WO2016079148A1 - Blade material - Google Patents

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Alexiou ATHANASSIOS
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Athanassios Alexiou
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Definitions

  • the present invention relates to a blade or a multilayer material for a blade or blade.
  • a multilayer material having at least three layers, wherein in the multilayer material metal layers (including unalloyed or alloyed metallic layers understood - eg alloyed steels, unalloyed or alloyed titanium (eg Ti6A17Nb) etc - hereinafter, whether alloyed or unalloyed, simply referred to as metal layers) and hard material layers (ceramic or amorphous layers) are arranged alternately.
  • the present invention relates, inter alia, to a cutting edge made of such a multilayer material or a blade having a cutting edge, the blade having such a multilayer material at least in the area of the cutting edge.
  • this multilayer material is not a subsequently applied superficial coating or superficial treatment of a blade or cutting edge previously produced from a single substrate, as known, for example, from WO 2013010072 A1.
  • this multilayer material is the actual material of the cutting edge, that is to say the material from which the cutting edge itself consists and from which at least part of the cutting edge geometry is produced. The cutting edge produced from this material can then be coated as superficially as is usual with steel blades.
  • the present invention is based, inter alia, on the idea of providing a corrosion-resistant multi-layer or multilayer material comprising nano-, micro- (layers on the cutting edge) and / or macro lamellae (surface layer (s), carrier material) that performs differently than homogeneous blade materials its heterogeneous structure has advantageous mechanical properties.
  • Blades or cutting edges made of this material can be used in everyday use, among other things, for chipless cutting or shearing of relatively soft materials (eg biological tissue, textile lines, etc.), but also for cutting production processes (eg according to DIN 8580) of materials low hardness (eg wood, plastic and especially hair, etc.) are used.
  • the cutting edges according to the invention are characterized not only by an increased edge retention in relation to cutting edges the uncoated, single-coated or multi-coated steels usually used for this purpose (as are known, for example, from US Pat. Nos. 5,056,227, 6,684,513 B1 and WO 2013010072 A1), but also by increased cutting ability compared to cutting edges made of technical ceramics (cf., for example, US Pat. No. 3,543,402 A , US 5,077,901 A and US 7,140,113 B2).
  • the present invention makes it possible to realize cutting with higher edge retention than conventional razor blades and higher cutting ability than ceramics. This results in a combination of cutting ability and edge retention, as they did not exist before and how it has been technically not yet realized.
  • the properties of metals with the properties of ceramics, or amorphous layers, in the form of two-dimensional lamellae are so often technically combined together that optimum cutting edge geometries at the tip of the blade, e.g. those of razor blades made of steel, can be realized. At the same time the mechanical properties of these are exceeded.
  • MMCs metal matrix composite materials
  • a binder metal phase in hard metal, for example cobalt, iron or nickel, in cermets the aforementioned but also eg molybdenum
  • the hard materials usually particles of eg tungsten carbide). or titanium / tantalum carbide, but also diamond etc.
  • fibers of eg silicon carbide, in which MMCs are embedded.
  • the particles previously used for hard metals and cermets have particle sizes in the range of 0.2 ⁇ to over 50 ⁇ . This is hindering the production of the finest micro- and nanoscopic sclline geometry, which must be realized with wedge-shaped structures down to the single-digit nanometer range.
  • ceramic fibers improve the tensile strength and other important mechanical parameters of the material class; However, cutting can not be realized in this way, since the fibers are also a hindrance in the production of nanostructures.
  • steel cutting edges reinforced with superficial amorphous or ceramic layers can have a higher edge retention compared to uncoated steel blades, they still have the distinct disadvantage that the metallic substrate gives way to the cutting edge after a long dynamic or static load and mechanically becomes unstable, whereby the hard outer coating breaks and therefore can not maintain the edge retention of the blade alone.
  • a function preservation of the cutting edge geometry of steel blades can be extended by high-quality coatings to approximately ten times the service life, compared to steel blades without coating.
  • the plastic deformability of the metallic substrate which is initially an advantage in the production of filigree cutting geometry, is However, with appropriate use of the blade but also responsible for the continuous destruction of the same.
  • the multilayer material of the present invention effectively combines metal (any metallic alloys or elemental metals) and hard material (ceramic or amorphous material) so as to cause breakage of the blade caused by external cutting forces and counteracted in the long term.
  • the present invention has about 100 times the resistance to external dynamic loads compared to uncoated steel blades.
  • martensitic steels contain the finest carbides, but these are uniformly distributed throughout the volume in the form of compact particle aggregates, with diameters in the range of a few nanometers and above. Although this increases the hardness of the material and allows very fine cutting to be made therefrom, however, these carbides do not effectively block the movement of lattice defects in the volume, and the blade can plastically deform. However, if the blade contains too many carbides, the material breaks easily (as is the case with ceramic materials) because it is then brittle. Cracking and crack propagation, which normally results in breakage and failure of blade function in ceramic and amorphous materials, are both effectively suppressed by the present invention.
  • the adjacent metallic layers not only retard the propagation of cracks within the layer in which the crack has formed by reducing stress at the cracking site at the boundary layers to adjacent metal layers, but also prevent the cracks from spreading to the next hard layers.
  • the microcrack within a layer also remains in this layer. This is possible because cracking causes local dislocation movements at the interfaces to the metal. These are not only responsible for a reduction of the stresses in the hard material layers, but at the same time cause local solidification in the metallic layers (limit volume metal / hard material), whereby the crack propagation within the layer can be delayed or even stopped. The function of this hard material layer is thereby retained. Again, the individual layers of hard material are separated by two-dimensional metal layers, spatially isolated from each other.
  • the entire material reacts elastically to bending forces due to the laminar bond and therefore does not break as easily as, for example, ceramic blades.
  • another key advantage that results from the lamellar multi-texture structure is the ability to adjust the hardness of the blade within material constraints by varying the layer thickness ratios and choosing the materials of the layers. This goes hand in hand with it It is also possible to set other micro- and macro-mechanical properties significantly depending on the location, such as fracture toughness and flexural strength. These mechanical characteristics are anisotropic and, of course, also depend on the orientation of the lamellar system in the measuring arrangement.
  • the mechanical and physical properties of the multilayer material can be influenced not only by the choice of the materials of the metal or hard material layers, but also by the layer thicknesses, the layer thickness ratios, and by adjusting the course of the layer thicknesses over the cross section of the cutting edge.
  • the layer thicknesses should be relatively small, i. in the range of a few nanometers. However, this is not absolutely necessary, but depends on the particular application and the desired cutting geometry.
  • adjacent layers should preferably be connected to each other as best as possible in order to prevent the layers from flaking off one another.
  • a suitable choice of the adjacent materials is advantageous for the stability and the functionality of the multilayer material.
  • individual layers within the multi-layer material especially at the blade tip, preferably should not be too thick so as not to sacrifice the aforementioned advantages of nano- and microstructuring. Because if the layer thicknesses are too large, the macro-mechanical properties of the individual layers become more evident again, which again may prove to be a disadvantage if, for example, Cracks or plastic deformations can become stronger again. Also, thicker layers, due to internal stress, tend to peel off the rest, which should be advantageously avoided.
  • the present invention relates inter alia to a blade with a cutting edge, the blade having a multilayer material with at least five layers at least in the area of the cutting edge, wherein metal layers and hard material layers are arranged alternately in the multilayer material.
  • at least one metal layer and at least one adjacent hard material layer preferably have at least one metal element in common (with a metal-ceramic layer), or the metal layers adjoining an amorphous layer (eg DLC) form bonds to one of the main constituents of the amorphous layer (eg titanium to DLC, wherein titanium forms a native carbide at the boundary layer to the amorphous carbon).
  • the multi-layer material has at least seven, more preferably at least nine, and most preferably at least 11 layers. It goes without saying that the present invention is not limited to an odd total number of layers. Rather, four, six, eight or ten layers can also be provided.
  • the cutting edge preferably has a cutting edge which is formed by a first and a second cutting surface, which include a wedge angle.
  • the first cutting surface includes a first angle with the layers of the multilayer material and the second cutting surface subtends a second angle with the layers of the multilayer material.
  • the first and / or second angle is at least 1 °, more preferably at least 3 °, even more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 °.
  • the two angles should not exceed 80 ° and preferably 70 °.
  • the first and / or second angle is in the range between 3 ° and 33 °; more preferably in the range between 5 ° and 25 °.
  • the layers of the multilayer material preferably run parallel to one another. If this is not the case, the aforementioned included angles between cutting surface (s) and layers are preferably valid for all layers of the multilayer material.
  • the cutting edge of the blade preferably has a rake face and an open face.
  • the rake surface and / or the flank preferably include an angle of at least 1 °, more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 ° with the layers of the multilayer material.
  • the layers of the multilayer material preferably run parallel to one another. If this is not the case, then the aforementioned included angles between rake surface and layers are preferably valid for all layers of the multilayer material.
  • the thickness of the individual layers is preferably constant. According to a preferred alternative, the thickness of the individual layers of the multilayer material increases from the cutting edge towards the edge of the blade.
  • the thickness of a few layers, eg only the surface layer (s) / carrier layer (s) or the thickness of all layers can increase. Exceptions to this are soldering or bonding layers which are added to the layer system only later and which, for example, are not produced under the same manufacturing process conditions as a large part of the layer system, and adhesive layers which are generally only a few atomic layers thick.
  • the thickness of the individual layers is preferably between 0.5 nm and 1 mm, more preferably between 1 nm and 800 ⁇ , even more preferably between 1.5 nm and 600 ⁇ and particularly preferably between 2 nm and 500 ⁇ . In principle, layer thicknesses from a few atomic layers to a few millimeters are conceivable.
  • the thickness of the individual layers can furthermore preferably be between 0.5 nm and 1 ⁇ m, more preferably between 1 nm and 800 nm, even more preferably between 1.5 nm and 600 nm and particularly preferably between 2 nm and 500 nm.
  • the thickness of at least three central layers in the region of the cutting edge is less than 150 nm, more preferably less than 100 nm. Additionally or alternatively, the thickness of at least two outer layers is preferably greater than 150 nm and particularly preferably greater than 200 nm.
  • the cutting edge may have one or more additional outer, ie superficial, hard material layers. If these layer (s) are metal ceramics, at least one metal-ceramic layer contains at least one of the metals contained in the multilayer material. It is then particularly preferred that the innermost of the outer ceramic layers, i. that metal ceramic which is in direct contact with the remaining layers of the multilayer material contains at least one of the metals contained in the multilayer material.
  • An additional DLC layer can also be provided in addition or as an alternative to the outer hard material layers, if necessary with suitable adhesion promoters (for example based on tungsten, titanium, etc.), which particularly preferably forms the outermost layer.
  • One or more of the metal layers preferably comprise one or a combination of the following materials: titanium (Ti), iron (Fe), tantalum (Ta), zirconium (Zr), vanadium (V), niobium (Nb), aluminum (AI) , Hafnium (Hf), chromium (Cr), tungsten (W), boron (B) and optionally other additives / alloying elements (eg silicon, molybdenum, carbon, nitrogen, etc.) and all possible mixtures or alloys of these elements in any mixing ratios (eg TiAl, ZrAl, HfAl, CrAl, TiAlZr, TiAlV, AlSi, ZrHf, TiZr, FeCr and all other possible combinations).
  • One or more of the hard material layers preferably comprise one or a combination of the following materials: carbides, nitrides, carbonitrides, borides, oxynitrides, oxicarbides, oxicarbonitrides, oxides, boronitrides, boron carbides, diborides, boron carbonitrides, oxiborides, oxibornitrides, oxiborcarbides and oxiborcarbonitrides of the abovementioned metals (such as WC, TiC, TiN, TiCN, TiBN, TiB 2, Tibon, TiBCN, TiAlN, TiAlCN, TiCON, TiZrN, TiZrCN, Zr0 2, ZrN, NbC, Nb 2 C, HfC, A1 2 0 3, CrN , CrCN, AlSiN, and all other possible combinations), if they are metal-ceramic layers.
  • carbides such as WC, TiC, TiN, TiCN, TiBN, TiB 2, Tibon,
  • metal-ceramic layers contain a metal or alloying element of their neighboring layers to a considerable extent and, accordingly, such as native nitride, carbide or oxide can merge seamlessly into the adjacent metallic layers.
  • a metal or alloying element of their neighboring layers such as native nitride, carbide or oxide
  • Ti Ti layers adjacent to TiAlC or TiAlN layers would be a possible combination of materials.
  • brazing or bonding layers made of soft or brazing material.
  • the materials or the material composition of the metallic or hard material layers can therefore of course also vary from layer to layer and also within one and the same layer - this can hardly be avoided, depending on the type of production and the thickness of the individual layers - and need not, but can also be constant over the course of the shift system. For example, it is possible to consider less hard metal-ceramic layers for the outer regions of the layer system than for the inner layers or vice versa.
  • metal-ceramic layers contain arbitrary concentration gradients of the aforementioned metals as well as non-metals, but may therefore also be targeted from eg a nitride to a carbide, or from a metal to a metal-ceramic etc.
  • the present invention also encompasses all realizable layer systems, independent of the layer thickness profile over the cross section of the layer system. Also, there is no requirement for a possible periodicity of the layers.
  • the layer thicknesses can be chosen arbitrarily and vary from layer to layer. Also, this invention includes all layer systems irrespective of whether they are symmetric with respect to the layer center or not.
  • a heat treatment of the layer system produced with temperatures between 400 ° C to 1100 ° C and a duration between 1 and 18 hours, into consideration to initiate annealing of potential lattice defects within and at the interfaces of the individual layers, and to selectively control grain growth in the metallic layers.
  • the present invention is not limited in terms of how the cutting geometries must be formed in detail (angles, widths, etc.) and accordingly leaves room for end user specific requirements for the same.
  • the cutting edges according to the invention are capable of outperforming ceramic cutting edges in terms of cutting ability and of cutting metallic edges, which makes it possible to use these cutting edges in knives, razor blades and other cutting tools such as scalpels. At the same time, their production is not uneconomical, but is cost-effectively in the area of producing high-quality steel or ceramic cutting edges.
  • the present invention is directed, inter alia, to the following aspects:
  • Blade with at least one cutting edge the blade having at least in the region of the cutting edge a multilayer material with at least three layers, metal layers and hard material layers being arranged alternately in the multilayer material.
  • Blade according to aspect 1 wherein in each case at least one metal layer and at least one adjacent metal-ceramic layer have at least one metal element in common.
  • Blade according to aspect 1 or 2 wherein the multi-layer material has at least five, preferably at least seven, more preferably at least nine, particularly preferably at least eleven layers.
