PT1725700E - Processo para remoção de um revestimento - Google Patents

Description

ΕΡ 1 725 700/ΡΤ DESCRIÇÃO "Processo para remoção de vim revestimento"

Campo técnico 0 invento refere-se a um processo para o destacamento de sistemas de camadas de acordo com o termo abrangente da reivindicação 1, especialmente para o destacamento de camadas contendo crómio e alumínio.

Estado da arte

Processo de remoção de revestimentos para o destaque de sistemas de camada que foram aplicados, por exemplo, por processos galvânicos, de PVD ou CVD são conhecidos no estado da arte. Por exemplo, camadas de TiN podem ser facilmente dissolvidas com uma solução aquosa de peróxido de hidrogénio. Se, contudo, é desejado destacar sistemas de camada ternários ou quaternários, mais complexos, por exemplo, os quais são especialmente adequados por virtude das suas propriedades mecânicas ou químicas para muitas aplicações nas indústrias de fabrico de ferramentas ou engenharia mecânica, devem ser geralmente utilizados processos mais complicados, os quais incluem a utilização dos mais diversos produtos químicos, alguns dos quais são caros e/ou questionáveis por razões ambientais ou de toxicidade, incluem o contacto eléctrico das peças de trabalho para electrólise ou equivalentes e, apesar disso, precisam com frequência de um tempo de processamento longo que é inaceitável para processos de produção industriais.

Na patente JP 3320965, é revelado um processo para o destaque de TiAlN, ZrAlN, HfAlN e Si3N4 de camadas duras de cobertura. Para isto, é feita a utilização de soluções alcalinas contendo iões permanganato e dicromato em várias concentrações. Contudo, as camadas indicadas podiam ser apenas destacadas satisfatoriamente com concentrações de dicromato relativamente elevadas, um valor de pH elevado e temperaturas acima de 40°C ou pela utilização adicional de processos de electrólise. Os tempos de remoção de revestimento mais rápidos aqui estão na gama de uma a cinco horas. 2 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ

Contudo, é conhecido que os dicromatos, devido ao seu crómio hexavalente, têm um potencial tóxico elevado e a sua utilização ou descarga é apenas possível quando estão asseguradas precauções especiais. Para além disso, o processo provoca pequenos poros a ser formados no substrato que é dito permitirem uma melhor adesão do filme. Contudo, para substratos polidos, por exemplo, isto não é desejável.

Em JP 02-2285081 divulga-se um processo para o destaque de camadas de cobertura de crómio ou de óxido de crómio. O processo é realizado numa solução aquosa com a adição de um agente de decapagem e um tensioactivo aromático ou um tensioactivo contendo flúor. O pedido de patente DE 4339502 descreve a remoção de revestimento não destrutivo de substratos de metais duros revestidos com camadas de TiAlN, de entre outros. É mencionado que as vantagens em comparação com os processos anteriores são que para além dos agentes de complexometria normais e estabilizantes é feito uso de inibidores com o propósito de protecção contra a corrosão e das outras substâncias inactivas ao mesmo tempo que a solução é feita para um valor de pH o qual, em conjugação com os outros reagentes, impede o Co de ser dissolvido da peça de trabalho. As desvantagens desta solução são o comparativamente longo tempo de remoção do revestimento para o TiAlN e ou substâncias similares, a utilização de uma quantidade de produtos químicos relativamente grande e os custos associados com isto, as relativamente complicadas (pois elas devem ser observadas com precisão) formulações e condições de reacção e a utilização de reagentes contendo flúor.

Em WO 9964646 é descrito um processo de remoção de revestimento no qual primeiro que tudo é aplicada uma camada fina de TiN a uma peça de trabalho e apenas depois a camada funcional de TiAlN, a qual é difícil de remover. A remoção do revestimento é realizada com uma solução de peróxido de hidrogénio a qual dissolve a camada intermédia de TiN através dos poros na camada de revestimento superior. Contudo, as camadas de TiN têm a desvantagem de uma resistência à temperatura de certo modo mais baixa em comparação com o TiAlN ou o TiCrN, por exemplo. Assim, com camadas de TiN ao 3 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ ar inicia-se um processo de oxidação perigoso a ter lugar já a temperaturas de cerca de 600°C a qual, se mantida durante um período de tempo razoavelmente longo, conduz à falha completa do sistema de camadas. Para destacar tais camadas resistentes a altas temperaturas após possíveis falhas ou antes que uma ferramenta dispendiosa seja revestida novamente sem danificar as peças de trabalho sensíveis, uma série global de processos também complexos e em alguns casos também processos de remoção de revestimento electrolíticos foram desse modo desenvolvidos, como já mencionado em JP 3320965 ou em WO 1999-54528.

Descrição detalhada do invento O invento aborda o problema de proporcionar um processo para a remoção de revestimento de camadas porosas e duras, nas quais as desvantagens do estado da arte são evitadas. Em particular, deverá ser possível realizar este processo de um modo simples e rápido com a utilização de produtos químicos seguros. Outro objectivo do invento é proporcionar um processo de remoção do revestimento de sistemas de camada que também são adequados para a utilização e temperaturas de processamento ou de serviço extremamente elevadas. Assim, com TiAlN, por exemplo, ocorre o dano por oxidação apenas a temperaturas de cerca de 800°C. O processo é também excepcionalmente bom para camadas de AlCrN, A203, (AlCr)203 ou (AlCr)xOyNz nas quais uma falha da camada ou do compósito camada/substrato pode ser apenas notado a temperaturas acima de 1000°C.

