JP3071164B2 - Cutting tool manufacturing method - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電気かみそり刃や
その他の刃物に高硬度を有する材料の被膜を形成するた
めの刃物の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a blade for forming a coating of a material having high hardness on an electric razor blade or other blades.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の製造装置としては、例えば特開
昭６１-１０６７６７号公報や、特開昭６２-３８２号公
報に、刃物の刃先に真空蒸着処理を施しながら、イオン
注入処理を施し、刃先表面に硬質の混合層を形成する装
置がある。これらは先ず容器内に刃物母材を収納し、真
空排気を行ってから被膜形成のプロセスを行うが、一回
のプロセスで処理できる刃物母材の個数は１個か精々２
個程度であった。2. Description of the Related Art Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 61-106767 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 62-382 disclose an example of a manufacturing apparatus of this type in which an ion implantation process is performed while performing a vacuum deposition process on a cutting edge of a blade. There is a device for forming a hard mixed layer on the cutting edge surface. In these, first, the blade base material is housed in a container, and after performing vacuum evacuation, the film forming process is performed. The number of blade base materials that can be processed in one process is one or at most two.
It was about one.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の製
造方法では、一回のプロセスで処理できる刃物母材の個
数に限界があり、また刃物母材は静止状態で真空容器内
に置かれているため、被膜の形成にムラが生じる等の欠
点があった。As described above, in the conventional manufacturing method, there is a limit to the number of blade base materials that can be processed in one process, and the blade base material is placed in a vacuum vessel in a stationary state. As a result, there is a drawback such as unevenness in the formation of the coating.
【０００４】本発明が解決しようとする課題は、斯かる
従来技術の欠点に鑑み、一回のプロセスで処理できる刃
物母材の個数を増大させるとともに、形成された被膜の
ムラを減少させ、歩留まりを向上することである。[0004] In view of the drawbacks of the prior art, the problem to be solved by the present invention is to increase the number of blade base materials that can be processed in a single process, reduce unevenness of a formed film, and increase the yield. It is to improve.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の刃物の製造方法
は、真空チャンバを真空引きする第１工程と、第１の回
転軸の回りに自転自在な筒状母材ホルダを複数個有す
る、第２の回転軸の回りに自転自在なターンテーブル
を、該母材ホルダの周側面に装着された刃物母材が、イ
オンを照射するイオンガンの照射方向と略対向する位置
で停止させる第２工程と、前記母材ホルダを回転させ乍
ら、前記イオンガンによって、常温で気体となる原子の
イオンを前記刃物母材に照射すると共に、蒸発源より高
硬度材料の原子を前記刃物母材に向けて放射する第３工
程と、前記母材ホルダを回転させ乍ら、常温で気体とな
る、主として分子の雰囲気中で、前記蒸発源より高硬度
材料の原子を前記刃物母材に向けて放射する第４工程
と、からなることを特徴とする。A method of manufacturing a blade according to the present invention includes a first step of evacuating a vacuum chamber, and a plurality of cylindrical base material holders that can rotate around a first rotation axis. A second step of stopping a turntable that is rotatable around a second rotation axis at a position where a blade base material mounted on a peripheral side surface of the base material holder is substantially opposed to an irradiation direction of an ion gun for irradiating ions; While rotating the base material holder, the ion gun irradiates the blade base material with ions of atoms that become gas at room temperature, and directs atoms of a hard material from the evaporation source toward the blade base material. A third step of irradiating, while rotating the base material holder, irradiating atoms of a hard material from the evaporation source toward the blade base material from the evaporation source in a gaseous atmosphere at room temperature, mainly in a molecular atmosphere. It consists of 4 steps To.
【０００６】また、前記母材ホルダは、その断面形状が
正多角形、又は円形であることを特徴とする。[0006] The base material holder is characterized in that its cross-sectional shape is a regular polygon or a circle.
【０００７】更に、前記第１の回転軸は、前記第２の回
転軸と平行な関係であることを特徴とする。Further, the first rotation axis is parallel to the second rotation axis.
【０００８】また、前記イオンガンは、原子イオン、又
は分子イオンを照射することを特徴とする。[0008] The ion gun is characterized by irradiating atomic ions or molecular ions.