  • Blade according to aspect 1 or 2 wherein the cutting edge has a cutting edge, which is formed by a first and a second cutting surface, and wherein the first cutting surface with the layers of the multilayer material includes a first angle and the second cutting surface with the layers of the multilayer material second angle, wherein the first and / or second angle is at least 1 °, preferably at least 3 °, more preferably at least 5 ° and more preferably at least 10 °.
  • Blade according to one of the preceding aspects wherein the thickness of the individual layers is constant and / or between 0.5 nm and 1 mm, preferably between 1 nm and 800 ⁇ and particularly preferably between 1.5 nm and 600 ⁇ .
  • Blade according to one of the preceding aspects wherein the thickness of the individual layers of the multilayer material increases from the cutting edge toward the edge of the blade.
  • Blade according to one of the preceding aspects wherein the thickness of at least three central layers in the region of the cutting edge is less than 150 nm, preferably less than 100 nm, and wherein the thickness of at least two outer layers is greater than 150 nm, preferably greater than 200 nm
  • Blade according to one of the preceding aspects wherein the cutting edge has at least one additional outer hard material layer. If it is a metal ceramic, it has at least one of the metals contained in the multilayer material, wherein an additional DLC layer is preferably applied to the outer hard material layer.
  • At least one metal layer comprises one or a combination or alloy of the following metals: titanium (Ti), iron (Fe) tantalum (Ta), zirconium (Zr), vanadium (V ), Niobium (Nb), aluminum (Al), hafnium (Hf), chromium (Cr), tungsten (W), boron (B).
  • Blade according to one of the preceding aspects wherein all metal layers have the same materials. Blade according to one of the preceding aspects, wherein different layers of hard material have different materials.
  • Blade according to one of the preceding aspects, wherein at least one metal layer, preferably all metal layers, contain a metal X and at least one of these metal layer adjacent metal ceramic layer one or a combination of the following ceramics carbide, nitride, carbonitride, boride, oxide, oxynitride, oxicarbide, oxicarbonitride , Boron nitride, boron carbide, Borcarbonitrid, Oxiborid, Oxiborcarbid, Oxibomitrid, Oxiborcarbonitrid based on the metal X has. Blade according to one of the preceding aspects, wherein the arrangement of the layers is periodic and / or symmetrical.
  • Blade according to one of the preceding aspects wherein the arrangement of the layers is aperiodic and / or asymmetric. Blade according to one of the preceding aspects, wherein the blade is a razor blade, a knife blade or a scalpel blade.
  • Multilayer material with at least three layers wherein in the multilayer material metal layers and hard material layers are arranged alternately.
  • Multilayer material according to aspect 20 wherein in each case at least one metal layer and at least one adjacent metal-ceramic layer have at least one metal element in common.
  • Multilayer material according to one of the aspects 20 to 22, wherein the thickness of the individual layers is between 0.5 nm and 1 mm, preferably between 1 nm and 800 ⁇ m, and particularly preferably between 1.5 nm and 600 ⁇ m.
  • Multilayer material according to one of the preceding aspects, wherein at least one metal layer, preferably all metal layers, comprises one or a combination or alloy of the following metals: titanium (Ti), iron (Fe), tantalum (Ta), zirconium (Zr), vanadium ( V), niobium (Nb), aluminum (AI), hafnium (Hf), chromium (Cr), tungsten (W), boron (B).
  • Multilayer material according to aspect 26 wherein at least one
  • Metal-ceramic layer preferably all metal-ceramic layers of the layer system, one or a combination of the following ceramics based on or a combination of the metals of aspect 10: carbide, nitride, carbonitride, boride, oxide, oxynitride, oxicarbide, oxicarbonitride, boron nitride, boron carbide, boron carbonitride, oxiboride, oxibor carbide, oxibomitride, oxiborcarbonitride.
  • Multilayer material according to aspects 20 to 29, wherein different metal-ceramic layers comprise different materials.
  • Multilayer material according to any one of aspects 20 to 30, wherein all metal ceramic layers have the same materials.
  • a cutting edge comprising a multilayer material according to any one of aspects 20 to 34.
  • a cutting edge according to aspect 35 wherein at least a portion of the surface of the cutting edge is formed by the multilayer material.
  • FIG. 1 shows a cross section through a multi-layer material according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a cross section through a multilayer material according to a further preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a cross section through a multilayer material according to a further preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a cross section through a cutting edge according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 5 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a cross section through a multilayer material according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the illustrated multilayer material consists of regularly alternating metal 1 and hard material layers 2.
  • all metal layers 1 have a constant thickness dM and all hard material layers 2 have a constant thickness dK.
  • dM and dK can also have different thicknesses and also vary in the vertical course.
  • FIG. 2 shows a cross section through a multilayer material according to a further preferred embodiment of the present invention.
  • the illustrated multilayer material has 23 layers (including the two outermost edge or carrier layers), metal layers 1 and hard material layers 2 being arranged alternately in the multilayer material. Apart from the two outermost metal layers 1a, all metal layers 1 have a constant thickness dM and all hard material layers have a constant thickness dK, as shown in FIG. This gives a symmetrical arrangement of parallel layers of constant thickness.
  • the thickness dM of the metal layers is the same size as the thickness dK of the hard material layers. Only the thickness of the two outermost layers la is significantly greater than the thickness of the remaining layers.
  • the features of this preferred embodiment are by no means to be considered as limiting or necessary for the invention.
  • more or fewer layers than the 23 illustrated layers may be provided.
  • the thickness dM of the metal layers need not be identical to the thickness dK of the hard material layers, but may be larger or smaller than these. It is also not necessary that all metal layers or all hard material layers have the same thickness. Rather, for example, increase the thickness of the metal layers from the inside out (or decrease).
  • the thickness of the hard material layers can also increase (or decrease) from the inside to the outside. Although it is beneficial if the two outermost Metal (or hard) layers la, as shown in Figure 2, have a greater thickness, so this is not necessary.
  • the thickness of the individual layers also does not have to remain constant within a layer, but may, for example, increase from one side to the other side or vary in any other way, but also as a result of production.
  • FIG. 3 shows a cross section through a further preferred embodiment of the multilayer material according to the invention.
  • This multilayer material has a total of 15 layers (including the carrier or edge layers), wherein in turn metal layers 1 with hard material layers 2 are arranged alternately. In contrast to the embodiment of Figure 1, however, different layer thicknesses are provided in this embodiment.
  • the innermost 7 layers 1 a and 2 a have a thickness d3
  • the respective adjacent layers lb and 2b have a layer thickness d2
  • the metal ceramic layers 2c adjoining it to the outside have a layer thickness d1.
  • the layer thicknesses increase from the inside to the outside, so that the following applies for the illustrated embodiment: d1> d2> d3.
  • the layer thickness for the innermost metal and hard material layers la and 2a is the same size. The same applies to the subsequent middle metal and hard material layers 1b and 2b.
  • the layer thickness of the individual metal layers may differ from that of the individual hard material layers.
  • the layer thickness can also increase more uniformly from layer to layer. It is also possible that the layer thickness decreases from the inside to the outside.
  • the layer thickness can also vary within a single layer and, for example, increase from one side to the other side or vary in any other way, but also as a result of production.
  • FIG. 4 shows a cross section through a cutting edge according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the cutting edge 10 has a first cutting surface 11 and a second cutting surface 12, which meet at a cutting edge 13 and enclose a non-designated wedge angle. Furthermore, the first cutting surface 11 encloses the angle ⁇ with the layers of the multilayer material. This is preferably at least 1 °, more preferably at least 3 °, even more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 °. There In the illustrated embodiment, it is a symmetrical cutting edge (and accordingly first and second cutting surfaces can not really be distinguished from each other), here also the second cutting surface 12 includes the same angle ⁇ with the layers of the multilayer material.
  • the cutting edge 10 in Figure 4 consists of a multi-layer material, as shown in Figure 1. Accordingly, the following applies to the sequence and layer thickness of the metal layers 1 and hard material layers 2 the above to Figure 1. Over the entire cross section of the cutting edge, the alternating layers have the same thickness.
  • the cutting geometry illustrated therein is to be understood merely as an example.
  • the cutting edge geometry does not have to be symmetrical and the wedge angle may deviate from the illustrated angle
  • FIG. 5 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention.
  • the cutting edge 10 has a first cutting surface 11 and a second cutting surface 12, which meet at a cutting edge 13 and enclose a non-designated wedge angle. Furthermore, the first cutting surface 11 encloses the angle ⁇ with the layers of the multilayer material. This is preferably at least 1 °, more preferably at least 3 °, even more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 °. Since in the illustrated embodiment is a symmetrical cutting edge (and accordingly first and second cutting surface are not really different from each other), here includes the second cutting surface 12 has the same angle ⁇ with the layers of the multi-layer material.
  • the cutting edge 10 in Figure 5 consists of a multi-layer material, as shown in Figure 2. Accordingly, the following applies to the sequence and layer thickness of the metal layers 1 and hard material layers 2 the above to Figure 2.
  • the outermost metal layers 1a having a significantly greater layer thickness are preferably arranged only in that region of the cutting edge 10 which is so far away from the two cutting surfaces that these layers 1a are not significantly stressed mechanically.
  • At least three layers, more preferably at least five layers and particularly preferably at least seven layers are preferably provided in the region of the cutting surfaces, as shown in FIG.
  • the cutting geometry illustrated therein is to be understood merely as an example.
  • the cutting edge geometry does not have to be symmetrical and the wedge angle may deviate from the illustrated angle.
  • FIG. 6 shows a further preferred embodiment of a cutting edge 10 according to the invention.
  • This cutting edge is manufactured from the multilayer material according to FIG.
  • This embodiment makes it particularly clear why a multilayer material with increasing layer thickness from the inside to the outside can be used particularly advantageously for a cutting edge:
  • seven alternating metal layers 1a and hard material layers 2a of particularly small layer thickness d3 are arranged here.
  • the cutting ability and edge retention of the cutting edge 10 in the region of the cutting edge 13 is particularly large.
  • This narrow stratification which at the same time makes the production more expensive, is not absolutely necessary in the outer layers 1b and 2b and in particular 1c and 2c, since they are sufficiently far away from the cutting edge 13 and thus are not exposed to the same mechanical stresses.
  • the cutting edge 10 has an additional, outer hard material layer 3, which preferably has at least one of the metals contained in the multilayer material, if the hard material layer is a metal ceramic.
  • an additional hard material layer 4 is applied to the outer hard material layer 3, for example a DLC layer.
  • the outer hard material layer 3 and / or the hard material layer 4 may also be provided in the embodiment according to FIG. It can also be provided a plurality of different outer hard material layers.
  • FIG. 7 shows a further preferred embodiment of a cutting edge 10 according to the invention.
  • the cutting edge 10 has a first cutting face 11 and a second cutting face (or rake face) 12, which meet at a cutting edge 13 and enclose a wedge angle. Further, the first cutting surface 11 includes the angle cd with the layers of the multi-layer material. This is preferably at least 1 °, more preferably at least 3 °, even more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 °.
  • the second cutting surface (or rake surface) 12 encloses the angle ot2 with the layers of the multilayer material. In contrast to the embodiment of FIGS.
  • the second cutting surface (or rake surface) 12 is arranged parallel to the layers of the multilayer material.
  • the first cutting surface 11 may also be arranged parallel to the layers of the multilayer material, as shown in FIG.
  • al ⁇ a2 0 ° and a2> 0 °, so that the wedge angle is a2.
  • the first and second cutting surfaces may each include different angles with the layers of the multilayer material, each greater than 0 °.
  • FIG. 9 Such an embodiment is depicted in which al ⁇ a2, al> 0 ° and a2> 0 °, so that the wedge angle corresponds to the sum of a1 and a2.

Abstract

The present invention relates to a blade having at least one cutting edge, wherein the blade comprises at least in the region of the cutting edge a multi-layer material with at least five layers, and wherein metal layers and metal ceramic layers are arranged alternately in the multi-layer material and at least one metal layer and at least one adjacent metal ceramic layer have respectively at least one metal element in common.

Description

Klingenmaterial  blade material
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klinge bzw. ein Mehrschichtmaterial für eine Klinge oder Schneide. The present invention relates to a blade or a multilayer material for a blade or blade.
In den vergangenen Jahren haben Schneiden aus technischer Keramik deren Funktion und Form materialbedingt länger erhalten bleibt, eine immer größere Verbreitung gefunden und werden z.B. auch zur Herstellung von Messern verwendet, wo sie auch die sonst üblichen Stahlmesser in vielen Bereichen substituieren. Gleichzeitig werden aber auch z.B. Schneiden von Rasierklingen, die im Kern weiterhin aus Stahl bestehen, mit dünnen Schichten aus Keramik oder synthetischem Diamant (DLC - Diamond Like Carbon) oder vergleichbaren Schichten überzogen, um deren Schnitthaltigkeit zu erhöhen. Dies wird beispielsweise in US 5,056,227 A, US 6,684,513 Bl und WO 2013010072 AI beschrieben. Auch Klingen aus z.B. amorphen Metallen, deren Herstellung nur mit wenigen speziellen Legierungen heute technisch möglich und im Allgemeinen extrem schwierig ist, werden immer häufiger, z.B. in der Medizintechnik (Skalpelle etc.), eingesetzt. In recent years, cutters made of technical ceramics whose function and shape have been retained for a longer time due to the material, have become more and more widespread and are used, for example. Also used for the production of knives, where they substitute the usual steel knives in many areas. At the same time, but also e.g. Cutting razor blades, which are still made of steel in the core, coated with thin layers of ceramic or synthetic diamond (DLC - Diamond Like Carbon) or similar layers to increase their edge retention. This is described, for example, in US Pat. No. 5,056,227 A, US Pat. No. 6,684,513 Bl and WO 2013010072 Al. Also blades made of e.g. amorphous metals, the production of which is technically possible and generally extremely difficult with only a few special alloys, are becoming increasingly common, e.g. used in medical technology (scalpels, etc.).
Die üblicherweise längere Standzeit, d.h. die erhöhte Schnitthaltigkeit, keramischer und amorpher Schneidstoffe, ergibt sich bekanntermaßen durch die im Vergleich zu Metallen fehlende Duktilität und die höhere Härte der verwendeten Werkstoffe. Gleichzeitig führen jedoch geringere Bruchzähigkeit und Bruchfestigkeit keramischer oder amorpher Werkstoffe dazu, dass Schneidengeometrien an die Werte der zuvor genannten mechanischen Kenngrößen, oder ähnlich wichtiger Materialparameter, angepasst werden müssen, wodurch sich z.B. nur gröbere Schneidradien und stumpfere Keil- und Schliffwinkel an der Spitze der Klingen realisieren lassen als die, die bei Schneiden mit einem Substrat/Kern aus Metall oder einer Metalllegierung möglich sind. Als Beispiel wären hier Rasierklingen aus Stahl zu nennen, die ein Höchstmaß an Schnittfähigkeit aufweisen (vgl. z.B. US 5,056,227 A, US 6,684,513 Bl, WO 2013010072 AI), mit Radien an der Spitze der Schneide im Bereich weniger Nanometer (vgl. z.B. US 5,056,227 A, WO 2013010072 AI), bei gleichzeitig geringerer Schnitthaltigkeit gegenüber keramischen Schneiden. Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Schneide bzw. ein verbessertes Schneidenmaterial bereitzustellen, die bzw. das sowohl im Hinblick auf eine möglichst hohe Schnitthaltigkeit optimiert ist, als auch was eine möglichst große Schnittfähigkeit betrifft. Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Mehrschichtmaterial mit mindestens drei Schichten gelöst, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten (hierunter werden unlegierte oder legierte metallische Schichten verstanden - z.B. legierte Stähle, unlegiertes oder legiertes Titan (z.B. Ti6A17Nb) etc - die nachfolgend, egal ob legiert oder unlegiert, einfach als Metallschichten bezeichnet werden) und Hartstoffschichten (keramische oder amorphe Schichten), alternierend angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem eine Schneide aus einem solchen Mehrschichtmaterial bzw. eine Klinge mit einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein solches Mehrschichtmaterial aufweist. An dieser Stelle sollte hervorgehoben werden, dass es sich bei diesem Mehrschichtmaterial nicht um eine nachträglich aufgebrachte oberflächliche Beschichtung oder oberflächliche Behandlung einer zuvor aus einem einzigen Substrat erzeugten Klinge oder Schneide handelt, so wie man es z.B. aus WO 2013010072 AI kennt. Stattdessen handelt es sich bei diesem Mehrschichtmaterial um das eigentliche Material der Schneide, also um das Material aus dem die Schneide selbst besteht und aus dem zumindest ein Teil der Schneidengeometrie gefertigt wird. Die aus diesem Material erzeugte Schneide, kann dann anschließend ebenso oberflächlich beschichtet werden, wie dies auch bei Klingen aus Stahl üblich ist. The usually longer service life, ie the increased edge retention, ceramic and amorphous cutting materials, is known to result from the lack of ductility compared to metals and the higher hardness of the materials used. At the same time, however, lower fracture toughness and breaking strength of ceramic or amorphous materials mean that cutting edge geometries have to be adapted to the values of the abovementioned mechanical parameters or similar important material parameters, resulting in, for example, only coarser cutting radii and blunt wedge and ground angles at the tip of the blades can be realized than those that are possible when cutting with a substrate / core of metal or a metal alloy. As an example, razor blades made of steel should be mentioned, which have the highest degree of cutting ability (cf., for example, US Pat. No. 5,056,227 A, US Pat. No. 6,684,513 B1, WO 2013010072 A1), with radii at the tip of the blade in the range of a few nanometers (cf., for example, US Pat. No. 5,056,227 A, WO 2013010072 Al), at the same time lower edge retention compared to ceramic cutting. It is therefore an object of the present invention to provide an improved cutting edge or an improved cutting material, which is optimized both with regard to the highest possible edge retention, and as far as the greatest possible cutting ability. This object is achieved, inter alia, by a multilayer material having at least three layers, wherein in the multilayer material metal layers (including unalloyed or alloyed metallic layers understood - eg alloyed steels, unalloyed or alloyed titanium (eg Ti6A17Nb) etc - hereinafter, whether alloyed or unalloyed, simply referred to as metal layers) and hard material layers (ceramic or amorphous layers) are arranged alternately. The present invention relates, inter alia, to a cutting edge made of such a multilayer material or a blade having a cutting edge, the blade having such a multilayer material at least in the area of the cutting edge. It should be emphasized at this point that this multilayer material is not a subsequently applied superficial coating or superficial treatment of a blade or cutting edge previously produced from a single substrate, as known, for example, from WO 2013010072 A1. Instead, this multilayer material is the actual material of the cutting edge, that is to say the material from which the cutting edge itself consists and from which at least part of the cutting edge geometry is produced. The cutting edge produced from this material can then be coated as superficially as is usual with steel blades.
Die vorliegende Erfindung beruht dabei unter anderem auf der Idee, ein korrosionsbeständiges Mehr- bzw. Multischichtenmaterial aus Nano-, Mikro- (Schichten an der Schneide) und/oder Makrolamellen (Randschicht(en), Trägermaterial) bereitzustellen, das anders als homogene Klingenmaterialien durch seine heterogene Struktur vorteilhafte mechanische Eigenschaften aufweist. Klingen oder Schneiden, die aus diesem Material gefertigt sind, können im alltäglichen Einsatz unter anderem zum spanlosen Trennen oder Scheren relativ weicher Stoffe (z.B. biologische Gewebe, Textilinien etc.) Verwendung finden, aber auch für spanende Fertigungsverfahren (z.B. nach DIN 8580) von Materialien geringer Härte (z.B. Holz, Kunststoff und insbesondere Haare etc.) eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Schneiden zeichnen sich dabei bedingt durch ihre Materialzusammensetzung und Nanostruktur nicht nur durch eine erhöhte Schnitthaltigkeit gegenüber Schneiden aus den dafür üblicherweise verwendeten unbeschichteten, einfachbeschichteten oder mehrfachbeschichteten Stählen aus (wie diese die beispielsweise aus US 5,056,227 A, US 6,684,513 Bl und WO 2013010072 AI bekannt sind), sondern auch durch eine erhöhte Schnittfähigkeit gegenüber Schneiden aus technischer Keramik (vgl. z.B. US 3,543,402 A, US 5,077,901 A und US 7,140,113 B2). The present invention is based, inter alia, on the idea of providing a corrosion-resistant multi-layer or multilayer material comprising nano-, micro- (layers on the cutting edge) and / or macro lamellae (surface layer (s), carrier material) that performs differently than homogeneous blade materials its heterogeneous structure has advantageous mechanical properties. Blades or cutting edges made of this material can be used in everyday use, among other things, for chipless cutting or shearing of relatively soft materials (eg biological tissue, textile lines, etc.), but also for cutting production processes (eg according to DIN 8580) of materials low hardness (eg wood, plastic and especially hair, etc.) are used. Due to their material composition and nanostructure, the cutting edges according to the invention are characterized not only by an increased edge retention in relation to cutting edges the uncoated, single-coated or multi-coated steels usually used for this purpose (as are known, for example, from US Pat. Nos. 5,056,227, 6,684,513 B1 and WO 2013010072 A1), but also by increased cutting ability compared to cutting edges made of technical ceramics (cf., for example, US Pat. No. 3,543,402 A , US 5,077,901 A and US 7,140,113 B2).
Beide Effekte, die erhöhte Schnitthaltigkeit gegenüber Klingen aus Metall und die verbesserte Schnittfähigkeit gegenüber keramischen Lösungen, werden dadurch ermöglicht, dass die eigentliche Schneide, aus einem lamellenartigen Multischichten- Nanomaterial besteht. Both effects, the increased edge retention against metal blades and the improved cutting ability compared to ceramic solutions, are made possible by the fact that the actual cutting edge consists of a lamellar multi-layer nanomaterial.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Schneiden mit höherer Schnitthaltigkeit als bei herkömmlichen Rasierklingen und höherer Schnittfähigkeit als bei Keramiken zu realisieren. So ergibt sich eine Kombination von Schnittfähigkeit und Schnitthaltigkeit, wie es sie bisher noch nicht gab und wie sie bislang technisch auch noch nicht realisiert wurde. Zu diesem Zweck werden die Eigenschaften von Metallen mit den Eigenschaften von Keramiken, oder amorphen Schichten, in Form von zweidimensionalen Lamellen derart häufig technisch miteinander kombiniert, dass optimale Schneidengeometrien an der Spitze der Klinge, ähnlich z.B. denen von Rasierklingen aus Stahl, realisiert werden können. Wobei gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften derer übertroffen werden. The present invention makes it possible to realize cutting with higher edge retention than conventional razor blades and higher cutting ability than ceramics. This results in a combination of cutting ability and edge retention, as they did not exist before and how it has been technically not yet realized. For this purpose, the properties of metals with the properties of ceramics, or amorphous layers, in the form of two-dimensional lamellae are so often technically combined together that optimum cutting edge geometries at the tip of the blade, e.g. those of razor blades made of steel, can be realized. At the same time the mechanical properties of these are exceeded.
Herkömmliche Verbundwerkstoffe wie Hartmetalle, Cermets oder sogenannte MMCs (Metallmatrix- Verbundwerkstoffe) bestehen bekanntermaßen aus einer Bindemetallphase (bei Hartmetall z.B. Cobalt, Eisen oder Nickel, bei Cermets die zuvor genannten aber auch z.B. Molybdän), in die Hartstoffe (meist Partikel aus z.B. Wolfram- oder Titan-/Tantalcarbid, aber auch Diamant etc.) oder Fasern (aus z.B. Siliciumcarbid, bei den MMCs) eingebettet sind. Diese Werkstoffe werden z.B. in der Materialbearbeitung eingesetzt, weil diese eine deutlich höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit erlauben und eine deutlich längere Standzeit haben als Vergleichbare Werkzeuge aus Stahl. Jedoch weisen diese Verbundwerkstoffe, trotz ihrer herausragenden makro- und mesoskopischen mechanischen Qualitäten für die Herstellung von Schneiden entscheidende Nachteile auf. Z.B. haben die Partikel, die bislang für Hartmetalle und Cermets verwendet werden, Korngrößen im Bereich von 0,2 μηι bis über 50 μηι. Dies ist für die Herstellung feinster mikro- und nanoskopischer Sclineidengeometrien, die mit keilförmigen Strukturen bis in den einstelligen Nanometer Bereich realisiert werden müssen hinderlich. Bei den MMCs verbessern z.B. keramische Fasern zwar die Zugfestigkeit und weitere wichtige mechanische Kenngrößen der Materialklasse; Schneiden lassen sich damit jedoch ebenso wenig realisieren, da die Fasern auch hinderlich bei der Herstellung von Nanostrukturen sind. Conventional composite materials such as hard metals, cermets or so-called MMCs (metal matrix composite materials) are known to consist of a binder metal phase (in hard metal, for example cobalt, iron or nickel, in cermets the aforementioned but also eg molybdenum), in the hard materials (usually particles of eg tungsten carbide). or titanium / tantalum carbide, but also diamond etc.) or fibers (of eg silicon carbide, in which MMCs) are embedded. These materials are used, for example, in material processing because they allow a significantly higher processing speed and have a significantly longer service life than comparable steel tools. However, these composites, despite their outstanding macro- and mesoscopic mechanical qualities for the production of cutting, have significant disadvantages. For example, the particles previously used for hard metals and cermets have particle sizes in the range of 0.2 μηι to over 50 μηι. This is hindering the production of the finest micro- and nanoscopic sclline geometry, which must be realized with wedge-shaped structures down to the single-digit nanometer range. For example, in the case of MMCs, ceramic fibers improve the tensile strength and other important mechanical parameters of the material class; However, cutting can not be realized in this way, since the fibers are also a hindrance in the production of nanostructures.
Der Vollständigkeit halber erwähnenswert, sind noch Schneiden aus Glas, wie sie beispielsweise in US 4,702,004 A und US 3,831,466 A vorgeschlagen werden. Filigrane Strukturen im Bereich der Schneide jedoch, wie sie z.B. für die Verwendung als Rasierklinge notwendig sind, oder Schneiden für Messer, sind mit dem Werkstoff Glas aufgrund der normalerweise noch schlechteren mechanischen Kennwerte (Bruchzähigkeit und Bruchfestigkeit) im Vergleich zu Stahl und den meisten technischen Hochleistungskeramiken nicht sinnvoll zu realisieren, wie man leicht nachvollziehen kann. Darüber hinaus ist die Verwendung von Schneiden aus Glas im Zusammenhang mit der Verwendung als z.B. Klingen im Bereich der Körperpflege, mit einem höheren Verletzungsrisiko für den Anwender verbunden, oder bei Messern aufgrund der schnellen Splitterbildung nicht wirklich empfehlenswert. Es ist somit nachvollziehbar, dass sich auch die vor etlichen Jahrzehnten in US 4,702,004 A und US 3,831,466 A vorgeschlagenen Lösungen nicht durchsetzen oder jemals etablieren konnten. Worth mentioning for the sake of completeness, are still cutting glass, as proposed for example in US 4,702,004 A and US 3,831,466 A. Filigree structures in the area of the cutting edge, however, such as e.g. For use as a razor blade, or cutting for knives, are not useful to realize the glass material due to the usually even worse mechanical characteristics (fracture toughness and fracture resistance) compared to steel and most high-performance technical ceramics, as can be easily understood. Moreover, the use of glass cutters in connection with use as e.g. Blades in the field of personal care, associated with a higher risk of injury to the user, or knives due to the rapid fragmentation not really recommended. It is therefore understandable that even the solutions proposed several decades ago in US 4,702,004 A and US 3,831,466 A could not prevail or ever establish themselves.
Mit oberflächlichen amorphen oder keramischen Schichten verstärkte Schneiden aus Stahl wiederum (z.B. WO 2013010072 AI), können zwar eine höhere Schnitthaltigkeit gegenüber unbeschichteten Stahlklingen aufweisen, haben aber weiterhin den entscheidenden Nachteil, dass das metallische Substrat nach längerer dynamischer oder statischer Belastung der Schneide nachgibt und mechanisch instabil wird, wodurch die harte äußere Beschichtung bricht und deshalb nicht für einen Erhalt der Schnitthaltigkeit der Klinge alleine sorgen kann. Ein Funktionserhalt der Schneidengeometrie von Stahlklingen kann durch hochwertige Beschichtungen auf ca. die zehnfache Standzeit, im Vergleich zu Stahlklingen ohne Beschichtung, verlängert werden. Die plastische Verformbarkeit des metallischen Substrats, die zunächst ein Vorteil bei der Herstellung der filigranen Schneidengeometrie ist, ist dann bei entsprechendem Gebrauch der Klinge jedoch auch für die kontinuierliche Zerstörung der selben verantwortlich. Although steel cutting edges reinforced with superficial amorphous or ceramic layers (eg WO 2013010072 A1) can have a higher edge retention compared to uncoated steel blades, they still have the distinct disadvantage that the metallic substrate gives way to the cutting edge after a long dynamic or static load and mechanically becomes unstable, whereby the hard outer coating breaks and therefore can not maintain the edge retention of the blade alone. A function preservation of the cutting edge geometry of steel blades can be extended by high-quality coatings to approximately ten times the service life, compared to steel blades without coating. The plastic deformability of the metallic substrate, which is initially an advantage in the production of filigree cutting geometry, is However, with appropriate use of the blade but also responsible for the continuous destruction of the same.
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen bekannten Lösungen kombiniert das Mehrschichtmaterial der vorliegenden Erfindung Metall (beliebige metallische Legierungen oder elementare Metalle) und Hartstoff (Keramik oder amorphes Material) derart, dass einem Bruch der Klinge, verursacht durch die von außen wirkenden Kräfte beim Schneiden, effektiv und langfristig entgegengewirkt wird. Die hier vorliegende Erfindung weist etwa die 100 fache Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren dynamischen Belastungen auf, im Vergleich zu unbeschichteten Klingen aus Stahl. Gleichzeitig ist es ebenso möglich die hier beschriebenen Klingen zusätzlich mit oberflächlichen Schichten (keramisch oder amorph) zu verstärken, wie das bei Klingen aus Stahl schon gemacht wird, wodurch sich die Standzeit weiter deutlich erhöht. In contrast to the known solutions described above, the multilayer material of the present invention effectively combines metal (any metallic alloys or elemental metals) and hard material (ceramic or amorphous material) so as to cause breakage of the blade caused by external cutting forces and counteracted in the long term. The present invention has about 100 times the resistance to external dynamic loads compared to uncoated steel blades. At the same time, it is also possible to reinforce the blades described here additionally with superficial layers (ceramic or amorphous), as is already done with blades made of steel, whereby the service life is further increased significantly.
Versetzungen - auch bekannt als eindimensionale Gitterfehler - in den metallischen Schichten und daraus resultierende Versetzungsbewegungen, können in diesem Material nicht durch die keramischen/amorphen Schichten dazwischen auf andere Schichten übertreten. D.h. die Mechanismen die ursächlich sind für die dauerhafte plastische Verfestigung einer metallischen Schneide und die langfristig durch Akkumulieren von Gitterfehlern im metallischen Material zum Bruch der Klinge führen, werden durch die Phasen aus Hartstoff dazwischen langfristig unterdrückt. Dementsprechend sind die einzelnen metallischen Lagen, durch die eindimensionalen Schichten aus Hartstoff dazwischen, vollständig räumlich voneinander isoliert. Dislocations - also known as one-dimensional lattice defects - in the metallic layers and resulting dislocation movements, can not pass through this layer of material through the ceramic / amorphous layers to other layers. That the mechanisms that are responsible for the permanent plastic hardening of a metallic cutting edge and that lead to long-term lamination of lattice defects in the metallic material to break the blade are suppressed in the long term by the phases of hard material between them. Accordingly, the individual metallic layers are completely spatially isolated from each other by the one-dimensional layers of hard material therebetween.
Auch martensitische Stähle enthalten feinste Hartstoffe (Carbide), aber diese sind gleichmäßig über das Volumen verteilt in Form von kompakten Teilchenzusammenschlüssen, mit Durchmessern im Bereich weniger Nanometer und darüber. Dadurch wird zwar die Härte des Materials erhöht und es lassen sich dennoch sehr feine Schneiden daraus herstellen, jedoch blockieren diese Carbide die Bewegung von Gitterfehlern im Volumen nicht effektiv genug, und die Klinge kann sich plastisch verformen. Enthält die Klinge jedoch zu viele Carbide, bricht das Material einfach (wie das bei keramischen Werkstoffen der Fall ist) weil es dann spröde ist. Die Rissbildung und Rissausbreitung, die bei keramischen und amorphen, also spröden Materialien normalerweise zum Bruch und zum Ausfall der Funktion der Klinge führen, werden beide durch die vorliegende Erfindung effektiv unterdrückt. Denn normalerweise äußern sich bei keramischen oder amorphen Stoffen Ermüdungsoder Verschleißerscheinungen darin, dass sich nach andauernder dynamischer oder statischer Belastung mit ausreichend hoher Intensität Mikrorisse im Material ausbilden, die sich unter bestimmten Spannungszuständen im keramischen Material sprunghaft ausbreiten können. Eine plastische Verformung wie bei den Metallen ist hier nicht möglich. Diese Risse sind dann für den schnellen Bruch, d.h. den Funktionsausfall des verwendeten Materials verantwortlich. Das Mehrschichtmaterial der vorliegenden Erfindung jedoch ist in der Lage, aufgrund seiner Lamellen- oder Schicht-Struktur aus alternierend metallischen, keramischen oder amorphen Schichten eben diese Rissausbreitung über mehrere Schichten hinweg zu stoppen und dadurch den kompletten Funktionsausfall des Materials zu verhindern. Die metallischen Nachbarschichten verzögern nicht nur die Ausbreitung von Rissen innerhalb der Schicht in der sich der Riss gebildet hat, indem Spannungen am Ort der Rissbildung an den Grenzschichten zu den benachbarten Metallschichten abgebaut werden, sondern sie verhindern auch die Ausbreitung der Risse auf die nächsten Hartstoffschichten. Der Mikroriss innerhalb einer Schicht, verbleibt auch in dieser. Dies ist möglich, da bei Rissbildung lokale Versetzungsbewegungen an den Grenzflächen zum Metall stattfinden. Diese sind nicht nur für einen Abbau der Spannungen in den Hartstoffschichten verantwortlich, sondern verursachen gleichzeitig lokale Verfestigungen in den metallischen Schichten (Grenzvolumen Metall/Hartstoff), wodurch die Rissausbreitung innerhalb der Schicht verzögert oder gar gestoppt werden kann. Die Funktion dieser Hartstoffschicht bleibt dadurch weiterhin erhalten. Auch hier gilt, dass die einzelnen Hartstofflagen getrennt durch zweidimensionale Metallschichten, voneinander räumlich isoliert vorliegen. Also, martensitic steels contain the finest carbides, but these are uniformly distributed throughout the volume in the form of compact particle aggregates, with diameters in the range of a few nanometers and above. Although this increases the hardness of the material and allows very fine cutting to be made therefrom, however, these carbides do not effectively block the movement of lattice defects in the volume, and the blade can plastically deform. However, if the blade contains too many carbides, the material breaks easily (as is the case with ceramic materials) because it is then brittle. Cracking and crack propagation, which normally results in breakage and failure of blade function in ceramic and amorphous materials, are both effectively suppressed by the present invention. Normally, in the case of ceramic or amorphous materials, fatigue or signs of wear are manifested by the fact that microcracks form in the material after long-term dynamic or static loading with sufficiently high intensity that can suddenly spread under certain stress conditions in the ceramic material. A plastic deformation as with the metals is not possible here. These cracks are then responsible for the rapid break, ie the malfunction of the material used. The multilayer material of the present invention, however, is able to stop this crack propagation over several layers due to its lamellar or layered structure of alternating metallic, ceramic or amorphous layers and thereby prevent the complete malfunction of the material. The adjacent metallic layers not only retard the propagation of cracks within the layer in which the crack has formed by reducing stress at the cracking site at the boundary layers to adjacent metal layers, but also prevent the cracks from spreading to the next hard layers. The microcrack within a layer also remains in this layer. This is possible because cracking causes local dislocation movements at the interfaces to the metal. These are not only responsible for a reduction of the stresses in the hard material layers, but at the same time cause local solidification in the metallic layers (limit volume metal / hard material), whereby the crack propagation within the layer can be delayed or even stopped. The function of this hard material layer is thereby retained. Again, the individual layers of hard material are separated by two-dimensional metal layers, spatially isolated from each other.
Darüber hinaus reagiert das gesamte Material durch den laminaren Verbund elastisch auf Biegekräfte und bricht deshalb nicht so leicht, wie z.B. keramische Klingen. Und ein weiterer entscheidender Vorteil der sich aus der lamellenartigen MehrscWchtstruktur ergibt, ist die Möglichkeit, die Härte der Klinge, innerhalb materialbedingter Grenzen, durch Variation der Schichtdickenverhältnisse und die Wahl der Materialien der Schichten einzustellen. Damit geht einher, dass sich dadurch auch weitere mikro- und makromechanische Eigenschaften signifikant ortsabhängig einstellen lassen, wie z.B. die Bruchzähigkeit und Biegefestigkeit. Diese mechanischen Kenngrößen sind anisotrop und hängen natürlich auch von der Ausrichtung des Lamellen- Systems in der Messanordnung ab. In addition, the entire material reacts elastically to bending forces due to the laminar bond and therefore does not break as easily as, for example, ceramic blades. And another key advantage that results from the lamellar multi-texture structure is the ability to adjust the hardness of the blade within material constraints by varying the layer thickness ratios and choosing the materials of the layers. This goes hand in hand with it It is also possible to set other micro- and macro-mechanical properties significantly depending on the location, such as fracture toughness and flexural strength. These mechanical characteristics are anisotropic and, of course, also depend on the orientation of the lamellar system in the measuring arrangement.
Grundsätzlich lassen sich die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Mehrschichtmaterials nicht nur durch die Wahl der Materialien der Metall- bzw. der Hartstoffschichten beeinflussen, sondern auch durch die Schichtdicken, die Schichtdickenverhältnisse, sowie durch Anpassen des Verlaufs der Schichtdicken über den Querschnitt der Schneide. In principle, the mechanical and physical properties of the multilayer material can be influenced not only by the choice of the materials of the metal or hard material layers, but also by the layer thicknesses, the layer thickness ratios, and by adjusting the course of the layer thicknesses over the cross section of the cutting edge.
Dabei sollten aber nach Möglichkeit die folgenden Erwägungen eine Rolle spielen: However, if possible, the following considerations should play a role:
Aufgrund der Tatsache, dass an der Spitze der Schneide bzw. der Schneidkante möglichst kleine und beständige geometrische Strukturen realisiert werden müssen, sollten an dieser Stelle bevorzugt die Schichtdicken relativ klein sein, d.h. im Bereich weniger Nanometer liegen. Jedoch ist das nicht zwingend erforderlich, sondern vom jeweiligen Anwendungsfall und der gewünschten Schneidengeometrie abhängig. Due to the fact that as small as possible and stable geometric structures must be realized at the top of the cutting edge or the cutting edge, at this point preferably the layer thicknesses should be relatively small, i. in the range of a few nanometers. However, this is not absolutely necessary, but depends on the particular application and the desired cutting geometry.
Gleichzeitig sollten benachbarte Schichten bevorzugt bestmöglich miteinander verbunden sein, um ein Abplatzen der Schichten voneinander zu verhindern. Eine geeignete Wahl der benachbarten Materialien ist dahingehend von Vorteil für die Stabilität und die Funktionalität des Mehrschichtmaterials. At the same time, adjacent layers should preferably be connected to each other as best as possible in order to prevent the layers from flaking off one another. A suitable choice of the adjacent materials is advantageous for the stability and the functionality of the multilayer material.
Auch sollten einzelne Schichten innerhalb des Mehrschichtmaterials, vor allem an der Klingenspitze, bevorzugt nicht zu dick sein, um nicht die zuvor genannten Vorteile der Nano- und Mikrostrukturierung einzubüßen. Denn bei zu großen Schichtdicken treten die makromechanischen Eigenschaften der einzelnen Schichten wieder stärker zutage, was sich wieder als Nachteil herausstellen kann, wenn z.B. Risse oder plastische Verformungen wieder stärker in Erscheinung treten können. Auch neigen dickere Schichten, bedingt durch innere Spannungsbildung, eher dazu sich vom Rest abzulösen, was vorteilhaft vermieden werden sollte. Also, individual layers within the multi-layer material, especially at the blade tip, preferably should not be too thick so as not to sacrifice the aforementioned advantages of nano- and microstructuring. Because if the layer thicknesses are too large, the macro-mechanical properties of the individual layers become more evident again, which again may prove to be a disadvantage if, for example, Cracks or plastic deformations can become stronger again. Also, thicker layers, due to internal stress, tend to peel off the rest, which should be advantageously avoided.
Der Herstellungsprozess setzt der Realisierung solcher Schichten ökonomische Grenzen. So sollten nicht unnötig viele Materialien in Kombination miteinander treten müssen. Auch sollten nicht zu viele Schichten erzeugt werden müssen, da sonst der gesamte Prozess sehr aufwendig werden kann. Gleichzeitig kann die Gesamtschichtdicke nicht beliebig gewählt werden, was sich von selbst versteht, da dies mit einem enormen Zeitaufwand bei der Herstellung einhergehen kann. The manufacturing process makes the realization of such layers economical Limits. So should not unnecessarily many materials have to come together in combination. Also, not too many layers should be created, otherwise the entire process can be very expensive. At the same time, the total layer thickness can not be chosen arbitrarily, which goes without saying, as this can be associated with an enormous amount of time in the production.
Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem eine Klinge mit einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein Mehrschichtmaterial mit mindestens fünf Schichten aufweist, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Hartstoffschichten, alternierend angeordnet sind. Dabei haben bevorzugt jeweils mindestens eine Metallschicht und mindestens eine benachbarte Hartstoffschicht mindestens ein Metallelement gemeinsam (bei einer Metallkeramikschicht), oder die an eine amorphe Schicht (z.B. DLC) angrenzenden Metallschichten bilden Bindungen zu einem der Hauptbestandteile der amorphen Schicht aus (z.B. Titan an DLC, wobei Titan ein natives Carbid an der Grenzschicht zum amorphen Kohlenstoff ausbildet). Dies hat den Vorteil, dass benachbarte Metall- und Hartstoffschichten an der Klingenschneide besonders gut miteinander verbunden sind, was ein Abplatzen der Schichten voneinander wirksam verhindern kann. Auch können atomare Schichten zur Haftvermittlung zwischen Metall- und Hartstoffschichten eingesetzt werden, falls notwendig. Diese Zwischenschichten sind zwar Teil des Schichtsystems, werden aber bei Beachtung der Folge von aufeinanderfolgenden Schichten nur als Haftschichten und nicht als wesentliche Schichten des Schichtsystems betrachtet. Auch können sich mehrere Hart- oder Weichlotschichten innerhalb des Materials befinden, z.B. um voneinander unabhängig erzeugte Schichtsysteme nachträglich miteinander verbinden/kombinieren zu können. Auch diese Schichten sind Teil des Schichtsystems, werden aber bei Beachtung der Folge von aufeinanderfolgenden Schichten nur als Lot- oder Verbindungsschichten berücksichtigt, nicht als wesentliche Schichten des Multischichtensystems. The present invention relates inter alia to a blade with a cutting edge, the blade having a multilayer material with at least five layers at least in the area of the cutting edge, wherein metal layers and hard material layers are arranged alternately in the multilayer material. In this case, at least one metal layer and at least one adjacent hard material layer preferably have at least one metal element in common (with a metal-ceramic layer), or the metal layers adjoining an amorphous layer (eg DLC) form bonds to one of the main constituents of the amorphous layer (eg titanium to DLC, wherein titanium forms a native carbide at the boundary layer to the amorphous carbon). This has the advantage that adjacent metal and hard material layers are particularly well connected to the blade cutting edge, which can effectively prevent chipping of the layers from each other. Also, atomic layers can be used to promote adhesion between metal and hard coatings, if necessary. Although these intermediate layers are part of the layer system, they are only considered as adhesive layers and not as essential layers of the layer system if the sequence of successive layers is considered. Also, several hard or soft solder layers may be within the material, e.g. in order to be able to connect / combine later separately layer systems. These layers, too, are part of the layer system, but are taken into consideration only as solder layers or connecting layers when considering the sequence of successive layers, not as essential layers of the multilayer system.
Bevorzugt weist das Mehrschichtmaterial mindestens sieben, stärker bevorzugt mindestens neun und besonders bevorzugt mindestens 11 Schichten auf. Es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine ungerade Gesamtanzahl von Schichten beschränkt ist. Vielmehr können auch vier, sechs, acht oder zehn Schichten vorgesehen sein. Die Schneide weist bevorzugt eine Schneidkante auf, die durch eine erste und eine zweite Schneidfläche gebildet wird, die einen Keilwinkel einschließen. Die erste Schneidfläche schließt mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen ersten Winkel ein und die zweite Schneidfläche schließt mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen zweiten Winkel ein. Bevorzugt beträgt der erste und/oder zweite Winkel mindestens 1°, stärker bevorzugt mindesten 3°, noch stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10°. Die beiden Winkel sollten dabei 80° und bevorzugt 70° nicht überschreiten. Bevorzugt liegt der erste und/oder zweite Winkel im Bereich zwischen 3° und 33°; stärker bevorzugt im Bereich zwischen 5° und 25°. Dabei verlaufen die Schichten des Mehrschichtmaterials bevorzugt parallel zueinander. Ist dies nicht der Fall, so gelten die genannten eingeschlossenen Winkel zwischen Schneidfläche(n) und Schichten bevorzugt für alle Schichten des Mehrschichtmaterials. Preferably, the multi-layer material has at least seven, more preferably at least nine, and most preferably at least 11 layers. It goes without saying that the present invention is not limited to an odd total number of layers. Rather, four, six, eight or ten layers can also be provided. The cutting edge preferably has a cutting edge which is formed by a first and a second cutting surface, which include a wedge angle. The first cutting surface includes a first angle with the layers of the multilayer material and the second cutting surface subtends a second angle with the layers of the multilayer material. Preferably, the first and / or second angle is at least 1 °, more preferably at least 3 °, even more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 °. The two angles should not exceed 80 ° and preferably 70 °. Preferably, the first and / or second angle is in the range between 3 ° and 33 °; more preferably in the range between 5 ° and 25 °. In this case, the layers of the multilayer material preferably run parallel to one another. If this is not the case, the aforementioned included angles between cutting surface (s) and layers are preferably valid for all layers of the multilayer material.
Im Falle eines spanenden Werkzeugs spricht man in der Regel von Spanfläche und Freifläche. In diesem Fall weist die Schneide der Klinge bevorzugt eine Spanfläche und eine Freifläche auf. Die Spanfläche und/oder die Freifläche (Fig.7 und 8) schließt bevorzugt mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen Winkel von mindestens 1°, stärker bevorzugt von mindestens 5° und besonders bevorzugt von mindestens 10° ein. Dabei verlaufen die Schichten des Mehrschichtmaterials bevorzugt parallel zueinander. Ist dies nicht der Fall, so gelten die genannten eingeschlossenen Winkel zwischen Spanfläche und Schichten bevorzugt für alle Schichten des Mehrschichtmaterials. In the case of a cutting tool, one usually speaks of rake surface and free surface. In this case, the cutting edge of the blade preferably has a rake face and an open face. The rake surface and / or the flank (Figures 7 and 8) preferably include an angle of at least 1 °, more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 ° with the layers of the multilayer material. In this case, the layers of the multilayer material preferably run parallel to one another. If this is not the case, then the aforementioned included angles between rake surface and layers are preferably valid for all layers of the multilayer material.
Die Dicke der einzelnen Schichten ist bevorzugt konstant. Gemäß einer bevorzugten Alternative nimmt die Dicke der einzelnen Schichten des Mehrschichtmaterials von der Schneide in Richtung Klingenrand zu. Dabei kann die Dicke einiger weniger Schichten, z.B. nur der Randschicht(en)/Trägerschicht(en) oder die Dicke aller Schichten zunehmen. Ausgenommen davon sind Lot- oder Verbindungsschichten, die erst nachträglich dem Schichtsystem hinzugefügt werden und die z.B. auch nicht unter den gleichen Herstellprozessbedingungen erzeugt werden wie ein Großteil des Schichtsystems, und Haftschichten die generell immer nur wenige Atomlagen dick sind. Die Dicke der einzelnen Schichten beträgt bevorzugt zwischen 0,5 nm und 1 mm, stärker bevorzugt zwischen 1 nm und 800 μηι, noch stärker bevorzugt zwischen 1,5 nm und 600 μπι und besonders bevorzugt zwischen 2 nm und 500 μιη. Grundsätzlich sind Schichtdicken von wenigen Atomlagen bis zu einigen Millimetern vorstellbar. Die Dicke der einzelnen Schichten kann ferner bevorzugt zwischen 0,5 nm und 1 μηι, stärker bevorzugt zwischen 1 nm und 800 nm, noch stärker bevorzugt zwischen 1,5 nm und 600 nm und besonders bevorzugt zwischen 2 nm und 500 nm betragen. The thickness of the individual layers is preferably constant. According to a preferred alternative, the thickness of the individual layers of the multilayer material increases from the cutting edge towards the edge of the blade. The thickness of a few layers, eg only the surface layer (s) / carrier layer (s) or the thickness of all layers can increase. Exceptions to this are soldering or bonding layers which are added to the layer system only later and which, for example, are not produced under the same manufacturing process conditions as a large part of the layer system, and adhesive layers which are generally only a few atomic layers thick. The thickness of the individual layers is preferably between 0.5 nm and 1 mm, more preferably between 1 nm and 800 μηι, even more preferably between 1.5 nm and 600 μπι and particularly preferably between 2 nm and 500 μιη. In principle, layer thicknesses from a few atomic layers to a few millimeters are conceivable. The thickness of the individual layers can furthermore preferably be between 0.5 nm and 1 μm, more preferably between 1 nm and 800 nm, even more preferably between 1.5 nm and 600 nm and particularly preferably between 2 nm and 500 nm.
Bevorzugt ist die Dicke von mindestens drei zentralen Schichten im Bereich der Schneide kleiner als 150 nm, stärker bevorzugt kleiner als 100 nm. Zusätzlich oder alternativ ist die Dicke von mindestens zwei äußeren Schichten bevorzugt größer als 150 nm und besonders bevorzugt größer als 200 nm. Preferably, the thickness of at least three central layers in the region of the cutting edge is less than 150 nm, more preferably less than 100 nm. Additionally or alternatively, the thickness of at least two outer layers is preferably greater than 150 nm and particularly preferably greater than 200 nm.
Die Schneide kann eine oder mehrere zusätzliche äußere, also oberflächliche, Hartstoffschichten aufweisen. Ist/Sind diese Schicht(en) Metallkeramik(en), so enthält mindestens eine metallkeramische Schicht mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle. Es ist dann insbesondere bevorzugt, dass die innerste der äußeren Keramikschichten, d.h. diejenige Metallkeramik, die direkt mit den übrigen Schichten des Mehrschichtmaterials in Kontakt ist, mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle enthält. Es kann auch zusätzlich oder alternativ zu den äußeren Hartstoffschichten eine zusätzliche DLC-Schicht, falls nötig mit passenden Haftvermittlern (z.B. auf Basis von Wolfram, Titan etc.) vorgesehen sein, die besonders bevorzugt die äußerste Schicht bildet. The cutting edge may have one or more additional outer, ie superficial, hard material layers. If these layer (s) are metal ceramics, at least one metal-ceramic layer contains at least one of the metals contained in the multilayer material. It is then particularly preferred that the innermost of the outer ceramic layers, i. that metal ceramic which is in direct contact with the remaining layers of the multilayer material contains at least one of the metals contained in the multilayer material. An additional DLC layer can also be provided in addition or as an alternative to the outer hard material layers, if necessary with suitable adhesion promoters (for example based on tungsten, titanium, etc.), which particularly preferably forms the outermost layer.
Eine oder mehrere der Metallschichten weisen bevorzugt eines oder eine Kombination der folgenden Materialien auf: Titan (Ti), Eisen (Fe), Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Vanadium (V), Niob (Nb), Aluminium (AI), Hafnium (Hf), Chrom (Cr), Wolfram (W), Bor (B) sowie optional weitere Zusätze/Legierungselemente (z.B. Silizium, Molybdän, Kohlenstoff, Stickstoff etc.) und alle möglichen Mischungen oder Legierungen von diesen Elementen in beliebigen Mischungsverhältnissen (z.B. TiAl, ZrAl, HfAl, CrAl, TiAlZr, TiAlV, AlSi, ZrHf, TiZr, FeCr und alle anderen möglichen Kombinationen). Eine oder mehrere der Hartstoffschichten weisen bevorzugt eines oder eine Kombination der folgenden Materialien auf: Carbide, Nitride, Carbonitride, Boride, Oxinitride, Oxicarbide, Oxicarbonitride, Oxide, Bornitride, Borcarbide, Diboride, Borcarbonitride, Oxiboride, Oxibornitride, Oxiborcarbide und Oxiborcarbonitride der zuvor genannten Metalle (wie z.B. WC, TiC, TiN, TiCN, TiBN, TiB2, TiBON, TiBCN, TiAlN, TiAlCN, TiCON, TiZrN, TiZrCN, Zr02, ZrN, NbC, Nb2C, HfC, A1203, CrN, CrCN, AlSiN, und alle anderen möglichen Kombinationen), wenn es sich um Metallkeramikschichten handelt. One or more of the metal layers preferably comprise one or a combination of the following materials: titanium (Ti), iron (Fe), tantalum (Ta), zirconium (Zr), vanadium (V), niobium (Nb), aluminum (AI) , Hafnium (Hf), chromium (Cr), tungsten (W), boron (B) and optionally other additives / alloying elements (eg silicon, molybdenum, carbon, nitrogen, etc.) and all possible mixtures or alloys of these elements in any mixing ratios (eg TiAl, ZrAl, HfAl, CrAl, TiAlZr, TiAlV, AlSi, ZrHf, TiZr, FeCr and all other possible combinations). One or more of the hard material layers preferably comprise one or a combination of the following materials: carbides, nitrides, carbonitrides, borides, oxynitrides, oxicarbides, oxicarbonitrides, oxides, boronitrides, boron carbides, diborides, boron carbonitrides, oxiborides, oxibornitrides, oxiborcarbides and oxiborcarbonitrides of the abovementioned metals (such as WC, TiC, TiN, TiCN, TiBN, TiB 2, Tibon, TiBCN, TiAlN, TiAlCN, TiCON, TiZrN, TiZrCN, Zr0 2, ZrN, NbC, Nb 2 C, HfC, A1 2 0 3, CrN , CrCN, AlSiN, and all other possible combinations), if they are metal-ceramic layers.
Um eine bestmögliche Verbindung der alternierenden Schichten untereinander zu erzielen, ist es bevorzugt, dass metallkeramische Schichten ein Metall- oder Legierungselement ihrer Nachbarschichten zu einem erheblichen Teil enthalten und dementsprechend, wie natives Nitrid, Carbid oder Oxid in die benachbarten metallischen Schichten nahtlos übergehen können. Z.B. wären Ti AI-Schichten die an TiAlC oder TiAlN Schichten angrenzen eine mögliche Kombination von Materialien. Eine weitere wäre z.B. Chrom-Stahl an Chromnitrid Schichten. Ausgenommen davon sind, wie schon zuvor erwähnt, Lot- oder Verbindungsschichten aus Weich- oder Hartlot. Bei amorphen Schichten gilt, dass bevorzugt passende Haftschichten eine feste Verbindung zu den angrenzenden Metallschichten hervorrufen, oder dass sie besonders bevorzugt in das Nachbarmetall (z.B. DLC (= Kohlenstoff) über TiC zu Ti) übergehen. In order to achieve the best possible connection of the alternating layers with one another, it is preferred that metal-ceramic layers contain a metal or alloying element of their neighboring layers to a considerable extent and, accordingly, such as native nitride, carbide or oxide can merge seamlessly into the adjacent metallic layers. For example, Ti Ti layers adjacent to TiAlC or TiAlN layers would be a possible combination of materials. Another would be e.g. Chrome steel on chromium nitride layers. The exception to this is, as already mentioned, brazing or bonding layers made of soft or brazing material. For amorphous layers, it is preferable that mating adhesive layers provide a strong bond to the adjacent metal layers, or that they more preferably merge into the adjacent metal (e.g., DLC (= carbon) via TiC to Ti).
Die Materialien bzw. die Materialzusammensetzung der metallischen oder Hartstoffschichten kann deshalb natürlich auch von Schicht zu Schicht und auch innerhalb ein und derselben Schicht variieren - dies ist auch je nach Art der Herstellung und der Dicke der einzelnen Schichten kaum zu vermeiden - und muss nicht, aber kann auch, konstant sein über den Verlauf des Schichtsystems. Man kann z.B. für die Außenbereiche des Schichtsystems weniger harte metallkeramische Schichten in Betracht ziehen, als für die inneren Schichten oder umgekehrt. Auch enthalten herstellungsbedingt metallkeramische Schichten beliebige Konzentrationsgradienten der zuvor genannten Metalle als auch Nichtmetalle, dürfen deshalb aber auch gezielt von z.B. einem Nitrid in ein Carbid, oder von einem Metall in eine Metallkeramik etc. (alle beliebigen Kombinationen inbegriffen), von einer zur nächsten Phase oder Schicht, übergehen. Die vorliegende Erfindung umfasst grundsätzlich auch alle realisierbaren Schichtsysteme, unabhängig vom Schichtdickenverlauf über den Querschnitt des Schichtsystems. Auch ergibt sich keinesfalls eine Vorgabe zu einer möglichen Periodizität der Schichten. Die Schichtdicken können beliebig gewählt werden und von Schicht zu Schicht variieren. Auch umfasst diese Erfindung alle Schichtsysteme unabhängig davon, ob diese symmetrisch in Bezug auf die Schichtmitte sind oder nicht. The materials or the material composition of the metallic or hard material layers can therefore of course also vary from layer to layer and also within one and the same layer - this can hardly be avoided, depending on the type of production and the thickness of the individual layers - and need not, but can also be constant over the course of the shift system. For example, it is possible to consider less hard metal-ceramic layers for the outer regions of the layer system than for the inner layers or vice versa. In addition, due to their production, metal-ceramic layers contain arbitrary concentration gradients of the aforementioned metals as well as non-metals, but may therefore also be targeted from eg a nitride to a carbide, or from a metal to a metal-ceramic etc. (including any combination), from one to the next phase or Shift, pass over. In principle, the present invention also encompasses all realizable layer systems, independent of the layer thickness profile over the cross section of the layer system. Also, there is no requirement for a possible periodicity of the layers. The layer thicknesses can be chosen arbitrarily and vary from layer to layer. Also, this invention includes all layer systems irrespective of whether they are symmetric with respect to the layer center or not.
Verfahren, die zur Herstellung des Schichtsystems in Frage kommen, sind z.B. CVD und PVD Verfahren, da mit diesen nahezu alle zuvor genannten Metalle, als auch keramische und amorphe Schichtmaterialien, ökonomisch und flexibel ohne Prozessunterbrechung erzeugt werden können. Jedoch sind weitere Verfahren in der Entwicklung und möglicherweise schon bald Inhalt eines oder mehrerer weiterer Patente. Methods which are suitable for the production of the layer system are e.g. CVD and PVD processes, since almost all of these metals, as well as ceramic and amorphous layer materials, can be produced economically and flexibly without interrupting the process. However, other methods are under development and may soon be the subject of one or more other patents.
Nach Herstellung des Schichtsystems in vertikaler Richtung und anschließender Formgebung der Schneide können auch auf die gesamte Oberfläche der Schneide weitere keramische, metallische oder diamantähnliche (z.B. DLC) Veredelungsschichten aufgebracht werden, wieder durch geeignete CVD oder PVD Prozesse. After fabrication of the layer system in the vertical direction and subsequent shaping of the cutting edge, further ceramic, metallic or diamond-like (e.g., DLC) finishing layers may be applied to the entire surface of the cutting edge, again by suitable CVD or PVD processes.
Zuvor jedoch, also direkt nach der Herstellung des Schichtsystem und vor der ersten Formgebung und anschließendem Aufbringen der äußeren Schichten, kann eine Wärmebehandlung des erzeugten Schichtsystems, mit Temperaturen zwischen 400°C bis 1100°C und einer Dauer zwischen 1 und 18 Stunden, in Betracht gezogen werden, um ein Ausheilen möglicher Gitterdefekte innerhalb und an den Grenzflächen der einzelnen Schichten einzuleiten, und um ein Kornwachstum in den metallischen Schichten gezielt zu steuern. However, before, ie directly after the production of the layer system and before the first shaping and subsequent application of the outer layers, a heat treatment of the layer system produced, with temperatures between 400 ° C to 1100 ° C and a duration between 1 and 18 hours, into consideration to initiate annealing of potential lattice defects within and at the interfaces of the individual layers, and to selectively control grain growth in the metallic layers.
Die vorliegende Erfindung ist nicht im Hinblick darauf limitiert, wie die Schneidengeometrien im Einzelnen (Winkel, Breiten, etc.) geformt sein müssen und lässt dementsprechend Gestaltungsspielräume für endanwenderspezifische Anforderungen an die selbigen offen. Die erfindungsgemäßen Schneiden sind in der Lage, keramische Schneiden in Hinblick auf die Schnittfähigkeit zu übertreffen und metallische Schneiden in Hinblick auf die Schnitthaltigkeit, wodurch sich die Verwendung dieser Schneiden bei Messern, Rasierklingen und weiteren Schneidwerkzeugen, wie z.B. Skalpellen, anbietet. Gleichzeitig ist deren Herstellung nicht unökonomisch, sondern liegt kostenteclinisch im Bereich der Herstellung qualitativ hochwertiger Stahl- oder Keramikschneiden. The present invention is not limited in terms of how the cutting geometries must be formed in detail (angles, widths, etc.) and accordingly leaves room for end user specific requirements for the same. The cutting edges according to the invention are capable of outperforming ceramic cutting edges in terms of cutting ability and of cutting metallic edges, which makes it possible to use these cutting edges in knives, razor blades and other cutting tools such as scalpels. At the same time, their production is not uneconomical, but is cost-effectively in the area of producing high-quality steel or ceramic cutting edges.
Die vorliegende Erfindung richtet sich unter anderem auf die folgenden Aspekte: The present invention is directed, inter alia, to the following aspects:
Klinge mit mindestens einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein Mehrschichtmaterial mit mindestens drei Schichten aufweist, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Hartstoffschichten alternierend angeordnet sind. Klinge nach Aspekt 1, wobei jeweils mindestens eine Metallschicht und mindestens eine benachbarte Metallkeramikschicht mindestens ein Metallelement gemeinsam haben. Klinge nach Aspekt 1 oder 2, wobei das Mehrschichtmaterial mindestens fünf, bevorzugt mindestens sieben, stärker bevorzugt mindestens neun, besonders bevorzugt mindestens elf Schichten aufweist. Blade with at least one cutting edge, the blade having at least in the region of the cutting edge a multilayer material with at least three layers, metal layers and hard material layers being arranged alternately in the multilayer material. Blade according to aspect 1, wherein in each case at least one metal layer and at least one adjacent metal-ceramic layer have at least one metal element in common. Blade according to aspect 1 or 2, wherein the multi-layer material has at least five, preferably at least seven, more preferably at least nine, particularly preferably at least eleven layers.
(Klinge nach Aspekt 1 oder 2, wobei die Schneide eine Schneidkante aufweist, die durch eine erste und eine zweite Schneidfläche gebildet wird, und wobei die erste Schneidfläche mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen ersten Winkel einschließt und die zweite Schneidfläche mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen zweiten Winkel einschließt, wobei der erste und/oder zweite Winkel mindestens 1°, bevorzugt mindesten 3°, stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10° beträgt. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Dicke der einzelnen Schichten konstant ist und/oder zwischen 0,5 nm und 1 mm, bevorzugt zwischen 1 nm und 800 μηι und besonders bevorzugt zwischen 1,5 nm und 600 μιη beträgt. (Blade according to aspect 1 or 2, wherein the cutting edge has a cutting edge, which is formed by a first and a second cutting surface, and wherein the first cutting surface with the layers of the multilayer material includes a first angle and the second cutting surface with the layers of the multilayer material second angle, wherein the first and / or second angle is at least 1 °, preferably at least 3 °, more preferably at least 5 ° and more preferably at least 10 °. Blade according to one of the preceding aspects, wherein the thickness of the individual layers is constant and / or between 0.5 nm and 1 mm, preferably between 1 nm and 800 μηι and particularly preferably between 1.5 nm and 600 μιη.
Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Dicke der einzelnen Schichten des Mehrschichtmaterials von der Schneide in Richtung Klingenrand zunimmt. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Dicke von mindestens drei zentralen Schichten im Bereich der Schneide kleiner als 150 nm, bevorzugt kleiner als 100 nm ist und wobei die Dicke von mindestens zwei äußeren Schichten größer als 150 nm, bevorzugt größer als 200 nm ist. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Schneide mindestens eine zusätzliche, äußere Hartstoffschicht aufweist. Falls es eine Metallkeramik ist weist diese mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle auf, wobei bevorzugt auf der äußeren Hartstoffschicht eine zusätzliche DLC-Schicht aufgebracht ist. Klinge nach einem der Aspekte 1 bis 7, wobei die Schneide mindestens eine zusätzliche äußere DLC-Schicht aufweist. Blade according to one of the preceding aspects, wherein the thickness of the individual layers of the multilayer material increases from the cutting edge toward the edge of the blade. Blade according to one of the preceding aspects, wherein the thickness of at least three central layers in the region of the cutting edge is less than 150 nm, preferably less than 100 nm, and wherein the thickness of at least two outer layers is greater than 150 nm, preferably greater than 200 nm , Blade according to one of the preceding aspects, wherein the cutting edge has at least one additional outer hard material layer. If it is a metal ceramic, it has at least one of the metals contained in the multilayer material, wherein an additional DLC layer is preferably applied to the outer hard material layer. A blade according to any of aspects 1 to 7, wherein the blade has at least one additional outer DLC layer.
Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, eines oder eine Kombination bzw. Legierung der folgenden Metalle aufweist: Titan (Ti), Eisen (Fe) Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Vanadium (V), Niob (Nb), Aluminium (AI), Hafnium (Hf), Chrom (Cr), Wolfram (W), Bor (B). Klinge nach Aspekt 10, wobei mindestens eine Metallkeramikschicht, bevorzugt alle Metallkeramikschichten eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken auf Basis eines oder einer Kombination der Metalle gemäß Aspekt 10 aufweist: Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxicarbid, Oxicarbonitrid, Bornitrid, Borcarbid, Diborid, Borcarbonitrid, Oxiborid, Oxibomitrid, Oxiborcarbid, Oxiborcarbonitrid. Blade according to one of the preceding aspects, wherein at least one metal layer, preferably all metal layers, comprises one or a combination or alloy of the following metals: titanium (Ti), iron (Fe) tantalum (Ta), zirconium (Zr), vanadium (V ), Niobium (Nb), aluminum (Al), hafnium (Hf), chromium (Cr), tungsten (W), boron (B). A blade according to aspect 10, wherein at least one metal-ceramic layer, preferably all metal-ceramic layers comprise one or a combination of the following ceramics based on one or a combination of the metals according to aspect 10: carbide, nitride, carbonitride, boride, oxide, oxynitride, oxicarbide, oxicarbonitride, Boron nitride, boron carbide, diboride, boron carbonitride, oxiboride, oxibomitride, oxibor carbide, oxiborcarbonitride.
Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei unterschiedliche Metallschichten verschiedene Materialien aufweisen. Blade according to one of the preceding aspects, wherein different metal layers have different materials.
Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei alle Metallschichten dieselben Materialien aufweisen. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei unterschiedliche Hartstoffschichten verschiedene Materialien aufweisen. Blade according to one of the preceding aspects, wherein all metal layers have the same materials. Blade according to one of the preceding aspects, wherein different layers of hard material have different materials.
Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei alle Hartstoffschichten dieselben Materialien aufweisen. Blade according to one of the preceding aspects, wherein all hard material layers have the same materials.
Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, ein Metall X enthalten und wobei mindestens eine dieser Metallschicht benachbarte Metallkeramikschicht eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxicarbid, Oxicarbonitrid, Bornitrid, Borcarbid, Borcarbonitrid, Oxiborid, Oxiborcarbid, Oxibomitrid, Oxiborcarbonitrid auf Basis des Metalls X aufweist. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Anordnung der Schichten periodisch und/oder symmetrisch ist. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Anordnung der Schichten aperiodisch und/oder asymmetrisch ist. Klinge nach einem der vorigen Aspekte, wobei die Klinge eine Rasierklinge, eine Messerklinge oder eine Skalpellklinge ist. Mehrschichtmaterial mit mindestens drei Schichten, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Hartstoffschichten alternierend angeordnet sind. Mehrschichtmaterial nach Aspekt 20, wobei jeweils mindestens eine Metallschicht und mindestens eine benachbarte Metallkeramikschicht mindestens ein Metallelement gemeinsam haben. Mehrschichtmaterial nach Aspekt 20 oder 21, wobei das Mehrschichtmaterial mindestens fünf, bevorzugt mindestens sieben, stärker bevorzugt mindestens neun, besonders bevorzugt mindestens elf Schichten aufweist. Blade according to one of the preceding aspects, wherein at least one metal layer, preferably all metal layers, contain a metal X and at least one of these metal layer adjacent metal ceramic layer one or a combination of the following ceramics carbide, nitride, carbonitride, boride, oxide, oxynitride, oxicarbide, oxicarbonitride , Boron nitride, boron carbide, Borcarbonitrid, Oxiborid, Oxiborcarbid, Oxibomitrid, Oxiborcarbonitrid based on the metal X has. Blade according to one of the preceding aspects, wherein the arrangement of the layers is periodic and / or symmetrical. Blade according to one of the preceding aspects, wherein the arrangement of the layers is aperiodic and / or asymmetric. Blade according to one of the preceding aspects, wherein the blade is a razor blade, a knife blade or a scalpel blade. Multilayer material with at least three layers, wherein in the multilayer material metal layers and hard material layers are arranged alternately. Multilayer material according to aspect 20, wherein in each case at least one metal layer and at least one adjacent metal-ceramic layer have at least one metal element in common. Multilayer material according to aspect 20 or 21, wherein the multilayer material has at least five, preferably at least seven, more preferably at least nine, particularly preferably at least eleven layers.
Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 22, wobei die Dicke der einzelnen Schichten zwischen 0,5 nm und 1 mm, bevorzugt zwischen 1 nm und 800 μπι und besonders bevorzugt zwischen 1 ,5 nm und 600 μιη beträgt. Multilayer material according to one of the aspects 20 to 22, wherein the thickness of the individual layers is between 0.5 nm and 1 mm, preferably between 1 nm and 800 μm, and particularly preferably between 1.5 nm and 600 μm.
Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 23, wobei die Dicke der einzelnen Schichten des Mehrschichtmaterials von innen nach außen zunimmt. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 24, wobei die Dicke von mindestens drei zentralen Schichten kleiner als 150 nm, bevorzugt kleiner als 100 nm ist und wobei die Dicke von mindestens zwei äußeren Schichten größer als 150 nm, bevorzugt größer als 200 nm ist. The multilayer material according to any one of aspects 20 to 23, wherein the thickness of the individual layers of the multi-layer material increases from the inside to the outside. Multilayer material according to one of the aspects 20 to 24, wherein the thickness of at least three central layers is less than 150 nm, preferably less than 100 nm and wherein the thickness of at least two outer layers is greater than 150 nm, preferably greater than 200 nm.
Mehrschichtmaterial nach einem der vorigen Aspekte, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, eines oder eine Kombination bzw. Legierung der folgenden Metalle aufweist: Titan (Ti), Eisen (Fe), Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Vanadium (V), Niob (Nb), Aluminium (AI), Hafnium (Hf), Chrom (Cr), Wolfram (W), Bor (B). Multilayer material according to one of the preceding aspects, wherein at least one metal layer, preferably all metal layers, comprises one or a combination or alloy of the following metals: titanium (Ti), iron (Fe), tantalum (Ta), zirconium (Zr), vanadium ( V), niobium (Nb), aluminum (AI), hafnium (Hf), chromium (Cr), tungsten (W), boron (B).
Mehrschichtmaterial nach Aspekt 26, wobei mindestens eineMultilayer material according to aspect 26, wherein at least one
Metallkeramikschicht, bevorzugt alle Metallkeramikschichten des Schichtsystems, eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken auf Basis eines oder einer Kombination der Metalle gemäß Aspekt 10 aufweist: Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxicarbid, Oxicarbonitrid, Bornitrid, Borcarbid, Borcarbonitrid, Oxiborid, Oxiborcarbid, Oxibomitrid, Oxiborcarbonitrid. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 27, wobei unterschiedliche Metallschichten verschiedene Materialien aufweisen. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 28, wobei alle Metallschichten dieselben Materialien aufweisen. Metal-ceramic layer, preferably all metal-ceramic layers of the layer system, one or a combination of the following ceramics based on or a combination of the metals of aspect 10: carbide, nitride, carbonitride, boride, oxide, oxynitride, oxicarbide, oxicarbonitride, boron nitride, boron carbide, boron carbonitride, oxiboride, oxibor carbide, oxibomitride, oxiborcarbonitride. Multilayer material according to any of aspects 20 to 27, wherein different metal layers comprise different materials. Multilayer material according to any of aspects 20 to 28, wherein all metal layers have the same materials.
Mehrschichtmaterial nach einem Aspekte 20 bis 29, wobei unterschiedliche Metallkeramikschichten verschiedene Materialien aufweisen. Multilayer material according to aspects 20 to 29, wherein different metal-ceramic layers comprise different materials.
Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 30, wobei alle Metallkeramikschichten dieselben Materialien aufweisen. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 31, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, ein Metall X enthalten und wobei mindestens eine dieser Metallschicht benachbarte Metallkeramikschicht eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxicarbid, Oxicarbonitrid, Bornitrid, Borcarbid, Borcarbonitrid, Oxiborid, Oxibomitrid, Oxiborcarbid, Oxiborcarbonitrid auf Basis des Metalls X aufweist. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 32, wobei die Anordnung der Schichten periodisch und/oder symmetrisch ist. Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 33, wobei die Anordnung der Schichten aperiodisch und/oder asymmetrisch ist. Multilayer material according to any one of aspects 20 to 30, wherein all metal ceramic layers have the same materials. A multilayer material according to any of aspects 20 to 31, wherein at least one metal layer, preferably all metal layers, contain a metal X and wherein at least one metal ceramic layer adjacent to said metal layer comprises one or a combination of the following carbide, nitride, carbonitride, boride, oxide, oxynitride, oxicarbide , Oxicarbonitride, boron nitride, boron carbide, boron carbonitride, oxiboride, oxibomitride, oxiborcarbide, oxiborcarbonitride based on the metal X. Multilayer material according to one of the aspects 20 to 32, wherein the arrangement of the layers is periodic and / or symmetrical. Multilayer material according to one of the aspects 20 to 33, wherein the arrangement of the layers is aperiodic and / or asymmetric.
Schneide, die ein Mehrschichtmaterial nach einem der Aspekte 20 bis 34 aufweist. Schneide nach Aspekt 35, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche der Schneide durch das Mehrschichtmaterial gebildet wird. Klinge mit einer Schneide gemäß Aspekt 35 oder 36. A cutting edge comprising a multilayer material according to any one of aspects 20 to 34. A cutting edge according to aspect 35, wherein at least a portion of the surface of the cutting edge is formed by the multilayer material. Blade with a cutting edge according to aspect 35 or 36.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen: Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the figures. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Mehrschichtmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 shows a cross section through a multi-layer material according to a preferred embodiment of the present invention.
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Mehrschichtmaterial gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 shows a cross section through a multilayer material according to a further preferred embodiment of the present invention;
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Mehrschichtmaterial gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 shows a cross section through a multilayer material according to a further preferred embodiment of the present invention;
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung; 4 shows a cross section through a cutting edge according to a preferred embodiment of the present invention;
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention;
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 6 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention;
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 7 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention;
Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 8 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention; 9 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention;
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Mehrschichtmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das dargestellte Mehrschichtmaterial besteht aus sich regelmäßig abwechselnden Metall- 1 und Hartstoffschichten 2. Dabei haben sämtliche Metallschichten 1 eine konstante Dicke dM und sämtliche Hartstoffschichten 2 eine konstante Dicke dK. Man erhält so eine gleichmäßige Anordnung paralleler Schichten mit konstanter Dicke. Natürlich können dM und dK auch unterschiedliche Dicken aufweisen und auch im vertikalen Verlauf variieren. FIG. 1 shows a cross section through a multilayer material according to a preferred embodiment of the present invention. The illustrated multilayer material consists of regularly alternating metal 1 and hard material layers 2. In this case, all metal layers 1 have a constant thickness dM and all hard material layers 2 have a constant thickness dK. This gives a uniform arrangement of parallel layers with a constant thickness. Of course dM and dK can also have different thicknesses and also vary in the vertical course.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Mehrschichtmaterial gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das dargestellte Mehrschichtmaterial weist 23 Schichten (inklusive der beiden äußersten Rand- oder Trägerschichten) auf, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten 1 und Hartstoffschichten 2 alternierend angeordnet sind. Dabei haben abgesehen von den beiden äußersten Metallschichten la sämtliche Metallschichten 1 eine konstante Dicke dM und sämtliche Hartstoffschichten eine konstante Dicke dK, wie das in Figur 1 ebenso dargestellt wird. Dadurch erhält man eine symmetrische Anordnung paralleler Schichten mit konstanter Dicke. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner die Dicke dM der Metallschichten gleichgroß wie die Dicke dK der Hartstoffschichten. Lediglich die Dicke der beiden äußersten Schichten la ist deutlich größer als die Dicke der restlichen Schichten. FIG. 2 shows a cross section through a multilayer material according to a further preferred embodiment of the present invention. The illustrated multilayer material has 23 layers (including the two outermost edge or carrier layers), metal layers 1 and hard material layers 2 being arranged alternately in the multilayer material. Apart from the two outermost metal layers 1a, all metal layers 1 have a constant thickness dM and all hard material layers have a constant thickness dK, as shown in FIG. This gives a symmetrical arrangement of parallel layers of constant thickness. In the illustrated embodiment, furthermore, the thickness dM of the metal layers is the same size as the thickness dK of the hard material layers. Only the thickness of the two outermost layers la is significantly greater than the thickness of the remaining layers.
Selbstverständlich sind die Merkmale dieser bevorzugten Ausführungsform keinesfalls als limitierend oder notwendig für die Erfindung anzusehen. So können mehr oder weniger Schichten als die 23 abgebildeten Schichten vorgesehen sein. Auch muss die Dicke dM der Metallschichten nicht identisch zur Dicke dK der Hartstoffschichten sein, sondern kann größer oder kleiner als diese sein. Es ist auch nicht notwendig, dass alle Metallschichten bzw. alle Hartstoffschichten dieselbe Dicke aufweisen. Vielmehr kann beispielsweise die Dicke der Metallschichten von innen nach außen zunehmen (oder abnehmen). Auch die Dicke der Hartstoffschichten kann von innen nach außen zunehmen (oder abnehmen). Auch wenn es von Vorteil ist, wenn die beiden äußersten Metall- (oder Hartstoff-) schichten la, wie in Figur 2 dargestellt, eine größere Dicke haben, so ist dies nicht notwendig. Die Dicke der einzelnen Schichten muss auch nicht innerhalb einer Schicht konstant bleiben, sondern kann beispielsweise von einer Seite zur anderen Seite hin zunehmen oder auf andere Art und Weise beliebig, aber auch herstellungsbedingt, variieren. Of course, the features of this preferred embodiment are by no means to be considered as limiting or necessary for the invention. Thus, more or fewer layers than the 23 illustrated layers may be provided. Also, the thickness dM of the metal layers need not be identical to the thickness dK of the hard material layers, but may be larger or smaller than these. It is also not necessary that all metal layers or all hard material layers have the same thickness. Rather, for example, increase the thickness of the metal layers from the inside out (or decrease). The thickness of the hard material layers can also increase (or decrease) from the inside to the outside. Although it is beneficial if the two outermost Metal (or hard) layers la, as shown in Figure 2, have a greater thickness, so this is not necessary. The thickness of the individual layers also does not have to remain constant within a layer, but may, for example, increase from one side to the other side or vary in any other way, but also as a result of production.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrschichtmaterials. Dieses Mehrschichtmaterial weist insgesamt 15 Schichten (inklusive der Träger- oder Randschichten) auf, wobei wiederum Metallschichten 1 mit Hartstoffschichten 2 alternierend angeordnet sind. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Figur 1 sind jedoch bei dieser Ausführungsform unterschiedliche Schichtdicken vorgesehen. FIG. 3 shows a cross section through a further preferred embodiment of the multilayer material according to the invention. This multilayer material has a total of 15 layers (including the carrier or edge layers), wherein in turn metal layers 1 with hard material layers 2 are arranged alternately. In contrast to the embodiment of Figure 1, however, different layer thicknesses are provided in this embodiment.
So haben die innersten 7 Schichten la bzw. 2a eine Dicke d3, die jeweils daran angrenzenden beiden Schichten lb und 2b eine Schichtdicke d2 und die sich daran nach außen anschließenden Metallkeramikschichten 2c eine Schichtdicke dl. Die Schichtdicken nehmen dabei von innen nach außen zu, sodass für das dargestellte Ausführungsbeispiel gilt: dl > d2 > d3. Ferner ist die Schichtdicke für die innersten Metall- und Hartstoffschichten la und 2a gleich groß. Dasselbe gilt für die sich daran anschließenden mittleren Metall- und Hartstoffschichten lb und 2b. Dies ist jedoch, wie bereits im Hinblick auf Figur 2 erläutert, nicht nötig. Vielmehr kann sich die Schichtdicke der einzelnen Metallschichten von derjenigen der einzelnen Hartstoffschichten unterscheiden. Die Schichtdicke kann auch noch gleichmäßiger von Schicht zu Schicht zunehmen. Es ist auch möglich, dass die Schichtdicke von innen nach außen abnimmt. Ferner kann die Schichtdicke auch innerhalb einer einzelnen Schicht variieren und beispielsweise von einer Seite zur anderen Seite hin zunehmen oder auf andere Art und Weise beliebig, aber auch herstellungsbedingt, variieren.  Thus, the innermost 7 layers 1 a and 2 a have a thickness d3, the respective adjacent layers lb and 2b have a layer thickness d2 and the metal ceramic layers 2c adjoining it to the outside have a layer thickness d1. In this case, the layer thicknesses increase from the inside to the outside, so that the following applies for the illustrated embodiment: d1> d2> d3. Furthermore, the layer thickness for the innermost metal and hard material layers la and 2a is the same size. The same applies to the subsequent middle metal and hard material layers 1b and 2b. However, as already explained with regard to FIG. 2, this is not necessary. Rather, the layer thickness of the individual metal layers may differ from that of the individual hard material layers. The layer thickness can also increase more uniformly from layer to layer. It is also possible that the layer thickness decreases from the inside to the outside. Furthermore, the layer thickness can also vary within a single layer and, for example, increase from one side to the other side or vary in any other way, but also as a result of production.
In Figur 4 ist ein Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Schneide 10 weist eine erste Schneidfläche 11 und eine zweite Schneidfläche 12 auf, die sich an einer Schneidkante 13 treffen und einen nicht bezeichneten Keilwinkel einschließen. Ferner schließt die erste Schneidfläche 11 mit den Schichten des Mehrschichtmaterials den Winkel α ein. Dieser beträgt bevorzugt mindestens 1°, stärker bevorzugt mindestens 3°, noch stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10°. Da es sich in der dargestellten Ausführungsform um eine symmetrische Schneide handelt (und dementsprechend erste und zweite Schneidfläche nicht wirklich voneinander zu unterscheiden sind), schließt hier auch die zweite Schneidfläche 12 denselben Winkel α mit den Schichten des Mehrschichtmaterials ein. FIG. 4 shows a cross section through a cutting edge according to a preferred embodiment of the present invention. The cutting edge 10 has a first cutting surface 11 and a second cutting surface 12, which meet at a cutting edge 13 and enclose a non-designated wedge angle. Furthermore, the first cutting surface 11 encloses the angle α with the layers of the multilayer material. This is preferably at least 1 °, more preferably at least 3 °, even more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 °. There In the illustrated embodiment, it is a symmetrical cutting edge (and accordingly first and second cutting surfaces can not really be distinguished from each other), here also the second cutting surface 12 includes the same angle α with the layers of the multilayer material.
Die Schneide 10 in Figur 4 besteht aus einem Mehrschichtmaterial, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Dementsprechend gilt für die Abfolge und Schichtdicke der Metallschichten 1 und Hartstoffschichten 2 das oben zu Figur 1 Ausgeführte. Über den gesamten Querschnitt der Schneide weisen die alternierenden Schichten die gleich Dicke auf. The cutting edge 10 in Figure 4 consists of a multi-layer material, as shown in Figure 1. Accordingly, the following applies to the sequence and layer thickness of the metal layers 1 and hard material layers 2 the above to Figure 1. Over the entire cross section of the cutting edge, the alternating layers have the same thickness.
Selbstverständlich ist die darin dargestellte Schneidengeometrie lediglich beispielhaft zu verstehen. Insbesondere muss die Schneidengeometrie nicht symmetrisch sein und der Keilwinkel kann vom dargestellten Winkel abweichen Of course, the cutting geometry illustrated therein is to be understood merely as an example. In particular, the cutting edge geometry does not have to be symmetrical and the wedge angle may deviate from the illustrated angle
In Figur 5 ist ein Querschnitt durch eine Schneide gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Schneide 10 weist eine erste Schneidfläche 11 und eine zweite Schneidfläche 12 auf, die sich an einer Schneidkante 13 treffen und einen nicht bezeichneten Keilwinkel einschließen. Ferner schließt die erste Schneidfläche 11 mit den Schichten des Mehrschichtmaterials den Winkel α ein. Dieser beträgt bevorzugt mindestens 1°, stärker bevorzugt mindestens 3°, noch stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10°. Da es sich in der dargestellten Ausführungsform um eine symmetrische Schneide handelt (und dementsprechend erste und zweite Schneidfläche nicht wirklich voneinander zu unterscheiden sind), schließt hier auch die zweite Schneidfläche 12 denselben Winkel α mit den Schichten des Mehrschichtmaterials ein. FIG. 5 shows a cross section through a cutting edge according to a further preferred embodiment of the present invention. The cutting edge 10 has a first cutting surface 11 and a second cutting surface 12, which meet at a cutting edge 13 and enclose a non-designated wedge angle. Furthermore, the first cutting surface 11 encloses the angle α with the layers of the multilayer material. This is preferably at least 1 °, more preferably at least 3 °, even more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 °. Since in the illustrated embodiment is a symmetrical cutting edge (and accordingly first and second cutting surface are not really different from each other), here includes the second cutting surface 12 has the same angle α with the layers of the multi-layer material.
Die Schneide 10 in Figur 5 besteht aus einem Mehrschichtmaterial, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Dementsprechend gilt für die Abfolge und Schichtdicke der Metallschichten 1 und Hartstoffschichten 2 das oben zu Figur 2 Ausgeführte. Wie in Figur 5 gut zu sehen ist, sind die äußersten Metallschichten la mit deutlich größerer Schichtdicke bevorzugt lediglich in demjenigen Bereich der Schneide 10 angeordnet, der so weit von den beiden Schneidflächen entfernt ist, dass diese Schichten la nicht wesentlich mechanisch beansprucht werden. Im Bereich der beiden Schneidflächen und insbesondere in der Nähe der Schneidkante 13 liegt jedoch bevorzugt eine enge Schichtung von alternierenden Metall- und Hartstoffschichten vor. Bevorzugt sind im Bereich der Schneidflächen mindestens drei Schichten, stärker bevorzugt mindestens fünf Schichten und besonders bevorzugt mindestens sieben Schichten vorgesehen, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. The cutting edge 10 in Figure 5 consists of a multi-layer material, as shown in Figure 2. Accordingly, the following applies to the sequence and layer thickness of the metal layers 1 and hard material layers 2 the above to Figure 2. As can be clearly seen in FIG. 5, the outermost metal layers 1a having a significantly greater layer thickness are preferably arranged only in that region of the cutting edge 10 which is so far away from the two cutting surfaces that these layers 1a are not significantly stressed mechanically. In the area of the two cutting surfaces and in particular in the vicinity of the cutting edge 13, however, there is preferably a narrow layer of alternating metal and hard material layers. At least three layers, more preferably at least five layers and particularly preferably at least seven layers are preferably provided in the region of the cutting surfaces, as shown in FIG.
Selbstverständlich ist die darin dargestellte Schneidengeometrie lediglich beispielhaft zu verstehen. Insbesondere muss die Schneidengeometrie nicht symmetrisch sein und der Keilwinkel kann vom dargestellten Winkel abweichen. Of course, the cutting geometry illustrated therein is to be understood merely as an example. In particular, the cutting edge geometry does not have to be symmetrical and the wedge angle may deviate from the illustrated angle.
Figur 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneide 10. Diese Schneide ist aus dem Mehrschichtmaterial gemäß Figur 3 gefertigt. Diese Ausführungsform macht es besonders deutlich, wieso ein Mehrschichtmaterial mit von innen nach außen zunehmender Schichtdicke besonders vorteilhaft für eine Schneide zum Einsatz kommen kann: Im Bereich der Schneidkante 13 sind hier sieben alternierende Metallschichten la und Hartstoffschichten 2a von besonders kleiner Schichtdicke d3 angeordnet. Dadurch ist die Schnittfähigkeit und Schnitthaltigkeit der Schneide 10 im Bereich der Schneidkante 13 besonders groß. Diese enge Schichtung, die gleichzeitig die Herstellung aufwendiger macht, ist in den äußeren Schichten lb und 2b und insbesondere lc und 2c nicht unbedingt notwendig, da diese hinreichend weit von der Schneidkante 13 entfernt sind und somit nicht denselben mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. FIG. 6 shows a further preferred embodiment of a cutting edge 10 according to the invention. This cutting edge is manufactured from the multilayer material according to FIG. This embodiment makes it particularly clear why a multilayer material with increasing layer thickness from the inside to the outside can be used particularly advantageously for a cutting edge: In the region of the cutting edge 13, seven alternating metal layers 1a and hard material layers 2a of particularly small layer thickness d3 are arranged here. As a result, the cutting ability and edge retention of the cutting edge 10 in the region of the cutting edge 13 is particularly large. This narrow stratification, which at the same time makes the production more expensive, is not absolutely necessary in the outer layers 1b and 2b and in particular 1c and 2c, since they are sufficiently far away from the cutting edge 13 and thus are not exposed to the same mechanical stresses.
In der dargestellten Ausführungsform weist die Schneide 10 eine zusätzliche, äußere Hartstoffschicht 3 auf, die bevorzugt mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle aufweist, wenn es sich bei der Hartstoffschicht um eine Metallkeramik handelt. Desweiteren ist auf der äußeren Hartstoffschicht 3 eine zusätzliche Hartstoffschicht 4 aufgebracht, z.B. eine DLC-Schicht. Selbstverständlich kann auf eine oder beide dieser Schichten verzichtet werden. Ebenso gut kann die äußere Hartstoffschicht 3 und/oder die Hartstoffschicht 4 auch in der Ausführungsform gemäß Figur 5 vorgesehen sein. Es können auch mehrere, voneinander verschiedene äußere Hartstoffschichten vorgesehen sein. Figur 7 zeigt eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Schneide 10. Die Schneide 10 weist eine erste Schneidfläche 11 und eine zweite Schneidfläche (oder Spanfläche) 12 auf, die sich an einer Schneidkante 13 treffen und einen Keilwinkel einschließen. Ferner schließt die erste Schneidfläche 11 mit den Schichten des Mehrschichtmaterials den Winkel cd ein. Dieser beträgt bevorzugt mindestens 1°, stärker bevorzugt mindestens 3°, noch stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10°. Die zweite Schneidfläche (oder Spanfläche) 12 schließt mit den Schichten des Mehrschichtmaterials den Winkel ot2 ein. Im Gegensatz zur Ausfuhrungsform der Figuren 5 und 6 handelt es sich hier um eine asymmetrische Schneide mit l > a2, wobei in dem dargestellten Beispiel al > 0° und a2 = 0°, so dass der Keilwinkel al entspricht. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausfuhrungsform die zweite Schneidfläche (oder Spanfläche) 12 parallel zu den Schichten des Mehrschichtmaterials angeordnet. In the illustrated embodiment, the cutting edge 10 has an additional, outer hard material layer 3, which preferably has at least one of the metals contained in the multilayer material, if the hard material layer is a metal ceramic. Furthermore, an additional hard material layer 4 is applied to the outer hard material layer 3, for example a DLC layer. Of course, one or both of these layers can be dispensed with. Just as well, the outer hard material layer 3 and / or the hard material layer 4 may also be provided in the embodiment according to FIG. It can also be provided a plurality of different outer hard material layers. FIG. 7 shows a further preferred embodiment of a cutting edge 10 according to the invention. The cutting edge 10 has a first cutting face 11 and a second cutting face (or rake face) 12, which meet at a cutting edge 13 and enclose a wedge angle. Further, the first cutting surface 11 includes the angle cd with the layers of the multi-layer material. This is preferably at least 1 °, more preferably at least 3 °, even more preferably at least 5 °, and most preferably at least 10 °. The second cutting surface (or rake surface) 12 encloses the angle ot2 with the layers of the multilayer material. In contrast to the embodiment of FIGS. 5 and 6, this is an asymmetrical cutting edge with l> a2, where in the illustrated example, al> 0 ° and a2 = 0 °, so that the wedge angle al corresponds. In other words, in this embodiment, the second cutting surface (or rake surface) 12 is arranged parallel to the layers of the multilayer material.
Alternativ kann auch die erste Schneidfläche 11 parallel zu den Schichten des Mehrschichtmaterials angeordnet sein, wie dies in Figur 8 dargestellt ist. Hier gilt al < a2, al = 0° und a2 > 0°, so dass der Keilwinkel a2 entspricht. Alternatively, the first cutting surface 11 may also be arranged parallel to the layers of the multilayer material, as shown in FIG. Here, al <a2, al = 0 ° and a2> 0 °, so that the wedge angle is a2.
Selbstverständlich muss keine der Schneidflächen parallel zu den Schichten angeordnet sein. Vielmehr können die erste und zweite Schneidfläche jeweils unterschiedliche Winkel mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einschließen, die jeweils größer als 0° sind. Eine solche Ausfuhrungsform ist in Figur 9 abgebildet bei der al < a2, al > 0° und a2 > 0° gilt, so dass der Keilwinkel der Summe aus al und a2 entspricht. Of course, none of the cutting surfaces need be arranged parallel to the layers. Rather, the first and second cutting surfaces may each include different angles with the layers of the multilayer material, each greater than 0 °. Such an embodiment is depicted in FIG. 9 in which al <a2, al> 0 ° and a2> 0 °, so that the wedge angle corresponds to the sum of a1 and a2.
Selbstverständlich lassen sich die Merkmale im Hinblick auf die Ausrichtung der Schichten der Figuren 7 bis 9 mit den Merkmalen im Hinblick auf die Schichtdicken der Figur 6 miteinander kombinieren. Of course, the features with regard to the alignment of the layers of FIGS. 7 to 9 with the features with regard to the layer thicknesses of FIG. 6 can be combined with one another.

Claims

Ansprüche claims
1. Klinge mit mindestens einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein Mehrschichtmaterial mit mindestens fünf Schichten aufweist, wobei in dem Mehrschichtmaterial Metallschichten und Metallkeramikschichten alternierend angeordnet sind und wobei jeweils mindestens eine Metallschicht und mindestens eine benachbarte Metallkeramikschicht mindestens ein Metallelement gemeinsam haben. 1. Blade with at least one cutting edge, the blade having at least in the region of the cutting edge a multilayer material with at least five layers, wherein in the multilayer material metal layers and metal ceramic layers are arranged alternately and wherein in each case at least one metal layer and at least one adjacent metal ceramic layer have at least one metal element in common ,
2. Klinge nach Anspruch 1, wobei die Schneide mindestens eine zusätzliche, äußere Hartstoffschicht aufweist, die mindestens eines der in dem Mehrschichtmaterial enthaltenen Metalle aufweist und wobei bevorzugt auf der äußeren Hartstoffschicht eine zusätzliche DLC-Schicht aufgebracht ist. 2. Blade according to claim 1, wherein the cutting edge has at least one additional, outer hard material layer, which has at least one of the metals contained in the multilayer material and wherein preferably on the outer hard material layer, an additional DLC layer is applied.
3. Klinge nach Anspruch 1, wobei die Schneide mindestens eine zusätzliche äußere DLC-Schicht aufweist. The blade of claim 1, wherein the blade has at least one additional outer DLC layer.
4. Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei mindestens eine Metallschicht, bevorzugt alle Metallschichten, ein Metall X enthalten und wobei mindestens eine, einer Metallschicht benachbarte, Metallkeramikschicht eine oder eine Kombination der folgenden Keramiken: Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Borid, Oxid, Oxinitrid, Oxicarbid, Oxicarbonitrid, Bornitrid, Borcarbid, Diborid, Borcarbonitrid, Oxiborid, Oxibornitrid, Oxiborcarbid, Oxiborcarbonitrid auf Basis des Metalls X aufweist. 4. Blade according to one of the preceding claims, wherein at least one metal layer, preferably all metal layers containing a metal X and wherein at least one metal layer adjacent, a metal-ceramic layer, one or a combination of the following ceramics: carbide, nitride, carbonitride, boride, oxide, Oxynitride, oxicarbide, oxicarbonitride, boron nitride, boron carbide, diboride, Borcarbonitrid, Oxiborid, Oxibornitrid, Oxiborcarbid, Oxiborcarbonitrid based on the metal X has.
5. Klinge mit mindestens einer Schneide, wobei die Klinge zumindest im Bereich der Schneide ein Mehrschichtmaterial mit mindestens fünf Schichten aufweist, wobei in dem Mehrschichtmaterial carbidbildende Metallschichten und DLC-Schichten alternierend angeordnet sind 5. Blade with at least one cutting edge, the blade having a multilayer material with at least five layers at least in the area of the cutting edge, wherein carbide-forming metal layers and DLC layers are arranged alternately in the multilayer material
6. Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Mehrschichtmaterial mindestens sieben, bevorzugt mindestens neun, besonders bevorzugt mindestens elf Schichten aufweist. 6. Blade according to one of the preceding claims, wherein the multi-layer material has at least seven, preferably at least nine, more preferably at least eleven layers.
7. Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Schneide eine Schneidkante aufweist, die durch eine erste und eine zweite Schneidfläche gebildet wird, und wobei die erste Schneidfläche mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen ersten Winkel einschließt und die zweite Schneidfläche mit den Schichten des Mehrschichtmaterials einen zweiten Winkel einschließt, wobei der erste und/oder zweite Winkel mindestens 1°, bevorzugt mindesten 3°, stärker bevorzugt mindestens 5° und besonders bevorzugt mindestens 10° beträgt. A blade according to any one of the preceding claims, wherein the blade has a cutting edge formed by first and second cutting surfaces, and wherein the first cutting surface includes a first angle with the layers of the multilayer material and the second cutting surface includes the layers of the multilayer material includes a second angle, wherein the first and / or second angle is at least 1 °, preferably at least 3 °, more preferably at least 5 ° and most preferably at least 10 °.
8. Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die bevorzugt konstante Dicke der einzelnen Schichten zwischen 0,5 nm und 1 mm, bevorzugt zwischen 1 nm und 800 μηι und besonders bevorzugt zwischen 1,5 nm und 600 μπι beträgt. 8. Blade according to one of the preceding claims, wherein the preferably constant thickness of the individual layers between 0.5 nm and 1 mm, preferably between 1 nm and 800 μηι and particularly preferably between 1.5 nm and 600 μπι.
9. Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Dicke der einzelnen Schichten des Mehrschichtmaterials von der Schneide in Richtung Klingenrand zunimmt. A blade according to any one of the preceding claims, wherein the thickness of the individual layers of the multilayer material increases from the cutting edge towards the edge of the blade.
10. Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei zumindest einige der Schichten eine unterschiedliche Dicke aufweisen und derart angeordnet sind, dass die Dicke dieser Schichten von der Schneide in Richtung Klingenrand zunimmt. Blade according to one of the preceding claims, wherein at least some of the layers have a different thickness and are arranged such that the thickness of these layers increases from the cutting edge towards the edge of the blade.
11. Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine oder mehrere Schichten im Bereich der Schneide eine Dicke aufweist/aufweisen, die kleiner ist/sind als die Dicke einer oder mehrerer Schichten im Bereich des Klingenrands. Blade according to one of the preceding claims, wherein one or more layers in the region of the cutting edge have a thickness which is smaller than the thickness of one or more layers in the region of the edge of the blade.
12. Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Dicke von mindestens drei zentralen Schichten im Bereich der Schneide kleiner als 150 nm, bevorzugt kleiner als 100 nm ist und wobei die Dicke von mindestens zwei äußeren Schichten größer als 150 nm, bevorzugt größer als 200 nm ist. 12. Blade according to one of the preceding claims, wherein the thickness of at least three central layers in the region of the cutting edge is less than 150 nm, preferably less than 100 nm, and wherein the thickness of at least two outer layers is greater than 150 nm, preferably greater than 200 nm is.
13. Klinge nach einem der vorigen Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche der Schneide durch das Mehrschichtmaterial gebildet wird. 13. Blade according to one of the preceding claims, wherein at least a part of the surface of the cutting edge is formed by the multi-layer material.
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