(57)【要約】  オーステナイトの大部分をマルテンサイトに変換する冷間圧延プロセス、続いて、強化粒子を析出させ、６００ＨＶを上回る硬度を有する耐食性材料を生成する熱処理プロセスによって、オーステナイト構造を有し、かつ、特定の元素で過飽和した析出硬化可能な鉄系組成物から、ウェット・シェーブ用かみそりに用いるためのかみそり刃が生成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
約０．０１５％未満の炭素と、約７％から約１２％未満のクロムと、約８．７５％から約９．７５％のニッケルとを含み、６００ＨＶを上回る硬度を有する鉄系材料を含むことを特徴とするウェット・シェーブ用かみそりに用いるためのかみそり刃。
【請求項２】
約６２０ＨＶから約８００ＨＶまでの硬度を有し、固溶体中に約７％より多いクロムを含有することを特徴とする請求項１に記載のウェット・シェーブ用かみそりに用いるためのかみそり刃。
【請求項３】
前記鉄系材料の前記硬度が約８００ＨＶであり、前記材料は、固溶体中に約７％より多いクロムを含有することを特徴とする請求項１に記載のウェット・シェーブ用かみそりに用いるためのかみそり刃。
【請求項４】
前記鉄系材料は、８５％冷間圧延され、約７００ＨＶの硬度を有することを特徴とする請求項１に記載のウェット・シェーブ用かみそりに用いるためのかみそり刃。
【請求項５】
前記鉄系材料は、約９７％冷間圧延され、約７００ＨＶから８００ＨＶまでの硬度を有することを特徴とする請求項１に記載のウェット・シェーブ用かみそりに用いるためのかみそり刃。
【請求項６】
実質的にマルテンサイト構造を有するマトリックスを含む鉄系鋼基材と、
約０．０１５％未満の炭素と、
約９％から約１２％未満の量中に存在するクロム及びニッケルからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、
を含み、
クロム及びニッケルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、耐食剤として存在することを特徴とするかみそり刃。
【請求項７】
ケイ素、マンガン、モリブデン、チタン、銅、及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含み、前記少なくとも１つの元素は、強化剤として存在し、前記鋼の形成中に析出されることを特徴とする請求項６に記載のかみそり刃。
【請求項８】
コバルト、タンタル、ニオブ、バナジウム、及びタングステンからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のかみそり刃。
【請求項９】
前記炭素は、約０．０１０％未満であることを特徴とする請求項６に記載のかみそり刃。
【請求項１０】
前記約０．０１５％未満の炭素は、前記鉄系鋼中の炭化物中に結合される如何なる炭素をも含まないことを特徴とする請求項６に記載のかみそり刃。
【請求項１１】
前記クロムは、存在する場合、約１１．５％から約１２．５％までであることを特徴とする請求項６に記載のかみそり刃。
【請求項１２】
前記ニッケルは、存在する場合、約８．７５％から約９．７５％までであることを特徴とする請求項６に記載のかみそり刃。
【請求項１３】
ウェット・シェーブ用かみそりに用いるためのかみそり刃を生成する方法であって、前記方法は、
最大０．１重量％のＣ、最大０．７重量％のＳｉ、最大１．０重量％のＭｎ、約１０重量％から約１４重量％までの間のＣｒ、約７重量％から約１１重量％までの間のＮｉ、約０．５重量％から約０．６重量％までの間のＭｏ、約０．４重量％から約１．４重量％までの間のＴｉ、約０．５重量％から約４重量％までの間のＣｕ、約０．５重量％から約０.６重量％までの間のＡｌ、約０重量％から約０．９重量％までの間のＣｏ、最大０．１重量％のＮ、最大０．１重量％のＴａ、最大０．１重量％のＮｂ、及び約０．５重量％までの不純物を含むＦｅである残りの材料の組成を有する、出発原料を準備し、
前記出発原料は、冷間加工された状態、かつ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、又はＭｏの少なくとも１つに関して非平衡又は過飽和状態であり、
全体の厚さが少なくとも６０％減少するまで前記出発材料を冷間圧延し、
約３００℃から約６５０℃までの温度で前記冷間圧延された材料を熱処理し、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、又はＭｏの少なくとも１つを含有する強化析出物の分散体を形成させ、それにより該材料の硬度が少なくとも６００ＨＶまで増大され、
前記材料上に鋭利な刃先を形成する、
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記出発原料は、少なくとも５０容量％のオーステナイト、残りのマルテンサイト、及びＴｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｏ、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含有する強化析出物を含む微細構造を有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記冷間圧延するステップの後、前記材料の前記構造は、少なくとも７０容量％のマルテンサイトを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
