[發(fā)明專利]硬質(zhì)合金表面涂層去除方法和設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810697620.3
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108754520A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王輝;趙海波;梁紅櫻
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: C23G5/00
• 分類號: C23G5/00
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 張競

本發(fā)明公開了一種硬質(zhì)合金表面涂層去除方法和設(shè)備，尤其是一種涉及精密切削刀具涂層去除領(lǐng)域的硬質(zhì)合金表面涂層去除方法和設(shè)備。本發(fā)明采用的硬質(zhì)合金表面涂層去除方法，用Ar離子轟擊硬質(zhì)合金表面的涂層，使硬質(zhì)合金表面的涂層原子擺脫涂層本體束縛，讓涂層剝離。本發(fā)明的硬質(zhì)合金表面涂層去除設(shè)備，包括供氣系統(tǒng)、真空室、真空系統(tǒng)、熱絲離子源、輔助陽極、電場發(fā)生裝置、工件架和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、加熱系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)與真空室的氣體入口連通，熱絲離子源的燈絲和輔助陽極位于真空室內(nèi)。本發(fā)明的硬質(zhì)合金表面涂層去除方法和設(shè)備可以不受涂層品種限制，能徹底有效去除復(fù)雜型面零部件涂層，并且不會(huì)影響涂層所覆蓋的硬質(zhì)合金基體，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金表面涂層去除方法和設(shè)備，尤其是一種涉及精密切削刀具涂層去除領(lǐng)域的硬質(zhì)合金表面涂層去除方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

硬質(zhì)合金刀具是最主要的切削工具之一，而表面涂層的采用則是提高硬質(zhì)合金刀具使用性能的基本方法。由于硬質(zhì)合金加工費(fèi)用昂貴，如果在涂層制備或由于其它原因?qū)е聠栴}的出現(xiàn)，最有效的措施是，在較短周期內(nèi)，通過去除涂層，而后重新完成涂覆。

硬質(zhì)合金涂層的剝離方法可劃分為物理和化學(xué)兩大類。

物理剝離方法包括：噴砂、機(jī)械球磨、真空高溫?zé)Y(jié)、離子束表面處理等。

真空高溫?zé)Y(jié)主要依據(jù)涂層硬質(zhì)合金的形成機(jī)理，并結(jié)合金屬的物理性能和燒結(jié)理論而進(jìn)行的，將涂層硬質(zhì)合金置于真空(氣氛)燒結(jié)爐中，在1000～1600℃溫度下，保溫30～180min，粘結(jié)相基本達(dá)到液相狀態(tài)，涂層物與合金基體的熱膨脹系數(shù)發(fā)生有序——無序轉(zhuǎn)變，促使涂層與合金基體分離。真空高溫?zé)Y(jié)會(huì)對硬質(zhì)合金基體性質(zhì)產(chǎn)生影響，實(shí)際上只能用于硬質(zhì)合金材料的回收。

離子束表面處理法(IBEST)是美國Quantum制造技術(shù)公司用于解決切削刀具表面涂層的脫除而開發(fā)出來的。該工藝?yán)秒x子束將50億瓦特的能量作用在刀具上150納秒，快速加熱涂層到3000F°以上。然后表面以大約百分之一秒的速率冷卻，以產(chǎn)生熱沖擊，當(dāng)離子束被斷開后，由于脈沖的時(shí)間太短，大量的熱量不會(huì)傳入硬質(zhì)合金內(nèi)部，從而涂層表面與硬質(zhì)合金基體產(chǎn)生巨大的熱差，使涂層是從硬質(zhì)合金基體上剝落下來。

噴砂、機(jī)械球磨等處理方法，無法有效地去全部除表面涂層。

化學(xué)剝離方法通常有化學(xué)氧化法、電解法、電化學(xué)法等方法。

(1)化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法是利用氧化劑與涂層在一定的條件下反應(yīng)，將涂層氧化、分解為氣體或可溶于水的組分，達(dá)到剝離涂層的目的。

(2)電解法

電流通過物質(zhì)而引起化學(xué)變化的過程。電解過程是在電解池中進(jìn)行的。電解池是由分別浸沒在含有正、負(fù)離子的溶液中的陰、陽電極構(gòu)成。運(yùn)用電解法剝離硬質(zhì)合金涂層，涉及電壓、電流密度、電解液的濃度、溫度、緩蝕劑等工藝參數(shù)。

(3)電化學(xué)法

在具有氧化性的堿性溶液中，極化涂層并保持一定的時(shí)間將導(dǎo)致其氧化，進(jìn)而使涂層發(fā)生溶解。

涂層本身的特點(diǎn)：多元涂層是改善材料性能的重要途徑。研究表明，提高涂層的耐磨性，可以通過多種元素的添加而獲得，如添加V、Y、Si、Nb、Cr、W、Zr、Hf、Mo、B等。以PVD技術(shù)的發(fā)展為例，目前大體可以分為五大類，Ti基、TiAl基、AlCr基、無Ti、Al基及氧化物涂層。涂層種類的變化致使化學(xué)剝離方法的復(fù)雜化，也增加了剝離的難度；更重要的是Cr類涂層廣泛的使用，其化學(xué)剝離則可能導(dǎo)致Cr⁶⁺的形成，產(chǎn)生危害性的污染(六價(jià)鉻是指鉻化合物中鉻為+6價(jià)態(tài)，對應(yīng)的還有三價(jià)鉻，六價(jià)鉻的毒性是三價(jià)鉻的100倍。六價(jià)鉻為吞入性毒物/吸入性極毒物，很容易被人體吸收的，它可通過消化、呼吸道、皮膚及粘膜侵入人體，吸入可能致癌，對環(huán)境有持久危險(xiǎn)性。)