DE102020207466A1 - Process for the stripping of substrate holders - Google Patents

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    • C23G1/19—Iron or steel

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entschichtung von Bauteilen und/oder Substrathaltern, wobei nachfolgende Verfahrensschritte durchlaufen werden:a) Vornahme einer Wärmebehandlung (20) der Bauteile und/oder Substrathalter,b) Durchführung einer chemischen Entschichtung (30) der Bauteile und/oder Substrathalter undc) Vornahme einer chemischen Nachbehandlung (40) der Bauteile und/oder Substrathalter unter Einsatz mindestens eines alkalischen Reinigers.The invention relates to a method for decoating components and/or substrate holders, the following method steps being carried out: a) carrying out a heat treatment (20) on the components and/or substrate holders, b) carrying out chemical decoating (30) on the components and/or or substrate holder andc) carrying out a chemical after-treatment (40) of the components and/or substrate holder using at least one alkaline cleaning agent.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entschichtung von Substrathaltern sowie auf die Verwendung des Verfahrens zur Entschichtung von Substrathaltern für Bauteile von Benzin- und Dieseleinspritzsystemen.The invention relates to a method for stripping substrate holders and the use of the method for stripping substrate holders for components of gasoline and diesel injection systems.

Stand der TechnikState of the art

Die Veröffentlichung „Entlacken“ aus Wikipedia, https:\\de.wikipedia.org/w/index.php?title=Entlacken beschreibt ein Verfahren zur Entfernung von Lackschichten. Unter anderem wird offenbart, dass zu entfernende Lackschichten hohen Temperaturen sowie Chemikalien ausgesetzt werden können, wodurch diese von einem Untergrund entfernt werden können. Es kann auch eine Kombination mehrerer derartiger Verfahren möglich sein.The publication "Entlacken" from Wikipedia, https: \\ de.wikipedia.org/w/index.php?title=Entlacken describes a process for removing paint layers. Among other things, it is disclosed that paint layers to be removed can be exposed to high temperatures and chemicals, as a result of which they can be removed from a substrate. A combination of several such methods can also be possible.

DE 10 2012 108 691 B4 offenbart eine Entschichtungsvorrichtung sowie ein Entschichtungsverfahren. Es wird offenbart, dass thermische Verfahren ebenso wie chemische Verfahren zum Entfernen von Schichten auf Substraten geeignet und bekannt sind. Bei chemischen Verfahren werden beispielsweise Laugen oder Säuren eingesetzt, um zu entfernende Schichten abzubeizen. Zu thermischen Verfahren gehört beispielsweise das Laserstrahlentschichten. DE 10 2012 108 691 B4 discloses a stripping apparatus and method. It is disclosed that thermal processes, as well as chemical processes, are suitable and known for removing layers on substrates. In chemical processes, for example, alkalis or acids are used to pickle the layers to be removed. Thermal processes include, for example, laser beam stripping.

DE 10 2004 034 080 B4 betrifft ein Verfahren zur Entfernung einer Beschichtung aus Kohlenstoff von einem Bauteil. Dabei wird das Bauteil in ein Reinigungsbad eingetaucht, wodurch die Beschichtung aus Kohlenstoff oxidativ entfernt wird. Das Verfahren ist insbesondere auch für Substrathalterungen einsetzbar, welche bei der Beschichtung von anderen Bauteilen eingesetzt werden und welche bei der Beschichtung der besagten Bauteile mitbeschichtet werden. DE 10 2004 034 080 B4 relates to a method for removing a carbon coating from a component. The component is immersed in a cleaning bath, which removes the carbon coating by oxidation. The method can in particular also be used for substrate holders which are used in the coating of other components and which are also coated in the coating of the said components.

DE 109 24 589 A1 hat ein Verfahren zum nasschemischen Entfernen von Hartstoffschichten zum Gegenstand. Ein zu entschichtendes Substrat wird dabei in eine Entschichterlösung eingebracht, welche aus einer Mischung aus oxidierenden Mineralsäuren besteht. Besagte Mischung aus Mineralsäuren kann beispielsweise HCl enthalten. DE 109 24 589 A1 deals with a process for the wet-chemical removal of hard material layers. A substrate to be stripped is introduced into a stripping solution, which consists of a mixture of oxidizing mineral acids. Said mixture of mineral acids can contain, for example, HCl.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Entschichtung von Substrathaltern vorgeschlagen, bei welchem zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:

  1. a) Vornahme einer Wärmebehandlung der Substrathalter,
  2. b) Durchführung einer chemischen Entschichtung der Substrathalter und
  3. c) Vornahme einer chemischen Nachbehandlung der Substrathalter unter Einsatz mindestens eines alkalischen Reinigers oder einer Säure.
According to the invention, a method for stripping the coating of substrate holders is proposed, in which at least the following method steps are carried out:
  1. a) Carrying out a heat treatment of the substrate holder,
  2. b) performing a chemical stripping of the substrate holder and
  3. c) Performing a chemical aftertreatment of the substrate holder using at least one alkaline cleaner or an acid.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich insbesondere der zwangsläufig mit einem hohen Materialabtrag verbundene Sandstrahlprozess zur Entschichtung von Bauteilen ersetzen. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann weiterhin in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass lediglich die zu entfernenden Schichten durch Wärmebehandlung und Medien angegriffen werden, wohingegen das Material, aus welchem das zu entschichtende Bauteil gefertigt ist, von diesen aggressiven Substanzen weitestgehend unbehelligt bleibt und nicht angegriffen wird.The solution proposed according to the invention can in particular replace the sandblasting process for stripping components, which is inevitably associated with high material removal. The solution proposed according to the invention can also advantageously ensure that only the layers to be removed are attacked by heat treatment and media, whereas the material from which the component to be stripped is made remains largely unaffected by these aggressive substances and is not attacked .

In vorteilhafter Weise wird dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren die Wärmebehandlung gemäß a) während eines Zeitraums von 1 h bis 3 h, bevorzugt 2 h, vorgenommen, bei einer Temperatur, die zwischen 380°C und 500°C, bevorzugt bei ca. 400°C liegt.In the process proposed according to the invention, the heat treatment according to a) is advantageously carried out over a period of 1 hour to 3 hours, preferably 2 hours, at a temperature between 380.degree. C. and 500.degree. C., preferably about 400.degree located.

In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird die chemische Entschichtung gemäß b) innerhalb eines Zeitraums zwischen 1 h bis 10 h, bevorzugt zwischen 1,5 h bis 4 h, besonders bevorzugt in einem Zeitraum von 2 h bei einer Temperatur zwischen 20°C und 60°C, bevorzugt bei Raumtemperatur durchgeführt.In a further development of the method proposed according to the invention, the chemical stripping according to b) is carried out within a period of between 1 hour and 10 hours, preferably between 1.5 hours and 4 hours, particularly preferably in a period of 2 hours at a temperature between 20 ° C and 60 ° C ° C, preferably carried out at room temperature.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erfolgt die chemische Entschichtung gemäß Verfahrensschritt b) unter Einsatz einer Lösung aus Kaliumhexacyanoferrat III, 5 % bis 15 %, bevorzugt 10 %, NaOH, 10 % bis 30 %, bevorzugt 20 % und Tensid, 0,2 %.In the method proposed according to the invention, the chemical stripping takes place according to method step b) using a solution of potassium hexacyanoferrate III, 5% to 15%, preferably 10%, NaOH, 10% to 30%, preferably 20% and surfactant, 0.2%.

In vorteilhafter Weise kann beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren eine Entschichtung von Substrathaltern vorgenommen werden, die eine Haftschicht aus Cr aufweisen und im Wesentlichen mit einer Kohlenstoffbeschichtung versehen sind.In the method proposed according to the invention, substrate holders which have an adhesive layer made of Cr and are essentially provided with a carbon coating can advantageously be stripped.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zur Entschichtung von Substrathaltern für Bauteile von Benzineinspritzsystemen oder Dieseleinspritzsystemen.In addition, the invention relates to the use of the method for stripping the coating of substrate holders for components of gasoline injection systems or diesel injection systems.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

In vorteilhafter Weise kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung erreicht werden, dass Substrathalter, die eine Haftschicht aus Cr aufweisen, mit darüberliegenden, insbesondere C-Beschichtungen, ohne jeden Verschleiß am Grundwerkstoff des Substrathalters beliebig oft in kurzer Zeit entschichtet werden können. Dadurch kann ein sehr kurzer, stabiler und kostengünstiger Prozess bereitgestellt werden. Um Anlaufspuren aus der Wärmebehandlung beziehungsweise Oxidreste zu entfernen, kann eine chemische Entrostung nachgeschaltet werden.Advantageously, the solution proposed according to the invention enables substrate holders which have an adhesive layer of Cr, with overlying, in particular C coatings, to be stripped as often as required in a short time without any wear and tear on the base material of the substrate holder. This enables a very short, stable and cost-effective process to be provided. In order to remove tarnish marks from the heat treatment or oxide residues, chemical rust removal can be performed.

Insbesondere gegenüber dem Sandstrahlen ergibt sich eine wesentlich schonendere Materialbehandlung, da der eigentliche zu entschichtende Substrathalter keinen Materialabtrag an sich erfährt. Es erfolgt kein Verschleiß an der Oberfläche des Substrathalters und damit keine Einschränkung hinsichtlich der erreichbaren Lebensdauer der Substrathalter verglichen mit Sandstrahlprozessen.In particular, compared to sandblasting, the material treatment is much gentler, since the actual substrate holder to be stripped does not experience any material removal per se. There is no wear and tear on the surface of the substrate holder and therefore no restriction in terms of the achievable service life of the substrate holder compared to sandblasting processes.

Des Weiteren kann der Prozess hinsichtlich seiner Verfahrensparameter äußerst robust und stabil durchgeführt werden. Bisher bei Entschichtungsverfahren bestehende sehr lange Umlaufzeiten in der Größenordnung von mehreren Wochen, können durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung in erheblichem Maße verkürzt werden. Des Weiteren kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Entschichtungsverfahren im Vergleich zu bisher durchgeführten Entschichtungsverfahren wesentlich kostengünstiger dargestellt und durchgeführt werden. Des Weiteren kann durch den vorgeschlagenen Entschichtungsprozess hinsichtlich eines nachgeschalteten Beschichtungsprozesses erreicht werden, dass wichtige Merkmale, wie zum Beispiel der Übergangswiderstand, in verbessertem Maße und präziser eingestellt werden können.Furthermore, the process can be carried out extremely robustly and stably with regard to its process parameters. Very long circulation times in the order of magnitude of several weeks existing in the stripping process can be shortened to a considerable extent by the solution proposed according to the invention. Furthermore, the stripping process proposed according to the invention can be represented and carried out much more cost-effectively compared to stripping processes carried out up to now. Furthermore, with regard to a subsequent coating process, the proposed stripping process can ensure that important features, such as the contact resistance, can be set to an improved degree and more precisely.

Die Kombination der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrensschritte a), b) und c) hat den Vorteil, dass in jedem Verfahrensschritt ein Teil der zu entfernenden Beschichtung gezielt angegriffen werden kann. Die Wärmebehandlung schwächt die eigentliche Kohlenstoffschicht und stellt Verfahrensschritt a) dar, während die Behandlung mit Kaliumhexacyanoferrat III die unterliegende Haftschicht, d. h. die Chromschicht anlöst gemäß Verfahrensschritt b)und die Nachbehandlung gemäß Verfahrensschritt c) restliche Oxidationsschichten und Beläge vom zu entschichtenden Bauteil entfernt.The combination of method steps a), b) and c) proposed according to the invention has the advantage that part of the coating to be removed can be attacked in a targeted manner in each method step. The heat treatment weakens the actual carbon layer and represents process step a), while the treatment with potassium hexacyanoferrate III the underlying adhesive layer, i.e. H. the chromium layer partially dissolves according to method step b) and the aftertreatment according to method step c) removes residual oxidation layers and deposits from the component to be stripped.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Zeichnung zeigt in schematischer Weise die Abfolge einzelner Verfahrensschritte des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zur Entschichtung.The drawing shows in a schematic manner the sequence of individual method steps of the method proposed according to the invention for stripping.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt Plasmabeschichtungsvorgänge 10. Im Rahmen einer Plasmabeschichtung werden zu beschichtende Bauteile in der Regel auf Substrathaltern aufgenommen. Die zu beschichtenden Bauteile sind in der Regel an Tragbäumen innerhalb von Beschichtungskammern aufgenommen und werden einer Ein- oder Mehrfachbeschichtung unterzogen. Bei der Beschichtung der Bauteile werden auch die die Bauteile fixierenden Substrathalter, die in der schematischen Darstellung gemäß 1 nicht näher dargestellt sind, zwangsweise mitbeschichtet. 1 shows plasma coating processes 10 . As part of a plasma coating, components to be coated are usually held on substrate holders. The components to be coated are usually mounted on supporting trees within coating chambers and are subjected to a single or multiple coating. During the coating of the components, the substrate holders fixing the components, which are shown in the schematic representation according to FIG 1 are not shown in detail, forcibly also coated.

Ein Substrathalter durchläuft in der Regel während der Plasmabeschichtungsvorgänge 10 ca. 100 Umläufe, bevor eine Entschichtung erforderlich ist. Die einzelnen Umläufe sind in der Darstellung gemäß 1 durch Bezugszeichen 12 angedeutet.A substrate holder typically passes through during the plasma coating processes 10 approx. 100 cycles before decoating is necessary. The individual circulations are in accordance with the illustration 1 by reference numerals 12th indicated.

Nach Erreichen dieser Anzahl von Umläufen 12 im Rahmen der Plasmabeschichtung wird der Substrathalter durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren einer Entschichtung zugeführt. Dabei erfolgt eine Wärmebehandlung 20 in einem Verfahrensschritt a) für die Dauer zwischen 1 h bis 3 h, bevorzugt 2 h. Die Wärmebehandlung 20 wird innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 380°C und 500°C, bevorzugt bei einer Temperatur von ca. 400°C durchgeführt. An die Wärmebehandlung 20 schließt sich gemäß Verfahrensschritt b) eine chemische Entschichtung 30 der Substrathalter an. Die chemische Entschichtung 30 erfolgt innerhalb eines Zeitbereichs zwischen 1 h bis 10 h, bevorzugt innerhalb eines Zeitfensters von 1,5 h bis 4 h, besonders bevorzugt für etwa 2 h bei Raumtemperatur.After reaching this number of revolutions 12th In the course of the plasma coating, the substrate holder is subjected to stripping by the method proposed according to the invention. A heat treatment takes place here 20th in a process step a) for a period of between 1 hour and 3 hours, preferably 2 hours. The heat treatment 20th is carried out within a temperature range between 380.degree. C. and 500.degree. C., preferably at a temperature of approx. 400.degree. To the heat treatment 20th chemical stripping follows according to process step b) 30th the substrate holder on. Chemical stripping 30th takes place within a time range between 1 h to 10 h, preferably within a time window of 1.5 h to 4 h, particularly preferably for about 2 h at room temperature.

Des Weiteren wird die chemische Entschichtung 30 gemäß Verfahrensschritt b) in einer Lösung vorgenommen. Die Lösung enthält Kaliumhexacyanoferrat III zwischen 5 % und 15 %, bevorzugt 10 %. Darüber hinaus enthält die Lösung NaOH zwischen 10 % und 30%, bevorzugt 20 % sowie Tenside von 0,2 %.Furthermore, the chemical decoating 30th carried out according to process step b) in a solution. The solution contains potassium hexacyanoferrate III between 5% and 15%, preferably 10%. In addition, the solution contains NaOH between 10% and 30%, preferably 20% and surfactants of 0.2%.

Abschließend wird beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren eine chemische Nachbehandlung 40 vorgenommen, bei welcher an den Substrathaltern anhaftende Oxidschichten und möglicherweise noch vorhandene Beläge entfernt werden. Der Verfahrensschritt c), d. h. die chemische Nachbehandlung 40 erfolgt einerseits unter Einsatz eines alkalischen Reinigers oder einer Säure und kann gegebenenfalls durch einen Strom unterstützt sein.Finally, in the method proposed according to the invention, there is a chemical aftertreatment 40 carried out, during which oxide layers adhering to the substrate holders and any deposits that may still be present are removed. Process step c), ie the chemical aftertreatment 40 takes place on the one hand using an alkaline cleaner or an acid and can optionally be assisted by a current.

Insbesondere können durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren Substrathalter entschichtet werden, die eine Haftschicht aus Chrom aufweisen, die ihrerseits mit einer Kohlenstoffbeschichtung versehen ist.In particular, the method proposed according to the invention can be used to decoat substrate holders which have an adhesive layer made of chromium, which in turn is provided with a carbon coating.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird insbesondere zur Entschichtung von Substrathaltern für Bauteile von Benzineinspritzsystemen und Dieseleinspritzsystemen eingesetzt. Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann die Lebensdauer der Substrathalter wesentlich verlängert werden, da ein beim Sandstrahlen zwangsweise auftretender Materialabtrag durch den Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wirkungsvoll vermieden werden kann. Da sich durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Entschichtungsverfahren für die Substrathalter die Durchlaufzeiten der einzelnen Substrathalter wesentlich verringern lassen, können wirtschaftliche Vorteile erreicht werden.The method proposed according to the invention is used in particular for stripping the coating of substrate holders for components of gasoline injection systems and diesel injection systems. The service life of the substrate holder can be significantly extended by the method proposed according to the invention, since material removal which inevitably occurs during sandblasting can be effectively avoided by using the method proposed according to the invention. Since the stripping process proposed according to the invention for the substrate holder can significantly reduce the throughput times of the individual substrate holders, economic advantages can be achieved.

Durch die Anwendung des Verfahrensschritts a), also die Wärmebehandlung, kann die eigentliche C-Beschichtung geschwächt werden, während Verfahrensschritt b), die Behandlung mit Kaliumhexacyanoferrat, die Cr-Schicht auflöst und die Nachbehandlung eine Entfernung der restlichen Oxidschicht und der Beläge ermöglicht.By using process step a), i.e. the heat treatment, the actual C coating can be weakened, while process step b), the treatment with potassium hexacyanoferrate, dissolves the Cr layer and the post-treatment enables the remaining oxide layer and the deposits to be removed.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert knowledge.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 102004034080 B4 [0004]DE 102004034080 B4 [0004]
  • DE 10924589 A1 [0005]DE 10924589 A1 [0005]

Claims (7)

Verfahren zur Entschichtung von Bauteilen und/oder Substrathaltern mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Vornahme einer Wärmebehandlung (20) der Bauteile und/oder Substrathalter, b) Durchführung einer chemischen Entschichtung (30) der Bauteile und/oder Substrathalter und c) Vornahme einer chemischen Nachbehandlung (40) der Bauteile und/oder Substrathalter unter Einsatz mindestens eines alkalischen Reinigers oder einer Säure.Process for the stripping of components and / or substrate holders with the following process steps: a) Performing a heat treatment (20) on the components and / or substrate holder, b) performing a chemical decoating (30) of the components and / or substrate holder and c) Performing a chemical aftertreatment (40) of the components and / or substrate holder using at least one alkaline cleaner or an acid. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung (20) gemäß a) während eines Zeitraumes von 1 h bis 3 h, bevorzugt 2 h erfolgt, bei einer Temperatur, die zwischen 380°C und 500°C, bevorzugt bei ca. 400°C liegt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the heat treatment (20) according to a) takes place over a period of 1 hour to 3 hours, preferably 2 hours, at a temperature between 380 ° C and 500 ° C, preferably around 400 ° C . Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Entschichtung (30) gemäß b) in einem Zeitraum zwischen 1 h bis 10 h, bevorzugt 1,5 h bis 4 h, besonders bevorzugt innerhalb von 2 h bei Raumtemperatur durchgeführt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the chemical stripping (30) according to b) is carried out in a period between 1 h to 10 h, preferably 1.5 h to 4 h, particularly preferably within 2 h at room temperature. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Entschichtung (30) gemäß b) in einer Lösung aus Kaliumhexacyanoferrat III, 5 % bis 15 %, bevorzugt 10 %, NaOH, 10 % bis 30 %, bevorzugt 20 % und Tensid, 0,2 % erfolgt.Procedure according to Claims 1 until 3 , characterized in that the chemical stripping (30) according to b) takes place in a solution of potassium hexacyanoferrate III, 5% to 15%, preferably 10%, NaOH, 10% to 30%, preferably 20% and surfactant, 0.2% . Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt c) durch Anlegen eines Stromes unterstützt wirdProcedure according to Claims 1 until 4th , characterized in that process step c) is supported by applying a current Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 zur Entschichtung von Substrathaltern mit einer Haftschicht aus Cr und einer C-Beschichtung.Procedure according to Claims 1 until 5 for stripping of substrate holders with an adhesive layer made of Cr and a C coating. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zur Entschichtung von Substrathaltern für Bauteile von Benzin- oder Dieseleinspritzsystemen.Use of the method according to one of the preceding claims for stripping the coating of substrate holders for components of gasoline or diesel injection systems.
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