EP2276875B1 - Verfahren zum entschichten von werkstücken und entschichtungslösung - Google Patents

Verfahren zum entschichten von werkstücken und entschichtungslösung Download PDF

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EP2276875B1
EP2276875B1 EP09737802.0A EP09737802A EP2276875B1 EP 2276875 B1 EP2276875 B1 EP 2276875B1 EP 09737802 A EP09737802 A EP 09737802A EP 2276875 B1 EP2276875 B1 EP 2276875B1
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EP
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solution
stripping
treatment
workpiece
coatings
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Udo Rauch
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Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to the field of wet chemical stripping of workpieces, in particular of tools and components, which are coated with a hard material layer.
  • a particular focus is on the stripping of hard coatings containing oxides, in particular chromium aluminum oxides (AlCrO layers).
  • Coatings optimized for wear resistance and hardness are also used on others Used components that are exposed to comparable conditions in use and therefore require similar properties; Example are bearing parts and components for the automotive industry such as coated pistons, injectors, etc.
  • the diverse application requirements result in a whole range of specialized layers and layer systems, which in turn entail different stripping requirements.
  • the stripping should be economical (fast, no complicated equipment, cheap consumables, for as many layers applicable), safe (minimize the risk of hazardous substances), environmentally friendly and last but not least the layer-bearing tool or the component should not be damaged by the stripping.
  • the prior art in particular for titanium-containing coatings such as TiN, TiCN, TiAlN, a variety of approaches for wet chemical stripping methods and solutions known. These are usually based on hydrogen peroxide with a stabilizer.
  • the EP 1 029 117 proposes a stripping process using hydrogen peroxide, a base and at least one acid or the salt of an acid.
  • the patent application DE 4339502 describes the non-destructive stripping of carbide substrates, coated with TiAlN layers.
  • the advantages over previous methods are indicated that in addition to the conventional complexing agents and stabilizers, inhibitors for the purpose of corrosion protection, other adjuvants are used, and the solution is adjusted to a pH, in conjunction with the other reagents, a release of Co from the Workpiece prevented. Disadvantages of this solution are the comparatively long stripping time for TiAlN and other coatings, the relatively high use of chemicals and the associated costs, the relatively complicated (because to be observed exactly) formulations and reaction conditions and the use of fluorine-containing reagents.
  • a higher pH range between 9 and 14 is recommended, with a lower permanganate concentration, for example between 10 and 30 g / l, sufficient even at room temperature (approx 15 to 30 ° C) to achieve a complete stripping of 2 to 10 microns thick AlCrN layers within 15 to 60 minutes.
  • a permanganate concentration above 30 g / l is indicated that the rate of disintegration is increased again.
  • US 2005/241679 A1 discloses the complete stripping of 2 to 10 ⁇ m thick AlCrN layers at surface temperature, within 15 to 60 minutes with an alkaline permanganate solution containing 1-3 wt% KMnO4.
  • DE 23 39 608 A1 discloses an alkaline permanganate solution containing 4-6 wt% KMnO4, 8-11 wt% NaOH, 8-11 wt% Na2CO3, and the remainder water.
  • the object of the invention is to provide a method for stripping or a stripping solution, which allow to economically remove hard material layers of at least AlCr, AlCrN and / or AlCrO from a workpiece without substantially damaging the workpiece itself.
  • this object is achieved by a method according to claim 1, wherein the material system for detaching a layer system from a workpiece as an aqueous alkaline solution with 4 Gweichtsprozent KMnO4 da suit, wherein at the same time the alkaline content between 8 and 11 weight percent, preferably 10 weight percent.
  • the alkaline portion is formed in one embodiment by KOH or NaOH, the pH of the solution being above 13, preferably above 13.5.
  • a workpiece which is to be subjected to a method according to the invention has a layer system on the workpiece which comprises at least one layer which in turn comprises at least one of the following materials: metallic TiAlCr and other AlCr alloys; or one of their nitrides, carbides, borides, oxides or their combination and aluminum oxides.
  • the inventive method for detaching this layer system provides to bring the workpiece in a stripping solution according to the above description and to treat it there for a predetermined time.
  • the solution may be agitated during treatment, e.g. B. by stirring or moving the workpiece.
  • the treatment is preferably carried out at room temperature, e. G. between 15 and 30 ° C, but is also at higher temperatures e. G.
  • the z. B. include chemical or mechanical surface treatments. This includes at least one of the following treatment options: rinsing, cleaning, ultrasonic bath treatment, drying, blasting, brushing, heat treatment.
  • the materials 1.2379, ASP2023 (1.3343), 1.2344, SDK (1.3344) and QRS (1.2842) denote various types of steel, including high-alloy steels and high-speed steels.
  • TTX, THM and TTR are indexable tungsten carbide inserts of different composition.
  • Helica refers to an AlCr-based layer material known on the market under the trade name Balinit® Helica.
  • Alcrona refers to an AlCrN coating that is marketed as Balinit® Alcrona.
  • Table 1 Solution Workpiece / material test piece: stripped: 2K / 2Na SDK 11 4K / 10Na SDK 27 4K / 10K SDK 28 2K / 2Na THM 6 4K / 10Na THM 11 4K / 10K THM 12
  • the decoating times were determined under standardized, comparable conditions for different specimens and different layers.
  • the table indicates in which time (minutes) a 4 ⁇ m thick layer is completely removed from the workpiece.
  • Test specimens with a 0.8 ⁇ m high carbon tungsten carbide coating were stripped at 4K / 10Na and 4K / 10K. After 12 hours reaction time with 4K / 10K the test piece was stripped, with 4K / 10Na not yet.
  • Table 7 shows that, although in the first application of the solutions 4K / 10Na and 4K / 10K a stronger removal from the substrate takes place than in the solution according to the prior art. Over time, however, it emerges that in particular the solution 4K / 10K only insignificantly higher removal caused than 4K / 10Na. This is surprising, since actually the high proportion of potassium hydroxide should attack the base material stronger than the otherwise comparable solution with sodium hydroxide.
  • Table 1 shows that the solutions according to the invention are on average twice as effective and permit significantly shorter reaction times (Table 1).

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Description

  • Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem Gebiet der chemischen Nassentschichtung von Werkstücken, insbesondere von Werkzeugen und Komponenten, die mit einer Hartstoffschicht belegt sind. Ein besonderer Fokus liegt auf der Entschichtung von Hartstoffschichten, die Oxide enthalten, insbesondere Chromaluminiumoxide (AlCrO-Schichten).
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In der Metallbearbeitung ist es seit langem üblich, beschichtete Werkzeuge einzusetzen, da diese gegenüber unbeschichteten Werkzeugen in vielerlei Hinsicht verbesserte Eigenschaften aufweisen: erhöhte Einsatztemperaturen, höhere Schnittgeschwindigkeiten, längere Standzeiten, Kantenstabilität, Korrosionsbeständigkeit usw. Auf Verschleissschutz und Härte optimierte Schichten werden aber auch auf anderen Komponenten eingesetzt, die im Gebrauch vergleichbaren Bedingungen ausgesetzt sind und folglich ebensolche Eigenschaften erfordern; Beispiel sind Lagerteile und Komponenten für die Automobilindustrie wie beschichtete Kolben, Einspritzdüsen, etc.
  • Einhergehend mit der Beschichtung stellt sich das Problem der Entschichtung, hier vor allem für Teile, deren Beschichtung entweder fehlerhaft ist oder - bei Werkzeugen - die entschichtet, aufgearbeitet und erneut beschichtet werden sollen.
  • Die vielfältigen Einsatzanforderungen resultieren in einer ganzen Reihe von spezialisierten Schichten und Schichtsystemen, die wiederum unterschiedliche Entschichtungsanforderungen nach sich ziehen. Die Entschichtung soll wirtschaftlich sein (schnell, keine komplizierten Apparaturen, günstige Verbrauchsmaterialien, für möglichst viele Schichten anwendbar), sicher (möglichst wenig Gefahrstoffe), umweltfreundlich und nicht zuletzt soll das schichttragende Werkzeug bzw. die Komponente durch die Entschichtung nicht geschädigt werden.
    • STAND DER TECHNIK
  • Aus dem Stand der Technik sind, insbesondere für titanhaltige Beschichtungen wie TiN, TiCN, TiAlN, eine Vielzahl von Ansätzen für nasschemische Entschichtungsverfahren und -Lösungen bekannt. Diese basieren zumeist auf Wasserstoffperoxid mit einem Stabilisator. Die EP 1 029 117 schlägt ein Entschichtungsverfahren vor, bei dem Wasserstoffperoxid, eine Base und mindestens eine Säure oder das Salz einer Säure Verwendung finden.
  • Die Patentanmeldung DE 4339502 beschreibt die zerstörungsfreie Entschichtung von Hartmetallsubstraten, beschichtet mit u.a. TiAlN-Schichten. Die Vorteile gegenüber früheren Verfahren werden damit angegeben, dass neben den gebräuchlichen Komplexbildnern und Stabilisatoren, Inhibitoren zwecks Korrosionsschutz auch andere Hilfsstoffe eingesetzt werden, sowie die Lösung auf einen pH-Wert eingestellt wird, der im Zusammenwirken mit den anderen Reagenzien eine Auslösung von Co aus dem Werkstück verhindert. Nachteile dieser Lösung sind die vergleichsweise lange Entschichtungsdauer für TiAlN und andere Beschichtungen, der relativ hohe Chemikalieneinsatz und die damit verbundenen Kosten, die relativ komplizierten (weil genau einzuhaltenden) Formulierungen und Reaktionsbedingungen sowie die Verwendung von fluorhaltigen Reagenzien.
  • In der WO 2005/073433 wird vorgeschlagen, zur Verbesserung des Entschichtungsverhaltens eine chrom- oder aluminiumhaltige Schicht auf ein Substrat aufzubringen und das Werkstück mit einer alkalischen Lösung, die ein starkes Oxidationsmittel enthält, z. B. eine Permanganatlösung, zu entschichten. Insbesondere wird vorgeschlagen, falls man Schichten von gegenüber allzu alkalischem Milieu empfindlichen Hartmetallen ablösen will, bei hohen Permanganatkonzentrationen wie etwa 20 bis 50 g/l einen pH-Wert von ca. 7 einzustellen, um die Schichten abzulösen. Zur Entschichtung von gegenüber alkalischen Lösungen unempfindlichen Werkstücken, wie Stahlsubstraten und vielen anderen eisenhaltigen Legierungen wird ein höherer pH-Bereich zwischen 9 und 14 empfohlen, wobei eine geringere Permanganatkonzentration, beispielsweise zwischen 10 und 30 g/l, ausreicht, um auch bei Raumtemperatur (ca. 15 bis 30°C) eine vollständige Entschichtung von 2 bis 10 µm dicken AlCrN-Schichten innerhalb 15 bis 60 Minuten zu erreichen. Für eine Permanganatkonzentration über 30 g/l wird angegeben, dass die Entschichtungsgeschwindigkeit nochmals erhöht sei.
  • US 2005/241679 A1 offenbart die vollständige Entschichtung von 2 bis 10 µm dicken AlCrN-Schichten bei Rautemperatur, innerhalb 15 bis 60 Minuten mit einer alkalischen Permanganatlösung, die 1-3 Gew.% KMnO4, enthält.
  • DE 23 39 608 A1 offenbart eine alkalische Permanganatlösung, die 4-6 Gew.% KMnO4, 8-11 Gew.% NaOH, 8-11 Gew.% Na2CO3, und als Rest Wasser enthält.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die in der WO 2005/073433 vorgeschlagenen Lösungen, z. B. Beispiel 5 mit den Hauptbestandteilen 20g/l NaOH und 20g/l KMnO4, für moderne AlCrN Schichten wie die am Markt bekannte Balinit Alcrona nicht optimal sind. Da diese Schichten eine maximale Anwendungstemperatur von über 1000°C erlauben, wird vermutet, dass sich, je nach tatsächlichem Einsatz, Sauerstoff in die AlCrN Schicht einlagert und diese sich dadurch verdichtet. Dadurch verschlechtert sich das Entschichtungsverhalten markant.
  • Grundsätzlich dasselbe Problem tritt bei AlCrO Schichten (Aluminium-Chrom-Oxide) auf, die sich mit einer Lösung gemäss Beispiel 5 wie vorbeschrieben, gar nicht entschichten lassen.
  • Ferner war bekannt, dass wegen der Empfindlichkeit von Hartmetallen gegenüber stark alkalischen Lösungen keine wirtschaftliche, universelle Entschichtungslösung für Stähle und Hartmetalle für diesen Bereich der Hartstoffbeschichtungen erzielbar ist.
  • Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Entschichtung bzw. eine Entschichtungslösung anzugeben, welche es erlauben, auf wirtschaftliche Weise Hartstoffschichten aus zumindest AlCr, AlCrN und/oder AlCrO von einem Werkstück zu entfernen, ohne das Werkstück selbst substantiell zu schädigen.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Stoffsystem zum Ablösen eines Schichtsystems von einem Werkstück als wässrige, alkalische Lösung mit 4 Gweichtsprozent KMnO4 dastellbar ist, wobei gleichzeitig der alkalische Anteil zwischen 8 und
    11 Gewichtsprozent, bevorzugt bei 10 Gewichtsprozent, liegt. Der alkalische Anteil wird in einer Ausführungsform durch KOH oder NaOH gebildet, wobei der pH-Wert der Lösung über 13 liegt, bevorzugt über 13.5.
  • Ein Werkstück, das einem erfindungsgemässen Verfahren unterworfen werden soll weist ein Schichtsystem auf dem Werkstück auf, das mindestens eine Schicht umfasst, die wiederum zumindest eines der folgenden Werkstoffe aufweist: metallisches TiAlCr sowie andere AlCr Legierungen; oder eines deren Nitride, Carbide, Boride, Oxide bzw. deren Kombination sowie Aluminiumoxide. Das erfindungsgemässe Verfahren zum Ablösen dieses Schichtsystems sieht vor, das Werkstück in eine Entschichtungslösung gemäss obiger Beschreibung einzubringen und es dort eine vorbestimmte Zeit zu behandeln. Die Lösung kann während der Behandlung bewegt werden, z. B. durch Rühren oder Bewegen des Werkstückes. Die Behandlung erfolgt bevorzugt bei Raumtemperatur, e. g. zwischen 15 und 30°C, ist aber auch bei höheren Temperaturen e. g. bis 60 bzw 70°C möglich. Ferner können Vor- bzw. Nachbehandlungsschritte vorgesehen werden, die z. B. chemische oder mechanische Oberflächenbehandlungen mitumfassen. Darunter fallen zumindest eine der folgenden Behandlungsmöglichkeiten: Spülen, Reinigen, Ultraschallbadbehandeln, Trocknen, Strahlen, Bürsten, Wärmebehandeln.
    • EXPERIMENTELLE RESULTATE
  • Im folgenden werden verschiedene Abkürzungen benutzt. Die Werkstoffe 1.2379, ASP2023 (1.3343), 1.2344, SDK (1.3344) und QRS (1.2842) bezeichnen verschiedene Stahlsorten, darunter hochlegierte Stähle und Schnellarbeitsstähle. TTX, THM und TTR bezeichnen Wendeschneidplatten aus Wolframcarbiden unterschiedlicher Zusammensetzung. "Helica" verweist auf ein AlCr-basiertes Schichtmaterial, das am Markt unter dem Handelsnamen Balinit® Helica bekannt ist. "Alcrona" bezeichnet eine AlCrN Beschichtung, die als Balinit® Alcrona am Markt ist.
