CN103556164A

CN103556164A - 一种钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除方法

Info

Publication number: CN103556164A
Application number: CN201310512728.8A
Authority: CN
Inventors: 张钧; 焦悦; 宋文官
Original assignee: Shenyang University
Current assignee: Shenyang University
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-10-28
Also published as: CN103556164B

Abstract

一种钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除方法，其退除方法包括：（1）退除液原料的确定；（2）退除液各组成成分的浓度范围的确定；（3）退除液的配制；（4）退除工艺的确定。本发明以酒石酸、乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钠、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水、十二烷基硫酸钠、蒸馏水作为配制退除液的原料，确定退除液各组成成分的浓度范围和退除液的配制方法，使所配制的退除液能够退除采用真空镀膜技术在金属基体上镀覆的钛铝铬氮化物硬质反应膜。

Description

一种钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除方法

技术领域

本发明涉及一种采用真空镀膜技术制备的钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除方法。

背景技术

真空镀膜技术镀覆的硬质涂层广泛地应用在工业领域中。氮化钛铝铬（TiAlCrN）膜硬度高、耐腐蚀性强，对于刀具、模具以及其它耐磨件的表面强化起到了很好的改性作用。然而，在很多情况下又需要对所镀的膜层进行退除：一、由于被镀件的表面处理、真空镀膜过程的控制等多方面原因，时常会出现镀膜质量不佳的情况，比如，硬度不够高、附着力不强、膜层局部脱落等：二、工件经过长期使用后表面膜层严重磨损或者老化等。因此，要采用退膜的方法将膜层退掉。退膜要做到以下两点，第一，要将采用真空镀膜技术镀覆的膜层退除彻底；第二，要保证退除膜层后的镀膜样品表面光滑而无腐蚀痕迹。

通常退除膜层的方法主要有：1、电解法，电解法具有退膜速度快，综合成本低等优点。2、机械抛光，机械抛光法工艺比较简单，但是对于形状复杂的工件难以进行抛光。3、化学法，化学法工艺简单，对工件形状没有要求，膜层退除均匀使用普遍。

发明内容

本发明是提供一种钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除方法。该方法以酒石酸、乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钠、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水、十二烷基硫酸钠、蒸馏水作为配制退除液的原料，确定退除液各组成成分的浓度范围和退除液的配制方法，使所配制的退除液能够退除采用真空镀膜技术在金属基体上镀覆的钛铝铬氮化物硬质反应膜。

本发明的技术方案：一种钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除方法；

1、退除液原料的确定：确定酒石酸、乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钠、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水、十二烷基硫酸钠、蒸馏水作为配制退除液的原料。

2、退除液各组成成分的浓度范围的确定：确定退除液各组成成分的浓度如下：酒石酸的质量百分数为1.5%~1.8%、乙二胺四乙酸二钠的质量百分数为0.6%~0.8%、氢氧化钠的质量百分数为4.6%~5.4%、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量百分数为19.8%~30.9%、十二烷基硫酸钠的质量百分数为0.6%~0.8%、蒸馏水的质量百分数为61.7%~71.6%。

3、退除液的配制：第一步，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为61.7%~71.6%的蒸馏水；第二步，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为0.6%~0.8%的乙二胺四乙酸二钠，搅拌直至完全溶解；第三步，向玻璃容器中缓缓加入在退除液中质量百分数为1.5%~1.8%的酒石酸，乙二胺四乙酸二钠和酒石酸的质量分数之比处于1:2.5之间，同时快速搅拌直至全部溶解；第四步，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为0.6%~0.8%的十二烷基硫酸钠，并快速手动搅拌 10~13分钟后停止搅拌；第五步，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为4.6%~5.4%的氢氧化钠，在溶解过程中，会释放一定量的热量，引起温度上升；第六步，将上述溶液自然冷却到室温，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为19.8%~30.9%的含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水，并且氢氧化钠和含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量分数之比处于1:3至1:8之间，含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水和十二烷基硫酸钠的质量分数之比处于27:1至51:1之间，然后搅拌均匀，得到退除液。