【０００９】前記の構成において、自転する母材ホルダ
に装着された個々の刃物母材に到達する常温で気体とな
る原子のイオン、及び高硬度材料の原子の数が平均化さ
れ且つ一度に処理できる母材の個数は増大する。In the above arrangement, the number of atoms of atoms that become gas at normal temperature and the number of atoms of high-hardness material that reach the individual blade base materials mounted on the rotating base material holder are averaged and processed at one time. The number of possible base materials increases.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下本発明の刃物の製造方法を実
現するための刃物の製造装置を図面の実施例について詳
細に説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a cutting tool manufacturing apparatus for realizing a cutting tool manufacturing method according to the present invention.
【００１１】第１図は本発明の製造方法を実施するため
の製造装置の概観斜視図、第２図は同じく正面図を示
し、第３図は同じく上面図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a manufacturing apparatus for carrying out the manufacturing method of the present invention, FIG. 2 is a front view thereof, and FIG. 3 is a top view thereof.
【００１２】これらの図において、１は１０-5〜１０-7
Ｔｏｒｒに排気される真空チャンバ、２は該真空チャン
バ１内の背面近傍において水平方向の回転軸（第２の回
転軸）３の回りで公転自在に設けられたターンテーブ
ル、４ａ〜４ｄは該ターンテーブル２表面において同心
円状に配置され、それ自身水平軸（第１の回転軸）５ａ
〜５ｄの回りで自転自在に設けられた筒状の母材ホルダ
である。In these figures, 1 is 10 -5 to 10 -7
A vacuum chamber 2, which is evacuated to Torr, is a turntable provided around a horizontal rotation axis (second rotation axis) 3 in the vicinity of a back surface in the vacuum chamber 1, and is rotatable around a rotation axis 3; It is arranged concentrically on the surface of the table 2 and itself has a horizontal axis (first rotation axis) 5a.
This is a cylindrical base material holder that is provided so as to be able to rotate around 5d.
【００１３】この母材ホルダ４ａ〜４ｄの周側面は薄い
平板状の母材を取り付けやすいように正多角形状に形成
されている。そして前記母材としては例えば電気かみそ
りの外刃として一般に用いられるＮｉ電鋳製の多数の髭
導入孔を有した薄型基板を用いた。The peripheral side surfaces of the base material holders 4a to 4d are formed in a regular polygonal shape so that a thin flat base material can be easily attached. As the base material, for example, a thin substrate having a large number of beard introduction holes made of Ni electroformed and generally used as an outer blade of an electric razor was used.
【００１４】一方、６は電子ビームにより高硬度材料と
してのジルコニウム（Ｚｒ）原子を蒸発させ、これを前
記母材ホルダ４ａ〜４ｄに向けて放射する蒸発源であ
り、７は前記母材ホルダ４ａ〜４ｄの方向に常温で気体
となる窒素原子のイオン（Ｎ+）を放射するか、或るい
は窒素ガス（Ｎ2）を供給するかのいずれかを行うこと
ができるアシストインガンである。On the other hand, reference numeral 6 denotes an evaporation source for evaporating zirconium (Zr) atoms as a high hardness material by an electron beam and radiating the zirconium (Zr) atoms toward the base material holders 4a to 4d. This is an assist gun that can either radiate nitrogen atom ions (N + ) that become a gas at room temperature in the direction of ４4d or supply nitrogen gas (N 2 ).
【００１５】次に前記ターンテーブル２と母材ホルダ４
ａ〜４ｄの公転及び自転機構について説明する。Next, the turntable 2 and the base material holder 4
The revolving and rotating mechanisms of a to 4d will be described.
【００１６】前記母材ホルダ４ａ〜４ｄはその回転軸５
ａ〜５ｄを前記テーンテーブル２の回転軸３に歯車結合
されており、ターンテーブル２と回転軸３とはその動力
伝達を適宜繁いだり、切り離したりすることができるよ
うにされている。即ち、前記回転軸３はターンテーブル
２の回転と母材ホルダ４ａ〜４ｄの両方の回転を担って
いる。The base material holders 4a to 4d have their rotating shafts 5
The gears a to 5d are gear-coupled to the rotation shaft 3 of the turntable 2 so that the power transmission between the turntable 2 and the rotation shaft 3 can be appropriately increased or cut off. That is, the rotating shaft 3 is responsible for rotating both the turntable 2 and the base material holders 4a to 4d.
【００１７】また、各構成部品の寸法関係について説明
すると、前記チャンバ１は高さ１０５５ｍｍ、幅８７５
ｍｍであり、直径７７０ｍｍの前記ターンテーブル２の
回転軸３はこのチャンバ１の左上から水平方向、垂直方
向に夫々３９５ｍｍずつ離れたところに位置し、直径２
８０ｍｍの前記母材ホルダ４ａ〜４ｄの回転軸５ａ〜５
ｄは前記回転軸３を中心とする直径４５０ｍｍの円周状
に等間隔で位置する。前記蒸発源６は、チャンバ1の底
面より１７８．２３ｍｍの高さで側面より１２２．５６
ｍｍ離れた場所にセットされる。The dimensional relationship between the components will be described. The chamber 1 has a height of 1055 mm and a width of 875 mm.
The rotation axis 3 of the turntable 2 having a diameter of 770 mm is located at a distance of 395 mm in the horizontal and vertical directions from the upper left of the chamber 1 and has a diameter of 2 mm.
80 mm of rotation shafts 5a-5 of the base material holders 4a-4d
d are positioned at equal intervals around a circumference of 450 mm in diameter around the rotating shaft 3. The evaporation source 6 is at a height of 178.23 mm from the bottom of the chamber 1 and 122.56 mm from the side.
mm.
【００１８】前記母材ホルダ４ａ〜４ｄは前記ターンテ
ーブル２の一回の公転で、夫々第２図の４ｄの位置に到
達し、ここで前記蒸発源６とイオンガン７による高硬度
被膜の形成処理が行われる。The base material holders 4a to 4d each reach the position of 4d in FIG. 2 by one revolution of the turntable 2, where the evaporation source 6 and the ion gun 7 form a high hardness coating. Is performed.
【００１９】この４ｄの位置は前記ターンテーブル２つ
の水平の中心線２aから５8．２５ｍｍ上方にあり、且つ
母材ホルダ４ｄの中心線８は前記中心線２ａに対して１
５°の傾きを持った位置にある。そして前記イオンガン
７の先端面は前記母材ホルダ４ｄから３００ｍｍ離れた
位置にあり、これから広がるビームの幅は母材ホルダ４
ｄの端面で略直径１５０ｍｍになる。The position 4d is located above the horizontal center line 2a of the two turntables by 58.25 mm, and the center line 8 of the base material holder 4d is positioned one position away from the center line 2a.
It is located at an angle of 5 °. The tip surface of the ion gun 7 is located at a position 300 mm away from the base material holder 4d, and the width of the beam spread from this position is determined by the base material holder 4d.
At the end face of d, the diameter becomes approximately 150 mm.
【００２０】尚、前記母材ホルダ４ａ〜４ｄは同時に全
てが自転してもよいし、４ｄの位置にあるもののみが自
転するようにしてもよい。Incidentally, all of the base material holders 4a to 4d may rotate at the same time, or only the material at the position 4d may rotate.
【００２１】次に前記装置を用いて前記Ｎｉ電鋳製母材
の表面にＺｒＮ被膜を形成する方法について説明する。Next, a method of forming a ZrN film on the surface of the Ni electroformed base material using the above-described apparatus will be described.
【００２２】先ず、各母材ホルダ４ａ〜４ｄの周側面に
多数の母材を装着する。そして、第２図の４ｄの位置に
最初に被膜を形成する母材が装着された母材ホルダ（例
えば４ａとする）を位置付ける。そして、真空チャンバ
１内を１０-5〜１０-7Ｔｏｒｒに排気し、母材ホルダ４
ａを１〜１５ｒｐｍの速度で回転させながら、アシスト
イオンガン７にＮ2ガスを供給し、Ｎ+イオンを取り出し
て、これを回転中の母材ホルダ４ａに装着された各母材
の表面に照射する。この時のＮ+イオンの加速電圧は、
７００ｅＶ、イオン電流密度は０．３８ｍＡ／ｃｍ2に
設定した。First, a large number of base materials are mounted on the peripheral side surfaces of the base material holders 4a to 4d. Then, a base material holder (for example, 4a) on which a base material for forming a film is first mounted is positioned at a position 4d in FIG. Then, the inside of the vacuum chamber 1 is evacuated to 10 -5 to 10 -7 Torr, and the base material holder 4 is evacuated.
While rotating a at a speed of 1 to 15 rpm, N 2 gas is supplied to the assist ion gun 7 to extract N + ions and irradiate the surface of each base material mounted on the rotating base material holder 4a. . At this time, the accelerating voltage of N + ions is
700 eV and the ion current density were set to 0.38 mA / cm 2 .