クロム、白金、ロジウム、オスミウム、インジウム、及びクロム、白金、ロジウム、オスミウムをベースにした合金、及びそれらの混合物、セラミック、ダイヤモンド状炭素、アモルファス・ダイヤモンド、並びに高分子材料からなる群から選択される材料の少なくとも１つの層で鋭利な刃先を被覆するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記冷間圧延するステップは、
厚さが約８５％減少するまで前記出発材料を冷間圧延し、８時間約４２０℃の温度で前記冷間圧延された材料を熱処理し、約７００ＨＶの硬度を有する材料を形成させるステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記冷間圧延するステップは、
厚さが約９７％減少するまで前記出発材料を冷間圧延し、４時間４４０℃の温度で前記冷間圧延された材料を熱処理し、約７８５ＨＶの硬度を有する材料を形成させるステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェット・シェーブ用かみそりに用いるためのかみそり刃、かみそり刃を作製するための組成物、並びに、改善された耐食性及び高い硬度を有するウェット・シェーブ用かみそりのためのかみそり刃を生成するために、これらの組成物と共に使用する方法に関する。
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００５年５月２７日に出願された米国仮特許出願番号第６０／６８５，７１４号に基づく優先権を主張するものであり、その内容の全体が引用によりここに組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
ウェット・シェーブ用かみそりのためのかみそり刃は、一般に、約０．７重量％の炭素、及び約１２重量％のクロムを含有する鋼から製造される。これらのかみそり刃を製造するための従来のプロセスは、出発原料を、通常、約０．００３インチから０．００５インチまでの間である所望のかみそり刃の厚さになるまで、熱間圧延し、次いで冷間圧延する。次に、この圧延材料を熱処理して、圧延されたままの微細構造を、オーステナイト微細構造に変換する。熱処理に続いて、材料を急冷し、オーステナイト微細構造をマルテンサイト微細構造に少なくとも部分的に変換する。マルテンサイト微細構造は、かみそり刃用途に用いるには、あまりにも硬く、脆いので、材料を中間の焼き戻し温度でさらに熱処理して、マルテンサイトを部分的に変換し、これにより、より強靭で、より柔らかい微細構造が得られる。この従来の材料において、熱処理プロセスの結果生じる硬度及び靭性の増大は、材料中の炭素含有相の形成及び変態の結果である。この鋼中に形成された炭素含有相の大部分がクロムを含み、典型的には、４ｗｔ．％のクロムが炭化物の形態であり、約８ｗｔ．％のクロムは腐食の低減のためにそのまま残されている。このクロム量により、シェービング状態から生じる腐食が減少されるが、排除はされない。
【０００３】
上述のクロム炭素鋼材料は、伝統的に、かみそり刃の製造に用いられ、腐食する傾向を示した。腐食は、使用者にとって魅力がなく、かみそりの性能を減少させるものである。従って、耐食性である、かみそり刃用途に適した硬く強靭な材料を提供するために、多くの努力がなされてきた。
腐食を排除するのに十分なクロムが添加された場合、かみそり刃用途に用いるのに十分な硬度まで鋼を熱処理できないという事実のため、より多くのクロムを添加することによってかみそり刃鋼の耐食性を改善しようとする試みは、大部分が失敗に終わった。
【０００４】
機械的特性のために、炭素含有相に依存しない析出硬化ステンレス鋼が開発されてきた。そのような鋼が、米国特許第ＲＥ３６，３８９号、米国特許第５，６３２，８２６号、米国特許第５，７５９，３０８号、及び米国特許第６，４７５，３０７号において説明され、これらの特許は、引用によりここに明白に組み入れられる。
腐食を遅らせ、及び／又は摩擦を減少させるために、コーティングを塗布することによって、炭素鋼のかみそり刃の表面を改質しようとする多くの試みがなされてきた。クロム、貴金属、クロム基合金、及びそれらの混合物、セラミック、ダイヤモンド状炭素、アモルファス・ダイヤモンド、並びに、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）、Ｋｒｙｔｏｘ  １０００（商標）、及びＤｒｙｆｉｌｍ  ＬＸＥ（商標）等のポリマーのようなコーティングが使用されてきた（Ｔｅｆｌｏｎ、Ｋｒｙｔｏｘ  １０００、及びＤｒｙｆｉｌｍ  ＬＸＥは、ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社の製品である）。
【０００５】
業界においては、硬く、本質的に耐食性であるかみそり刃を提供する必要性及び要望が残っている。
前記を踏まえて、本発明の一般的な目的は、従来技術と関連した問題及び欠点を克服する、かみそり刃の製造に有用な材料を提供することである。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、一態様において、出発原料として準備される、耐食性のために相当量のクロム及びニッケルを含有し、かつ、チタン、アルミニウム、銅、ケイ素、及びモリブデンからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含有する、ウェット・シェーブ用かみそりのためのかみそり刃を製造するのに有用な低炭素（約０．１％未満）の析出硬化ステンレス鋼に存在する。第２群の元素（チタン、アルミニウム、銅、ケイ素、及びモリブデン）は、従来のクロム含有炭素鋼における強化及び硬度を提供する炭素含有析出物の機能に取って代わり、実行する強化析出物として存在する。
【０００７】
上述の出発原料はまた、出発原料が熱処理されてオーステナイト構造を示す場合、例えば、冷間圧延によって変形され、オーステナイト構造を、より硬くより靭性のマルテンサイト構造に少なくとも部分的に変換させ得ることを意味する、変態誘起塑性を示す。オーステナイトをマルテンサイトに変態させた後、材料を熱処理し、チタン、アルミニウム、銅、ケイ素、及びモリブデンのうちの１つ又はそれ以上の材料を含有する析出物の強化分散体を形成させることができる。適切なプロセス・ステップと共にこの析出硬化系ステンレス鋼を使用し、シェービング用途における高い耐食性と共に、６００ＨＶを上回る硬度、好ましくは８００ＨＶを上回る硬度を有する（１Ｋｇの加荷重で測定）かみそり刃を生成することができる。
【０００８】
従来技術に優る本発明の１つの利点は、改善された耐食性を有する組成に存在する。改善された耐食性は、増大した量の非炭化クロムの存在から生じるものである。炭化物構造中に結合しているクロムがより少ないため、腐食の基礎をなす酸化物の形成に対する耐性を提供するために、より多くのクロムが利用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、かみそり刃、並びにウェット・シェーブ用かみそりのためのかみそり刃の製造のための組成物及びプロセスに関する。結果として得られるかみそり刃は、特定の組成を有し、特定の処理シーケンスを用いて製造される。
表Ｉは、本発明のかみそり刃の製造に用いるための広範囲の好ましい組成を示す。表Ｉ中の百分率値は、重量パーセント（ｗｔ．％）でのものであり、他に特に示されない限り、本出願における全ての他の百分率値も同様である。
【００１０】
表Ｉ（ｗｔ．％で示される値）
2008545478.tif 000002
【００１１】
表Ｉに示されるような組成を有する本発明のかみそり刃においては、炭素含有量が限られ、炭素含有量は、従来のかみそり刃鋼に使用されるものよりかなり下回る。一実施形態においては、炭素含有量は、約０．０１５％未満であり、好ましくは約０．０１０％未満である。炭化物化合物において、炭素の効力は、析出し、強化効果を提供する能力に限られているので、ここで用いられる「炭素含有量」という用語は、存在する如何なる炭化物の炭素含有量をも除いたものである。炭素含有量をそのように制限することによって、炭化物化合物を用いて炭素含有量を提供することは除外されるか、又は少なくとも実質的に制限される。
【００１２】
好ましい組成においては、ケイ素もマンガンも必要とされない。しかしながら、組成中にケイ素又はマンガンのいずれかが存在する場合には、それらが、特定の強化析出物の形成に寄与することがある。ここで用いられる「強化析出物」という用語は、温度の低下と共に金属含有相の金属の溶解度が減少するため、合金の徐冷中に析出が生じる、合金の過飽和溶液から析出する金属含有相を示す。本発明においては、強化析出物の形成へのケイ素又はマンガンの寄与は、金属原子の均質な核生成によってもたらされ、それ自体の明確な結晶構造を持たず、かつ、高濃度の個々のケイ素原子又はマンガン原子を含有する凝集体を形成する。マトリックスと成長する凝集体との間の界面における整合歪みを発達させることによって、析出物が合金の強度を増大させる。
【００１３】
強化析出物はまた、モリブデン、チタン、銅、アルミニウムの元素、又はそれらの組み合わせの存在によって生じることもある。さらに、クロム、ニッケル、鉄、及びそれらの組み合わせが、強化析出物中に見出されることもある。
耐食性の促進のために、クロム及びニッケルが添加される。クロムは、強力なフェライト安定剤であり、組成物を、中程度の低温でオーステナイト微細構造に変換するために用いられる。低濃度においては、ニッケルは、組成物を焼なましする温度で、オーステナイト微細構造を形成する。高濃度においては、ニッケルはまた、組成物が急冷される又は冷間加工されるとき、オーステナイト構造のマルテンサイトへの変態を促進させる。
コバルトは随意的なものであるが、これを用いて、析出物の形成を増大させることができる。タンタル、ニオム、バナジウム、及びタングステンは、それぞれ約０．１％未満に制限されている。残りは鉄であり、通常の不純物の量は、全体で約０．５％までである。広い範囲においては、鉄は少なくとも５０％の量で、好ましい範囲においては少なくとも６５％の量で存在する。
【００１４】
