ES2337268T3

ES2337268T3 - Metodo para la eliminacion de un revestimiento.

Info

Publication number: ES2337268T3
Application number: ES05700310T
Authority: ES
Inventors: Udo Rauch; Wolfgang Kalss; Christian Wohlrab; Carolina Siebert; Norbert Fromel
Original assignee: Oerlikon Trading AG Truebbach
Current assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: ATE453739T1; KR20060127040A; PL1725700T3; EP1725700A1; DE502005008787D1; JP2007519825A; EP1725700B1; JP4675908B2; PT1725700E; KR101118383B1; WO2005073433A1

Abstract

Un método para eliminar un revestimiento duro poroso de una pieza, que se caracteriza por que se aplica, directamente sobre la pieza para mejorar el comportamiento de separación, al menos una capa que contiene cromo y aluminio, eliminándose el revestimiento de la pieza con una disolución alcalina que contiene, como oxidante fuerte, permanganato potásico, nitrato de ceramonio, peroxodisulfato potásico, peroxodisulfato sódico o una de sus mezclas.

Description

Método para la eliminación de un revestimiento.

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Campo técnico

El invento se refiere a un proceso para la separación de sistemas en forma de capas de acuerdo con el término paraguas de la Reivindicación 1, especialmente para la separación de capas que contienen cromo y aluminio.

Estado de la técnica

En el estado de la técnica se conocen los procesos de eliminación de revestimiento para la separación de sistemas en forma de capas aplicados, por ejemplo, mediante procesos galvánicos, PVD o CVD. Por ejemplo, es posible disolver fácilmente capas de TiN con una disolución acuosa de agua oxigenada. No obstante, si se desea separar sistemas de capas ternarios o cuaternarios más complejos, por ejemplo, los que resultan especialmente apropiados gracias a sus propiedades mecánicas o químicas en muchas aplicaciones de la industria de fabricación de herramientas o de ingeniería mecánica, generalmente se deben emplear procesos más complicados que incluyen la utilización de las sustancias químicas más diversas, algunas de las cuales resultan caras y/o cuestionables desde el punto de vista ambiental o toxicológico, que incluyen el contacto eléctrico de los componentes para electrólisis o procesos similares y a pesar de ello, con frecuencia, requieren un largo tiempo de procesado que resulta inaceptable desde el punto de vista de los procesos industriales de producción.

En el documento JP 3320965 se describe un proceso para la separación de capas duras de recubrimiento de TiAlN, ZrAlN, HFAlN y Si_{3}N_{4}. Para ello, se utilizan disoluciones alcalinas que contienen iones de permanganato y de dicromato en diferentes concentraciones. No obstante, las capas indicadas únicamente pueden separarse a concentraciones de dicromato relativamente elevadas, a valores de pH elevado y a temperaturas por encima de 40ºC o mediante la utilización adicional de procesos electrolíticos. Los tiempos más reducidos de eliminación de revestimiento se encuentran dentro del intervalo de una a cinco horas. No obstante, se sabe que los dicromatos, debido al cromo hexavalente, presentan un elevado potencial tóxico y su utilización o eliminación únicamente resulta posible asumiendo precauciones especiales. Además, el proceso provoca la formación de pequeños poros en el substrato que, según se dice, permiten una mejora de la adhesión de la película. No obstante, para el caso de substratos pulidos, por ejemplo, esto no resulta deseable.

El documento JP 02-285081 describe un proceso para la separación de capas de recubrimiento de cromo o de óxido de cromo. El proceso se lleva a cabo en disolución acuosa mediante la adición de un agente decapante y un agente tensioactivo aromático o un fluoruro que contiene un agente tensioactivo.

La solicitud de patente DE 4339502 describe un proceso no destructivo de eliminación de revestimiento para substratos duros metálicos revestidos con capas de TiAlN, entre otros. Se afirma que, en comparación con procesos anteriores, las ventajas son que además de los estabilizadores y agentes complejantes corrientes se emplean inhibidores para proteger frente a la corrosión y otras sustancias inactivas mientras que la disolución se mantiene a un valor de pH que, junto con la acción de los otros reactivos, evita la disolución del Co de la pieza de trabajo. Las desventajas de esta disolución son el tiempo comparativamente mayor de eliminación del revestimiento para TiAlN o sustancias similares, la utilización de una cantidad relativamente grande de sustancias químicas y los costes asociados a ello, las formulaciones y condiciones de reacción relativamente complicadas (ya que deben ser vigilarse cuidadosamente) y la utilización de reactivos que contienen flúor.

En el documento WO 9964646 se describe un proceso para la eliminación de revestimiento en el que en primer lugar se aplica una fina capa de TiN a la pieza de trabajo. Posteriormente se lleva a cabo la eliminación del revestimiento con una disolución de agua oxigenada que disuelve la capa intermedia de TiN a través de los poros de la parte superior de la capa de recubrimiento. No obstante, las capas de TiN presentan la desventaja de tener una resistencia térmica algo menor en comparación con TiAlN ó AlCrN, por ejemplo. De este modo, con la exposición al aire de capas de TiN comienza a tener lugar un peligroso proceso de oxidación a temperaturas de alrededor de 600ºC que, si se mantiene durante un período de tiempo suficientemente largo, conduce a la ruptura completa del sistema en forma de capas. Para separar dichas capas de elevada resistencia térmica después de los posibles fallos del proceso de producción o antes de revestir de nuevo una herramienta costosa sin dañar las piezas sensibles, se ha desarrollado una serie completa de procesos complejos y en algunos casos de procesos electrolíticos de eliminación de revestimiento como se menciona en los documentos JP 3320965 o WO 1999-54528.

Descripción detallada del invento

El invento se refiere al problema de proporcionar un proceso para la eliminación de revestimiento de capas porosas y duras en el que se evitan las desventajas del estado de la técnica. En particular, debería ser posible llevar a cabo este proceso de manera simple y rápida mediante la utilización de productos químicos seguros. Otro objetivo del invento es proporcionar un proceso para la eliminación de revestimiento de sistemas en forma de capas que resulte apropiado para ser utilizado a temperaturas de procesado o de servicio extremadamente elevadas. De este modo con TiAlN, por ejemplo, el daño oxidativo únicamente tiene lugar a temperaturas de alrededor de 800ºC. El proceso también resulta excepcionalmente bueno para capas de AlCrN, Al_{2}O_{3}, (AlCr)_{2}O_{3} ó (AlCr)_{x}O_{y}N_{z} en las que la fractura de la capa o del material compuesto capa/substrato únicamente se puede apreciar a temperaturas por encima de 1000ºC.

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Estos problemas se resuelven por medio de las propiedades del invento en la parte característica de la Reivindicación 1.

Para ello, se aplica directamente sobre la pieza al menos una capa que contiene aluminio y cromo para mejorar el comportamiento de eliminación del revestimiento ya que se ha comprobado en ensayos preliminares que dichas capas, que resultan extremadamente resistentes a otros procesos convencionales de eliminación de revestimiento, comienzan a separarse, de forma bastante inesperada, a alrededor de 5ºC en una disolución alcalina que contiene un agente oxidante fuerte y es posible su separación de manera rápida y completa o su disolución a temperatura ambiente. Esto resulta especialmente sorprendente ya que, en comparación con éste, los revestimientos únicamente pueden ser eliminados con dificultad de capas de nitruro ternario de aluminio y titanio, por ejemplo por medio de agentes complejantes especiales o procesos electrolíticos (véase anteriormente), aunque, al contrario que el extremadamente resistente CrN, TiN puede por ejemplo disolverse en agua oxigenada diluida.

Se pueden usar, por ejemplo, permanganato potásico, nitrato de amonio y cerio, peroxodisulfato de potasio o peroxodisulfato de sodio como agentes oxidantes.

Tales capas pueden incluir al menos uno de los siguientes materiales, por ejemplo: AlCr metálico, TiAlCr y otras aleaciones de AlCr y/o compuestos de aluminio y cromo o de otras aleaciones de AlCr de material duro unidos a nitruro, carburo, carbonitruro, boruro o nitroboruro.

La capa puede estar formada bien como capa única considerablemente homogénea o como secuencia múltiple de capas, conteniendo cada una de ellas aluminio y cromo. De manera ventajosa, se escoge un contenido de Al en cada capa de al menos 30% atómico, ya que de lo contrario predomina la influencia de CrN altamente resistente y la operación de eliminación del revestimiento se vuelve más difícil. Por arriba, el contenido de Al se encuentra limitado de manera ventajosa a un máximo de 80% atómico, ya que es a ese valor como máximo pero normalmente a partir de alrededor de 70% atómico, durante la operación de revestimiento con deposición de capas de AlCr unidas a nitruro, por ejemplo, cuando tiene lugar la formación de fases hexagonales relativamente blandas que, debido a su reducida resistencia mecánica, resultan menos apropiadas para cuestiones relacionadas con la resistencia al desgaste.

Las capas como estas pueden separarse, por ejemplo, en una disolución de permanganato en un amplio intervalo de parámetros. Si se desea, por ejemplo, para separar capas de metales duros que son excesivamente sensibles a un medio alcalino, es suficiente un valor de pH de alrededor de 7 para llevar a cabo la separación de capas a concentraciones elevadas de permanganato de alrededor de 20 a 50 g/l. Además, como saben los especialistas, para la protección de la superficie sensible del substrato, se pueden añadir a la disolución agentes complejantes tales como tartrato de sodio y potasio tetrahidratado, gluconato de sodio, EDTH, derivados de ácido sulfónico de hidrocarburos alifáticos o aromáticos, derivados de hidrocarburos carboxilados (por ejemplo, fenol) y otros e inhibidores tales como heterociclos nitrogenosos mono y polinucleares (por ejemplo, morfolina, benzotriazol,...), aminoboratos, aminocarboxilatos, alquil-aril sulfonamidas, amidas de ácidos grasos, ésteres de ácido fosfórico neutralizados con amina y sodio. A continuación, de ma-
nera ventajosa, se puede llevar a cabo el proceso de eliminación de revestimiento a temperaturas de entre 5 y 70ºC.

