TWI471458B - 碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液及退除方法 - Google Patents

Description

碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液及退除方法

本發明涉及一種退除基材表面碳化鈦及氮化鈦膜層之溶液及利用該溶液退除碳化鈦及氮化鈦膜層之方法。

鍍膜工藝在工業領域有著廣泛之應用。然，通常在以下兩種情況下需要對鍍膜進行退除：(1)經過長期使用後，工件表面之鍍膜已經被損傷或者嚴重老化，從而需要去除鍍層，重新鍍覆；(2)在生產中，所鍍覆之鍍層不符合品質要求，為減少損失，節約成本，需要退掉鍍層，讓工件返工重新鍍膜。故，如何在不損傷基材之情況下，將鍍層從基材表面完全除去係工業生產中之一個重要問題。

碳化鈦(TiC)及氮化鈦(TiN)膜層具有很強之抗氧化、抗腐蝕性，而且硬度高、韌性強，化學穩定性佳，耐磨性能優良，在工業領域具有廣闊之前景。然，目前尚未有一種能夠在不損傷基材之情況下，穩定、有效地退除碳化鈦或氮化鈦膜層之溶液及方法。

有鑒於此，有必要提供一種不易損傷基材，且能穩定、有效地退 除碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液。

另外，還有必要提供一種使用上述退除液退除碳化鈦及氮化鈦膜層之方法。

一種碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，該退除液由酸及加速劑、促進劑、緩蝕劑及水組成，其中所述酸為有機酸或無機酸，該酸之濃度為90~1000g/L；該加速劑用以促進碳化鈦和/或氮化鈦膜層中金屬離子的溶解，該加速劑為含氟離子之酸或者鹽，該加速劑之濃度為70~500g/L；該促進劑用以加快退除液中氫離子的滲透速度，該促進劑為可與鈦離子結合的醇胺類有機化合物，該促進劑之濃度為15~200g/L；該緩蝕劑為硫脲、硫脲之衍生物及尿素中之一種或者幾種之組合，該緩蝕劑之濃度為2~8g/L。

一種碳化鈦及氮化鈦膜層之退除方法，包括將碳化鈦或氮化鈦膜層與退除液接觸，其中該退除液為本發明之上述退除液。

相較於習知技術，所述碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液及退除方法使退膜後基材表面沒有受到腐蝕，且能穩定、有效地退除碳化鈦及氮化鈦膜層。

本發明之退除液適用於退除形成於基材表面之碳化鈦及氮化鈦膜層。所述基材包括鐵基合金、銅、銅合金及塑膠。

本發明之退除液為含有酸及加速劑、促進劑及緩蝕劑之水溶液。其中所述酸可為能夠提供氫離子之有機酸或無機酸，例如，可為 硫酸、醋酸、檸檬酸及乳酸等酸中之一種或幾種之混合物，優選為硫酸。該酸之濃度可為90~1000g/L，優選為90~750g/L。

所述加速劑起促進碳化鈦及氮化鈦膜層中金屬離子溶解之作用。該加速劑可為含氟離子之酸或者鹽等化合物，比如可為氫氟酸、氟化氫銨、氟化鈉、氟化鉀、氟硼酸鈉及氟鋯酸鈉等化合物中之一種或者幾種之混合物，優選為氫氟酸及/或氟化氫銨。加速劑之濃度可為70~500g/L，優選為75~300g/L。

所述促進劑在退除液中起降低溶液介面張力，輔助膜層溶解，並且促進氫離子快速滲透之作用。該促進劑為醇胺類有機物中能與鈦結合之化合物，如三乙醇胺、一乙醇胺及二乙醇胺等，其可為以上化合物中之一種或幾種之混合物，優選為三乙醇胺。促進劑之濃度為15~200g/L，優選為30~80g/L。

所述緩蝕劑在退除液中起保護基材免受酸之腐蝕之作用。緩蝕劑可為硫脲、硫脲之衍生物及尿素中之一種或者幾種之混合物，優選為硫脲及其衍生物。緩蝕劑之濃度為2~8g/L，優選為3~5g/L。

該退除液可以藉由將上述酸、加速劑、促進劑及緩蝕劑溶於水製得。

利用上述退除液退除基材上之碳化鈦及氮化鈦膜層之方法包括，將形成有碳化鈦或氮化鈦膜層之基材與該退除液接觸，以使該碳化鈦或氮化鈦膜層完全退除。所述接觸方式包括浸泡及噴淋。接觸時退除液之溫度為20~30℃，接觸時間為0.5~2小時。基材與退除液接觸後，將基材進行洗滌及乾燥。

以下藉由實施例對本發明進一步詳細說明。

實施例1

1.配製退除液

取500ml去離子水，向去離子水中加入50ml重量濃度為98%之硫酸，再加入5g硫脲，攪拌至硫脲完全溶解後，加入200ml重量百分比濃度為40%之氫氟酸溶液及50ml重量百分比濃度為80%三乙醇胺，最後補去離子水使溶液體積為1000ml，得到退除液。該退除液中，硫酸之濃度為90.16g/L，氫氟酸之濃度為90.4g/L，三乙醇胺之濃度為40.8g/L。

2.退除碳化鈦及/或氮化鈦膜層

取不銹鋼基材表面形成有碳化鈦或氮化鈦膜層之樣品若干個，該碳化鈦或氮化鈦膜層之厚度大約為2μm。將樣品完全浸入到25℃之上述退除液中浸泡1.5小時，退除碳化鈦或氮化鈦膜層。取出樣品，用水清洗乾淨後烘乾。

實施例2

1.配製退除液

取500ml去離子水，向去離子水中加入55ml重量濃度為98%之硫酸，再加入5g硫脲，攪拌至硫脲完全溶解後，加入175ml重量百分比濃度為40%之氫氟酸溶液及55ml重量百分比濃度為80%之三乙醇胺溶液，最後補去離子水使溶液體積為1000ml，得到退除液。該退除液中，硫酸之濃度為99.18g/L，氫氟酸之濃度為79.11g/L，三乙醇胺之濃度為44.88g/L。

2.退除膜層

取不銹鋼基材表面形成有碳化鈦或氮化鈦膜層之樣品若干個，該碳化鈦或氮化鈦膜層之厚度大約為1.5μm。將樣品完全浸入到室溫下之上述退除液中浸泡1小時，退除碳化鈦或氮化鈦膜層。取出樣品，用水清洗乾淨後烘乾。

實施例3

1.配製退除液

取500ml溫度為50℃左右之去離子水，將400g氟化氫銨及5g硫脲溶解於去離子水中，然後加入400ml重量百分比濃度為36%之醋酸溶液及20ml重量百分比濃度為80%之三乙醇胺溶液，再加去離子水使溶液體積至1000ml，得到退除液。該退除液中，醋酸之濃度為145g/L，三乙醇胺之濃度為16.32g/L。

2.退除膜層

取不銹鋼基材表面形成有碳化鈦或氮化鈦膜層之樣品若干個，該碳化鈦或氮化鈦膜層之厚度大約為2μm。將樣品完全浸入到室溫下之上述配製得退除液中浸泡2小時，退除碳化鈦或氮化鈦膜層。取出樣品，用水清洗乾淨後烘乾。

實施例4-6

分別按照實施例1-3中所述之方法配製退除液，不同之處為，將實施例1-3中之不銹鋼基材用銅基材代替，分別與實施例1-3之相同條件下進行退膜。

將上述實施例1至實施例6中退除膜層後之樣品作X射線繞射(X-RD)分析，均未發現Ti元素存在，證明膜層完全退除；將退除 膜層後之樣品進行掃描電鏡(SEM)試驗，發現基材均沒有受到腐蝕。

Claims (14)

1. 一種碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，該退除液由酸及加速劑、促進劑、緩蝕劑及水組成，其中所述酸為有機酸或無機酸，該酸之濃度為90~1000g/L；該加速劑用以促進碳化鈦和/或氮化鈦膜層中金屬離子的溶解，該加速劑為含氟離子之酸或者鹽，該加速劑之濃度為70~500g/L；該促進劑用以加快退除液中氫離子的滲透速度，該促進劑為可與鈦離子結合的醇胺類有機化合物，該促進劑之濃度為15~200g/L；該緩蝕劑為硫脲、硫脲之衍生物及尿素中之一種或者幾種之組合，該緩蝕劑之濃度為2~8g/L。
2. 如申請專利範圍第1項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中所述酸為硫酸、醋酸、檸檬酸及乳酸中之一種或幾種之混合物。
3. 如申請專利範圍第2項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中所述酸為硫酸或醋酸。
4. 如申請專利範圍第1項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中該酸之濃度為90~750g/L。
5. 如申請專利範圍第1項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中所述加速劑為氫氟酸、氟化氫銨、氟化鈉、氟化鉀、氟硼酸鈉及氟鋯酸鈉中之一種或者幾種之混合物。
6. 如申請專利範圍第5項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中所述加速劑為氫氟酸及/或氟化氫銨。
7. 如申請專利範圍第1項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中該加速劑之濃度為75~300g/L。
8. 如申請專利範圍第1項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中所述促 進劑為三乙醇胺、一乙醇胺及二乙醇胺中之一種或幾種之混合物。
9. 如申請專利範圍第1項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中所述促進劑之濃度30~80g/L。
10. 如申請專利範圍第1項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中所述緩蝕劑為硫脲或硫脲之衍生物。
11. 如申請專利範圍第1項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除液，其中所述緩蝕劑之濃度為3~5g/L。
12. 一種碳化鈦及氮化鈦膜層之退除方法，該方法包括：將形成於基材表面之碳化鈦或氮化鈦膜層與退除液接觸，該退除液為如申請專利範圍第1~9任意一項所述之退除液。
13. 如申請專利範圍第12項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除方法，其中所述接觸時退除液之溫度為20~30℃，接觸時間為0.5~2小時。
14. 如申請專利範圍第12項所述之碳化鈦及氮化鈦膜層之退除方法，其中所述基材為鐵基合金、銅、銅合金及塑膠中之一種。