DE102004034080B4

DE102004034080B4 - Verfahren zur Entfernung von Beschichtungen

Info

Publication number: DE102004034080B4
Application number: DE200410034080
Authority: DE
Inventors: Josef Weber; Michael Lingner; Rainer Schorr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2024-07-16
Also published as: DE102004034080A1; BRPI0502835A; TR200502702A2

Abstract

Verfahren zur Entfernung einer Beschichtung aus Kohlenstoff von einer Bauteiloberfläche mittels eines Behandlungsbades, wobei der Gegenstand in das Reinigungsbad zumindest teilweise eingetaucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Kohlenstoff oxidativ entfernt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung einer Beschichtung aus Kohlenstoff von einer Bauteiloberfläche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Es ist bekannt, zur Verbesserung des Verschleißschutzes von Bauteiloberflächen diese mit einer Kohlenstoffbeschichtung zu versehen. Zur besseren Anbindung der Kohlenstoffbeschichtung an die Bauteiloberfläche ist vorzugsweise eine Haftvermittlerschicht beispielsweise aus Chrom oder einem überwiegend chromhaltigen Material zwischen der Bauteiloberfläche und der Kohlenstoffbeschichtung vorgesehen.
Zur Beschichtung werden insbesondere CVD-, PVD- oder geeignete PVD-/CVD-Kombinations-Plasmaverfahren eingesetzt. Dabei werden die zu beschichtenden Gegenstände in eine Beschichtungskammer eingebracht und dort mit einer geeigneten Halterung fixiert. Danach wird der eigentliche Beschichtungsvorgang durchgeführt.
Es ist kaum zu vermeiden, dass im Rahmen der Beschichtung von Bauteilen auch die verwendeten Substratshalterungen sowie weitere Innenflächen der entsprechenden Beschichtungskammer durch wiederholte Beschichtungsvorgänge mit Schichtwerkstoff der Kohlenstoffbeschichtung bzw. der Haftvermittlerschicht kontaminiert werden. Nach mehreren Beschichtungsvorgängen bildet sich dabei insbesondere auf den Substratshalterungen ein sandwichartiger, starker Aufbau von Kohlenstoffschichten aus, die in sich keinen festen Verbund aufweisen. Es lässt sich nicht vermeiden, dass sich zeitweilig einzelne Partikel von der mehrschichtigen Kohlenstoffschicht auf der Substrathalterung ablösen und in Kontakt mit den zu beschichtenden Bauteilen kommen. Dies führt zu einer Störung der Schichtbildung auf den Bauteilen und wird als sogenannte Dropplet-Bildung bezeichnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, dass die Reinigung bzw. Entschichtung von Bauteiloberflächen, insbesondere von Substrathalterungen auf kostengünstige und einfache Weise ermöglicht.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung einer Beschichtung aus Kohlenstoff von einer Bauteiloberfläche mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass wirkungsvoll und auf einfache Weise die Entfernung auch von mehrschichtigen und fest haftenden Kohlenstoffbeschichtungen gelingt, wie sie beispielsweise bei der Anwendung von Plasmaprozessen auftreten. Dies ermöglicht zum einen die Reinigung von entsprechenden Substrathalterungen als auch von fehlbeschichteten Bauteilen, die nach der Entschichtung wiederbeschichtet werden können.
Das Verfahren beruht darauf, dass das mit einer zu entfernenden Kohlenstoffschicht versehene Bauteil in ein Reinigungsbad zumindest teilweise eingetaucht wird und die Beschichtung aus Kohlenstoff oxidativ entfernt wird.
Mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung möglich.
So ist es von Vorteil, wenn die Beschichtung elektrochemisch entfernt wird. Dazu wird das Bauteil bzw. die Bauteiloberfläche innerhalb des Behandlungsbades als Anode kontaktiert und mit einer entsprechenden Spannung beaufschlagt. Dazu wird ein Reinigungsbad verwendet, das als Elektrolyt insbesondere Natriumdihydrogenphosphat enthält.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die zu entfernende Beschichtung aus Kohlenstoff chemisch durch Zusatz einer geeigneten Oxidationsmittels zum Reinigungsbad entfernt. Hier ist insbesondere die Verwendung alkalischer Kaliumpermanganatlösungen von Vorteil, da diese kostengünstig und ungiftig sind.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass sowohl die elektrochemische als auch die chemische Behandlung bei höheren Temperaturen durchgeführt werden kann und auf diese Weise eine Beschleunigung der Entschichtung erreicht wird.
Ausführungsbeispiele
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine auf einem Bauteil existierende und zu entfernende Kohlenstoffschicht mittels eines elektrochemischen Verfahrens oxidativ entfernt. Voraussetzung hierfür ist, dass das Bauteil aus einem den elektrischen Strom leitenden Material ausgeführt ist. Das zu reinigende Bauteil wird in ein geeignetes Reinigungsbad eingetaucht und als Anode elektrisch kontaktiert. Weiterhin wird in das Reinigungsbad eine Kathode beispielsweise in Form einer Platte aus Grafit oder Nickel eingetaucht und ebenfalls elektrisch kontaktiert. Das Reinigungsbad enthält als Elektrolyt beispielsweise Natriumdihydrogenphosphat oder Mischungen aus Dinatriumhydrogenphosphat und Natriumdihydrogenphosphat beispielsweise in einer Konzentration von 160–250 g/l, insbesondere von 200 g/l.
Die elektrochemische Entschichtung des Bauteils wird vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur von 40 bis 80°C, insbesondere bei 60°C durchgeführt. Als Galvanisierspannung wird vorzugsweise eine Gleichspannung von 16 bis 25 V, insbesondere von 18 bis 20 V angelegt. Aufgrund der sich bei der Entschichtung einstellenden starken Entwicklung von elementarem Sauerstoff eignet sich die elektrochemische Entschichtung insbesondere für Bauteile auf der Basis von stahlhaltigen Materialien. Die Entschichtung ist nach einem Zeitraum von 30 bis 300 Minuten beendet.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Entschichtung eines mit einer Kohlenstoffschicht beschichteten Bauteils chemisch durch Zusatz eines geeigneten Oxidationsmittels zum Reinigungsbad durchgeführt. Als Oxidationsmittel sind insbesondere starke Oxidationsmittel wie Kaliumpermanganat geeignet. Der pH-Wert des Reinigungsbades wird dabei insbesondere auf einen alkalischen Wert bspw. durch Zugabe einer alkalisch reagierende Substanz wie Natronlauge eingestellt. Dabei beträgt die Konzentration des zugesetzten Oxidationsmittels zwischen 20 und 80 g/l, insbesondere 50 g/l und die der zugesetzten Lauge ca. 200 g/l.
Auch hier kann die Behandlungszeit verkürzt und das Reinigungsresultat verbessert werden, wenn die chemische Entschichtung bei einer erhöhten Temperatur beispielsweise im Bereich von 40 bis 80°C, insbesondere bei 70 bis 80°C durchgeführt wird. Hierbei wird eine Behandlungszeit von 20 bis 360 Minuten erreicht.
Da sich bei der Verwendung von Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel bei dessen Verbrauch als Nebenprodukt Braunstein bildet, kann sich während der chemischen Entschichtung auf der Oberfläche des behandelnden Bauteils eine dünne, braune Schicht aus Braunstein bilden, die auf einfache Weise nachträglich durch kurzes Eintauchen in eine geeignete Reduktionslösung, wie beispielsweise eine Natriumsulfitlöung, entfernt werden kann.
Der Vorteil einer chemischen Entschichtung ist insbesondere darin zu sehen, dass diese Entschichtungsmethode so schonend verläuft, dass beliebige vorzugsweise metallische Bauteile behandelt werden können und auch Bauteile mit komplizierten Oberflächengeometrien gereinigt werden können.

Claims

Verfahren zur Entfernung einer Beschichtung aus Kohlenstoff von einer Bauteiloberfläche mittels eines Behandlungsbades, wobei der Gegenstand in das Reinigungsbad zumindest teilweise eingetaucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Kohlenstoff oxidativ entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung elektrochemisch entfernt wird, wobei die Bauteiloberfläche als Anode kontaktiert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsbad Natriumdihydrogenphosphat enthält.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Galvanisierspannung von 16 bis 22 V angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Zusatz eines Oxidationsmittels in das Reinigungsbad chemisch entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsbad alkalisch eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel Kaliumpermanganat verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass abschließend eine Behandlung der von der Kohlenstoffschicht befreiten Bauteiloberfläche mit einem Reduktionsmittel erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsbad eine Temperatur von 50 bis 80°C aufweist.
Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Kohlenstoff von Innenflächen und Substrathaltern einer Beschichtungsanlage entfernt wird.