【００２３】一方、Ｎ+イオンの照射と同時に蒸発源６
を駆動し、Ｚｒ原子を蒸発させて前記母材ホルダ４ａに
装着された各母材の表面に放射する。この時のＺｒの蒸
発速度は母材表面における成膜速度に換算して１０００
Å／ｍｉｎ．に設定した。On the other hand, at the same time the evaporation source and the irradiation of the N + ions 6
Is driven to evaporate Zr atoms and radiate them to the surface of each base material mounted on the base material holder 4a. At this time, the evaporation rate of Zr is 1000 in terms of the deposition rate on the base material surface.
Å / min. Set to.
【００２４】以上の工程を２分から５分程度行い、母材
表面に膜厚０．０２５〜０．０５μｍのＺｒＮの第１薄
膜層９を形成する（第４図参照）。尚、第４図において
１０は母材を表している。By performing the above steps for about 2 to 5 minutes, a first thin film layer 9 of ZrN having a thickness of 0.025 to 0.05 μm is formed on the surface of the base material (see FIG. 4). In FIG. 4, reference numeral 10 denotes a base material.
【００２５】次にＮ+イオンの照射を止めて、前記イオ
ンガン７よりＮ2を前記チャンバ１内に供給するととも
に、このＮ2雰囲気中で蒸発源４よりＺｒ原子を母材１
０の表面に向かって放射した。この間も前記母材ホルダ
４ａは回転を続けていた。そしてこの時のＺｒの蒸発速
度は母材１０表面における成膜速度に換算して１０００
Å／ｍｉｎ．に設定した。Next, irradiation of N + ions is stopped, N 2 is supplied from the ion gun 7 into the chamber 1, and Zr atoms are converted from the evaporation source 4 into the base material 1 in the N 2 atmosphere.
Emitted toward the zero surface. During this time, the base material holder 4a continued to rotate. The evaporation rate of Zr at this time is 1000 when converted into the film formation rate on the surface of the base material 10.
Å / min. Set to.
【００２６】以上の工程を２５分から３０分程度行い、
前記第１薄膜層９の表面に膜厚０．２６〜０．２９μｍ
を揺するもう１層のＺｒＮの第２薄膜層１１を形成し
た。The above steps are performed for about 25 to 30 minutes,
The thickness of the first thin film layer 9 is 0.26 to 0.29 μm.
Another ZrN second thin film layer 11 was formed.
【００２７】これらの工程の結果、母材１０表面に膜厚
０．３μｍのＺｒＮ被膜が形成されることになる。尚、
この例ではアシストイオンを用いたときには母材１０表
面での温度上昇が７℃／ｍｉｎ．、ガス雰囲気のみでの
利用では２℃／ｍｉｎ．である。As a result of these steps, a 0.3 μm thick ZrN film is formed on the surface of the base material 10. still,
In this example, when assist ions are used, the temperature rise on the surface of the base material 10 is 7 ° C./min. 2 ° C./min. It is.
【００２８】こうして母材ホルダ４ａの母材に対する被
膜形成工程が終わると、前記ターンテーブル2を１／４
回転させ、４ｄの位置に次の母材ホルダ４ｂを位置せし
め、母材ホルダ４ａの場合と同様に被膜を形成し、以後
母材ホルダ４ｃ、４ｄにもこの作業を繰り返す。When the step of forming a film on the base material of the base material holder 4a is completed, the turntable 2 is moved to a 1/4 position.
By rotating, the next base material holder 4b is positioned at the position of 4d, a coating is formed in the same manner as in the case of the base material holder 4a, and thereafter, this operation is repeated for the base material holders 4c and 4d.
【００２９】第5図、第6図はイオンガンの出力を夫々５
００ｅＶ、９００ｅＶに設定し、成膜時間と母材表面温
度との関係をグラフ化したものである。FIGS. 5 and 6 show the output of the ion gun 5 respectively.
It is set to 00 eV and 900 eV, and graphs the relationship between the film formation time and the base material surface temperature.
【００３０】両図中上の直線は母材ホルダ４ａ〜４ｄを
静止させた状態のときを表し、下の直線は前述の条件で
回転させた時を夫々示している。いずれの図においても
母材ホルダ４ａ〜４ｄを回転させたときのほうが制止さ
せたときよりも温度上昇が減少している。The upper straight line in both figures represents a state in which the base material holders 4a to 4d are stationary, and the lower straight line represents a state in which the base material holders 4a to 4d are rotated under the above-described conditions. In each of the figures, the temperature rise is smaller when the base material holders 4a to 4d are rotated than when the base material holders 4a to 4d are stopped.
