner Überzug einer Legierung in Form einer intermetallischen Verbindung auf das darunterliegende Metall des Gegenstandes (bzw. des Substrats) aufgetragen wird, während der Gegenstand in einer Atmosphäre reduzierten Drucks gehalten wird, indem ein Prallstück mit aus den Metallen der Legierung bestehenden Komponenten einem an sich bekannten Ionenbeschuss ausgesetzt wird, wobei die Atome der Metalle vom Prallstück auf das Substrat übertragen werden und der Film aus der Legierung der intermetallischen Verbindung gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass Rasierklingen in mehreren Stapeln angeordnet werden, so dass die Klingenkörper in jedem Stapel in gegenseitiger Berührung stehen und die zugeschärften Schneidkanten der Rasierklingen aufeinander ausgerichtet sind, dass diese Stapel in einer Atmosphäre reduzierten Drucks gereinigt werden, um Verunreinigungen von den zugeschärften Kanten der Rasierklingen zu entf ernen, dass danach eine in gleichem Abstand von allen Stapeln angeordnete Prallstange einem lonenbeschuss ausgesetzt wird, wobei Stangenmaterial auf die gereinigten Schneidkanten der Rasierklingen übertragen und dort in einem dünnen Überzug gelagert wird, und dass schliesslich auf den abgelagerten Überzug eine das Rasieren erleichternde Beschichtung aufgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass die Stapel in kreisförmiger Anordnung um die Prallstange herum angeordnet werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Kammer, in welcher eine Atmosphäre reduzierten Drucks erzeugt werden kann, eine Einrichtung zur Halterung eines Stapels von Rasierklingen innerhalb der Kammer in einer Weise, dass die Klingenkörper flächig aneinander liegen und die zugeschärften Kanten der Rasierklingen aufeinander ausgerichtet sind, ein parallel zur Achse der Stapel angeordnetes Prallstück und eine elektrische Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Ionen zum Beschuss des Prallstücks, um von letzterem Material auf die Klingen schneidkanten zu übertragen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i -c h n e t, dass ein elektrisch leitfähiger, perforierter Zylinder das Prallstück umschliesst.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass das Prallstück ein längliches zylindrisches Glied ist und dass mehrere Rasierklingenstapel jeweils in gleichem Abstand vom Prallstück angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Axialausdehnung der Klingenstapel kleiner ist als die Lange des Prallstücks.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Prallstück einen Grundabschnitt aus einem N-Metall und getrennte, auf gleiche Abstände verteilte Elemente des N-Metalls aufweist, die am Grundabschnitt befestigt sind.

9. Prallelement zur Verwendung beim Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, dass seine dem lonenbeschuss ausgesetzte Oberfläche lediglich aus dem N-Metall und dem N-Metall in solchem Mengenverhältnis besteht, dass in der Legierung die gewünschten Mengenanteile dieser Metalle gewährleistet werden.

10. Prallelement nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass das M-Metall ein Grundelement bildet und dass eine Anzahl von Segmenten des N-Netalls unter Verbindung mit dem Grundelement an diesem befestigt ist.

11. Prallelement nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass es die Form einer länglichen Stange besitzt, deren freiliegende Oberfläche aus einander abwechselnden 3ändern des N-Metalls und des M-Metalls besteht.

L e e r s e i t e