Estes problemas são resolvidos pelas características do invento na parte caracterizante da reivindicação 1.

Por isto, pelo menos uma camada contendo alumínio e crómio é aplicada directamente na peça de trabalho para melhorar o comportamento de remoção de revestimento pois resultou de testes preliminares exaustivos que tais camadas, as quais são extremamente resistentes a outros processos de remoção de revestimento convencionais, começam a separar, bastante inesperadamente, logo a cerca de 5°C numa solução alcalina contendo um forte agente oxidante, e pode ser rapidamente e completamente destacado ou dissolvido a 4 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ temperatura ambiente. Isto é especialmente surpreendente pois em comparação com estes revestimentos apenas podem ser removidos com dificuldade de camadas ternárias de nitreto de titânio e alumínio, por exemplo por agentes especiais de complexometria ou processos electrolíticos (ver acima) se bem que o TiN, em contraste com o CrN extremamente resistente, pode ser facilmente dissolvido em peróxido de hidrogénio diluído, por exemplo. 0 permanganato de potássio, o nitrato de cério e amónio, o bissulfato de peróxido de potássio ou o bissulfato de peróxido de sódio podem ser utilizados como agentes de oxidação, por exemplo.

Tais camadas podem incluir pelo menos um dos seguintes materiais, por exemplo: AlCr metálico, TiAlCr e outras ligas de AlCr e/ou o nitreto-, carbeto-, carbonitreto-, boreto- ou nitroboreto- ligados a compostos de material duro de alumínio e crómio ou outras ligas de AlCr. A camada pode ser construída quer com uma camada única essencialmente homogénea ou como uma sequência de camadas multicamada, contendo cada uma delas alumínio e crómio. Um teor de AI de pelo menos 30% em percentagem atómica em cada camada e vantajosamente escolhido pois de outro modo predomina a influência do CrN altamente resistente e a operação de remoção do revestimento é tornada mais difícil. Ascendentemente, o teor de AI é vantajosamente limitado a um máximo de 80 em percentagem atómica pois é aqui no limite mas normalmente já desde cerca de 70 em percentagem atómica durante o processo de revestimento com a deposição das camadas de AlCr ligadas ao nitreto, por exemplo, que ocorrem fases hexagonais relativamente macias as quais, devido à sua baixa resistência mecânica, são menos adequadas para tarefas na gama da temperatura de desgaste.

Camadas como essas podem ser destacadas numa solução de permanganato numa vasta gama de parâmetros, por exemplo. Se for desejável, por exemplo, destacar camadas de metais duros que são indevidamente sensíveis a um meio alcalino, um valor de pH de cerca de 7 é suficiente para destacar as camadas de permanganato de concentrações elevadas de cerca de 20 a 50 5 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ g/1. Para além disso, tal como é conhecido do especialista, os agentes de complexometria tais como tartarato de sódio e potássio tetra-hidratado, gluconato de sódio, EDTH, derivados do ácido sulfónico de hidrocarbonetos alifáticos ou aromáticos, derivados de hidrocarbonetos carboxilados (e.g. um fenol) e outros e inibidores tais como heterociclicos azotados mono ou polinucleares (e.g., morfolina, benzotriazol,.. .), aminoboratos, aminocarboxilatos, alquil-aril sulfonamidas, amidas de ácidos gordos, aminas e ésteres de ácido fosfórico neutralizado de amina e sódio podem ser adicionados à solução para a protecção de superfície sensível do substrato. O processo de remoção de revestimento pode ser depois realizado vantajosamente a temperaturas entre 5 e 70 °C.

No entanto, para a remoção de revestimento das peças de trabalho insensíveis a soluções alcalinas tais como substratos de aço e muitas outras ligas contendo ferro, é aconselhável uma gama de pH mais alta, preferivelmente entre 9 e 14. Uma concentração de permanganato mais baixa, por exemplo entre 10 e 30 g/1, é geralmente suficiente para atingir uma remoção do revestimento completo de camadas de AlCrN de 2 a 10 pm dentro de 15 a 60 minutos mesmo à temperatura ambiente, i.e., entre cerca de 15 e 30°C.

Contudo, também neste caso o aumento da concentração de permanganato para mais de 30 g/1 acelera a velocidade de remoção do revestimento ainda mais. Não é importante contudo se as camadas de AlCr são aplicadas à peça de trabalho com uma camada intermédia metálica de AlCr ou são formadas sem uma camada intermédia metálica.

Como o dióxido de manganês é precipitado da solução de permanganato de potássio durante o processo de remoção de revestimento, pode ser algumas vezes necessário remover os resíduos de Mn02 da superfície da peça de trabalho após a operação de remoção de revestimento. Este é especialmente o caso quando a operação de remoção do revestimento é realizada sem o suporte de um ou mais geradores de ultrassons. Para isto, a limpeza é vantajosamente realizada numa solução aquosa à qual foi adicionada uma solução de ácido fraco ou uma solução tampão na gama ácida ou ligeiramente alcalina. Um pH entre 2 e 9, preferivelmente entre 3 e 7, tem de ser 6

ΕΡ 1 725 70Ο/PT estabelecido aqui. Tal como é do conhecimento do especialista, isto pode ser alcançado pela adição por exemplo de ácido fosfórico, ácido carboxilico ou hidroxicarboxílico, especialmente com adição de ácido fórmico, acético, oxálico ou láctico, málico, tartárico e cítrico e/ou os seus sais.

As vantagens obtidas através do invento são também evidentes do facto de em termos muito gerais sistemas de camadas complexos, tais como são necessários nos dias de hoje para materiais de corte altamente eficazes ou para a utilização de ferramentas ou partes a temperaturas elevadas, por exemplo, podem ser simplesmente e rapidamente removidos quando uma ou mais camadas de revestimento de pelo menos um composto de material duro são aplicadas à camada contendo AlCr depositado directamente na peça de trabalho. Exemplos de tais sistemas de camadas são compostos de materiais duros do subgrupo IV, V e VI do Sistema Periódico dos Elementos (i.e., Ti, Zr, Hf; V, Nb, Ta; Cr, Mo, W) ou alumínio e/ou silício e um ou mais não-metais tais como C, N, B, 0. A camada contendo AlCr é atacada através de poros da camada de cobertura e assim remove também a camada de revestimento sobreposta.

Quer os processos de PVD quer os de CVD ou híbridos os quais combinam ambas as técnicas de revestimento podem ser utilizados para a produção de tais sistemas de camadas. Como os processos de PVD geram sempre um certo número de poros, estes processos podem ser utilizados muito genericamente e devem ser preferidos. Com camadas de CVD a camada de cobertura em questão deve ser seleccionada de acordo com o critério de uma micro porosidade de modo a que a solução de remoção de revestimento possa alcançar a camada contendo AlCr. Isto é possível com camadas de A1203, por exemplo, pois estas mostram normalmente um padrão de fissura delicado provocado pelo processo de arrefecimento.

Como substratos, podem ser decapadas peças de trabalho em cerâmica e metal e também metais duros mas são preferidos aço e materiais contendo ferro. com 0 invento é explicado com detalhe em seguida, explicações individuais ou exemplos comparativos. 7 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ

Revestimento de peças de trabalho, sistemas de camadas

Para a produção de camadas de AlCr, foram depositadas camadas de Cr com diferentes teores de alumínio em várias peças de trabalho, especialmente pontas de brocas de teste, numa fábrica de revestimento industrial Balzers tipo RCS, tal com descrito, por exemplo, também em EP 1186681 nas Figs. 3-6, da pp. 12 lin. 26 da descrição à pp. 14, lin. 9. Para isto, as peças de trabalho limpas foram fixadas de acordo com o seu diâmetro em dois, ou para diâmetros de menos de 50 mm, em três portadores de substrato rotativos e quatro alvos, produzidos por metalurgia de pó, de ligas de AlCr diferentes foram instalados nas fontes de arco catódico ligadas às paredes da fábrica de revestimento.

Para começar, as peças de trabalho foram depois levadas a uma temperatura de cerca de 450°C pelos aquecedores de radiação também instalados na fábrica e a superfície sujeita a limpeza por decapagem por iões de Ar com a aplicação de uma dupla voltagem de -10 0 a -2 0 0 V numa atmosfera de Ar a uma pressão de 0,2 Pa.

Após isto, foi depositada uma camada de AlCrN a uma pressão de azoto de 1 a 3 Pa e uma voltagem de substrato de -50 V com a utilização de quatro fontes de AlCr com uma potência de 3 kW durante um período de 120 minutos. Basicamente, a pressão do processo pode ser estabelecida dentro de uma gama de 0,5 a cerca de 8 Pa para cada um destes passos, em que quer uma atmosfera de azoto puro quer uma mistura de azoto e um gás inerte, tal como árgon para camadas ligadas a nitreto por exemplo ou uma mistura de azoto e um gás carbonáceo à qual é adicionado um gás inerte se necessário, pode ser utilizada para camadas ligadas a carbonitreto. Em conformidade, pode ser adicionado oxigénio ou um gás contendo boro tal como conhecido para a deposição das camadas contendo oxigénio ou boro. A composição alvo, estrutura cristalina da camada, composição da camada, espessura da camada, dureza da camada, resistência ao desgaste, adesão, dupla voltagem do substrato e pressão do processo estão listadas na Tabela 1. 8 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ

Para camadas na gama de transição com um teor atómico de AI entre 60% e 75%, é possível estabelecer não apenas a orientação preferida mas também a estrutura básica da malha cristalina por via dos parâmetros do processo. Assim, por exemplo, tal como no Teste B, uma baixa pressão de 1 Pa e uma voltagem de substrato de -50 V produz uma estrutura hexagonal ao passo que no Teste A numa gama de pressão de 3 Pa e a uma voltagem do substrato de -50 V é produzida uma estrutura cúbica de face centrada.

Tabela 1

Design. Teste AI/Cr no alvo Estrut. Cristal. AI at.% Cr at.% Espes. Camada (pm) HVO. 03 USubst (V) PN2 (Pa) A 3 Cub 69,5 30,5 3,2 3100 -50 3 B 3 Hex 72,0 18,0 4,2 2100 -50 1 C 1 Cub 41,5 58,5 3,8 2800 -50 3 D 0,33 Cub 19,0 81,0 4,1 2300 -50 3

Para fins de comparação, foram também realizados testes de remoção de revestimento com as seguintes camadas disponíveis comercialmente na Balzers Company: Balinit A (TiN), Balinit C (WC/C com camada de adesão Cr/Cr); Balinit Futura Nano (TiAlN com uma camada de adesão de TiAl), Balinit D (CrN), Balinit DLC (DLC com uma camada de adesão Cr/CrC).

Testes para a camada de destaque

Exemplo 1

Uma solução aquosa com 100 g/1 de NaOH (pH 14,4), 20 g/1 de KMn04 e 10 g/1 de NaCl remove o revestimento à temperatura ambiente em cerca de 15 a 35 minutos de várias pontas de brocas de aço revestidas de AlCrN e ferramentas tal como acima sob as designações teste A a D.

Exemplo 2

Solução com 200 g/1 de NaOH (pH 14,7) e 5 g/1 de Mn04K decapa várias pontas de brocas de aço revestidas com AlCrN ao longo de 2,5 horas, espessura da camada 3 pm, parâmetros de deposição tal como no teste D. 9 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ

Exemplo 3

Pontas de brocas de aço revestidas com AlCrN foram decapadas numa solução de 200 g/1 de NaOH e 5 g/1 de KMn04 a 65°C entre 35 e 50 minutos, espessura da camada 3,5 ym, parâmetros de deposição tal como nos testes A, B, C.

Exemplo 4

Uma broca de aço revestida com AlCrN foi decapada numa solução de 20 g/1 de NaOH (pH 13,7), 15 g/1 de KMn04, 20 g/1 de hidrogeno carbonato de sódio entre 40 e 55 minutos, espessura da camada 3 ym, parâmetros de deposição tal como nos testes A, B, C.

Exemplo 5

Pontas de brocas HSS de (6 mm) revestidas com AlCr/AlCrN, com uma espessura de camada de AlCr 0,25, AlCrN 3,71 ym, foram completamente decapadas ao longo de 30 minutos a uma temperatura de 20°C com uma solução aquosa de 20 g/1 de NaOH e 20 g/1 de KMn04 (pH 13,47) .

Exemplo 6

Dois alvos AlCr (70/30 e 50/50) e quatro alvos TiAl (70/30 e 50/50) foram instalados numa instalação de revestimento tal como descrito acima. Uma camada de AlCr, cerca de 0,3 ym de espessura, foi depois depositada em várias peças de trabalho com os dois alvos de AlCr, os parâmetros de deposição tal como em A a C utilizando árgon em vez de azoto. Finalmente, uma camada conhecida Balinit Futura nano (TiAlN) com uma espessura de camada de 4 a 5 ym foi depositada como uma camada de cobertura. Estes sistemas de camada podem também ser destacados com uma solução tal como no Exemplo 1 à temperatura ambiente durante 30 a 60 minutos.

Exemplo 7

Numa instalação de revestimento com alvos tal como no Exemplo 6, foi primeiro depositada uma camada de AlCrN de 10 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ cerca de 1 μιη de espessura sem uma camada intermédia metálica com parâmetros tal como descrito em A e C e depois, como uma camada de cobertura, uma vez mais uma camada Balinit Futura nano (TiAlN) com uma espessura de camada de 5 pm. 0 tempo de remoção do revestimento com uma solução tal como no Exemplo 1 à temperatura ambiente é de 50 a 65 minutos.

Exemplo 8 A dependência da temperatura da operação de remoção de revestimento foi investigada aqui com uma solução de remoção de revestimento de 2% de NaOH e 2% de KMn04 (pH 13,46) . Pontas de broca HSS foram decapadas para isto à temperatura ambiente e a 5°C. Foi verificado que o processo de remoção de revestimento a baixas temperaturas não tem de facto lugar mais devagar, tal como antecipado, mas é por outro lado significativamente mais rápido que a maioria dos procedimentos de remoção de revestimento.

Para detalhes, ver a Tabela 2 em seguida.

Tabela 2

Temp. °C T -‘-rem.rev (min) ^antes (pm) d-lOmin (pm) d-20min (pm) d-30min (pm) <^-40min (pm) 19 20 2, 40 1,65 0 0 0 19 20 2, 40 1,45 0 0 0 5 40, 0 2, 40 1,95 1,65 1,45 0,1

Exemplos comparativos

Exemplo 9

Uma camada DLC (Balinit DLC) de uma espessura de camada de 2 pm com uma camada intermédia de Cr de 0,3 pm foi destacada de uma ponta de broca de aço em cerca de 3 horas numa solução de permanganato tal como descrito no Exemplo 1.

Exemplo 10

Brocas de vários aços revestidas com AlCrN de 3 pm foram decapadas em 2 horas numa solução de 200 g/1 de nitrato de cério e amónio e 32,5 g/1 de ácido acético. Foi verificado, 11 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ contudo, que a superfície sofreu um ataque corrosivo em alguns casos, dependendo do tipo de aço.

Exemplo 11

Foi feita uma tentativa para destacar as seguintes camadas de pontas de broca de 6 mm a 20°C numa solução tal como Exemplo 5: Balinit A (TiN), espessura da camada 5,1 pm; Balinit C (Cr/CrC/WC/C), espessura da camada 1,4 pm WC/C; camada de adesão de CrC de 0,5 pm; Balinit Futura Nano (TiAlN com uma fina camada de adesão de TiAl), espessura total da camada 4,4 pm; Balinit D (Cr/CrN), espessura da camada de Cr 0,5, CrN 3,2 pm.

Em contraste com a camada de AlCrN no Exemplo 5, nenhuma das camadas pode ser destacada de maneira suficientemente rápida para satisfazer as necessidades da produção industrial. Nenhuma exposição do material básico pode consequentemente ser encontrada após 8 horas com qualquer uma das pontas de broca. Nenhuma remoção da camada pode ser encontrada nas pontas de broca revestidas com Balinit a mesmo ao fim de 10,5 horas, com Balinit Futura Nano apenas uma remoção de camada de um décimo de 1 pm foi medida após 10,5 horas e com pontas de broca revestidas com Balinit C a área e fase livres estavam de facto completamente decapadas após 10,5 horas mas apenas cerca de 50% da camada tinha sido destacada no sulco da apara. Apenas as camadas relativamente finas de Balinit C puderam ser completamente decapadas após cerca de 9 horas.

Exemplo 12

Uma fresa revestida com TiN/TiAlN com uma espessura total de camada de cerca de 6 pm (TiAl cerca de 0,3 pm) e peças de teste de várias espessuras de camada foram tratadas numa solução alcalina a 30% de H202, pH 14,2, a 30°C com a adição de um tartarato de potássio e sódio, um tensioactivo de flúor e outros reagentes tal como no Exemplo 2 da patente DE 4339502. Apenas ao fim de 24 horas foi a face exposta do substrato nas peças de teste com uma espessura de camada de 2,2 pm. Contudo, uma clara redução da espessura da camada foi também medida com camadas espessas. A remoção do revestimento completo da fresa foi alcançado apenas ao fim de 48 horas. 12 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ

Devido à conhecida alta reactividade de uma tal solução, medidas de segurança adicionais, tais como por exemplo um enxaguamento rápido, arrefecimento rápido ou outras iguais, devem ser tomadas.

Banhos de limpeza para a remoção de resíduos de dióxido de manganês

Para a remoção de quaisquer resíduos aderentes de dióxido de manganês, as ferramentas decapadas com dióxido de manganês aderente foram imersas durante 10 minutos em cada caso numa solução aquosa a uma temperatura de 20°C.

Soluções de ácidos fracos com um valor de pH entre 3,7 e 7 são particularmente adequadas, como também pode ser visto a partir da Tabela 3 abaixo, pois nesta gama pode ter lugar um bom destaque de resíduos sem que a superfície da ferramenta de aço seja atacada. Para os metais duros especialmente sensíveis, é recomendada a adição de um inibidor em todos os casos para impedir os danos de corrosão produzidos pela solução de limpeza. O teste M foi realizado com suporte ultra sónico. O Deconex 29 AC é um detergente industrial numa base de ácido láctico que também contém inibidores (especialmente benzotriazol) para protecção do material de superfície em que são evitados os danos provocados na superfície pelo meio fortemente ácido. Após o habitual enxaguamento e os passos de secagem, as peças de trabalho limpas deste modo podem ser carregadas sem posterior tratamento numa instalação de revestimento por PVD ou por CVD para novo revestimento. Se necessário, deve ser prevista a necessidade de um passo de microfeixe adicional para nivelar possíveis diferenças no estado da superfície, tal como podem ocorrer, por exemplo, através da utilização de ferramentas após o primeiro ou anterior revestimento.

Um comportamento similar é verificado quando a temperatura da solução de limpeza é aumentada para 50°C e o período de tratamento reduzido para 2 minutos. Contudo, neste caso, também, foi já notado que nos testes K e L que o substrato de aço foi atacado numa ligeira extensão. 13 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ

Tabela 3

Desig. Teste Formulação pH Decapagem dióxido de manganês Ataque no aço (QRS) E Ácido oxálico a 1% 1,6 rápido forte F Ácido oxálico a 1% + NaOH 3,15 rápido forte G Ácido oxálico a 1% + AcNa a 1% + Ac a 1% 3,75 OK ligeiro H Ácido oxálico a 1% + AcNa a 1% + Ac a 1% + NaOH 6,9 lento nenhum I H3PO4 a 25% (85%) 0,5 rápido forte J Deconex 33 SP a 25% 0,9 lento forte K K2S2O5 cl 1% + N3.HCO3 3. 1% + N0I2CO3 a 1% 7 OK nenhum L K2S2O5 a 1% + NaHC03 a 1% + Na2C03 a 1% + NaOH 9 lento nenhum M Deconex 29 AC a 2% 2 OK nenhum

As soluções de limpeza tal como utilizadas por exemplo nos testes Η, K e M da tabela acima devem ser preferidas às soluções baseadas em peróxido de hidrogénio corrente utilizados até ao momento para a remoção do dióxido de manganês pois não necessitam quaisquer medidas adicionais de segurança tal como mencionado no Exemplo 12. Contudo, no que respeita à integralidade, a menção deve ainda ser feita aqui a uma formulação à base de peróxido de hidrogénio: H2C>2 a 35%, valor de pH 3 a 8, tempo de limpeza à temperatura ambiente de cerca de 5 minutos.

Um tal processo pode ser realizado de um modo particularmente vantajoso também em instalações de câmara única as quais são por outro lado utilizadas para efeitos de limpeza, por exemplo, como para este não é necessário utilizar produtos químicos altamente agressivos ou produtos químicos que são difíceis de controlar e por esse motivo não há necessidade quer para materiais especiais dispendiosos para a construção da câmara e acessórios quer para precauções especiais tais como enxaguamento rápido, arrefecimento rápido, vasos resistentes à pressão ou tais quais estes. Uma tal instalação de câmara única pode ser operada a um custo muito mais baixo que as convencionais instalações de remoção de revestimento. Vários passos de pré- e também de pós-tratamento, especialmente procedimentos de limpeza, podem ser 14

ΕΡ 1 725 700/PT realizados numa câmara para além da habitual remoção do revestimento, de modo a que quaisquer instalações de limpeza adicionais possam ser equipadas com os processos pré- e pós-tratamento. Em comparação com instalações convencionais, as quais são normalmente operadas com sistemas de tanques múltiplos e de mudança automática, existe assim desse modo a vantagem de requisitos de espaço mais pequenos. A Fig. 1 e a Tabela 4 com um sumário dos passos do processo mostram abaixo um exemplo da sequência de um processo típico de acordo com o invento numa instalação de câmara única. A Fig. 1 mostra um diagrama esquemático de uma máquina de enxaguamento 22 à qual vários tanques de meios 12, 13, 14 estão ligados. Após a carga de um dispositivo de retenção tal como uma grelha de carga com uma peça de trabalho revestida 29 e o fecho do compartimento de vaporização 1, vários passos do processo podem ser realizados.

Tabela 4

Designação Acção Meio Cone. Dosagem (D Duração Vaporiz. Sim/não T <°C) Pré- limpeza Adição do tampão 1. Bomba circ. Lig. Deconex HT 1153/HT 1054 3 % / 2 % 13 40 s sim TA Bomba Circ.+ Aquec. Lig. 180 s sim 30-55 Bomba fora no Tampão 2 45 s não TA Limpeza fina Adição via passo de dosagem 3 Decon. HT 1015 100% 0,01 5 s não TA Alim. água Dl on. Bomba circ. Lig. Água Dl 13 40 s sim TA Bomba circ. + aquec. Lig. 180 s sim 30-55 Bomba fora 45 s não TA Desrevesti mento Adição do tampão 3. Bomba circ. Lig. KMn04/ NaOH 2 % / 2 % 13 40 s sim TA Bomba circ. Lig. 10-40 s sim TA Bomba de volta ao Tampão 3 40 s não TA Enxaguamen to intermédio Alim. de água Dl Lig. Bomba de circ. Lig. Água Dl Bomba ent/saída 35 s não TA Remoção de dióxido de manganês Adição do tampão 1. Bomba de circ. Lig. Ácido cítrico + DMEA 5% 13 40 s sim TA Bomba de circ. Lig. 1 mín Sim 20-55 Bomba de volta no Tampão 1 40 s não TA 15 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ

Enxaguamen to intermédio Alim. de água Dl lig. Bomba circ. fora Água Dl Bomba ent/saida 35 não TA Enxaguamen to alcalino Adição via lança de dosagem 1 NaOH 30% 0,12 6 0 s não TA Alim. de água Dl Lig. Bomba de circ. Lig. Água Dl 13 90 s sim TA Bomba circ. Lig. 2 min sim TA Bomba fora 100% 45 s não TA Enxaguamen to com protecção de corrosão I Adição via lança de dosagem 2 DMEA 0,04 20 s TA Alim. de água Dl Lig. Bomba de circ. Lig. Água Dl 13 90 s sim TA Bomba circ.+ aquecimento Lig. 150 s sim 25-55 Bomba fora 45 s Não TA Enxaguamen to com protecção de corrosão II Adição via lança de dosagem 2 DMEA 100% 0,04 20 s TA Alim. de água Dl Lig. Bomba de circ. Lig. Água Dl 13 90 s sim TA Bomba circ.+ aquecimento Lig. 150 s s irn 25-55 Bomba fora 45 s não TA Secagem Ar quente 40 s não 80-120

Volume da câmara aproximadamente 125 1

No presente exemplo e de acordo com a Tabela 4, a pré limpeza é realizada primeiro, seguida por limpeza fina. Para isto, e para começar, uma primeira solução aquosa de limpeza contendo 3% de um primeiro detergente industrial e 2% de um segundo detergente industrial é introduzida num primeiro tanque 12 via uma primeira bomba de alimentação 5 e um primeiro alimentador 18. Ao mesmo tempo, uma bomba de circulação 5 é ligada e que distribui a solução de limpeza uniformemente sobre a peça de trabalho via uma linha de circulação 4 e vaporizadores rotativos 2. A temperatura da solução de limpeza é depois aumentada para 55°C durante 3 minutos e a vaporização continuou. No final da pré-limpeza, a primeira solução de limpeza é bombada de volta ao tanque 12 via uma multiválvula 30 e um primeira linha de retorno 9. Para a limpeza fina seguinte, é escolhido um processo similar em que água desionizada é adicionada via o alimentador 21 e um terceiro detergente industrial via uma primeira lança de dosagem 23, circulado e temperado via o circuito de vaporização 2, 4, 5 e depois escoado via a bomba de descarga 7, a multiválvula 7 e o esgoto 8, o qual conduz a um tanque de recolha não mostrado em detalhe aqui. 16 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ

Para ο propósito da pré-limpeza, um detergente industrial numa base de amina é utilizado aqui como o primeiro detergente ao passo que o segundo detergente consiste numa mistura de fosfato, silicato e acetato. 0 terceiro detergente industrial utilizado para limpeza fina consiste de hidróxido de potássio com acetato adicionado.

Para o passo de remoção real do revestimento, uma solução de permanganato de potássio e uma solução de hidróxido de sódio a 2% em cada caso é adicionada de um segundo tanque 13 via uma segunda bomba 16 e um segundo alimentador 19. Com esta solução e dependendo da espessura da camada, as partes são tratadas durante 10 a 40 minutos ligando o circuito de vaporização 2, 4, 5. A solução é depois retornada para o tanque 13 via a bomba de retorno 6 e um segundo alimentador 10.

Após o enxaguamento intermédio com água Dl, é realizado um passo de processo para a remoção de quaisquer resíduos de dióxido de manganês em que uma solução aquosa de ácido cítrico a 5%, a qual com vantagem contém um agente protector de corrosão, por exemplo numa base de amina tal como morfolina, é adicionado de um terceiro tanque 14 via uma terceira bomba de alimentação 17 e uma terceira linha de alimentação 20. Após a circulação da vaporização e após a solução de acido cítrico terem provocado efeito, o último é retornado para o tanque 14 via uma bomba de escoamento 7, uma multiválvula 30 e a terceira linha de retorno 11. Após enxaguamento com água Dl, é adicionada água desionizada via o alimentador 21 e solução de hidróxido de sódio via uma segunda lança de dosagem 24 para realizar um passo de limpeza alcalina e escoada. O enxaguamento intermédio deste tipo pode ser também interposto entre outros passos do processo de modo a eliminar qualquer contaminação perturbadora de um anterior passo do processo. Por esta razão, é também vantajoso manter a transferência de líquido da área de vaporização para as bombas 5, 6 e 7 tão curta quanto possível.

Para proteger com segurança as peças de trabalho da corrosão durante o processo de secagem final e possível armazenagem intermédia, a água Dl é adicionada duas vezes via o alimentador 21 e um agente de protecção de corrosão numa 17

ΕΡ 1 725 70Ο/PT base de amina adicionado via uma terceira lança de doseamento 25, a mistura aquecida para uma temperatura entre 25 e 55°C, as peças de trabalho tratadas por circulação de vaporização e finalmente a solução de protecção da corrosão escoada via a bomba de escoamento 7, multiválvula 30 e esgoto 8.

Finalmente, as peças de trabalho 29 são secas por um passo de secagem/circulação de ar quente 26, 27 mostrados apenas esquematicamente aqui. Os passos do processo individual são coordenados preferivelmente num modo conhecido por um sistema de controle de processo.

As partes tratadas deste modo são completamente decapadas e podem em geral ser colocadas directamente e sem qualquer pré-tratamento posterior numa instalação de tratamento por vácuo para novo revestimento. Se necessário e antes ou a seguir ao processo de revestimento, passo de tratamento de superfície adicionais tais como dinamitação com corindo ou granalhagem com carboneto de silício ou dinamitação com bolha de vidro ou outros similares também podem ser realizados.

Um tal processo é especialmente adequado para peças de trabalho largamente cilíndricas tais como fresas, cortadores de fim de moinho moinhos de bolas terminais ou outras peças de eixo. Para o tratamento de pequenas partes, deve ser feita provisão para várias molduras de rede de carga super impostas ou um ou mais tambores rotativos, por exemplo.

Para a monitorização da eficácia/contaminação dos produtos químicos individuais, podem ser instalados sensores apropriados, por exemplo, nos tanques 12 a 14, os alimentadores correspondentes (18 a 20) e as linhas de retorno (9 a 10) ou na área de vaporização a qual, por exemplo, quando uma certa concentração de ião metálico é excedida ou se a actividade do reagente de limpeza/remoção do revestimento é demasiado baixa, colocar um alarme de função ou mudança automática numa ou mais das soluções de tratamento. 18 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ 18 ΕΡ 1 725 700/ΡΤ Lista de referência dos números no diagrama 1 área de vaporização 2 rotores de vaporização 3 malha de carga 4 linha de circulação 5 bomba de circulação 6 bomba de retorno 7 bomba de escoamento 8 esgoto 9 primeira linha de retorno 10 segunda linha de retorno 11 terceira linha de retorno 12 primeiro tanque 13 segundo tanque 14 terceiro tanque 15 primeira bomba de entrega 16 segunda bomba de entrega 17 terceira bomba de entrega 18 primeiro alimentador 19 segundo alimentador 20 terceiro alimentador 21 alimentador 22 máquina de enxaguamento 23 primeira lança de dosagem 24 segunda lança de dosagem 25 terceira lança de dosagem 26 entrada de ar quente 27 saida de ar quente 28 serpentina de aquecimento 29 peça de trabalho 30 válvula de múltiplas vias

Lisboa, 2010-03-18

Claims (18)

1. ΕΡ 1 725 700/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a remoção de um revestimento duro poroso de uma peça de trabalho, caracterizado por, directamente na peça de trabalho, para melhorar o comportamento de separação, ser aplicada pelo menos uma camada contendo crómio e alumínio, e o revestimento ser removido da peça de trabalho com uma solução alcalina que contém permanganato de potássio, nitrato de ceramónio, peroxibissulfato de potássio, peroxibissulfato de sódio ou uma mistura destes como um oxidante forte.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema de revestimento ser aplicado por meio de processos de PVD ou de CVD.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pelo menos um revestimento compreender pelo menos um dos seguintes materiais: AlCr, TiAlCr metálicos e outras ligas de AlCr e/ou compostos de material duro nitrídicos, carbídicos, carbonitrídicos, borídicos ou nitridoborídico de crómioalumínio ou outras ligas de AlCr.
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o pelo menos um revestimento compreender uma sequência de camadas, cada uma das quais compreende pelo menos um dos ditos materiais.
5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a proporção de crómio no teor de metal do revestimento estar entre 20 e 70%.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a proporção de alumínio no teor de metal do revestimento estar entre 30 e 80%.
7. 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 e 4, caracterizado por no sistema de revestimento na camada serem aplicadas uma ou mais coberturas de camada de pelo menos um composto de material duro, em que o composto de material duro compreende pelo menos um metal e pelo menos um não metal, sendo o metal pelo menos um dos elementos dos subgrupos IV, V e VI do sistema periódico de ΕΡ 1 725 700/ΡΤ 2/3 elementos (em particular Ti, Zr, Hf; V, Nb, Ta; Cr, Mo, W) , alumínio ou Si, e sendo o não-metal C, N, B ou 0.
8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o valor de pH da solução alcalina ser ajustado entre 7 e 15, preferivelmente maior que 9 e ser estabelecida uma concentração de permanganato de 1 a 50 g/1.
9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a temperatura da solução de permanganato à qual o revestimento é removido estar entre 0 e 30°C, mas ser mantida preferivelmente à temperatura ambiente.
10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por após remoção do sistema de revestimento, ser realizada a limpeza numa solução aquosa para destacar qualquer resíduo de peróxido de manganês da superfície da peça de trabalho.
11. 11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o valor de pH da solução aquosa ser ajustado entre 2 e 9, preferivelmente entre 3,5 e 7.
12. 12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a solução conter ácido fosfórico, um ácido carbónico ou um ácido hidroxicarbónico.
13. 13. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a solução alcalina e/ou aquosa conter também um inibidor para proteger da corrosão a superfície da peça de trabalho.
14. 14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o revestimento ser removido da peça de trabalho num sistema de câmara única, em que pelo menos um passo de tratamento posterior é realizado no sistema de câmara única.
15. 15. Processo para a remoção de um revestimento duro poroso de uma peça de trabalho, caracterizado por, directamente na peça de trabalho, para melhorar o comportamento de separação, ser aplicada pelo menos uma camada contendo crómio e alumínio, e o revestimento ser ΕΡ 1 725 700/ΡΤ 3/3 removido da peça de trabalho num sistema de câmara única com uma solução alcalina contendo permanganato de potássio, nitrato de ceramónio, peroxibissulfato de potássio, peroxibissulfato de sódio ou uma mistura destes como um oxidante forte, em que é realizado pelo menos um passo de tratamento posterior num sistema de câmara única, o qual compreende pelo menos um processo de limpeza ou pelo menos um processo de enxaguamento ou uma combinação de pelo menos um processo de limpeza e de enxaguamento.
16. 16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por esse processo de limpeza compreender pelo menos uma pré-limpeza ou uma limpeza fina.
17. 17. Processo de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado por o processo de enxaguamento compreender pelo menos um enxaguamento alcalino ou pelo menos um enxaguamento com agente protector de corrosão.
18. 18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado por o passo de tratamento posterior compreender uma secagem final da peça de trabalho. Lisboa, 2010-03-18