上述の材料は、結果として得られる材料が均質であり、空隙及び含有物がないことに注意して、従来の鋼製造技術によって溶融され凝固される。次に、出発原料が、好ましくは熱間圧延によって、中間の厚さに処理され、この中間の厚さは、後に必要とされる冷間圧延量が、かみそり刃に用いるのに適した厚さを有するシート又はストリップをもたらすように選択される。
【００１５】
上に特定された材料は、初めは、オーステナイト範囲での熱間加工によって処理され、次いで冷却されるので、析出物形成材料（チタン、アルミニウム、銅、ケイ素、マンガン、及びモリブデン）の一部は、非平衡・過飽和状態にある。強度及び硬度を増大させる核生成及び粒子の成長を引き起こすことによって、過飽和元素を平衡方向に移動させる傾向がある熱力学的駆動力がある。しかしながら、粒子を生成する核生成及び成長プロセスは、約３００℃より低い温度では、極めて遅い。
【００１６】
冷間圧延ステップに続いて、約１分から２０時間までの時間、３００℃から６５０℃までの間の温度での熱処理によって、強化析出物が形成される。温度範囲は、約４２０℃から５００℃までの間であり、時間は、約２分から１０時間までの間であることが好ましい。結果として得られる微細構造は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、又はＭｏの少なくとも１つをベースにした強化粒子を含有する、主としてマルテンサイト構造を有するマトリックスを含む。
【００１７】
さらに、結果として得られる材料は、かみそり刃用途に適した厚さ及び約６００ＨＶ（１Ｋｇで測定）を上回る硬度、好ましくは、約６２０ＨＶから８００ＨＶまで（１Ｋｇで測定）の硬度を有し、マトリックス中に相当量のクロム（好ましくは、約９％より多くの）及びニッケルが存在する結果として、実質的な耐食性を有することになる。
【００１８】
最終的な材料の硬度は、特に、冷間圧延の程度、何らかの冷間圧延後の熱処理についての熱処理温度、及び、材料が熱処理温度に保持される時間によって決まる。ここで図１を参照すると、８５％冷間圧延材料について、異なる熱処理サイクルで得られた硬度が、１０でグラフにより示される。各々の熱処理サイクル（４時間サイクル、６時間サイクル、又は８時間サイクル）は、４２０℃から５００℃までの範囲に及ぶ。点１２で示されるように、試験された材料についての最大硬度の値は、材料が８時間４２０℃で保持された場合であり、約７００ＨＶであった。同様に処理されたサンプル（８時間サンプル）の場合、温度が上昇するに従って、硬度が落ちる。６時間サンプル及び４時間サンプルの場合、測定された高度は相応に低いが、温度が上昇しても安定した状態を保つように見える。
【００１９】
次に図２を参照すると、９７％の冷間圧延材料について、異なる熱処理サイクルで得られた硬度が、２０でグラフにより示される。上記のように、各々の熱処理サイクルは、４２０℃から５００℃までの範囲に及ぶ。点２２で示されるように、９７％の冷間圧延を用いる最大硬度の値は、材料が４時間４４０℃で保持された場合であり、約７８５ＨＶであった。４４０℃より上で処理された全ての９７％冷間圧延材料サンプルの場合、４時間サンプル及び８時間サンプルの硬度の値は、わずかに減少し、それぞれ約７７０ＨＶ及び７６０ＨＶで安定している。４８０℃における６時間サンプルの硬度は、増大するように見えた。
【００２０】
従来の研削技術を用いて、鋭利な刃先を、上述の材料から作製されたかみそり刃上に生成することができる。鋭利な刃先は、これらに限られるものではないが、クロム及びクロム基合金、種々の貴金属（これらに限られるものではないが、白金、ロジウム、イリジウム、及びオスミウムを含む）、クロム及び貴金属をベースにした合金並びにそれらの混合物、セラミック、ダイヤモンド状炭素、アモルファス・ダイヤモンド、並びにＴｅｆｌｏｎ（商標）、Ｋｒｙｔｏｘ１０００（商標）、及びＤｒｙｆｉｌｍ  ＬＸＥ（商標）等のポリマーを含む、従来のコーティングの１つ又はそれ以上の層で被覆することができる。
【００２１】
本発明は、その詳細な実施形態に関して示され説明されたが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を行い、その要素を同等物と置き換え得ることを理解するであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状態又は材料を本発明の教示に適合させるように、変更を行うことができる。従って、本発明は、上記の詳細な説明において開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、上記の説明の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】８５％の冷間圧延材料について、異なる熱処理サイクルで得られた硬度を示す、グラフ表示である。
【図２】９７％の冷間圧延材料について、異なる熱処理サイクルで得られた硬度を示す、グラフ表示である。
【図１】
2008545478.tif 000003
【図２】
2008545478.tif 000004
【国際調査報告】
2008545478.tif 000005
2008545478.tif 000006
2008545478.tif 000007