  • Als Entschichtungslösungen wurden verwendet:
    • eine Lösung gemäss Stand der Technik wie oben beschrieben mit 2% KMnO4 und 2% NaOH, Bezeichnung im Folgenden: 2K/2Na
    • Eine erste Lösung gemäss vorliegender Erfindung mit 4% KMnO4 und 10% NaOH, Bezeichnung im folgenden 4K/10Na
    • Eine zweite Lösung gemäss vorliegender Erfindung mit 4% KMnO4 und 10% KOH und, Bezeichnung im folgenden 4K/10K
    Versuch 1: Wirksamkeit
  • Angegeben ist, wie viele Probekörper jeweils in 50mL Lösung vollständig entschichtet werden konnten.
    Tabelle 1
    Lösung: Werkstück/Werkstoff Probekörper: Entschichtet:
    2K/2Na SDK 11
    4K/10Na SDK 27
    4K/10K SDK 28
    2K/2Na THM 6
    4K/10Na THM 11
    4K/10K THM 12
    • Versuch 2: Einfluss auf das Substrat
  • Ein wichtiges Kriterium ist darüberhinaus, wie stark eine Lösung die Oberfläche des jeweiligen Basismaterials bzw. Werkstücks angreift. In den nachfolgenden Tabellen ist angegeben, welche Oberflächenzusammensetzung unbeschichtete Probekörper aufwiesen, die eine Stunde der jeweiligen Lösung ausgesetzt waren. Zum Vergleich werden auch Werte einer Lösung 2K/2Na angegeben. Die Anteile bestimmter Elemente in der Oberfläche des Probenkörpers wurden mittels EDX (energiedispersive Röntgenspektroskopie, ein Verfahren der Materialanalytik) gemessen.
    • Lösung 2K/2Na. Alle Zahlenangaben in Wt%
  • Tabelle 2
    Si Mn Cr Mo V W Fe
    SDK 0.41 0.48 4.14 4.97 1.67 9.58 78.74
    QRS 0.37 2.55 0.58 0.27 96.24
    ASP2023 0.72 0.85 4.27 3.35 1.97 6.42 82.43
    1.2379 0.65 0.5 11.83 1 1.09 84.93
    1.2344 1.13 0.55 5.41 1.49 1.07 90.35
    • Lösung 4K/10K. Alle Zahlenangaben in Wt%
  • Tabelle 3
    Si Mn Cr Mo V W Fe
    SDK 0.35 0.39 4.07 3.33 1.32 6.73 83.81
    QRS 0.41 2.33 0.68 0.38 96.2
    ASP2023 0.72 0.52 4.18 2.5 1.35 5.99 84.75
    1.2379 0.71 0.97 8.13 0.78 0.71 88.7
    1.2344 1.13 0.55 5.18 1.26 0.95 3.49 87.44
    • Lösung 4K/10Na. Alle Zahlenangaben in Wt%
  • Tabelle 4
    Si Mn Cr Mo V W Fe
    SDK 0.2 0.68 3.96 3.16 1.27 7.17 83.56
    QRS 0.4 2.17 0.49 0.19 96.76
    ASP2023 1.4 0.89 3.87 2.59 1.53 89.72
    1.2379 0.67 0.41 7.78 0.69 0.47 89.98
    1.2344 1.02 0.6 5.48 1.27 1.07 0.85 89.71
    • Lösung 2K/2Na. Alle Zahlenangaben in Wt%
  • Tabelle 5
    W Co Ti Ta
    THM 91.74 8.26
    TTX 42.41 24.18 19.27 14.15
    TTR 42.97 39.84 8.04 9.15
    • Lösung 4K/10K. Alle Zahlenangaben in Wt%
  • Tabelle 6
    W Co Ti Ta
    THM 81.12 18.88
    TTX 56.62 22.02 13.02 8.33
    TTR 28.72 53.08 10 8.2
    • Lösung 4K/10Na. Alle Zahlenangaben in Wt%
  • Tabelle 7
    W Co Ti Ta
    THM 72.45 27.55
    TTX 33.6 34.86 17.47 14.07
    TTR 9.48 64.57 11.63 14.31
    • Versuch 3: Entschichtungszeiten
  • Hierzu wurden für verschiedene Probenkörper und verschiedene Schichten die Entschichtungszeiten unter standardisierten, vergleichbaren Bedingungen ermittelt. Die Tabelle gibt an, in welcher Zeit (minuten) eine 4µm dicke Schicht vom Werkstück vollständig entfernt wird.
    • Alle Tabellenwerte in Minuten:
  • Tabelle 8
    Lösung Helica SDK Helica THM Alcrona SDK Alcrona THM Aluminiumoxid
    2K/2Na 83 347 31 31 ./.
    4K/10Na 31 136 12 26 93
    4K/10K 26 90 12 19 130
    • Versuch 4: Entschichtung von WC/C
  • Probekörper (Kolben) mit einer 0.8 µm Wolframcarbidbeschichtung mit hohem Kohlenstoffanteil wurden mit 4K/10Na und 4K/10K entschichtet. Nach 12 Stunden Einwirkzeit mit 4K/10K war der Probekörper entschichtet, mit 4K/10Na noch nicht.
    • Versuch 5: Abtrag bei Hartmetall
  • Die Probekörper (2-lippige Hartmetallfräser Durchmesser 8mm, Schicht Alcrona) wurden der Entschichtungslösung 30min ausgesetzt und danach mit Strahlmittel F500 bei 3bar gestrahlt. Der Abtrag in µm wurde gemessen. Danach wurde das Werkzeug erneut beschichtet, entschichtet, gemessen, usw. Die folgende Tabelle zeigt den Abtrag in µm.
    Tabelle 9
    Lösung 1 x Entschichten und Strahlen 5 x Entschichten und Strahlen
    2K/2Na 2 11
    4K/10K 4.5 12
    4K/10Na 5.5 15
    • Ergebnis:
  • Konventionelle Hartmetalle bzw. gesinterte Carbidmetalle bestehen aus 90-94% Wolframcarbid als Verstärkungsphase und 6-10% Cobalt als Bindemittel/Bindephase. Beim Sinterprozess schmilzt aufgrund seines niedrigeren (im Vergleich zum Carbid) Schmelzpunktes das Bindemittel auf und verbindet die Carbidkörner. Es gibt Werkstoffvarianten, die neben Wolframcarbid darüberhinaus TiC (Titancarbid), TiN (Titannitrid) oder TaC (Tantalcarbid) enthalten, mit einer Bindephase aus Ni, Co oder Mo. Beispiele für solche als Cermets bezeichneten Hartmetalle sind die in dieser Anmeldung aufgeführten TTX und TTR Werkstoffe (TTX: 60% WC, 31% TiC+Ta(Nb)C+9% Co).
    Beim Entschichtungsprozess ist daher vor allem der Erhalt der Bindephase kritisch, die Entschichtungslösung darf nicht das Werkzeug selbst auflösen. Darum schlägt auch der Stand der Technik vor, beim Ablösen von Hartstoffschichten von Hartmetallen stark alkalisches Milieu zu meiden.
  • Wie in obigen Versuchen belegt, kann trotz des Vorurteils der Fachwelt, Hartmetalle nicht stark alkalischen Entschichtungslösungen auszusetzen, eine solche Lösung angegeben werden. 4K/10Na und 4K/10K weisen beide einen pH-Wert von über 13 auf und beeinträchtigen dennoch die Cobalt-Bindephase in den Hartmetall-Probekörpern gemäss Tabelle 4 und 5 bis auf einen Fall (TTX bei 4K/10K) deutlich weniger als die Lösung gemäss Stand der Technik 2K/2Na.
  • Tabelle 7 zeigt, dass zwar bei der Erstanwendung der Lösungen 4K/10Na und 4K/10K ein stärkerer Abtrag vom Substrat stattfindet als bei der Lösung gemäss Stand der Technik. Über die Zeit ergibt sich jedoch, dass insbesondere die Lösung 4K/10K nur einen unwesentlich höheren Abtrag verursacht als 4K/10Na. Dies ist erstaunlich, da eigentlich der hohe Anteil an Kaliumhydroxid das Basismaterial stärker angreifen sollte als die ansonsten vergleichbare Lösung mit Natriumhydroxid.
  • Als Erklärungshypothese könnte folgende Überlegung dienen: Bei der Herstellung der Lösung 4K/10K bilden sich im frischen Ansatz grüne Kristalle, die ein Anzeichen für die Bildung von Manganaten (VI) sind, durch Reaktion in der Permanganatlösung mit viel Alkalihydroxid. Diese Kristalle lösen sich bei Gebrauch der Entschichtungslösung wieder auf.
  • Es ist somit zu vermuten, dass damit aus einer frischen Lösung Permanganat über die Reaktion zu Manganat (VI) entzogen wird, was die vom Fachmann eigentlich erwartete höhere Aggressivität von 4K/10K mindert. Während des Gebrauchs lösen sich die Manganat (VI) Kristalle wieder auf, stehen in Lösung somit als Oxidationsmittel einerseits direkt zur Verfügung; andererseits kann in der Kalilauge auch eine weitere Umsetzung zu Permanganat erfolgen. Mit anderen Worten, die Entschichtungslösung 4K/10K regeneriert sich im Gebrauch selbst. Diese Hypothese wird durch die experimentellen Befunde von Tabelle 7 wie auch Tabelle 1 gestützt.
  • Bei der Anwendung auf Stahl ist das Bild uneinheitlicher, aber auch hier ist festzuhalten, dass die erfindungsgemässen Lösungen selektiv weniger aggressiv sind, als dies von der chemischen Zusammensetzung her zu erwarten wäre.
  • Was die Wirksamkeit betrifft, so zeigt Tabelle 1, dass die erfindungsgemässen Lösungen im Schnitt doppelt so wirksam sind und bedeutend kürzere Einwirkzeiten zulassen (Tabelle 1).
  • Bekanntermassen fällt beim Ablösevorgang aus der Permanganatlösung Braunstein aus. Daher kann es fallweise notwendig sein, nach der chemischen Nassentschichtung MnO2-Rückstände von der Werkstückoberfläche zu entfernen. Dies kann in bekannter Weise mittels eines Ultrschallbades erfolgen, wobei zur Unterstützung eine schwache Säure oder eine Pufferlösung im sauren bis leicht alkalischen Bereich Nachbearbeitung angewendet werden kann.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Ablösen eines Schichtsystems von einem Werkstück, wobei das Schichtsystem auf dem Werkstück mindestens eine Schicht umfasst, die wiederum zumindest eines der folgenden Werkstoffe aufweist: metallisches AlCr, TiAlCr sowie andere AlCr Legierungen; oder eines deren Nitride, Carbide, Boride, Oxide bzw. deren Kombination, sowie Aluminiumoxide, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück in eine Entschichtungslösung eingebracht wird und dort eine vorbestimmte Zeit zur Behandlung verbleibt, wobei die Entschichtungslösung eine wässrige, alkalische Lösung mit Kaliumpermanganat KMnO4 ist, welche 4 Gewichtsprozent KMnO4 enthält und bei der gleichzeitig der alkalische Anteil zwischen 8 und 11 Gewichtsprozent liegt.
  2. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Anteil durch KOH oder NaOH gebildet wird, wobei der pH-Wert der Lösung über 13 liegt.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entschichtungslösung während der Behandlung Raumtemperatur zwischen 15 und 30°C aufweist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entschichtungslösung während der Behandlung eine Temperatur bis 60°C aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entschichtungslösung während der Behandlung eine Temperatur bis 70°C aufweist.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ferner mindestens ein Nachbehandlungsschritt nach dem Ablösen des Schichtsystems vorgesehen wird, der eine Oberflächenbehandlung des Werkstücks mitumfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ferner mindestens ein Vorbehandlungsschritt vor dem Ablösen des Schichtsystems vorgesehen wird, der eine Oberflächenbehandlung des Werkstucks mitumfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung zumindest eine der folgenden Behandlungsmöglichkeiten ist: Spülen, Reinigen, Ultraschallbadbehandeln, Trocknen, Strahlen, Bürsten, Wärmebehandeln.
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