【００３１】また、形成された母材表面の被膜を観察し
た結果、母材表面全域にわたって略均一な膜が得られ、
これは一つの母材ホルダ、或いは前記母材ホルダに装着
された母材に対しても同じ結果が得られた。Further, as a result of observing the formed film on the surface of the base material, a substantially uniform film was obtained over the entire surface of the base material.
The same result was obtained for one base material holder or the base material mounted on the base material holder.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、母材表面に被膜を形成するプロセスで母材ホ
ルダを自転させることにより均一な被膜が得られ、且つ
母材ホルダの使用により、一回の真空排気で処理できる
母材の個数を増大させることが可能となる。As is apparent from the above description, according to the present invention, a uniform coating can be obtained by rotating the base material holder in the process of forming the coating on the base material surface, The use makes it possible to increase the number of base materials that can be processed by one evacuation.
【図１】本発明装置の概観斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a device of the present invention.
【図２】本発明装置の概観斜視図正面図である。FIG. 2 is a schematic perspective front view of the device of the present invention.
【図３】本発明装置の概観斜視図上面図である。FIG. 3 is a schematic perspective top view of the device of the present invention.
【図４】被膜の形成された母材の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a base material on which a coating is formed.
【図５】イオンエネルギが相異なる場合の成膜時間と母
材表面温度の変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a change in film formation time and a base material surface temperature when ion energies are different.
【図６】イオンエネルギが相異なる場合の成膜時間と母
材表面温度の変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a change in film formation time and a base material surface temperature when ion energies are different.
１ …チャンバ ２ …ターンテーブル ４ａ〜４ｄ…母材ホルダ ６ …蒸発源 ７ …イオンガン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chamber 2 ... Turntable 4a-4d ... Base material holder 6 ... Evaporation source 7 ... Ion gun
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−106767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−161155（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−42672（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−6684（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 B26B 21/60 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-106767 (JP, A) JP-A-63-161155 (JP, A) JP-B-56-42672 (JP, B2) JP-B-57 6684 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58 B26B 21/60
Claims (4)
と、 第１の回転軸の回りに自転自在な筒状母材ホルダを複数
個有する、第２の回転軸の回りに自転自在なターンテー
ブルを、該母材ホルダの周側面に装着された刃物母材
が、イオンを照射するイオンガンの照射方向と略対向す
る位置で停止させる第２工程と、 前記母材ホルダを回転させ乍ら、前記イオンガンによっ
て、常温で気体となる原子のイオンを前記刃物母材に照
射すると共に、蒸発源より高硬度材料の原子を前記刃物
母材に向けて放射する第３工程と、 前記母材ホルダを回転させ乍ら、常温で気体となる、主
として分子の雰囲気中で、前記蒸発源より高硬度材料の
原子を前記刃物母材に向けて放射する第４工程と、から
なることを特徴とする刃物の製造方法。1. A first step of evacuating a vacuum chamber, and a turntable rotatable about a second rotation axis, the turntable having a plurality of cylindrical base material holders rotatable about a first rotation axis. A second step of stopping the blade base material mounted on the peripheral side surface of the base material holder at a position substantially opposite to the irradiation direction of the ion gun for irradiating ions, and rotating the base material holder, A third step of irradiating the blade base material with ions of atoms that become gaseous at normal temperature by an ion gun, and radiating atoms of a hard material toward the blade base material from an evaporation source; and rotating the base material holder. A fourth step of radiating atoms of the hard material from the evaporation source toward the blade base material in an atmosphere of molecules, which becomes a gas at ordinary temperature, mainly in a molecular atmosphere. Production method.
角形、又は円形であることを特徴とする請求項１記載の
刃物の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the base material holder has a regular polygonal or circular cross section.
と平行な関係であることを特徴とする請求項１記載の刃
物の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the first rotation axis is parallel to the second rotation axis.
子イオンを照射することを特徴とする請求項１記載の刃
物の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the ion gun irradiates an atomic ion or a molecular ion.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP9238515A JP3071164B2 (en) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | Cutting tool manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP9238515A JP3071164B2 (en) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | Cutting tool manufacturing method |
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| JPH10121242A JPH10121242A (en) | 1998-05-12 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110629169B (en) * | 2019-10-29 | 2024-02-27 | 苏州华楷微电子有限公司 | Revolution type semiconductor evaporation table |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP9238515A patent/JP3071164B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH10121242A (en) | 1998-05-12 |
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Legal Events
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |