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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entschichtungslösung zum nasschemischen Entfernen einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht von einem Hartmetall-Trägerelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum nasschemischen Entfernen einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht von einem Hartmetall-Trägerelement mittels einer solchen Entschichtungslösung. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum nasschemischen Entfernen einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht von einem Hartmetall-Trägerelement nach einem solchen Verfahren.
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Das Entschichtungsverfahren der genannten Art wird bspw. bei Schneidplatten für Drehmeißel, die häufig aus einem mit einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht beschichteten Trägerelement aus Hartmetall bestehen, dazu eingesetzt, die Titannitrid-Schicht von dem Hartmetall-Trägerelement zu trennen, um das entschichtete Trägerelement dann einer Hartmetall-Aufbereitung zuführen zu können.
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Ein geeignetes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Aufbereiten von Hartmetall, insbesondere von Hartmetallschrott, ist bspw. aus der
DE 31 44 284 C2 oder der nachveröffentlichten
DE 10 2020 129 059 („Zinkaufschlussverfahren“) bekannt. Hartmetall besteht häufig aus einer karbidischen Hartstoffphase (z.B. matrixartig angeordnete Hartmetall-Körner oder -Teilchen), die mittels eines metallischen Binders (z.B. Kobalt), bspw. nach einem Sintern zusammengehalten werden. Aus der nachveröffentlichten Druckschrift ist bekannt, mittels eines Inertgases Luft aus einem Reaktionsraum, in dem sich das aufzubereitende Hartmetall befindet, auszutreiben, und dann Zinkmaterial in dem Reaktionsraum zu erhitzen, sodass es sich verflüssigt und in die Hartmetall-Matrix hinein diffundiert. Dabei reagiert das Zinkmaterial mit dem Binder des Hartmetalls unter erheblicher Volumenvergrößerung, wodurch der Verbund zwischen der karbidischen Hartstoffphase und dem metallischen Binder aufgebrochen wird. Nach einem Verdampfen des Zinkmaterials und Entfernen des Zinkdampfes aus dem Reaktionsraum kann das aufgespaltene Hartmetall aus dem Reaktionsraum entnommen und einer weiteren Behandlung bzw. Verarbeitung zugeführt werden. Hinsichtlich des Aufbereitungsverfahrens und der entsprechenden Vorrichtung wird ausdrücklich auf die
DE 10 2020 129 059 Bezug genommen, deren gesamter Inhalt zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gehören soll.
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Bei der beschriebenen Aufbereitung von Hartmetall ist es jedoch so, dass das zur Aufbereitung verwendete Zinkmaterial nicht durch eine Titannitrid-Schicht hindurch in das Hartmetall-Trägerelement diffundieren kann. Die beschriebene Aufbereitung ist deshalb nicht für mit einer Titannitrid-Schicht versehenes Hartmetall geeignet. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung soll deshalb die Voraussetzung geschaffen werden, dass auch mit einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht beschichtetes Hartmetall, bspw. eine Schneidplatte eines Meißels, einer solchen Hartmetallaufbereitung zugeführt werden kann.
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Eine Entschichtungslösung, ein Entschichtungsverfahren und eine Entschichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art sind bspw. aus der
DE 199 24 589 A1 bekannt. Dabei wird das mindestens eine Werkstück (Wendeschneidplatte) in eine Entschichtungslösung getaucht, die aus einer Mischung von oxidierenden Mineralsäuren und wässrigen Lösungen von Halogenwasserstoff-Verbindungen besteht, oder die analoge Alkali- und/oder Erdalkalisalze der Mineralsäuren bzw. Halogenwasserstoff-Verbindungen enthält, und die auf einen pH-Wert unter von 3 angesäuert wurde. Als oxidierende Mineralsäuren werden Salpetersäure oder Schwefelsäure verwendet. Als wässrige Lösungen von Halogenwasserstoff-Verbindungen werden Salzsäure oder Flusssäure verwendet. Als besonders bevorzugt sind in der
DE 199 24 589 A1 als Entschichtungslösung Gemische aus Salpetersäure und Salzsäure oder Salpetersäure und Schwefelsäure und Salzsäure oder Kombinationen einer der oxidierenden Mineralsäuren, insbesondere Salpetersäure und/oder Schwefelsäure mit Flusssäure, erwähnt. Problematisch ist dabei jedoch, dass die bekannte Entschichtungslösung sehr viele verschiedene Bestandteile und Säuren umfasst, die in der Handhabung schwierig sind.
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Alternativen für eine Entschichtungslösung, ein Entschichtungsverfahren und eine Entschichtungsvorrichtung vorzuschlagen. Insbesondere soll mit der vorliegenden Erfindung eine PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht besonders schnell und effizient von einem Hartmetall-Trägerelement entfernt werden können, damit dieses dann einer Hartmetallaufbereitung der oben beschriebenen Art zugeführt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Entschichtungslösung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere wird ausgehend von der Entschichtungslösung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Entschichtungslösung aus
- - 70-85 Gew.-% Wasser,
- - 1-10 Gew.-% einer Wasserstoffverbindung, die nicht Wasser ist, und
- - 10-20 Gew.-% eines Ammoniumsalzes besteht, und dass
die Entschichtungslösung bei Raumtemperatur einen pH-Wert von weniger als 7 hat.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Entschichtungslösung ferner 1-3 Gew.-% einer wasserlöslichen Carbonsäure enthält. Die wasserlösliche Carbonsäure ist bevorzugt Zitronensäure.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
- - die Wasserstoffverbindung Wasserstoffperoxid ist und/oder
- - das Ammoniumsalz Ammoniumbifluorid ist und/oder
- - der pH-Wert der Entschichtungslösung bei Raumtemperatur kleiner als 5 ist.
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Mit der vorgeschlagenen Entschichtungslösung kann eine PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht besonders schnell und effizient von einem Hartmetall-Trägerelement entfernt werden, damit dieses dann einer Hartmetallaufbereitung der eingangs beschriebenen Art zugeführt werden kann.
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Als weitere Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum nasschemischen Entfernen einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht von einem Hartmetall-Trägerelement mittels einer Entschichtungslösung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 vorgeschlagen. Insbesondere wird ausgehend von dem Entschichtungsverfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass eine erfindungsgemäße Entschichtungslösung verwendet wird, wobei mindestens ein Werkstück, bestehend aus einem mit einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht beschichteten Hartmetall-Trägerelement, in die Entschichtungslösung getaucht und darin für eine vorgegebene Zeitdauer bei Temperaturen der Entschichtungslösung oberhalb der Raumtemperatur (dies liegt je nach Norm zwischen 20° und 23°C), also bspw. bei Temperaturen von oberhalb 30°C. Die Erwärmung der Entschichtungslösung auf einen Wert oberhalb der Raumtemperatur ist insbesondere der Geschwindigkeit des Entschichtungsprozesses zuträglich. Das mindestens eine Werkstück ist bspw. eine Schneidplatte oder Wendeschneidplatte eines Meißels, die aus einem mit einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht beschichteten Trägerelement aus Hartmetall (z.B. Wolfram-Carbid als karbidische Hartstoffphase und Kobalt als metallischer Binder) besteht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
- - die Entschichtungslösung vor oder während des Schwenkens des mindestens einen Werkstücks darin auf eine Temperatur von etwa 50°C erwärmt wird und/oder
- - vor und/oder während des Schwenkens des mindestens einen Werkstücks in der Entschichtungslösung eine Wasserstoffverbindung, die nicht Wasser ist, zugeführt wird, um während der Entschichtung den Anteil der Wasserstoffverbindung in der Entschichtungslösung kontinuierlich bei 1-10 Gew.-% zu halten.
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Die Zufuhr der Wasserstoffverbindung während des Entschichtungsprozesses ist insbesondere der Effizienz des Entschichtungsprozesses zuträglich. Die Wasserstoffverbindung ist bevorzugt Wasserstoffperoxid. Es hat sich gezeigt, dass eine besonders schnelle und effiziente Entschichtung durch die Erwärmung der Entschichtungslösung auf etwa 50°C erzielt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass während des Schwenkens des mindestens einen Werkstücks in der Entschichtungslösung eine Wasserstoffverbindung, insbesondere Wasserstoffperoxid, zugeführt wird, um während der Entschichtung in einem Bearbeitungsbecken den Anteil der Wasserstoffverbindung in der Entschichtungslösung kontinuierlich bei 1-10 Gew.-% zu halten. Eine Dosiermenge an zugeführter Wasserstoffverbindung ist abhängig von der Zusammensetzung und der Oberfläche der PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht des mindestens einen Werkstücks sowie von der Anzahl der Werkstücke, die gleichzeitig in die Entschichtungslösung getaucht und darin geschwenkt werden. Mit der Zugabe von Wasserstoff kann der Entschichtungsprozess beschleunigt werden. Wenn die Entschichtungslösung an Wasserstoff verarmt, wird der Prozess langsamer und kommt letztendlich zum Erliegen.
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Über eine Dosiermenge der zugeführten Wasserstoffverbindung kann somit Einfluss auf die Geschwindigkeit des Prozesses genommen und für eine besonders schnelle und effiziente Entschichtung des mindestens einen Werkstücks bzw. dessen Hartmetall-Trägerelements gesorgt werden. Als Oberfläche der PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht wird diejenige Oberfläche bezeichnet, die zur Reaktion mit der Entschichtungslösung dieser ausgesetzt ist. Je größer die Oberfläche ist, desto mehr der Wasserstoffverbindung sollte zugeführt werden. Je höher die Anzahl an Werkstücken ist, die gleichzeitig dem Entschichtungsprozess unterzogen werden, desto mehr der Wasserstoffverbindung sollte zugeführt werden.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Dosiermenge an zugeführter Wasserstoffverbindung, insbesondere Wasserstoffperoxid, bei einem Gesamtvolumen der Entschichtungslösung in dem Bearbeitungsbecken von etwa 200 Liter auf 200-500 ml/h eingestellt wird.
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Um das Entschichtungsverfahren besonders effizient und schnell ausführen zu können, wird ferner vorgeschlagen, dass das mindestens eine Werkstück in eine Trommel, insbesondere in eine Siebtrommel, eingefüllt und die Trommel zumindest teilweise in die Entschichtungslösung getaucht und darin gedreht wird. Durch die Trommeldrehung werden die in die Trommel eingefüllten Werkstücke in der Entschichtungslösung geschwenkt. Außerdem wird dadurch die Entschichtungslösung in der Trommel ausgetauscht, so dass keine Verarmung von aktiver (reaktionsfreudiger) Entschichtungslösung an der Oberfläche der Werkstücke bzw. der PVD- oder CVD-Titannitrid-Schichten auftritt. Ein weiterer Vorteil der Anordnung der Werkstücke in einer Trommel und deren Drehung ist die damit verbundene ständige Umwälzung der Werkstücke und deren Reibung aneinander. Außerdem wird die Reibung der Hartmetall-Trägerelemente an der Innenseite der Trommel ausgenutzt. Dies alles unterstützt und beschleunigt den Entschichtungsprozess zusätzlich.
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Die Drehzahl der Trommel kann variieren und ist nur für den Austausch der Entschichtungslösung in der Trommel und für den Reibungseffekt der Werkstücke untereinander und/oder an der Trommel relevant. Die Trommel kann auch reversierend eingesetzt werden, d.h. die Drehrichtung der Trommel ändert sich von Zeit zu Zeit. Bevorzugt wird die Trommel mit einer Drehzahl von etwa 3 U/min gedreht.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das entschichtete Hartmetall-Trägerelement des mindestens einen Werkstücks nach abgeschlossenem Entschichtungsprozess einem Hartmetall-Recycling zugeführt wird. Ein geeignetes Hartmetall-Recycling ist bspw. in der
DE 10 2020 129 059 (sog. „Zinkaufschlussverfahren“) beschrieben, auf die diesbezüglich ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Schließlich wird als Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung zum nasschemischen Entfernen einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht von einem Hartmetall-Trägerelement mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgeschlagen. Insbesondere wird ausgehend von der Entschichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass diese nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Behälter zur Aufnahme der Entschichtungslösung und eine in dem Behälter drehbare Trommel, insbesondere eine Siebtrommel, aufweist, die zur Aufnahme des mindestens einen zu entschichtenden Werkstücks ausgebildet ist und zumindest teilweise in die Entschichtungslösung tauchbar und darin drehbar ist. Bevorzugt ist die Trommel um eine Drehachse drehbar, die parallel zu der Oberfläche der Entschichtungslösung verläuft. Die Drehachse kann jedoch auch schräg zu der Oberfläche verlaufen. Ferner bevorzugt kann die Trommel in etwa bis zu ihrer Drehachse in die Entschichtungslösung eingetaucht werden. Besonders bevorzugt wird die Trommel so weit in die Entschichtungslösung eingetaucht, dass alle in der Trommel befindlichen Werkstücke von der Entschichtungslösung bedeckt sind.
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Schließlich hat die Trommel bevorzugt die Form eines Hohlzylinders mit kreisförmiger Querschnittsfläche, wobei die Drehachse die Zylinderachse darstellt. Die Wände der Trommel (Zylinderfläche und/oder Stirnflächen) können mit Öffnungen versehen sein, um den Eintritt der Entschichtungslösung in das Innere der Trommel zu ermöglichen, wo sich das mindestens eine Werkstück befindet. Es wäre auch denkbar, dass die Drehachse der Trommel nicht der Zylinderachse entspricht, sondern schräg dazu verläuft. Ferner muss die Trommel nicht die Form eines Hohlzylinders mit kreisförmiger Grundfläche haben, sondern kann auch jede andere geeignete dreidimensionale Form (z.B. Hohlzylinder mit ellipsenförmiger Grundfläche, Quader, regelmäßiges Dodekaeder oder Fünfeckdodekaeder) haben. Das mindestens eine Werkstück kann über eine Öffnung in der Trommelwand, die vorzugsweise verschließbar ist, in die Trommel eingefüllt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Dosiervorrichtung zum gezielten Zuführen einer einstellbaren Dosiermenge einer Wasserstoffverbindung, die nicht Wasser ist, zu der Entschichtungslösung während des Entschichtungsprozesses aufweist. Die Wasserstoffverbindung ist bevorzugt Wasserstoffperoxid. Die Wasserstoffverbindung kann aus einem Tank oder ähnlichem entnommen werden.
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Die Dosiervorrichtung ist bevorzugt als eine Dosierpumpe ausgebildet, deren Förderleistung zum Einstellen der Dosiermenge variiert werden kann. Die Förderleistung kann einmalig vor dem Entschichtungsprozess eingestellt oder während des Entschichtungsprozesses mehrmals variiert werden. Die Förderleistung der Dosiervorrichtung kann manuell eingestellt werden. Bevorzugt wird die Förderleistung jedoch automatisiert in Abhängigkeit von bestimmten Parametern des Entschichtungsprozesses eingestellt. Insbesondere kann die Förderleistung in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und den Abmessungen der Oberfläche der PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht des mindestens einen zu entschichtenden Werkstücks eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Förderleistung in Abhängigkeit von der Anzahl an im Rahmen des Entschichtungsprozesses zeitgleich zu entschichtenden Werkstücken eingestellt werden. Die Anzahl der in der Trommel befindlichen Werkstücke kann bspw. mittels eines Zählwerks beim Einfüllen der Werkstücke in die Trommel oder einer Waage über das Gewicht ermittelt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Entschichtungsvorrichtung; und
- 2 ein beispielhaftes Ablaufdiagram eine erfindungsgemäßen Entschichtungsverfahrens.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Entschichtungsvorrichtung zum nasschemischen Entfernen einer Titannitrid (TiN)-Schicht von einem Hartmetall-Trägerelement in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Titannitrid-Schicht kann mittels eines sog. Physical Vapor Deposition (PVD)- oder eines sog. Chemical Vapor Deposition (CVD)-Verfahrens auf das Hartmetall-Trägerelement aufgebracht worden sein. Als Beispiel für ein Werkstück, das aus einem mit einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht beschichteten Hartmetall-Trägerelement besteht, wird hier eine Schneidplatte, insbesondere Wendeschneidplatte, eines Meißels, insbesondere eines Drehmeißels zum Einsatz in einer Drehmaschine, verwiesen. Selbstverständlich kann das Werkstück, das aus einem mit einer PVD- oder CVD-Titannitrid-Schicht beschichteten Hartmetall-Trägerelement besteht, jedoch auch beliebig anderer Art sein, vorzugsweise jedoch aus dem Werkzeugbereich, insbesondere zum Schutz vor Abrieb oder als Schneidmetall.
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Die Vorrichtung 10 arbeitet nach einem erfindungsgemäßen Entschichtungsverfahren 41, das nachfolgend noch anhand der 2 näher erläutert wird. Ein solches Verfahren wird bspw. bei Schneidplatten von Meißeln dazu eingesetzt, die Titannitrid-Schicht von dem Hartmetall-Trägerelement zu trennen, um das entschichtete Trägerelement dann einer Hartmetall-Aufbereitung zuführen zu können.
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Ein geeignetes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Aufbereiten von Hartmetall, insbesondere von Hartmetallschrott, ist bspw. aus der nachveröffentlichten
DE 10 2020 129 059 („Zinkaufschlussverfahren“) bekannt. Hartmetall zur Verwendung im Werkzeugbereich besteht in der Regel aus einer karbidischen Hartstoffphase (z.B. matrixartig angeordnete Hartmetall-Körner oder -Teilchen, bspw. aus Wolframcarbid oder Korund), die mittels eines metallischen Binders (z.B. Kobalt), bspw. nach einem Sinterprozess zusammengehalten werden. Zur Aufbereitung des Hartmetalls wird mittels eines Inertgases aus einem Reaktionsraum, in dem sich das aufzubereitende Hartmetall befindet, Luft ausgetrieben, und dann Zinkmaterial in dem Reaktionsraum erhitzt, sodass es sich verflüssigt und in die Hartmetall-Matrix hinein diffundiert. Dabei reagiert das Zinkmaterial mit dem Binder des Hartmetalls unter erheblicher Volumenvergrößerung, wodurch der Verbund zwischen der karbidischen Hartstoffphase und dem metallischen Binder aufgebrochen wird. Nach einem Verdampfen des Zinkmaterials und Entfernen des Zinkdampfes aus dem Reaktionsraum kann das aufgespaltene Hartmetall aus dem Reaktionsraum entnommen und einer weiteren Behandlung bzw. Verarbeitung zugeführt werden.
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Hinsichtlich des Aufbereitungsverfahrens und der entsprechenden Vorrichtung wird ausdrücklich auf die
DE 10 2020 129 059 Bezug genommen, deren gesamter Inhalt zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gehören soll.
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Die Vorrichtung 10 umfasst einen Behälter bzw. ein Bearbeitungsbecken 12 zur Aufnahme der erfindungsgemäßen Entschichtungslösung 14, die nachfolgend noch näher erläutert wird. Der Behälter 12 hat ein Nennvolumen von bspw. 200 Liter. Ferner weist die Vorrichtung 10 eine in dem Behälter 12 drehbare Trommel 16 auf, die insbesondere als eine Siebtrommel ausgebildet ist. Die Trommel 16 dient zur Aufnahme von mindestens einem zu entschichtenden Werkstück. Die Trommel 16 ist während des Entschichtungsprozesses zumindest teilweise in die Entschichtungslösung 14 eingetaucht und kann darin gedreht werden (vgl. Pfeile in 1), bspw. mittels eines Elektromotors. Die Trommel 16 dreht relativ langsam, bspw. mit einer Drehzahl von etwa 3 U/min. Das Drehen der Trommel kann mittels eines Elektromotors erfolgen.
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Durch Drehen der Trommel 16 werden die darin aufgenommenen Werkstücke in der Entschichtungslösung 14 geschwenkt. Durch das Drehen der Trommel wird ferner die Entschichtungslösung 14 in der Trommel 16 ausgetauscht, so dass keine „Verarmung“ von „aktiver“ Entschichtungslösung 14 an der Oberfläche der Werkstücke bzw. deren Titannitrid-Schichten auftritt. Ein weiterer Effekt der Drehung der Trommel 16 ist eine Reibung zwischen einer Innenwand der Trommel 16 und den Werkstücken bzw. deren Titannitrid-Schichten und eine Reibung der Werkstücke aneinander. All diese Maßnahmen tragen zu einer besonders schnellen und effizienten Entschichtung der Werkstücke bzw. deren Hartmetall-Trägerelemente bei.
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Die Entschichtungslösung 14 besteht aus:
- - 70-85 Gew.-% Wasser, und
- - 10-20 Gew.-% eines Ammoniumsalzes.
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Über eine Dosiervorrichtung 18, die bspw. als eine Dosierpumpe ausgebildet ist, wird zudem gezielt eine einstellbare Dosiermenge einer Wasserstoffverbindung, die nicht Wasser ist, zugeführt, sodass die Entschichtungslösung 14 einen Anteil von 1-10 Gew.-% der Wasserstoffverbindung enthält. Die Wasserstoffverbindung ist bspw. Wasserstoffperoxid. Die Wasserstoffverbindung kann der Entschichtungslösung 14 auch auf andere Weise als über die Dosiervorrichtung 18 zugeführt werden.
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Die Zufuhr der Wasserstoffverbindung kann komplett vor dem Entschichtungsprozess erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Zufuhr der Wasserstoffverbindung jedoch während des Entschichtungsprozesses in dosierter Menge. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch diese Maßnahme eine besonders geringe Menge der Wasserstoffverbindung benötigt wird.
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Bei einem Gesamtvolumen der Entschichtungslösung 14 in dem Bearbeitungsbecken 12 von etwa 200 Liter beträgt die Dosiermenge bspw. 200-500 ml/h. Durch die Zugabe von Wasserstoff kann der Entschichtungsprozess beschleunigt werden. Wenn die Entschichtungslösung 14 an Wasserstoff verarmt, wird der Prozess langsamer und kommt letztendlich zum Erliegen.
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Zudem hat die Entschichtungslösung 14 bei Raumtemperatur einen pH-Wert von weniger als 7, bevorzugt von weniger als 5, ist also schwach sauer.
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Das Ammoniumsalz ist bevorzugt Ammoniumbifluorid.
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Für den Entschichtungsprozess kann die Entschichtungslösung 14, bspw. mittels einer Heizeinrichtung der Vorrichtung 10, auf eine Temperatur von etwa 50°C erwärmt und während des Entschichtungsprozesses auf dieser Temperatur gehalten werden.
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Zusätzlich kann der Entschichtungslösung 14 vor Beginn oder während des Entschichtungsprozesses noch ein Anteil von 1-3 Gew.-% einer Carbonsäure, bspw. Zitronensäure, zugegeben werden.
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Die Wasserstoffverbindung, bevorzugt das Wasserstoffperoxid, kann durch die Dosiervorrichtung 18 über eine oder mehrere Leitungen 19 aus einem Tank 20, Fass oder einem sonstigen Behälter gefördert werden.
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Die Dosiermenge der Dosiervorrichtung 18 kann bspw. durch Verändern der Drehzahl einer motorisch angetriebenen Dosiervorrichtung 18 eingestellt werden.
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Alternativ kann ein stromabwärts der Dosiervorrichtung 18 angeordnetes Proportionalventil 22 mehr oder weniger weit geöffnet werden, um die Dosiermenge einzustellen.
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Die Veränderung der Drehzahl der Dosiervorrichtung 18 oder der Öffnung des Ventils 22 kann manuell durch einen Bediener oder aber automatisch durch ein Steuergerät erfolgen. Insbesondere kann die Dosiermenge im Rahmen einer Regelung eingestellt werden, wobei während des Entschichtungsprozesses die Konzentration der Wasserstoffverbindung in der Entschichtungslösung 14 erfasst, die Dosiermenge so berechnet wird, dass die Konzentration bei 1-10 Gew.-% liegt, und die Dosiervorrichtung 18 oder das Ventil 22 abhängig von der berechneten Dosiermenge angesteuert wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Dosiermenge der Dosiervorrichtung 18 auch zeitabhängig eingestellt werden. Wenn für eine bestimmte Art und Anzahl von zu entschichtenden Werkstücken bzw. Hartmetall-Trägerelementen bekannt ist, wie lange der Entschichtungsprozess mit der Entschichtungslösung 14 bei der Temperatur von etwa 50°C mit oder ohne Zitronensäure in etwa dauert, kann nach dem Verstreichen dieser Zeit (evtl. zuzüglich eines zeitlichen Sicherheitspuffers) die Dosiermenge verringert und auf Null reduziert werden, um den Prozess zu beenden.
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Wenn der Entschichtungsprozess beendet ist, kann die Entschichtungslösung 14, in der das Material der von den Hartmetall-Trägerelementen entfernten Titannitrid-Schichten gebunden ist, in einen Abfallbehälter 24 geschüttet oder gepumpt werden. Dies kann bspw. mittels einer in den Behälter 12 ragenden und in den Abfallbehälter 24 mündenden Abflussleitung 26 und/oder eines entsprechenden Schlauchs 28 und einer in der Leitung 26 oder dem Schlauch 28 angeordneten Pumpe 30 erfolgen.
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Schließlich kann die Vorrichtung 10 auch eine Abzugsvorrichtung 32 umfassen, die während des Entschichtungsprozesses in dem Behälter 12 entstehende Gase absaugt und bspw. einem Wäscher 34 zuführt.
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Das Entschichtungsverfahren 41 wird nachfolgend anhand der 2 näher erläutert. Das Verfahren 41 beginnt in einem Funktionsblock 40. Dann wird in einem Funktionsblock 42 in dem Behälter 12 das Ammoniumsalz, bspw. Ammoniumbifluorid, in Wasser gelöst. In einem Funktionsblock 44 wird die Lösung auf etwa 50°C erwärmt. Nach Erreichen der Temperatur wird in einem Funktionsblock 46 zum Starten des eigentlichen Entschichtungsprozesses über die Dosiervorrichtung 18 die Wasserstoffverbindung, die nicht Wasser ist, bevorzugt in der Form von Wasserstoffperoxid, in den Behälter 12 zudosiert.
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Die beschichteten Hartmetall-Werkstücke (d.h. Trägerelemente mit Titannitrid-Schichten) werden in die Trommel 16 eingefüllt und in die Lösung 14 getaucht (Funktionsblock 48). In einem Funktionsblock 50 wird die Trommeldrehung aktiviert. In einem Abfrageblock 52 wird überprüft, ob die Hartmetall-Werkstücke alle vollständig entschichtet worden sind. Das vollständige Entschichten der Werkstücke kann bspw. durch einen Bediener mittels Sichtkontrolle oder nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitdauer festgestellt werden. Falls dem nicht so ist („nein“), wird in einem Funktionsblock 46` nochmals eine bestimmte Dosiermenge der Wasserstoffverbindung, die nicht Wasser ist, bevorzugt in der Form von Wasserstoffperoxid, in den Behälter 12 zudosiert.
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Diese Schleife umfassend die Funktionsblöcke 50, 52, 46` wird so lange durchlaufen, bis die Hartmetall-Werkstücke alle vollständig entschichtet worden sind („ja“). In diesem Fall wird das Zudosieren der Wasserstoffverbindung, die nicht Wasser ist, bevorzugt in der Form von Wasserstoffperoxid, beendet und der Entschichtungsprozess kommt zum Erliegen. In einem Funktionsblock 54 werden die entschichteten Hartmetall-Werkstücke, d.h. die Hartmetall-Trägerelemente, aus der Trommel 16 entnommen und stehen einer weiteren Behandlung bzw. Verarbeitung zur Verfügung (z.B. einem Hartmetall-Recycling). In Funktionsblock 56 ist das Verfahren 41 beendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3144284 C2 [0003]
- DE 102020129059 [0003, 0019, 0028, 0029]
- DE 19924589 A1 [0005]
