Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CUTTING BLADE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/056307
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a cutting blade and to a method for the production thereof. The cutting blade comprises a metal substrate having a first cutting surface and a second cutting surface, which include a cutting edge, wherein at least one DLC hard-material layer is deposited on the substrate and at least one top layer applied in a wet process is deposited on the DLC hard-material layer on the side facing away from the substrate, and wherein the one top layer comprises, directly on the cutting edge, no top layer or a top layer having a layer thickness which is reduced in comparison with the rest of the top layer. The present invention also relates to a method for producing cutting blades of this type.

Inventors:
MAYER ROMAN (DE)
BOERNER CORNELIUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/072641
Publication Date:
March 21, 2024
Filing Date:
August 17, 2023
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
WMF GMBH (DE)
International Classes:
C23C14/06; A61B17/00; B05D5/08; B05D7/14; B26B9/02; B26B21/60; C23C14/34; C23C28/00
Foreign References:
EP2323819B12012-10-24
EP2731760B12015-12-30
EP2495081B12014-05-07
US6289593B12001-09-18
DE102019200681A12020-07-23
EP3683332A12020-07-22
DE102004052068B42008-04-03
EP2714964B12015-07-08
DE102008021912C52018-01-11
EP2017366B12012-10-17
DE102015101782B42018-07-26
EP1915472B12018-09-05
Other References:
BARROSO GILVAN ET AL: "Polysilazane-Based Coatings with Anti-Adherent Properties for Easy Release of Plastics and Composites from Metal Molds", ADVANCED MATERIALS INTERFACES, vol. 7, no. 10, 1 May 2020 (2020-05-01), DE, pages 1901952, XP055929336, ISSN: 2196-7350, Retrieved from the Internet [retrieved on 20231018], DOI: 10.1002/admi.201901952
WEIDNER D.E. ET AL: "Role of Surface Tension Gradients in Correcting Coating Defects in Corners", JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, vol. 179, no. 1, 1 April 1996 (1996-04-01), US, pages 66 - 75, XP093092539, ISSN: 0021-9797, DOI: 10.1006/jcis.1996.0189
DATAPHYSICS INSTRUMENTS: "Surface tension values of some common test liquids for surface energy analysis", 1 September 2017 (2017-09-01), pages 1 - 5, XP093092633, Retrieved from the Internet [retrieved on 20231018]
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB (DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche Verfahren zur Herstellung einer Schneidklinge (1), bei dem a) auf einem Substrat (2) mit einer ersten Schneidenfläche (3) und einer zweiten Schneidenfläche (4), die eine Schneidkante (5) einschließen, mittels physikalischer Dampfphasenabscheidung (PVD) eine DLC-Hartstoffschicht (6) abgeschieden wird, b) eine Beschichtungslösung mittels Tauch- und/oder Sprühverfahren auf der DLC-Hartstoffschicht (6) appliziert wird, wobei die Beschichtungslösung eine Oberflächenspannung von 18 bis 40 mJ/m2 aufweist, und c) die Beschichtungslösung unter Ausbildung der Deckschicht (7) getrocknet wird, wobei sich die Beschichtungslösung aufgrund ihrer Oberflächenspannung von der Schneidkante (5) zurückzieht, so dass unmittelbar an der Schneidkante (5) keine Deckschicht (7) oder eine Deckschicht (7) mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht (7) reduzierten Schichtdicke vorliegt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht (6) amorphen Kohlenstoff, insbesondere tetraedrisch amorphen Kohlenstoff enthält oder hieraus besteht. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht (6) mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 5 pm, bevorzugt von 2 bis 4 pm und besonders bevorzugt von 2,5 bis 3,5 pm auf dem Substrat (2) abgeschieden wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) unmittelbar an der Schneidkante (5) eine Deckschicht (7) mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht (7) um den Faktor 3, bevorzugt um den Faktor 5, besonders bevorzugt um den Faktor 10 reduzierte Schichtdicke, gebildet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Deckschicht (7) mit einer Dicke im Bereich von 0,2 bis 3 pm, bevorzugt von 0,5 bis 2,5 pm und besonders bevorzugt von 1 bis 2 pm auf der DLC-Hartstoffschicht (6) abgeschieden wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslösung eine Oberflächenspannung im Bereich von 20 bis 30 mJ/m2, besonders bevorzugt von 22 bis 26mJ/m2 aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslösung ein Polysilazan enthält. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Material des metallischen Substrats ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Keramik, Hartmetall und Kombinationen hiervon, insbesondere einem Edelstahl, bevorzugt einem Edelstahl mit dem Stahlschlüssel 1.4116, 1.4125, 1.4031, 1.4028, 1.4021, 1.4034, 1.4122 oder 1.4006. 9. Schneidklinge (1) enthaltend ein metallisches Substrat (2) mit einer ersten Schneidenfläche (3) und einer zweiten Schneidenfläche (4), die eine Schneidkante (5) einschließen, wobei auf dem Substrat (2) mindestens eine DLC-Hartstoffschicht (6) und auf der DLC-Hartstoffschicht (6) auf der vom Substrat (2) abgewandten Seite mindestens eine im Nassverfahren aufgebrachte Deckschicht (7) abgeschieden ist und wobei die eine Deckschicht (7) unmittelbar an der Schneidkante (5) keine Deckschicht (7) oder eine Deckschicht (7) mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht (7) reduzierten Schichtdicke aufweist.

10. Schneidklinge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht (6) amorphen Kohlenstoff, insbesondere tetraedrisch amorphen Kohlenstoff enthält oder hieraus besteht.

11. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht (6) eine Härte von mindestens 30 GPa, bevorzugt mindestens 34 GPa, besonderes bevorzugt von 38 GPa bis 45 GPA aufweist.

12. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht (6) eine Dicke im Bereich von 1 bis 5 pm, bevorzugt von 2 bis 4 pm und besonders bevorzugt von 2,5 bis 3,5 pm aufweist.

13. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht Polysilazan enthält oder aus Polysilazan besteht.

14. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar an der Schneidkante (5) die Deckschicht (7) eine im Vergleich zur restlichen Deckschicht (7) um den Faktor 3, bevorzugt um den Faktor 5, besonders bevorzugt um den Faktor 10 reduzierte Schichtdicke, aufweist.

15. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (7) eine Dicke im Bereich von 0,2 bis 3 pm, bevorzugt von 0,5 bis 2,5 pm und besonders bevorzugt von 1 bis 2 pm aufweist.

16. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht eine Oberflächenrauheit Ra von 0,05 bis 0,22 pm, bevorzugt von 0,08 bis 0,20 pm aufweist.

17. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des metallischen Substrats ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Keramik, Hartmetall und Kombinationen hiervon, insbesondere einem Edelstahl, bevorzugt einem Edelstahl mit dem Stahlschlüssel 1.4116.

18. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen erster Schneidenfläche (3) und zweiter Schneidenfläche (4) im Bereich von 15° bis 40°, bevorzugt von 20° bis 35° und besonders bevorzugt von 25° bis 32° beträgt.

19. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (5) einen Verrun- dungsradius von 1 bis 6 pm, bevorzugt von 1,5 bis 5 und besonders bevorzugt von 2 bis 4 pm aufweist.

20. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 9 bis 19 und herstellbar nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Description:
Schneid klinge und Verfahren zu deren Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidklinge und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Schneidklinge weist ein metallisches Substrat mit einer ersten Schneidfläche und einer zweiten Schneidfläche auf, die eine Schneidkante einschließen, wobei auf dem Substrat mindestens eine DLC- Hartstoffschicht und auf der DLC-Hartstoffschicht auf der vom Substrat abgewandten Seite mindestens eine im Nassverfahren aufgebrachte Deckschicht abgeschieden ist und wobei die eine Deckschicht unmittelbar an der Schneid- kante keine Deckschicht oder eine Deckschicht mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht reduzierten Schichtdicke aufweist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger Schneidklingen. Gemäß dem Stand der Technik gibt es zahlreiche Erfindungen welche zum Ziel haben, die Schneidleistung von Messer, Schneiden, Scheren oder ähnlichen Werkzeugen durch Beschichtungen zu optimieren. Alle der folgend aufgeführ- ten Schutzrechte sind jedoch nicht oder nur eingeschränkt auf Haushaltsschneiden aus herkömmlichen nichtrostenden Edelstählen gemäß DIN EN 10020 (Juli 2000) anwendbar.

So beschreibt die EP2495081B1 ein Schneidwerkzeug mit einer Beschichtung aus feinkristallinem Diamant. Diese wird in einem Heißdraht-CVD-Verfahren aufgebracht bei typischen Substrattemperaturen zwischen 600°C bis 900°C. Das Substrat besteht hierbei aus temperaturbeständigen Werkstoffen, wie Titan, Nickel, Niob, Wolfram, Hartmetallen oder Keramiken. Diese Temperaturen liegen deutlich über der Anlasstemperatur von Edelstählen. Ein Wechsel des Werkstoffs auf einen der genannten würde darüber hinaus zu einer deutlichen Kostensteigerung für Haushaltsmesser führen.

Die US 6,289,593 Bl beschreibt eine Rasierklinge mit einer DLC-Schicht und einer Kantenverrundung kleiner als 1200 Angström (entspricht 0,12pm) und einer Schichtstärke von mindestens 400 bis 2000 Angström (entspricht 0,04pm bis 0,2pm). Solch kleinen Kantenverrundungen und geringen Schichtstärken sind jedoch nicht ausreichend, um die Schneidhaltigkeit eines Haushaltsmessers wesentlich zu steigern. Dies liegt an den raueren Einsatzbedingungen und der Handhabung eines Haushaltsmessers im Vergleich zu einer Rasierklinge.

In DE 10 2019 200 681 Al wird ein mehrlagiges Schneidwerkzeug aufgeführt, bei der die mittlere Schicht aus hybridisiertem Kohlenstoff besteht, welche die Schneidkante ausbildet. Da sich die Schichtstärke solcher Schichten im Mikrometer-Bereich befindet, ist aus fertigungstechnologischer Sicht eine kostengünstige Umsetzung nicht möglich. Hierbei müsste die Schneidkante mikrometergenau freigeschliffen werden, was einen hohen Aufwand bedeutet. Bei der Applikation größerer Schichtstärken über thermisches Spritzen besteht der Nachteil in der Reduktion der Korrosionsbeständigkeit typischer Messerwerkstoffe aus Edelstahl. Darüber hinaus ist die Herstellung eines solchen beschriebenen mehrlagigen Aufbaus für Konsumgüter und insbesondere für Messer mit komplexen Geometrien nicht ökonomisch möglich.

Die EP 3 683 332 Al beschreibt ebenfalls eine Beschichtung aus hybridisiertem Kohlenstoff auf einem Trägersubstrat, welche aber im Unterschied zur DE102019200681A1 eine dreidimensionale Strukturierung aufweist. Diese Strukturierung kann durch eine Maskierung erreicht werden, was aber sehr aufwendig ist. Eine nachträgliche Laserbearbeitung hat neben dem Zusatzaufwand den Nachteil, dass die Korrosionsbeständigkeit eines Edelstahl- Substrates aufgrund des thermischen Energieeintrags herabgesetzt werden würde.

In DE 10 2004 052 068 B4 wird ein Schneidwerkzeug mit einer Trägerschicht aus Metall und einer zweiten Schicht aus diamantartigen Kohlenstoff beschrieben. Hierbei ist lediglich die maximale Kantenverrundung, nicht jedoch die Schichtstärke definiert. Beide Parameter sind jedoch essentiell für eine gute initiale Schärfe als auch für die möglichst lange Aufrechterhaltung der Schneidleistung.

In EP 2 714 964B1 wird ein Holzbearbeitungswerkzeug genannt mit einer definierten Schichtstärke und Schneidkantenverrundung. Sollte die in Anspruch 1 genannte Gleitschicht jedoch weggelassen werden, was für eine kostengünstige Lösung essentiell ist, würde dies in anderen Schichtstärken als auch Kan- tenverrundungen resultieren. Somit soll ein kostenintensives Mehrschichtsystem, bestehend aus Gleitschicht und Funktionsschicht, welches in einem zweistufigen Prozess beschichtet wird vermieden werden. Des Weiteren beschreibt das Patent einen Grundkörper aus Hartmetall, HSS, Keramik oder einem Cermet, was für Haushaltsmesser keinen geeigneten Werkstoff darstellt.

Eine weitere Problematik die mit der Beschichtung von Konsumgütern einhergeht ist eine wachsende Rauheit durch den DLC-Schichtauftrag. Dieser Effekt wird mit wachsender Schichtdicke verstärkt. Ursächlich sind Schichtwachstumsfehler - sogenannten Droplets. Eine Lösung wäre der Einsatz eines anderen Beschichtungsverfahrens zum Beispiel HiPIMS bzw. Hochenergieimpulsmagnetronsputtern, wie in der DE 10 2008 021 912 C5 oder EP 2 017 366 Bl beschrieben. Dies würde aber hohe Kosten verursachen und das Problem lediglich reduzieren.

Generell neigen Kohlenstoffschichten zu einer reduzierten Reinigbarkeit bei Verschmutzung. Dieses Problem wird bei erhöhter Rauheit noch verstärkt, bis hin zu dem Grad, dass eine adäquate Reinigung mit haushaltsüblichen Mitteln nicht mehr möglich ist.

DE 10 2015 101 782 B4 beschreibt eine Gleitschicht aufgebracht auf eine DLC- Schicht. Hierbei wird ein DLC- oder PLC -Schicht beschrieben, welche zu keiner Reduktion der Rauheit führt bzw. die gesteigerte Rauheit der DLC- Grundschicht nicht eliminiert. Des Weiteren widerstrebt die Affinität von Lebensmitteln zu kohlenstoffhaltigen Schichten einer leichten Reinigbarkeit. Zusätzlich würde ein weiterer PVD- oder CVD-Prozess hohe Kosten verursachen und vermutlich zu einer steigenden Schneidkantenverrundung und somit zu einer reduzierten Schärfe führen.

EP 1 915 472 Bl beschreibt ebenfalls einen mehrlagigen Aufbau aus einer harten tetraedischen Kohlenstoffzwischenschicht und einer weicheren amorphen Kohlenstoffdeckschicht. Die Nachteile in Bezug auf den Schichtauftrag als auch des Schichtmaterials an sich entsprechen der vorig angeführten Patentschrift.

Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bestehenden Nachteile zu eliminieren und eine Schneidklinge bereitzustellen, die sowohl im Anlieferzustand scharf ist, als auch bei zunehmender Belastung die Schärfe bzw. Schneidleistung möglichst lang aufrechterhält. Darüber hinaus soll die Schneidklinge mit haushaltsüblichen Mitteln einfach zu reinigen sein. Zudem sollen die Schneidklingen mit kostengünstigen Verfahren herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung einer Schneidklinge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Schneidklinge mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die weiteren abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Schneidklinge bereitgestellt, bei dem a) auf einem Substrat mit einer ersten Schneidfläche und einer zweiten Schneidfläche, die eine Schneidkante einschließen, mittels phy- sikalischer Dampfphasenabscheidung (PVD) eine DLC-

Hartstoffschicht abgeschieden wird, b) eine Beschichtungslösung mittels Tauch- und/oder Sprühverfahren auf der DLC-Hartstoffschicht appliziert wird, wobei die Beschichtungslösung eine Oberflächenspannung von 18 bis 40 mJ/m 2 aufweist, und c) die Beschichtungslösung unter Ausbildung der Deckschicht getrocknet wird, wobei sich die Beschichtungslösung aufgrund ihrer Oberflächenspannung von der Schneidkante zurückzieht, so dass unmittelbar an der Schneidkante keine Deckschicht oder eine Deckschicht mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht reduzierten Schichtdicke vorliegt.

Es ist bevorzugt, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht amorphen Kohlenstoff, insbesondere tetraedrisch amorphen Kohlenstoff enthält oder hieraus besteht. Vorteilhaft an einer Schicht aus tetraedrisch amorphen Kohlenstoff ist die herausragende Härte und somit deren Verschleißfestigkeit. Darüber hinaus sind aber auch weitere Hartstoffschichten denkbar, welche im PVD-, PECVD-, CVD-Verfahren oder über thermisches Spritzen appliziert werden können.

Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen weist die Schneidklinge gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, dass sowohl eine gute anfängliche Schärfe gewährleistet, als auch eine langanhaltende Schneidhaltigkeit sicherstellt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, die mindestens eine DLC- Hartstoffschicht mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 5 pm, besonders bevorzugt von 2 bis 4 pm und weiter bevorzugt von 2,5 bis 3,5 pm auf dem Substrat abgeschieden wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in Schritt c) unmittelbar an der Schneidkante eine Deckschicht mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht um den Faktor 3, bevorzugt um den Faktor 5, besonders bevorzugt um den Faktor 10 reduzierte Schichtdicke, gebildet wird. Es ist bevorzugt, dass die mindestens eine Deckschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,2 bis 3 um, bevorzugt von 0,5 bis 2,5 um und besonders bevorzugt von 1 bis 2 um auf der DLC-Hartstoffschicht abgeschieden wird. Hierbei ist sicherzustellen, dass die Schichtdicken in einem definierten Prozessfenster bleiben. So ist eine gewisse Schichtstärke zur Einebnung der Mikrorauheit nötig. Darüber hinaus sollte eine gewisse Schichtstärke aus Kosten- und Schichthaftungsgründen nicht überschritten werden.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Beschichtungslösung eine Oberflächenspannung im Bereich von 20 bis 30 mJ/m 2 , besonders bevorzugt von 22 bis 26mJ/m 2 aufweist.

Der Auftrag der Beschichtung bzw. der komplette Beschichtungsprozess sollte vorzugsweise unterhalb 250°C, bevorzugt unterhalb 220°C, besonders bevorzugt unterhalb 200°C stattfinden.

Vorzugsweise enthält die Beschichtungslösung ein Polysilazan oder besteht daraus. Hierbei ist kein kostenintensiver Vakuumprozess nötig. Diese kann nach entsprechender Vorreinigung mit Lösemitteln per Sprühen oder Tauchen appliziert werden. Hierbei ist kein kostenintensiver Vakuumprozess nötig. Zusätzlich ist die Polysilazanschicht im pH-Bereich von 3 bis 12 stabil.

Neben Polysilazanschichten können vorzugsweise auch Glas- bzw. glasartige Schichten oder Hybridschichten, Schichten auf Basis von Keramiken oder sonstige Antifingerprint-Beschichtungen sowie Polymerharz- oder Fluoropolymerschichten verwendet werden.

Es ist bevorzugt, dass das Material des metallischen Substrats ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Keramik, Hartmetall und Kombinationen hiervon, insbesondere einem Edelstahl. Ein bevorzugtes Substrat sind nichtrostende Edelstähle mit mindestens 10,5% Chrom und höchstens 1,2% Kohlenstoff, bevorzugt mehr als 12% Chrom und weniger als 0,8% Kohlenstoff, besonders bevorzugt mehr als 14% Chrom und 0,4-0, 6% Kohlenstoff. Besonders bevorzugt ist ein Edelstahl mit dem Stahlschlüssel 1.4116, 1.4125, 1.4031, 1.4028, 1.4021, 1.4034, 1.4122 oder 1.4006. Weitere geeignete Stahl- schlüssel sind www.edelstahl-rostfrei.de/fileadmin/user upload/ISER/images Martensite final.pdf zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird auch eine Schneidklinge bereitgestellt, die ein metallisches Substrat mit einer ersten Schneidfläche und einer zweiten Schneidfläche, die eine Schneidkante einschließen, enthält, wobei auf dem Substrat mindestens eine DLC-Hartstoffschicht und auf der DLC-Hartstoffschicht auf der vom Substrat abgewandten Seite mindestens eine im Nassverfahren aufgebrachte Deckschicht abgeschieden ist und wobei die eine Deckschicht unmittelbar an der Schneidkante keine Deckschicht oder eine Deckschicht mit einer im Vergleich zur restlichen Deckschicht reduzierten Schichtdicke aufweist.

Dabei ist es bevorzugt, dass die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht amorphen Kohlenstoff, insbesondere tetraedrisch amorphen Kohlenstoff enthält oder hieraus besteht. Eine tetraedrisch amorphe Kohlenstoff-Schicht ist aufgrund der herausragenden Härte und somit deren Verschleißfestigkeit besonders geeignet.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die mindestens eine DLC- Hartstoffschicht bevorzugt eine Härte von mindestens 30 GPa, besonders bevorzugt mindestens 34 GPa und ganz besonderes bevorzugt von 38 GPa bis 45 GPA aufweist.

Vorzugsweise weist die mindestens eine DLC-Hartstoffschicht eine Dicke im Bereich von 1 bis 5 pm, bevorzugt von 2 bis 4 pm und besonders bevorzugt von 2,5 bis 3,5 pm auf.

Die Deckschicht enthält oder besteht vorzugsweise aus Polysilazan, da Poly- silazan im pH-Bereich von 3 bis 12 stabil ist. Die Deckschicht aus Polysilazan weist eine gute chemische als auch mechanische Beständigkeit auf. Hierbei unterstützt die kovalente Bindung zum Substrat bzw. zur darunterliegenden DLC-Schicht.

Die Deckschicht sollte eine gute Schichthaftung zum Substrat bzw. zur darunterliegenden DLC-Schicht aufweisen. Dabei weist die Deckschicht bevorzugt Gitterschnitt-Kennwerte von 0 bis 2, besonders bevorzugt von 0 bis 1, besonders bevorzugt von 0 auf, bestimmt gemäß DIN EN ISO 2409.

Neben Polysilazanschichten können vorzugsweise auch Glas- bzw. glasartige Schichten oder Hybridschichten, Schichten auf Basis von Keramiken oder sonstige Antifingerprint-Beschichtungen sowie Polymerharz- oder Fluoropolymerschichten verwendet werden.

Es ist bevorzugt, dass unmittelbar an der Schneidkante die Deckschicht eine im Vergleich zur restlichen Deckschicht um den Faktor 3, bevorzugt um den Faktor 5, besonders bevorzugt um den Faktor 10 reduzierte Schichtdicke, aufweist.

Weiter ist es bevorzugt, dass die Deckschicht eine Dicke im Bereich von 0,2 bis 3 pm, bevorzugt von 0,5 bis 2,5 pm und besonders bevorzugt von 1 bis 2 pm aufweist.

Die Deckschicht weist bevorzugt eine Oberflächenrauheit Ra von 0,05 bis 0,22 pm, besonders bevorzugt von 0,08 bis 0,20 pm auf.

Die Deckschicht weist bevorzugt eine Oberflächenspannung von 10 bis 30 mJ/m 2 , besonders bevorzugt von 15 bis 25 mJ/m 2 auf. Somit kann eine leichte Reinigbarkeit bei Verschmutzung gewährleistet werden.

Es ist bevorzugt, dass das Material des metallischen Substrats ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Keramik, Hartmetall und Kombinationen hiervon, insbesondere einem Edelstahl. Ein bevorzugtes Substrat sind nichtrostende Edelstähle mit mindestens 10,5% Chrom und höchstens 1,2% Kohlenstoff, bevorzugt mehr als 12% Chrom und weniger als 0,8% Kohlenstoff, besonders bevorzugt mehr als 14% Chrom und 0,4-0, 6% Kohlenstoff. Besonders bevorzugt ist ein Edelstahl mit dem Stahlschlüssel 1.4116.

Es ist bevorzugt, dass der Winkel zwischen erster Schneidfläche und zweiter Schneidfläche im Bereich von 15° bis 40°, bevorzugt von 20° bis 35° und besonders bevorzugt von 25° bis 32° beträgt. Zum Erzielen einer guten initialen Schärfe ist der Verrundungsradius der Schneidkante bevorzugt im Bereich von 1 bis 6 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 5 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 4 pm.

Anhand der nachfolgenden Figuren und des Beispiels soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.

Es zeigen

Fig.l eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Schneidklinge

Fig.2 eine erste mikroskopische Aufnahme der Schneidkante der erfindungsgemäßen Schneidklinge

Fig. 3 eine weitere mikroskopische Aufnahme der Schneidkante der erfindungsgemäßen Schneidklinge aus Fig. 2 in höherer Auflösung

Fig. 4 eine weitere mikroskopische Aufnahme der erfindungsgemäßen Schneidklinge hinsichtlich des Aufbaus der Beschichtung

Fig. 5 ein Diagramm zur Schneidleistung der erfindungsgemäßen Schneidklinge im Vergleich zu einer unbeschichteten Schneidklinge des Standes der Technik

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Schneidklinge 1 dargestellt. Die Schneidklinge 1 besteht dabei aus einem Substrat 2, wobei die erste Schneidfläche 3 und die zweite Schneidenfläche 4 eine Beschichtung aus einer DLC- Hartstoffschicht 6 aufweist. Die DLC-Hartstoffschicht ist wiederum mit einer Deckschicht 7 aus Polysilazan versehen. Aus der Darstellung in Fig. 1 ist ersichtlich, dass an der Schneidkante 5 die Deckschicht 7 eine zur Schneidkante 5 hin abnehmende Schichtdicke aufweist, die auf die Kantenflucht zurückzuführen ist.

In Fig. 2 ist eine mikroskopische Aufnahme der erfindungsgemäßen Schneid- klinge 1 im Bereich der Schneidkante 5 dargestellt. Die Schneidkante 5 ist dabei von der ersten Schneidfläche 3 (oben) und der zweiten Schneidfläche 4 (unten) umgeben.

Fig. 3 zeigt analog zu Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schneidklinge 1 im Bereich der Schneidkante 5, allerdings in höherer Auflösung.

Fig. 4 zeigt eine mikroskopische Aufnahme einer erfindungsgemäßen Schneidklinge 1 in einer Schnittdarstellung, die den Aufbau an der Beschichtung verdeutlicht. Das Substrat 2 ist hier mit einer DLC-Hartstoffschicht 6 beschichtet. Die DLC-Hartstoffschicht weist eine Schichtdicke von 2,58 pm auf. Die DLC- Hartstoffschicht 6 ist mit einer Deckschicht aus Polysilazan 7 beschichtet, wobei eine Grenzfläche 8 zwischen den beiden Beschichtungen zu erkennen ist. Die Deckschicht weist eine Schichtdicke von 1,51 pm auf. In Fig. 4 ist zu erkennen, dass in Bereichen 9, 10, in denen die DLC-Hartstoffschicht 6 eine höhere bzw. niedrigere Schichtdicke aufgrund einer inhomogenen Beschichtung aufweist, die Deckschicht 7 diese Abweichungen ausgleichen kann und einen glättenden Effekt zeigt, so dass die Oberfläche der Deckschicht 7 eine sehr geringe Oberflächenrauigkeit aufweist, wodurch die Oberfläche sehr einfach zu reinigen ist.

In Fig. 5 ist anhand eines Diagramms die Schneidleistung einer erfindungsgemäßen Schneidklinge im Vergleich zu einem unbeschichteten Stahlmesser dargestellt. Hieraus ist zu erkennen, dass bei einem unbeschichteten Stahlmesser gemäß Stand der Technik die Schnitttiefe bereits nach wenigen Schneidzyklen rapide abnimmt, während die Schneidtiefe bei der erfindungsgemäßen Schneidklinge selbst nach 60 Schneidzyklen quasi konstant bleibt.

Beispiel

Zunächst wird die Rohklinge aus dem gewählten Werkstoff gefertigt. Dies kann herstellungsbedingt bei einem Bandstahlmesser als Zuschnitt erfolgen (per Laser, Stanzen, o.Ä.) oder aber bei einer geschmiedeten Klinge durch Zuschnitt und Ausschmieden. Bevorzugt besteht das Klingenmaterial aus einem martensitischen korrosionsbeständigem Stahl, wie dem Werkstoff 1.4116 bzw. X50CrMoV15, welcher eine gute Kombination aus Härte und Korrosions- beständigkeit bietet. Darüber hinaus sind auch andere Stahllegierungen prinzipiell geeignet.

Als nächster Prozessschritt erfolgt das Vergüten der Klinge. Hierbei wird die Klinge in einem Härteprozess gehärtet und nachfolgend ein oder mehrmals angelassen. Dieser zweistufige Prozess dient der Steigerung der Verschleißbeständigkeit und nachfolgend der Optimierung der Zähigkeit. Prozesse dergestalt sind in der Industrie weit verbreitet. Zur Erzielung einer gleichmäßigen und feinen Korngröße kann unter Umständen noch ein Normalglühen vorgelagert sein.

Die gehärtete Rohklinge wird als nächstes in einem meist mehrstufigen Prozess schleifend bzw. polierend bearbeitet. Hiermit wird die Endkontur in Bezug auf Maßhaltigkeit erreicht, eine ansprechende Optik erzeugt und die Korrosionsbeständigkeit verbessert.

Einer der letzten Arbeitsgänge ist das Anbringen bzw. Anschleifen der Schneide. Der Schneidenwinkel liegt typischerweise in einer Größenordnung von 15° bis 40°, bevorzugt von 20° bis 35°, besonders bevorzugt von 25° bis 32°. Für die initiale Schärfe ist darüber hinaus die Schneidkantenverrundung entscheidend. Diese sollte einen Verrundungsradius kleiner 6pm, bevorzugt kleiner 5pm, besonders bevorzugt kleiner 4pm sein.

Nachfolgend erfolgt der DLC-Schicht-Auftrag. In der Regel ist eine Vorreinigung (Nasschemisch, Ultraschall, etc.) erforderlich, sowie gegebenenfalls eine Plasmafeinreinigung in der PVD-Anlage zur Aktivierung der Oberfläche vor dem eigentlichen DLC-Schichtauftrag in selbiger Anlage. Bevorzugt ist hierbei ein tetraedisch amorphe Schicht zu wählen, welche eine herausragende Verschleißbeständigkeit besitzt. Die Härte dieser Schicht sollte mindestens 30GPa, bevorzugt mindestens 34 GPa, besonders bevorzugt mindestens 38GPa betragen. Zur Haftungsverbesserung kann eine Haftvermittlerschicht erforderlich sein, welche aus Chrom oder Titan besteht bzw. diese enthält.

Die Schichtstärke sollte in einer Größenordnung von 1 bis 5pm appliziert werden, bevorzugt von 2 bis 4 pm, besonders bevorzugt von 2,5 bis 3,5pm. Eine gute Schichthaftung zum Substrat bzw. zur Schneide ist ebenfalls von großer Bedeutung. Die Schichthaftung sollte zwischen HF1 und HF3 betragen, bevorzugt zwischen HF1 und HF2, besonders bevorzugt HF1 - geprüft nach DIN 4856.

Als letzter Beschichtungsschritt erfolgt der Auftrag der Deckschicht, welcher bevorzugt eine Polysilazan-Schicht ist. Neben Polysilazanschichten können vorzugsweise auch Glas- bzw. glasartige Schichten oder Hybridschichten, Schichten auf Basis von Keramiken oder sonstige Antifingerprint- Beschichtungen sowie Polymerharz- oder Fluoropolymerschichten verwendet werden. Der Schichtauftrag sorgt für eine Reduktion der Rauheit und stellt darüber hinaus die Reinigbarkeit des Messers mit haushaltsüblichen Mitteln dar.

Vor dem Schichtauftrag wird das Messers in der Regel gereinigt. Der Auftrag der Polysilazan-Schicht kann über Tauchen oder Sprühen erfolgen und wird anschließend getrocknet bzw. in einem Ofen eingebrannt. Die getrocknete Beschichtung weist eine Oberflächenspannung im Bereich von 20 bis 30 mJ/m 2 , besonders bevorzugt von 22 bis 26mJ/m 2 auf. Dies verbessert die Reinigbarkeit im Wesentlichen. Die Schichtstärke liegt im Bereich von 0,2 bis 3 pm, bevorzugt von 0,5 bis 2,5 pm und besonders bevorzugt von 1 bis 2 pm. Die Deckschicht sollte eine gute Schichthaftung zum Substrat bzw. zur darunterliegenden DLC-Schicht aufweisen. Dabei weist die Deckschicht bevorzugt Gitterschnitt-Kennwerte von 0 bis 2, besonders bevorzugt von 0 bis 1, besonders bevorzugt von 0 auf, bestimmt gemäß DIN EN ISO 2409.

Bei der Trocknung führt darüber hinaus der Effekt der Kantenflucht dazu, dass die Deckschicht im getrockneten Zustand im Vergleich zur restlichen Deckschicht eine reduzierten Schichtdicke aufweist. Die Reduktion der Schichtdicke von der Seitenfläche zur Schneide hin liegt in der Größenordnung Faktor 3, bevorzugt Faktor 5, besonders bevorzugt Faktor 10. Somit wird eine Verrun- dung der Schneide auf ein geringstmögliches Maß reduziert und damit eine messbare Reduktion der Schärfe vermieden.

Wenn noch nicht in einem vorigen Arbeitsgang erfolgt wird der Griff angebracht.