4、退除工艺的确定：为叙述方便，以下镀覆钛铝铬氮化物硬质反应膜的镀膜样品简称为镀膜样品，第一步，将镀膜样品放入盛有酒精的烧杯中，进行超声波清洗5分钟，然后清水冲洗，吹干；第二步，用不锈钢丝将镀膜样品和固定架连接并固定，其中固定架置于玻璃容器上方，镀膜样品置于上述退除液中，保持竖直，同时保证镀膜样品浸泡于退除液中，并不与玻璃容器底部及侧壁接触，同时将烧杯放进装有冷水的容器中冷却；第三步，用肉眼观察镀膜样品表面的变化，会发现镀膜样品表面有大量的白色气泡产生，溶液温度升高，直到镀膜样品表面气泡减少变成未镀膜前的金属基体颜色和金属光泽；第四步，待到镀膜样品表面的膜层反应完全并且不再出现气泡，10分钟后，取出退膜后的镀膜样品；第五步，用蒸馏水冲洗退膜后的镀膜样品表面5~10分钟；第六步，采用无水乙醇超声波清洗退膜后的镀膜样品3~5分钟后并吹干。

按照本发明所提出的钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除方法，可以完全退除金属基体上镀覆的钛铝铬氮化物硬质反应膜。退膜后的镀膜样品表面光亮，具有金属光泽，且采用能谱分析，退膜后的镀膜样品表面成分与未镀膜的金属基体一致，检测不到钛（Ti）、铝（Al）、氮（N）元素；本发明提出的退除液没有用盐酸、硫酸、硝酸等对金属基体有严重腐蚀性作用的化学药品和电解法，保证了退膜后的镀膜样品表面光亮，无腐蚀；确定了退除液中各组成成分的质量百分数范围的限定关系，保证了退膜效果的可重复性。

具体实施方式

实施例1、高速钢基体上镀覆的钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除

1、退除液原料的确定

确定酒石酸、乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钠、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水、十二烷基硫酸钠、蒸馏水作为配制退除液的原料。

2、退除液各组成成分的浓度范围的确定

确定退除液各组成成分的浓度如下：酒石酸的质量百分数为1.79%、乙二胺四乙酸二钠的质量百分数为0.71%、氢氧化钠的质量百分数为5.37%、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量百分数为19.86%、十二烷基硫酸钠的质量百分数为0.71%、蒸馏水的质量百分数为71.56%。

3、退除液的配制：第一步，向玻璃容器中加入质量百分数为71.56%的蒸馏水200毫升；第二步，向玻璃容器中加入质量百分数为0. 71%的乙二胺四乙酸二钠2克，搅拌直至完全溶解；第三步，向玻璃容器中缓缓加入质量百分数为1.79%的酒石酸5克，乙二胺四乙酸二钠和酒石酸的质量分数之比为1:2.5，同时快速搅拌直至全部溶解；第四步，向玻璃容器中加入质量百分数为0.71%的十二烷基硫酸钠2克，并快速手动搅拌10分钟后停止搅拌；第五步，向玻璃容器中加入质量百分数为5.37%的氢氧化钠15克；在溶解过程中，会释放一定量的热量，引起温度略有上升；第六步，将上述溶液自然冷却到室温，向玻璃容器中加入质量百分数为19.86%的含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水50毫升，并且氢氧化钠和含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量分数之比为1:4，含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水和十二烷基硫酸钠的质量分数之比为28:1，然后搅拌均匀，得到退除液。

4、退除工艺的确定：第一步，将高速钢基体上镀覆2.0微米厚钛铝铬氮化物硬质反应膜的镀膜样品（膜层成分的原子百分数为：氮55%、钛24%、铝18%、铬3%；镀膜样品尺寸为：40mm×30mm×2mm），放入盛有酒精的烧杯中，进行超声波清洗5分钟，然后清水冲洗，吹干；第二步，用不锈钢丝将镀膜样品和固定架连接并固定，其中固定架置于玻璃容器上方，镀膜样品置于上述退除液中，保持竖直，同时保证镀膜样品浸泡于退除液中，并不与玻璃容器底部及侧壁接触，同时将烧杯放进装有冷水的容器中冷却；第三步，用肉眼观察镀膜样品表面的变化，会发现镀膜样品表面有大量的白色气泡产生，溶液温度升高，直到镀膜样品表面气泡减少变成未镀膜前的金属基体颜色和金属光泽；第四步，约4小时30分钟镀膜样品表面的膜层反应完全并且不再出现气泡，10分钟后，取出退膜后的镀膜样品；第五步，用蒸馏水冲洗退膜后的镀膜样品表面6分钟；第六步，采用超声波无水乙醇清洗退膜后的镀膜样品5分钟后并吹干。

对使用上述方法退膜后的镀膜样品进行肉眼观察，膜层完全退除，且退膜后的镀膜样品表面光亮，具有金属光泽。采用能谱分析，退膜后的镀膜样品表面成分与未镀膜的高速钢基体一致，检测不到钛（Ti）、铝（Al）、氮（N）元素。

实施例2、高速钢基体上镀覆的钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除

1、退除液原料的确定

2、退除液各组成成分的浓度范围的确定

确定退除液各组成成分的浓度如下：酒石酸的质量百分数为1.66%、乙二胺四乙酸二钠的质量百分数为0.66%、氢氧化钠的质量百分数为4.98%、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量百分数为25.75%，十二烷基硫酸钠的质量百分数为0.66%，蒸馏水的质量百分数为66.29%。

3、退除液的配制：第一步，向玻璃容器中加入质量百分数为66.29%的蒸馏水200毫升；第二步，向玻璃容器中加入质量百分数为0.66%的乙二胺四乙酸二钠2克，搅拌直至完全溶解；第三步，向玻璃容器中缓缓加入质量百分数为1.66%的酒石酸5克，乙二胺四乙酸二钠和酒石酸的质量分数之比为1:2.5，同时快速搅拌直至全部溶解；第四步，向玻璃容器中加入质量百分数为0.66%的十二烷基硫酸钠2克，并快速手动搅拌12分钟后停止搅拌；第五步，向玻璃容器中加入质量百分数为4.98%的氢氧化钠15克；在溶解过程中，会释放一定量的热量，引起温度略有上升；第六步，将上述溶液自然冷却到室温，向玻璃容器中加入质量百分数为25.75%的含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水70毫升，并且氢氧化钠和含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量分数之比为1:5，含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水和十二烷基硫酸钠的质量分数之比为38:1，然后搅拌均匀，得到退除液。

4、退除工艺的确定：第一步，将高速钢基体上镀覆1.8微米厚钛铝铬氮化物硬质反应膜的镀膜样品（膜层成分的原子百分数为：氮49%、钛30%、铝18%、铬3%；镀膜样品尺寸为：40mm×30mm×2mm），放入盛有酒精的烧杯中，进行超声波清洗5分钟，然后清水冲洗，吹干；第二步，用不锈钢丝将镀膜样品和固定架连接并固定，其中固定架置于玻璃容器上方，镀膜样品置于上述退除液中，保持竖直，同时保证镀膜样品浸泡于退除液中，并不与玻璃容器底部及侧壁接触，同时将烧杯放进装有冷水的容器中冷却；第三步，用肉眼观察镀膜样品表面的变化，会发现镀膜样品表面有大量的白色气泡产生，溶液温度升高，直到镀膜样品表面气泡减少变成未镀膜前的金属基体颜色和金属光泽；第四步，约3小时30分钟镀膜样品表面的膜层反应完全并且不再出现气泡，10分钟后，取出退膜后的镀膜样品；第五步，用蒸馏水冲洗退膜后的镀膜样品表面6分钟；第六步，采用超声波无水乙醇清洗退膜后的镀膜样品5分钟后并吹干。

实施例3、高速钢基体上镀覆的钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除

1、退除液原料的确定

2、退除液各组成成分的浓度范围的确定

确定退除液各组成成分的浓度如下：酒石酸的质量百分数为1.54%、乙二胺四乙酸二钠的质量百分数为0.62%、氢氧化钠的质量百分数为4.63%、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量百分数为30.84%，十二烷基硫酸钠的质量百分数为0.62%，蒸馏水的质量百分数为61.75%。

3、退除液的配制：第一步，向玻璃容器中加入质量百分数为61.75%的蒸馏水200毫升；第二步，向玻璃容器中加入质量百分数为0.62%的乙二胺四乙酸二钠2克，搅拌直至完全溶解；第三步，向玻璃容器中缓缓加入质量百分数为1.54%的酒石酸5克，乙二胺四乙酸二钠和酒石酸的质量分数之比为1:2.5，同时快速搅拌直至全部溶解；第四步，向玻璃容器中加入质量百分数为0.62%的十二烷基硫酸钠2克，并快速手动搅拌13分钟后停止搅拌；第五步，向玻璃容器中加入质量百分数为4.63%的氢氧化钠15克；在溶解过程中，会释放一定量的热量，引起温度略有上升；第六步，将上述溶液自然冷却到室温，向玻璃容器中加入质量百分数为30.84%的含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水90毫升，并且氢氧化钠和含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量分数之比为1:,7，含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水和十二烷基硫酸钠的质量分数之比为50:1，然后搅拌均匀，得到退除液。

4、退除工艺的确定：第一步，将高速钢基体上镀覆1.8微米厚钛铝铬氮化物硬质反应膜的镀膜样品（膜层成分的原子百分数为：氮45%、钛32%、铝20%、铬3%；镀膜样品尺寸为：40mm×30mm×2mm），放入盛有酒精的烧杯中，进行超声波清洗5分钟，然后清水冲洗，吹干。第二步，用不锈钢丝将镀膜样品和固定架连接并固定，其中固定架置于玻璃容器上方，镀膜样品置于上述退除液中，保持竖直，同时保证镀膜样品浸泡于退除液中，并不与玻璃容器底部及侧壁接触，同时将烧杯放进装有冷水的容器中冷却；第三步，用肉眼观察镀膜样品表面的变化，会发现镀膜样品表面有大量的白色气泡产生，溶液温度升高，直到镀膜样品表面气泡减少变成未镀膜前的金属基体颜色和金属光泽；第四步，约3小时10分钟镀膜样品表面的膜层反应完全并且不再出现气泡，10分钟后，取出退膜后的镀膜样品；第五步，用蒸馏水冲洗退膜后的镀膜样品表面6分钟；第六步，采用超声波无水乙醇清洗退膜后的镀膜样品5分钟后并吹干。

Claims

1.一种钛铝铬氮化物硬质反应膜的退除方法，其特征是：其退除方法包括：（1）、退除液原料的确定：确定酒石酸、乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钠、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水、十二烷基硫酸钠、蒸馏水作为配制退除液的原料；（2）、退除液各组成成分的浓度范围的确定：确定退除液各组成成分的浓度如下：酒石酸的质量百分数为1.5%~1.8%、乙二胺四乙酸二钠的质量百分数为0.6%~0.8%、氢氧化钠的质量百分数为4.6%~5.4%、含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量百分数为19.8%~30.9%、十二烷基硫酸钠的质量百分数为0.6%~0.8%、蒸馏水的质量百分数为61.7%~71.6%；（3）、退除液的配制：第一步，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为61.7%~71.6%的蒸馏水；第二步，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为0.6%~0.8%的乙二胺四乙酸二钠，搅拌直至完全溶解；第三步，向玻璃容器中缓缓加入在退除液中质量百分数为1.5%~1.8%的酒石酸，乙二胺四乙酸二钠和酒石酸的质量分数之比处于1:2.5之间，同时快速搅拌直至全部溶解；第四步，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为0.6%~0.8%的十二烷基硫酸钠，并快速手动搅拌 10~13分钟后停止搅拌；第五步，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为4.6%~5.4%的氢氧化钠，在溶解过程中，会释放一定量的热量，引起温度上升；第六步，将上述溶液自然冷却到室温，向玻璃容器中加入在退除液中质量百分数为19.8%~30.9%的含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水，并且氢氧化钠和含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水的质量分数之比处于1:3至1:8之间，含H₂O₂质量百分数为30%的双氧水和十二烷基硫酸钠的质量分数之比处于27:1至51:1之间，然后搅拌均匀，得到退除液；（4）、退除工艺的确定：为叙述方便，以下镀覆钛铝铬氮化物硬质反应膜的镀膜样品简称为镀膜样品，第一步，将镀膜样品放入盛有酒精的烧杯中，进行超声波清洗5分钟，然后清水冲洗，吹干；第二步，用不锈钢丝将镀膜样品和固定架连接并固定，其中固定架置于玻璃容器上方，镀膜样品置于上述退除液中，保持竖直，同时保证镀膜样品浸泡于退除液中，并不与玻璃容器底部及侧壁接触，同时将烧杯放进装有冷水的容器中冷却；第三步，用肉眼观察镀膜样品表面的变化，会发现镀膜样品表面有大量的白色气泡产生，溶液温度升高，直到镀膜样品表面气泡减少变成未镀膜前的金属基体颜色和金属光泽；第四步，待到镀膜样品表面的膜层反应完全并且不再出现气泡，10分钟后，取出退膜后的镀膜样品；第五步，用蒸馏水冲洗退膜后的镀膜样品表面5~10分钟；第六步，采用无水乙醇超声波清洗退膜后的镀膜样品3~5分钟后并吹干。