一种硬质涂层用退涂液及其制备方法与应用与流程

本发明涉及涂层硬质合金领域，具体涉及一种硬质涂层用退涂液及制备方法与应用。

背景技术：

目前，pvd和cvd是刀具和模具上进行表面处理的最常用技术，可沉积氮化物或氧化物等硬质涂层，极大提高了刀具和模具的使用寿命。但在涂层前处理和沉积过程中，可能由于去磁不彻底、清洗不干净或涂层设备故障等原因，时常会出现涂层质量不佳的情况，如结合力差、落灰、涂层厚度不均等。为了节约资源，降低成本，需将这些不良涂层去除，然后重新沉积涂层。

退除不良硬质涂层的方法主要有：(1)电解退除法：该方法能快速退除大多数氮化物硬质涂层，但不能退除al2o3等氧化物硬质涂层，且实际操作不太方便；(2)化学退除法：利用含有hf的酸性退膜剂来退除氮化物硬质涂层，但不能退除al2o3等氧化物硬质涂层，且成本较高，会挥发出来有毒蒸气；也可用双氧水、氢氧化钠等来退除较薄的氮化物硬质涂层，但反应过程放热，一段时间后会比较剧烈，很容易失控，且很难完全去除ticn和al2o3及刃口处致密较厚的tialn、tialsin等硬质涂层。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种硬质涂层用退涂液及制备方法与应用，以解决al2o3、ticn、tialn、tialsin等致密涂层及多层复合涂层难以退除或退除不彻底的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种硬质涂层用退涂液，包括如下含量的各原料组分：双氧水100～500ml/l；乙二胺四乙酸二钠20～50g/l；葡萄糖酸钠或草酸钾10～50g/l；多聚磷酸钠3～10g/l；十二烷基硫酸钠0.5～1g/l；氢氧化钠20～100g/l；纯水500～900ml/l

其中，所述双氧水的质量分数为10％～50％；所述乙二胺四乙酸二钠与所述葡萄糖酸钠或所述草酸钾的质量比为5:1～1:1；所述多聚磷酸钠与所述十二烷基硫酸钠的质量比为20:1～3:1；所述氢氧化钠含量不小于所述乙二胺四乙酸二钠含量；所述退涂液的ph值为9～13。

优选的，一种硬质涂层用退涂液，包括如下含量的各组分：双氧水300ml/l；乙二胺四乙酸二钠30g/l；葡萄糖酸钠或草酸钾10g/l；多聚磷酸钠5g/l；十二烷基硫酸钠0.6g/l；氢氧化钠40g/l；纯水700ml/l。

优选的，所述双氧水的质量分数为27.5％。

优选的，所述乙二胺四乙酸二钠与所述葡萄糖酸钠或所述草酸钾的质量比为3:1；所述多聚磷酸钠与所述十二烷基硫酸钠的质量比为25:3；所述氢氧化钠含量不小于所述乙二胺四乙酸二钠含量；所述退涂液的ph值为10.4。

基于同一个发明构思，本发明还提供了上述硬质涂层用退涂液的制备方法，包括以下步骤：

1)按比例称取上述硬质涂层用退涂液的各原料组分，备用；

2)向反应槽中加入纯水，再加入乙二胺四乙酸二钠，充分搅拌得乙二胺四乙酸二钠溶液；向所述乙二胺四乙酸二钠溶液中加入葡萄糖酸钠或草酸钾，充分搅拌得混合溶液l1；向所述混合溶液l1中加入多聚磷酸钠，充分搅拌得混合溶液l2；向所述混合溶液l2中加入十二烷基硫酸钠，充分搅拌得混合溶液l3；向所述混合溶液l3中加入氢氧化钠，充分搅拌，冷却至室温得混合溶液l4；向所述混合溶液l4中加入双氧水，充分搅拌，即得所述硬质涂层用退涂液。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种退涂液的退涂方法，包括以下步骤：

1)将具有硬质涂层的工件浸泡在所述退涂液中，确保所述退涂液没过工件；

2)观察所述工件表面的颜色变化，当所述工件完全露出涂层前基体的颜色，涂层即完全退除；

3)待所述工件表面的涂层完全退除后，取出所述工件，并用纯水洗净、吹干、烘干；

4)通过微喷砂除去所述工件表面残留的保护膜，并用纯水洗净、吹干、烘干。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种去硬质涂层的退涂液及制备方法，通过在纯水中先加入乙二胺四乙酸二钠和葡萄糖酸钠或草酸钾作为复配型的金属离子螯合剂，其螯合性能优于单独使用乙二胺四乙酸二钠或葡萄糖酸钠或草酸钾，防止双氧水过早过快催化分解；随后加入的多聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠起缓蚀作用，在涂层退除后，能在硬质合金基体表面形成一层保护膜，降低了与基体中的钴元素发生反应的机率；再加入的氢氧化钠起调节溶液ph的作用，能使双氧水在碱性条件下离解成活性ho2^—(过氧氢离子)，冷却至室温是为了防止双氧水高温分解造成浪费；最后加入的双氧水起氧化作用，其在碱性条件下离解成的ho2^—能使金属或金属离子氧化，破坏了涂层结构，从而达到退除涂层的目的。

将该退涂液应用于退除硬质合金基体上涂覆的单层或多层氮化物或碳化物或氧化物硬质涂层，可以完全将涂层去除，退除过程不产生有毒有害气体，退涂后的刀片经微喷砂后，与涂层前的硬质合金基体几乎没有区别，经检测，硬质合金基体无涂层残留，本发明的退涂工艺比较简单，便于操作。

附图说明

图1实施例1tialn涂层刀片的退除前后效果图。

图2实施例1tialn涂层刀片退涂前sem图和x射线衍射谱线图：

(a)实施例1tialn涂层刀片退涂前涂层表面形貌sem图；(b)实施例1tialn涂层刀片退涂前涂层x射线衍射谱线。

图3实施例1tialn涂层刀片退涂后sem图和eds图：

(a)实施例1tialn涂层刀片退涂后基体表面形貌sem图；(b)实施例1tialn涂层刀片退涂后基体表面eds图。

图4实施例2tialsin涂层的退除后效果图：(a)为实施例2tialsin涂层的退除前效果图；(b)为实施例2tialsin涂层的退除后效果图。

图5实施例3tin/al2o3/ticn/tin多层复合涂层刀片退涂前sem图和eds图：(a)实施例3tin/al2o3/ticn/tin多层复合涂层断口sem图；(b)实施例3tin/al2o3/ticn/tin多层复合涂层底层涂层eds图。

图6实施例3tin/al2o3/ticn/tin多层复合涂层刀片退涂后基体表面sem图和eds图：(a)实施例3tin/al2o3/ticn/tin多层复合涂层退涂后基体表面形貌sem图；(b)实施例3tin/al2o3/ticn/tin多层复合涂层退涂后基体表面eds图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：硬质合金基体上tialn涂层的退除

1.退涂液原料各组分含量的确定：27.5％的双氧水含量为150ml/l、乙二胺四乙酸二钠含量为20g//l、葡萄糖酸钠含量为20g/l、多聚磷酸钠含量为3.5g/l、十二烷基硫酸钠含量为0.7g/l、氢氧化钠含量为30g/l、纯水含量为850ml/l。

2.退涂液的配制：第一步，向反应槽中加入850ml的纯水，再加入20g的乙二胺四乙酸二钠，充分搅拌得乙二胺四乙酸二钠溶液；第二步，向乙二胺四乙酸二钠溶液中加入20g的葡萄糖酸钠，充分搅拌得混合溶液l1；第三步，向混合溶液l1中加入3.5g的多聚磷酸钠，充分搅拌得混合溶液l2；第四步，向混合溶液l2中加入含量为0.7g的十二烷基硫酸钠，充分搅拌得混合溶液l3；第五步，向混合溶液l3中加入含量为30g的氢氧化钠，充分搅拌反应，冷却至室温，得混合溶液l4；第六步，向混合溶液l4中加入150ml的质量分数27.5％的双氧水，充分搅拌，即得退涂液。其中，乙二胺四乙酸二钠和葡萄糖酸钠的质量比为1:1，多聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为5:1，氢氧化钠含量大于乙二胺四乙酸二钠含量，退涂液的ph为9.8。

3、退除tialn涂层：第一步，将涂有厚度为2μmtialn涂层的刀片样品平置于塑料托盘上，然后浸泡在退涂液中，可观察到刀片表面有大量气泡产生；第二步，观察涂层刀片样品表面的颜色变化，刀片样品开始逐渐露出涂层前基体的颜色，大约待6小时后，刀片样品表面的涂层完全退除；第三步，取出刀片样品，用纯水洗净、吹干、烘干；第四步，微喷砂，除去刀片样品表面残留的保护膜，用纯水洗净、吹干、烘干。

对使用上述工艺退涂后的刀片样品进行检测，未发现有涂层残留，且与涂层前的刀片基体几乎一致。

实施例2：硬质合金基体上tialsin涂层的退除

退涂液原料各组分含量的确定：27.5％的双氧水含量为300ml/l、乙二胺四乙酸二钠含量为30g//l、葡萄糖酸钠含量为15g/l、多聚磷酸钠含量为6g/l、十二烷基硫酸钠含量为0.6g/l、氢氧化钠含量为50g/l、纯水含量为700ml/l。

2.退涂液的配制：第一步，向反应槽中加入700ml的纯水，再加入30g的乙二胺四乙酸二钠，充分搅拌得乙二胺四乙酸二钠溶液；第二步，向乙二胺四乙酸二钠溶液中加入15g的葡萄糖酸钠，充分搅拌得混合溶液l1；第三步，向混合溶液l1中加入6g的多聚磷酸钠，充分搅拌得混合溶液l2；第四步，向混合溶液l2中加入含量为0.6g的十二烷基硫酸钠，充分搅拌得混合溶液l3；第五步，向混合溶液l3中加入含量为50g的氢氧化钠，充分搅拌反应，冷却至室温，得混合溶液l4；第六步，向混合溶液l4中加入300ml的质量分数27.5％的双氧水，充分搅拌，即得退涂液。其中，乙二胺四乙酸二钠和葡萄糖酸钠的质量比为2:1，多聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为10:1，氢氧化钠含量大于乙二胺四乙酸二钠含量，退涂液的ph为10.5。

3、退除tialsin涂层：第一步，将涂有厚度为2.5μmtialsin涂层的刀片样品平置于塑料托盘上，然后浸泡在退涂液中，可观察到刀片表面有大量气泡产生；第二步，观察涂层刀片样品表面的颜色变化，刀片样品开始逐渐露出涂层前基体的颜色，大约待4小时后，刀片样品表面的涂层完全退除；第三步，取出刀片样品，用纯水洗净、吹干、烘干；第四步，微喷砂，除去刀片样品表面残留的保护膜，用纯水洗净、吹干、烘干。

对使用上述工艺退涂后的刀片样品进行检测，未发现有涂层残留，且与涂层前的刀片基体几乎一致。

实施例3：硬质合金基体上tin/al2o3/ticn/tin多层复合涂层的退除

1.退涂液原料各组分含量的确定：27.5％的双氧水含量为400ml/l、乙二胺四乙酸二钠含量为50g//l、葡萄糖酸钠含量为10g/l、多聚磷酸钠含量为8.8g/l、十二烷基硫酸钠含量为0.8g/l、氢氧化钠含量为80g/l、纯水含量为600ml/l。

2.退涂液的配制：第一步，向反应槽中加入600ml的纯水，再加入50g的乙二胺四乙酸二钠，充分搅拌得乙二胺四乙酸二钠溶液；第二步，向乙二胺四乙酸二钠溶液中加入10g的葡萄糖酸钠，充分搅拌得混合溶液l1；第三步，向混合溶液l1中加入8.8g的多聚磷酸钠，充分搅拌得混合溶液l2；第四步，向混合溶液l2中加入含量为0.8g的十二烷基硫酸钠，充分搅拌得混合溶液l3；第五步，向混合溶液l3中加入含量为80g的氢氧化钠，充分搅拌反应，冷却至室温，得混合溶液l4；第六步，向混合溶液l4中加入600ml的质量分数27.5％的双氧水，充分搅拌，即得退涂液。其中，乙二胺四乙酸二钠和葡萄糖酸钠的质量比为5:1，多聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为11:1，氢氧化钠含量大于乙二胺四乙酸二钠含量，退涂液的ph为11.2。

3.退除tin/al2o3/ticn/tin涂层：第一步，将涂有厚度为13.6μmtin/al2o3/ticn/tin涂层的刀片样品平置于塑料托盘上，然后浸泡在退涂液中，可观察到刀片表面有大量气泡产生；第二步，观察涂层刀片样品表面的颜色变化，刀片样品开始逐渐露出涂层前基体的颜色，大约待9小时后，刀片样品表面的涂层完全退除；第三步，取出刀片样品，用纯水洗净、吹干、烘干；第四步，微喷砂，除去刀片样品表面残留的保护膜，用纯水洗净、吹干、烘干。

实施例4：硬质合金基体上tialn涂层的退除

1.退涂液原料各组分含量的确定：27.5％的双氧水含量为150ml/l、乙二胺四乙酸二钠含量为20g//l、草酸钾含量为20g/l、多聚磷酸钠含量为3.5g/l、十二烷基硫酸钠含量为0.7g/l、氢氧化钠含量为30g/l、纯水含量为850ml/l。

2.退涂液的配制：第一步，向反应槽中加入850ml的纯水，再加入20g的乙二胺四乙酸二钠，充分搅拌得乙二胺四乙酸二钠溶液；第二步，向乙二胺四乙酸二钠溶液中加入20g的草酸钾，充分搅拌得混合溶液l1；第三步，向混合溶液l1中加入3.5g的多聚磷酸钠，充分搅拌得混合溶液l2；第四步，向混合溶液l2中加入含量为0.7g的十二烷基硫酸钠，充分搅拌得混合溶液l3；第五步，向混合溶液l3中加入含量为30g的氢氧化钠，充分搅拌反应，冷却至室温，得混合溶液l4；第六步，向混合溶液l4中加入150ml的质量分数27.5％的双氧水，充分搅拌，即得退涂液。其中，乙二胺四乙酸二钠和草酸钾的质量比为1:1，多聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为5:1，氢氧化钠含量大于乙二胺四乙酸二钠含量，退涂液的ph为9.9。

3、退除tialn涂层：第一步，将涂有厚度为2μmtialn涂层的刀片样品平置于塑料托盘上，然后浸泡在退涂液中，可观察到刀片表面有大量气泡产生；第二步，观察涂层刀片样品表面的颜色变化，刀片样品开始逐渐露出涂层前基体的颜色，大约待6小时后，刀片样品表面的涂层完全退除；第三步，取出刀片样品，用纯水洗净、吹干、烘干；第四步，微喷砂，除去刀片样品表面残留的保护膜，用纯水洗净、吹干、烘干。

对使用上述工艺退涂后的刀片样品进行检测，未发现有涂层残留，且与涂层前的刀片基体几乎一致。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。