Para la eliminación del revestimiento de piezas no sensibles a disoluciones alcalinas tales como substratos de acero y muchas otras aleaciones que contienen hierro, resulta recomendable un intervalo de pH más elevado, no obstante, preferiblemente de entre 9 y 14. Generalmente resulta suficiente una concentración menor de permanganato, por ejemplo de entre 10 y 30 g/l, para conseguir la completa eliminación del revestimiento de las capas de AlCrN de 2 a 10 \mum en 15 a 60 minutos incluso a temperatura ambiente, es decir, entre alrededor de 15 y 30ºC. No obstante, en este caso, el hecho de aumentar la concentración de permanganato a más que 30 g/l también acelera una vez más la velocidad de eliminación del revestimiento. No resulta importante si las capas de AlCrN se aplican sobre la pieza con una capa metálica intermedia de AlCr o se forman sin capa intermedia metálica.

Debido a que el dióxido de manganeso precipita a partir de la disolución de permanganato durante el proceso de eliminación del revestimiento, en ocasiones puede resultar necesario retirar residuos de MnO_{2} de la superficie de la pieza tras la operación de eliminación del revestimiento. Este es el caso especial cuando la operación de eliminación de revestimiento se lleva a cabo sin el apoyo de uno o más generadores de ultrasonidos. Para ello, de manera ventajosa, se lleva a cabo la limpieza en una disolución acuosa a la que se ha añadido un ácido débil o una disolución tampón en el intervalo de ácido a ligeramente alcalino. Es preciso fijar un valor de pH entre 2 y 9, preferiblemente de entre 3 y 7. Tal y como es sabido por los especialistas, esto puede conseguirse mediante la adición, por ejemplo, de ácido fosfórico, ácido carboxílico o hidroxicarboxílico, especialmente mediante la adición de ácido fórmico, acético, oxálico o láctico, málico, tartárico y cítrico y/o sus sales.

Las ventajas que se obtienen por medio del invento también resultan aparentes a partir del hecho de que, en términos generales, los sistemas complejos en forma de capas, tales como los que son necesarios actualmente para los materiales de corte de alto rendimiento o para la utilización de herramientas y componentes a elevada temperatura, pueden ser retirados de forma sencilla y rápida cuando se aplica una o más capas de recubrimiento de al menos un compuesto de material duro sobre la capa que contiene AlCr depositado directamente sobre la pieza. Ejemplos de tales sistemas en forma de capas son compuestos de materiales duros del subgrupo IV, V y VI del Sistema Periódico de Elementos (es decir, Ti, Zr, Hf; V, Nb, Ta; Cr, Mo, W) o aluminio y/o silicio y uno o más no metales tales como C, N, B, O. La capa que contiene AlCr es atacada químicamente por medio de los poros de la capa de recubrimiento y de este modo también es retirada la capa de recubrimiento superyacente.

Se pueden emplear tanto procesos PVD y CVD como procesos híbridos que combinan ambas técnicas de revestimiento para la producción de dichos sistemas en forma de capas. Debido a que los procesos PVD siempre generan un determinado número de poros, de manera general se pueden utilizar estos procesos y además resultan preferidos. Con las capas CVD, es preciso escoger la capa de recubrimiento en cuestión de acuerdo con criterios de microporosidad, de manera que la disolución de eliminación de revestimiento pueda alcanzar la capa que contiene AlCr. Esto es posible con capas de Al_{2}O_{3}, por ejemplo, ya que normalmente muestran un patrón de agrietamiento delicado provocado por el proceso de enfriamiento.

Como substratos, es posible eliminar el revestimiento de piezas de cerámica y de metal pero se prefieren aceros y materiales que contienen hierro.

A continuación se explica el invento en detalle por medio de ejemplos comparativos individuales y explicativos.

Revestimiento de piezas, sistemas en forma de capas

Para la producción de capas de AlCrN, se depositaron capas de Cr con diferentes contenidos de aluminio sobre diferentes piezas, especialmente perforadores de ensayo, en una planta industrial de revestimiento RCS de tipo Balzers, como se describe, por ejemplo, en las Figuras 3-6 del documento EP 1186681, de página de descripción 12, renglón 26 a página 14, renglón 9. Para ello, se fijaron las piezas limpias de acuerdo con el diámetro sobre dos o, para diámetros menores que 50 mm, sobre tres dispositivos rotatorios portadores de substrato y se instalaron cuatro puntos de referencia de diferentes aleaciones de AlCr, producidas mediante procesos metalúrgicos en polvo, en las fuentes de arco catódico acopladas en las paredes de la planta de revestimiento.

Para comenzar, se calentaron las piezas a una temperatura de alrededor de 450ºC mediante los dispositivos de calentamiento por radiación instalados en la planta y se sometió la superficie a una limpieza por decapado con iones de Ar por medio de la aplicación de un voltaje de polarización de -100 a -200V en atmósfera de Ar a una presión de 0,2 Pa.

Después de esto, se depositó una capa de AlCrN a una presión de nitrógeno de 1 a 3 Pa y a un voltaje de substrato de -50 V, mediante la utilización de cuatro fuentes de AlCr con un potencia de 3 kW durante un período de 120 minutos. Básicamente, se puede fijar la presión del proceso dentro de un intervalo de 0,5 a alrededor de 8 Pa para cada una de estas etapas, en las que puede usarse para las capas unidas a carbonitruro bien una atmósfera de nitrógeno puro o bien una mezcla de nitrógeno y gas inerte, tal como argón para capas unidas a nitruro por ejemplo o una mezcla de nitrógeno y gas carbonáceo a la que se añade un gas inerte según sea necesario. Por consiguiente, como es sabido, se puede añadir oxígeno o un gas que contiene boro para la deposición de capas que contienen oxígeno o boro.

La Tabla 1 muestra la composición objetivo, la estructura cristalina de la capa, la composición de la capa, el espesor de capa, la dureza de la capa, la resistencia al desgaste, adhesión, voltaje de polarización del substrato y presión del proceso.

Para capas dentro del intervalo transicional con un contenido de Al entre 60% y 75%, es posible establecer no solo la orientación preferida sino también la estructura básica de empaquetamiento cristalino por medio de los parámetros del proceso. De este modo, por ejemplo, como sucede en el Ensayo B, una presión baja de 1 Pa y un voltaje de substrato de -50V dan lugar a una estructura hexagonal, mientras que en el Ensayo A se genera una estructura cúbica centrada en las caras con un intervalo de presión de 3 Pa y un voltaje de substrato de -50 V.

TABLA 1

1

A modo de comparación, se llevaron a cabo ensayos de eliminación de revestimiento con las siguientes capas disponibles a nivel comercial en Balzers Company: Balinit A (TiN), Balinit C (WC/C con capa de adhesión Cr/CrC), Balinit Futura Nano (TIAlN) con capa de adhesión TiAl, Balinit D (CrN), Balinit DLC (DLC con capa de adhesión Cr/CrC)

Ensayos para la separación de capas Ejemplo 1

Se elimina el revestimiento de varias brocas y herramientas de acero revestidas con AlCrN, como se muestra anteriormente bajo las denominaciones A a D, con una disolución acuosa de 100 g/l de NaOH (pH 14,4), 20 g/l de KmnO_{4} y 10 g/l de NaCl.

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Ejemplo 2

Se elimina el revestimiento de varias brocas de acero revestido con AlCrN con una disolución de 200 g/l de NaOH (pH 14,7) y 5 g/l de KmnO_{4} en 2,5 horas, espesor de capa de 3 \mum y parámetros de deposición según el ensayo D.

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Ejemplo 3

Se eliminó el revestimiento de brocas de acero revestido con AlCrN con una disolución de 200 g/l de NaOH y 5 g/l de KmnO_{4} a 60ºC en 35 a 50 minutos, espesor de capa de 3 \mum y parámetros de deposición según los ensayos A, B, C.

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Ejemplo 4

Se eliminó el revestimiento de una broca de acero revestido con AlCrN con una disolución de 20 g/l de NaOH (pH de 13,7) y 15 g/l de KmnO_{4}, 20 g/l de hidrogenocarbonato de sodio y 20 g/l de carbonato de sodio en 40 a 55 minutos, espesor de capa de 3 \mum y parámetros de deposición según los ensayos A, B, C.

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Ejemplo 5

Se eliminó por completo el revestimiento de brocas de HSS revestidas con AlCr/AlCrN (6 mm), espesor de capa de AlCr 0,25, AlCrN 3,71 \mum, en 30 minutos a una temperatura de 20ºC con una disolución de 20 g/l de NaOH y 20 g/l de KmnO_{4} (pH de 13,47).

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Ejemplo 6

Se instalaron dos puntos de referencia de AlCr (70/30 y 50/50) y cuatro de TiAl (70/30 y 50/50) en una planta de revestimiento como la que se ha descrito anteriormente. Posteriormente, se depositó una capa de AlCr, de alrededor de 0,3 \mum de espesor, sobre varias piezas con los dos puntos de referencia de AlCr, los parámetros de deposición de A a C y empleando argón en lugar de nitrógeno. Finalmente, se depositó una nano-capa conocida Balinit Futura (TiAlN) de espesor de 4 a 5 \mum como capa de recubrimiento. Estos sistemas de capas también pueden separarse con la disolución del Ejemplo 1 a temperatura ambiente en 30 a 60 minutos.

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Ejemplo 7

En primer lugar, en la planta de revestimiento equipada con los puntos de referencia del Ejemplo 6, se depositó una capa de AlCrN de alrededor de 1 \mum de espesor, sin capa metálica intermedia, con los parámetros descritos en A y C y a continuación, como capa de recubrimiento, otra nano-capa Balinit Futura (TiAlN) con un espesor de 5 \mum. El tiempo de eliminación del revestimiento con la disolución del Ejemplo 1 fue de 50 a 65 minutos a temperatura ambiente.

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Ejemplo 8

Se investigó la dependencia existente entre temperatura y operación de eliminación de revestimiento con una disolución para eliminar revestimiento de 2% de NaOH y 2% de KmnO_{4} (pH de 13,46). Se eliminó el revestimiento de brocas HSS a temperatura ambiente y a 5ºC. Se comprobó que el proceso de eliminación de revestimiento a bajas temperaturas tiene lugar más lentamente, como ya se había anticipado, pero sin embargo es considerablemente más rápido que la mayoría de los procesos conocidos de eliminación de revestimiento.

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A continuación la Tabla 2 recoge los detalles.

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TABLA 2

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Ejemplos comparativos

Ejemplo 9

Se eliminó el revestimiento de una capa de DLC (Balinit DLC) de 2 \mum de espesor con una capa intermedia de Cr de 0,3 \mum de una broca de acero, en alrededor de 3 horas, con una disolución de permanganato como se describe en el Ejemplo 1.

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Ejemplo 10

Se eliminó el revestimiento de brocas con diferentes aceros revestidos con AlCrN de 3 \mum, en 2 horas con una disolución de 200 g/l de nitrato de amonio y cerio y 32,5 g/l de ácido acético. Sin embargo, se comprobó que en algunos casos la superficie sufría un ataque corrosivo, dependiendo del tipo de acero.

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Ejemplo 11

Se llevó a cabo un intento para eliminar el revestimiento de las siguientes capas de brocas de 6 mm a 20ºC con la disolución del Ejemplo 5: Balinit A (TiN), espesor de capa de 5,1 \mum; Balinit C (Cr/CrC/WC/C), espesor de capa de 1,4 \mum de WC/C; espesor de capa de adhesión de CrC de 0,5 \mum; Balinit Futura Nano (TiAlN con una capa fina capa de adhesión de TiAl), espesor total de capa de 4,4 \mum; Balinit D (Cr/CRN), espesor de capa de Cr de 0,5, de CrN de 3,2 \mum.

En contraste con la capa de AlCrN del Ejemplo 5, no fue posible eliminar de manera suficiente el revestimiento de ninguna de las capas como para satisfacer las necesidades de producción industrial. Por consiguiente, no fue posible comprobar exposición alguna del material básico tras 8 horas con ninguna de las brocas. No se pudo comprobar eliminación completa de la capa para ninguna de las brocas revestidas con Balinit A, incluso después de 10,5 horas, con Balinit Futura Nano únicamente se midió eliminación de una décima parte de la capa después de 10,5 horas y para las brocas revestidas con Balinit C se eliminó por completo el revestimiento de la superficie libre y de la fase después de 10,5 horas, aunque únicamente se apreció una eliminación de revestimiento de alrededor de 50% en la zona de estrías para las virutas. Únicamente fue posible la eliminación completa del revestimiento para capas relativamente finas de Balinit C después de alrededor de 9 horas.

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Ejemplo 12

Se sometieron a tratamiento una fresa revestida con TiN/TiAlN con un espesor total de capa de alrededor de 6 \mum (TiAl de alrededor de 0,3 \mum) y piezas de ensayo de varios espesores de capa con una disolución alcalina de H_{2}O_{2} al 30%, pH de 14,2, a 30ºC, con adición de tartrato de sodio y potasio, un tensioactivo fluorado y otros reactivos como se muestra en el Ejemplo 2 del documento DE 4339502. Únicamente transcurridas 24 horas, quedó expuesta la superficie del substrato de las piezas de ensayo con una capa de espesor de 2,2 \mum. No obstante, se midió una clara disminución del espesor de capa. La eliminación completa del revestimiento de la fresa se logró únicamente después de 48 horas. Debido a la conocida elevada reactividad de dicha disolución, es preciso la adopción de medidas de seguridad adicionales, tales como por ejemplo enjuague rápido, enfriamiento rápido o similar.

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Baños de limpieza para la eliminación de residuos de dióxido de manganeso

Para la eliminación de cualquier residuo adherido de dióxido de manganeso, se sumergieron en cada caso las herramientas sin revestimiento y con dióxido de manganeso adherido en una disolución acuosa durante 10 minutos a temperatura de 20ºC.

Las disoluciones ligeramente ácidas con un valor de pH entre 3,5 y 7 resultan particularmente apropiadas, como puede observarse a partir de la Tabla 3 siguiente, ya que en este intervalo de pH tiene lugar una buena separación de los residuos sin que se produzca ataque alguno sobre la superficie de acero de la herramienta. Para el caso de metales duros especialmente sensibles, se recomienda en todos los casos la adición de un inhibidor, con el fin de evitar daño por parte de la disolución de limpieza.

El ensayo M se llevó a cabo con un soporte de ultrasonidos. Deconex 29 AC es un dispositivo industrial de limpieza con base de ácido láctico que también contiene inhibidores (especialmente benzotriazol) para la protección de la superficie metálica que evitan el daño sobre dicha superficie gracias a un medio fuertemente ácido. Tras las etapas comunes de enjuague y secado, las piezas sometidas a limpieza de este modo pueden introducirse sin tratamiento adicional en una planta de revestimiento de PVD o CVD para volverlas a someter a revestimiento. Si fuera necesario, puede proporcionarse una etapa adicional de micro-radiación para igualar posibles diferencias en el estado de la superficie, tal como ocurre, por ejemplo, mediante la utilización de herramientas después del primer revestimiento o revestimiento previo.

Se observa un comportamiento similar cuando la temperatura de la disolución de limpieza se eleva hasta 50ºC y el período de tratamiento se reduce a 2 minutos. No obstante, en este caso, también se apreció en los ensayos K y L que el substrato de acero presentaba ligeros signos de haber sido atacado.

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TABLA 3

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Se prefieren las disoluciones de limpieza empleadas por ejemplo en los ensayos H, K y M de la tabla anterior frente a las disoluciones basadas en agua oxigenada comúnmente empleadas hasta el momento para la eliminación de dióxido de manganeso, ya que no precisan de medidas adicionales de seguridad como se menciona en el Ejemplo 12. No obstante, en términos de terminación, es preciso hacer mención aquí a una formulación con base de agua oxigenada: H_{2}O_{2} 35%, valor de pH de 3 a 8, tiempo de limpieza a temperatura ambiente alrededor de 5 minutos.

Dicho proceso puede llevarse a cabo de manera particularmente ventajosa también en plantas de cámara única que, por el contario, se emplean con fines de limpieza, por ejemplo, ya que para este fin no resulta necesario la utilización de productos químicos altamente agresivos que son difíciles de controlar y por tanto no se requieren materiales especiales y costosos para la construcción de la cámara ni tampoco accesorios o precauciones especiales tales como enjuague rápido, enfriamiento rápido, recipientes de confinamiento a presión o similares. Dicha planta de cámara única puede operarse a un coste mucho menor que las plantas convencionales de eliminación de revestimiento. Se pueden llevar a cabo varias etapas de pre- y pos-tratamiento, especialmente procedimientos de limpieza, en la cámara además de la eliminación actual de revestimiento, de manera que se puede prescindir de todas las etapas de pre- y pos-tratamiento llevadas a cabo en plantas de limpieza adicionales. En comparación con las instalaciones convencionales que normalmente operan con sistemas de multi-tanque y transición automática, existe una ventaja de un menor requerimiento de espacio.

La Fig. 1 y la Tabla 4, con un resumen de las etapas del proceso, muestran a continuación un ejemplo de la secuencia de un proceso típico de acuerdo con el invento en una planta de cámara única.

La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de una máquina de enjuague 22 en la que se encuentran conectados varios tanques de medio 12, 13, y 14. Tras cargar la pieza revestida 29 en el dispositivo portador, tal como un marco de carga, y cerrar el compartimiento de pulverización 1, se llevan a cabo diferentes etapas del proceso.

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TABLA 4

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En el presente invento y de acuerdo con la Tabla 4, en primer lugar se lleva a cabo una pre-limpieza seguida de una limpieza fina. Para ello, para comenzar, se introduce en primer lugar una disolución acuosa de limpieza que contiene 3% de un primer producto limpiador industrial y 2% de un segundo producto limpiador industrial a partir de un primer tanque 12, por medio de una primera bomba de suministro 15 y un primer dispositivo de alimentación 18. Al mismo tiempo, se enciende la bomba de circulación 5 que distribuye la disolución de limpieza de manera uniforme sobre las piezas por medio de la tubería de circulación 4 y de los rotores de pulverización 2. A continuación, se eleva la temperatura de la disolución de limpieza hasta 55ºC durante 3 minutos y se continúa con la pulverización. Al final de la pre-limpieza, se retro-bombea la primera disolución de limpieza hacia el tanque 12 por medio de la válvula 30 de posición múltiple y de la primera tubería de retorno 9. Para la siguiente limpieza fina, se escoge un procedimiento similar en el que se añade agua desionizada por medio del dispositivo de alimentación 21 y un tercer producto limpiador industrial por medio de una primera lanza de dosificación 23, se hace circular y se mezcla por medio del circuito de pulverización 2, 4, 5 y posteriormente se drena por medio de la bomba de descarga 7, la válvula de posición múltiple 7 y el drenaje 8, conduciéndose al interior de un tanque de recogida que no se muestra en detalle.

Para el procedimiento de pre-limpieza se emplea un producto limpiador industrial con base de amina como primer producto limpiador, mientras que el segundo producto limpiador está formado por una mezcla de fosfato, silicato y acetato. El tercer producto limpiador empleado para la limpieza fina está formado por hidróxido de potasio al que se añade acetato.

Para la actual etapa de eliminación de revestimiento se añade una disolución de permanganato potásico y una disolución de hidróxido de sodio al 2% en cada caso a partir de un segundo tanque 13 por medio de una segunda bomba 16 y un segundo dispositivo de alimentación 19. Con esta disolución y dependiendo del espesor de capa, se tratan las partes durante 10 a 40 minutos encendiendo el circuito de pulverización 2, 4, 5. Posteriormente, se hace volver la disolución al tanque 13 por medio de la bomba de retorno 6 y un segundo dispositivo de alimentación 10.

Tras el enjuague intermedio con agua desionizada, se lleva a cabo una etapa de proceso para eliminar cualquier residuo de óxido de manganeso, en la que se añade una disolución acuosa de ácido cítrico al 5%, que de manera ventajosa también contiene un agente de protección frente a la corrosión, por ejemplo con base de amina tal como morfolina, a partir de un tercer tanque 14 por medio de la bomba de drenaje 7, la válvula de posición múltiple 30 y una tercera tubería de retorno 11. Tras enjuagar con agua desionizada, se añade agua desionizada por medio del dispositivo de alimentación 21 y una disolución de hidróxido de sodio por medio de una segunda lanza de dosificación 24 para llevar a cabo la etapa de limpieza alcalina y se drena. También es posible intercalar el enjuague intermedio de este tipo entre otras etapas de proceso con el fin de eliminar cualquier problema de contaminación provocado por una etapa previa del proceso. Por este motivo, resulta ventajoso que la transferencia de líquido de la zona de pulverización a las bombas 5, 6 y 7 tenga lugar de la manera más breve posible.

Con objeto de proteger de manera eficaz las piezas 29 frente a la corrosión durante el proceso final de secado y durante el posible almacenamiento intermedio, se añade por duplicado agua desionizada por medio del dispositivo de alimentación 21 y un agente de protección frente a la corrosión con base de amina por medio de una tercera lanza de dosificación 25, se calienta la mezcla hasta una temperatura entre 25 y 55ºC, se tratan las piezas mediante pulverización por circulación y finalmente se drena la disolución de protección frente a la corrosión por medio de la bomba de drenaje 7, la válvula de posición múltiple 30 y el drenaje 8.

Finalmente, se secan las piezas 29 por medio de la etapa 26,27 de circulación/secado con aire caliente que únicamente se muestra de manera esquemática. Preferiblemente, las etapas individuales del proceso se coordinan de forma conocida por medio de un sistema de control de proceso.

Las partes tratadas de este modo son sometidas a eliminación completa del revestimiento y, en general, pueden introducirse directamente y sin pre-tratamiento previo en una planta de tratamiento de vacío para proceder con un nuevo revestimiento. Si fuese necesario y antes o después del proceso de revestimiento, pueden también llevarse a cabo etapas adicionales de tratamiento superficial tal como tratamiento con chorro de corindón, granallado con carburo de silicio o tratamiento con chorro de perlas de vidrio o similar.

Dicho proceso resulta especialmente apropiado para piezas cilíndricas grandes tal como fresas, dispositivos de corte de tipo fresa radial, fresadoras de bola u otras herramientas. Para el tratamiento de las partes pequeñas, es preciso proporcionar por ejemplo varias estructuras superpuestas de sujeción en forma de rejilla o uno o más tambores rotatorios.

Para el control de la eficacia de contaminación por parte de productos químicos individuales se pueden instalar sensores apropiados, por ejemplo, en los tanques 12 a 14, en los correspondientes dispositivos de alimentación (18 a 20) y en las tuberías de retorno (9 a 10) o en la zona de pulverización en la que, por ejemplo, se supere una cierta concentración de ion metálico o en el caso de que la actividad del reactivo de limpieza/eliminación del revestimiento sea demasiado baja, hacer sonar una función de alarma o provocar un cambio automático en una o más de las disoluciones de tratamiento.

