专利名称:钢制品镀膜前净洗工艺的制作方法
本发明涉及钢制品镀膜前、特别是工具离子镀膜前的净洗工艺。
气相沉积镀膜是近十年来迅速发展的新技术，尤其是刀具、模具等钢制品表面的离子镀氮化钛、碳化钛等超硬材料薄膜，可以大大提高其使用寿命，效益十分显著。但是，工件镀前表面残存的任何油、污都将明显降低这一新技术的应用效果，欲获得牢固的镀膜，必须彻底清除工件镀前表面的油脂、污垢、水分等附着物，全部干净地暴露出被镀件基体材料，同时，为了保证被镀工件表面质量和尺寸不变，又不能过多地腐蚀其基体材料，因此，镀膜前的净洗工艺，较一般电镀、涂漆的前处理要严格得多。钢制品表面去油、去污和脱水都分别已有多种技术方案被采用，但作为要求极其严格的镀膜前、特别是工具离子镀膜前的去油、去污、脱水一整套净洗工艺，如何对解决单项任务的已有技术方案进行选择、改进和组合，使之达到最佳净洗效果和最低工艺成本，却是一件比较复杂和困难的工作。据北京联大机械工程学院机械系热处理教研室1986年7月新编《离子气相沉积讲座》材料介绍，美国多弧公司(Multi-Arc Vacuum Sys-tems Inc.)在工具镀氮化钛前处理中，采用氟里昂去油-液体喷砂去污-中性皂液加超声波清洗-连续两次氟里昂脱水，美国Vac Tee Sec公司在工具镀氮化钛前处理采用两次三氯乙烯清洗去油-碱性清洗剂加超声波去污-连续两次水漂洗-氟里昂脱水。用于镀氮化钛的日本ULVAC清洗生产线采用三氯乙烯加超声波去油-金属清洗加超声波去污-水漂洗-连续四次氟里昂脱水。这些离子镀膜前的清洗工艺虽然能够满足镀膜要求，但脱水净化都采用昂贵的氟里昂，去油清洗或采用氟里昂，或采用毒性较大的三氯乙烯并配备排风系统，这样就使得清洗设备投资和清洗工艺成本很高。
本发明的目的是在保证达到甚至超过已有技术的净洗效果且不增加甚至减少有毒气体污染的前提下，通过选用价廉、有效、无毒的化工原料和设计合理的工艺流程，解决公知技术生产成本高昂的问题。
本发明采用以表面活性剂为主要成分的“金属去油净洗剂”取代三氯乙烯或氟里昂对工件进行去油清洗;采用无水乙醇取代氟里昂对工件脱水;采用工业乙酸乙酯去除无水乙醇残留痕迹。即净洗工艺流程为用“金属去油净洗剂”去油清洗-去污清洗-水漂洗-用无水乙醇脱水-用工业乙酸乙酯去除无水乙醇残留痕迹。其中至少两步施加超声波。
这样就完全革除了价高的氟里昂和有毒的三氯乙烯。
本发明的进一步细节是在去油清洗前，可采用“金属去油净洗剂”和/或其废液浸泡被洗工件，以浸透和疏松工件表面粘附的各种油脂，为干净地洗去油脂做好准备;在去油清洗后，最好增加水漂洗步骤，漂去工件表面留下的净洗剂、油乳等，使工件表面的氧化膜等污垢全部暴露，为下步去污清洗创造条件;在去污清洗时，可采用含0.5～2%磷酸及0.2～0.5%的过氧化氢水溶液即“金属活化净洗剂”浸洗，因为磷酸的酸性适中，既可与金属氧化物等污垢起反应而除之，又不会强烈地腐蚀被洗工件基体材料，过氧化氢具有双重作用，既可促进磷酸对金属氧化物等污垢的酸蚀作用，又可与金属氧化物起还原反应，这样，酸蚀与还原协同作用，就可有效地去除工件表面的污垢而又不腐蚀工件基体材料，使工件基体材料很好地暴露于表面，处于极易与某些物质牢固结合的“活化”状态。采用了以上发明细节的工艺流程为用“金属去油净洗剂”和/或其废液浸泡工件-用“金属去油净洗剂”清洗(可施加超声波)-水漂洗-用“金属活化净洗剂”浸洗-水漂洗-用无水乙醇脱水(可施加超声波)-用工业乙酸乙酯去除无水乙醇残留痕迹。洗净后工件经洁净风吹干或自然挥发干，就可转入镀膜了。