Listado de referencia de números en el dibujo

1: Zona de pulverización

2: Rotores de pulverización

3: Rejilla de sujeción

4: Tubería de circulación

5: Bomba de circulación

6: Bomba de retorno

7: Bomba de drenaje

8: Drenaje

9: Primera tubería de retorno

10: Segunda tubería de retorno

11: Tercera tubería de retorno

12: Primer tanque

13: Segundo tanque

14: Tercer tanque

15: Primera bomba de suministro

16: Segunda bomba de suministro

17: Tercera bomba de suministro

18: Primer dispositivo de alimentación

19: Segundo dispositivo de alimentación

20: Tercer dispositivo de alimentación

21: Dispositivo de alimentación

22: Máquina de enjuague

23: Primera lanza de dosificación

24: Segunda lanza de dosificación

25: Tercera lanza de dosificación

26: Entrada de aire caliente

27: Salida de aire caliente

28: Bobina de calentamiento

29: Pieza

30: Válvula de posición múltiple

Claims

1. Un método para eliminar un revestimiento duro poroso de una pieza, que se caracteriza por que se aplica, directamente sobre la pieza para mejorar el comportamiento de separación, al menos una capa que contiene cromo y aluminio, eliminándose el revestimiento de la pieza con una disolución alcalina que contiene, como oxidante fuerte, permanganato potásico, nitrato de ceramonio, peroxodisulfato potásico, peroxodisulfato sódico o una de sus
mezclas.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que el sistema de revestimiento se aplica por medio de procesos de PVD o CVD.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que al menos un revestimiento comprende al menos uno de los siguientes materiales: AlCr metálico, TiAlCr y otras aleaciones de AlCr y/o compuestos de material duro nitrídicos, carbídicos, carbonitrídicos, borídicos o nitroborídicos de cromo y aluminio u otras aleaciones de AlCr.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, que se caracteriza por que al menos un revestimiento comprende una secuencia de capas que al menos comprende uno de los citados materiales.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que la proporción de cromo en el contenido de metal del revestimiento está entre 20 y 70%.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que la proporción de aluminio en el contenido de metal del revestimiento está entre 30 y 80%.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, 3, y 4, que se caracteriza por que se aplican una o más capas de recubrimiento de al menos un compuesto de material duro sobre el sistema de revestimiento de la capa, en el que el compuesto de material duro comprende al menos un metal y al menos un no metal, siendo el metal al menos uno de los elementos de los subgrupos IV, V y VI del sistema periódico de elementos (en particular Ti, Zr, Hf; V, Nb, Ta; Cr, Mo, W), aluminio o Si y el no metal C, N, B ó O.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que el valor de pH de la disolución alcalina se fija entre 7 y 15, preferiblemente por encima de 9 y la concentración de permanganato se fija en 1 a
50 g/l.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que la temperatura a la cual es eliminado el revestimiento está entre 0 y 30ºC, pero se mantiene preferiblemente a temperatura ambiente.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que después de la eliminación del sistema de revestimiento, se lleva a cabo la limpieza en disolución acuosa para separar cualquier residuo de peróxido de manganeso de la superficie de la pieza.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, que se caracteriza por que el valor de pH de la disolución acuosa se fija entre 2 y 9, preferiblemente entre 3,5 y 7.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11, que se caracteriza por que la disolución contiene ácido fosfórico, ácido carbónico o ácido hidroxicarbónico.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 10, que se caracteriza por que la disolución acuosa y/o alcalina también contiene un inhibidor para proteger la superficie de la pieza frente a la corrosión.

14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que el revestimiento es eliminado de la pieza en un sistema de cámara única, en la que se lleva a cabo al menos otra etapa de tratamiento en el sistema de cámara única.

15. Un método para eliminar un revestimiento duro poroso de una pieza, que se caracteriza por que se aplica, directamente sobre la pieza para mejorar el comportamiento de separación, al menos una capa que contiene cromo y aluminio, eliminándose el revestimiento de la pieza en un sistema de cámara única con una disolución alcalina que contiene, como oxidante fuerte, permanganato potásico, nitrato de ceramonio, peroxodisulfato potásico, peroxodisulfato sódico o una de sus mezclas, en el que se lleva a cabo al menos otra etapa de tratamiento en el sistema de cámara única que comprende al menos un proceso de limpieza o al menos un proceso de enjuague o una combinación de al menos uno de los procesos de limpieza y enjuague.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, que se caracteriza por que el proceso de limpieza comprende al menos una pre-limpieza o limpieza fina.

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17. El método de acuerdo con la reivindicación 15 ó 16, que se caracteriza por que el proceso de enjuague comprende al menos un enjuague alcalino o al menos un enjuague con un agente de protección frente a la corrosión.

18. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicación 14 a 17, que se caracteriza por que la otra etapa de tratamiento comprende un secado final de la pieza.