利用本发明进行镀膜前净洗，特别是进行工具离子镀膜前净洗，除了工艺设备简单、无毒气污染和原料来源广泛以外，最主要的优点是清洗质量高而成本低。采用本发明工艺清洗后的麻花钻头经硫酸铜试剂检验，表面复盖的铜色非常均匀一致，该种钻头经离子镀氮化钛后，同样条件下钻孔寿命比按美国多弧公司设备和工艺清洗及镀膜的钻头提高0.5～1倍(如对比试验中，前者可钻孔433个，后者仅钻孔213个);购买美国多弧公司设备及工艺“软件”需20～30万美元，且主要消耗材料氟里昂要依靠进口，价格昂贵，而依照本发明配备同样清洗能力的工艺设备，仅需2～3万元人民币，且消耗的化工原料易购、价廉。
本发明的实际工艺流程及操作方法如下将一定数量被净洗的工件装卡在多孔筛状不锈钢卡具上，然后(1)浸入盛有“金属去油净洗剂”或其废液的槽中浸泡1～4小时，-转入一个盛有同样净洗剂的超声波清洗槽中，进行超声波清洗15～30分钟-转入分别盛有冷、热自来水的槽中漂洗，其中热水槽内装有电热器，将水加热至50～100℃-转入盛有“金属活化净洗剂”的槽中浸泡0.5～1分钟-转入分别盛有冷、热蒸馏水的槽中漂洗，其中热水槽加热方法及温度范围同上步漂洗-转入盛有无水乙醇的超声波净洗槽中脱水清洗1～5分钟-转入盛有工业乙酸乙酯的超声波清洗槽中清洗1～5分钟-取出工件及卡具，用洁净的风吹干或自然挥发干净。净洗后的工件可直接装炉镀膜，也可除氧封存待以后镀膜。上述“金属去油净洗剂”可由下述成分组成烷基醇酰胺12%、脂肪醇聚氧乙烯醚10%烷基酚聚氧乙烯醚15%、三乙醇胺油酸皂43%，其余为水，为加强清洗效果，还可加入少量磷酸三钠、三聚磷酸钠等。以上各步骤除热水漂洗外，均在室温下进行。
采用本发明工艺流程所用的超声波清洗机规格和各洗槽容积，可按照一次清洗件数及单件尺寸确定。例如一次清洗直径6毫米以下钻头200件，则超声波清洗机功率可选500瓦左右，洗槽容积约0.03立方米，槽的材质为不锈钢或耐蚀塑料。为减轻操作强度，各槽上面可安装电动悬挂输送系统。在连续生产中，各槽洗液的更换，可通过观察清洗效果及检测有效成分、比重和/或PH值确定，制品表面油污多少将直接影响每槽新液的清洗次数。
权利要求
1.钢制品镀膜前、特别是工具离子镀膜前的净洗工艺，包括去油清洗-去污清洗-水漂洗-脱水，其中至少有两步采用超声波，其特征是(1)采用以表面活性剂为主要成分的“金属去油净洗剂”进行去油清洗，(2)采用无水乙醇脱水，(3)采用工业乙酸乙酯去除无水乙醇残留痕迹。
2.如权利要求
1所说的净洗工艺，其特征是在所述去油清洗前，用“金属去油净洗剂”和/或其废液浸泡被洗工件。
3.如权利要求
1、2所说的净洗工艺，其特征是在去油清洗后，进行水漂洗。
4.如权利要求
3所说的净洗工艺，其特征是去污清洗采用含0.5～2%磷酸与0.2～0.5%过氧化氢的水溶液即“金属活化净洗剂”浸洗。
5.如权利要求
4所说的净洗工艺，其特征是去油清洗后水漂洗和去污清洗后水漂洗均采用50～100℃热水漂洗至少一次。
专利摘要
钢制品镀膜前净洗工艺，特别适用于刀具、模具等工具离子镀氮化钛前的净洗，采用以表面活性剂为主要成分的金属去油净洗剂、无水乙醇和工业乙酸乙酯取代昂贵的氟里昂和毒性大的三氯乙烯进行去油清洗和脱水净化，采用含磷酸、过氧化氢的“金属活化净洗剂”进行去除污垢的清洗，具有工艺设备投资少、无毒气污染、净洗质量高、原料来源广泛、工艺成本低等优点。
文档编号C23C14/02GK87105801SQ87105801
公开日1988年8月24日 申请日期1987年8月28日
发明者黄济群, 徐嘉铭 申请人:北京量具刃具厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan