專利名稱：一種去除涂層硬質(zhì)合金表面涂層物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂層硬質(zhì)合金技術(shù)，具體地說是涉及一種去除涂層硬質(zhì)合金表面涂層物的方法。
背景技術(shù)：
涂層硬質(zhì)合金是采用一定的涂層技術(shù)，如化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)及等離子化學氣相沉積法(PCVD)等，將TiC、TiN、TiCN、SiC、Al2O3及硼化物等難熔硬質(zhì)物涂層在硬質(zhì)合金基體上而形成的一種新型工具材料，其工具性能根據(jù)所涂層的物質(zhì)不同而有所區(qū)別。
涂層硬質(zhì)合金的發(fā)展時間不長，但該技術(shù)的應用領(lǐng)域非常廣泛?，F(xiàn)在的數(shù)控硬質(zhì)合金刀片，幾乎都進行了涂層。目前國內(nèi)外的涂層硬質(zhì)合金生產(chǎn)量也相當大，市場前景十分廣闊。
由于涂層硬質(zhì)合金應用廣泛，所以其產(chǎn)量相當大，尤其是國外的廢舊涂層刀片，大量涌入我國廢合金市場。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國可以回收利用的廢舊涂層硬質(zhì)合金，數(shù)量可達到每年100噸左右！且隨著涂層硬質(zhì)合金的市場領(lǐng)域、應用的不斷擴大，產(chǎn)量的不斷增漲，市場上廢舊涂層硬質(zhì)合金的量也將不斷增加。
由于涂層物與硬質(zhì)合金基體結(jié)合緊密，耐磨、耐腐蝕性高，且結(jié)構(gòu)復雜，要想使二者完全達到分離十分困難。目前國內(nèi)大型的廢合金回收企業(yè)對涂層類廢合金的回收處理均未找到一種經(jīng)濟、實用的方法。一些小型的廢合金回收企業(yè)，或是未加以去除表面涂層處理，或是進行一些不適用的方法處理(如酸處理、噴砂或機械球磨等處理)，這樣的結(jié)果，致使一些雜質(zhì)或有害成分混入回收料中，最終的回收產(chǎn)品質(zhì)量低劣，既攪壞了一方市場，也造成了其他企業(yè)甚至國家的經(jīng)濟或資源損失。
把目前處理涂層硬質(zhì)合金的方法概括起來，大致分為化學處理法和物理處理法。所謂化學處理法即上述的酸處理法，而物理處理法即噴砂處理、機械球磨處理等方法。
在上述的處理方法中，化學處理(酸處理)法，存在以下不足首先是影響環(huán)保；此外由于酸的腐蝕性極大，而目前又沒有相關(guān)設備能夠使涂層硬質(zhì)合金在完全封閉或安全的環(huán)境下進行酸溶處理，同時在處理過程中需要不斷翻動或攪拌產(chǎn)品才能達到一定的處理效果，所以在處理時易灼傷操作者，存在有安全隱患；其次是處理對象有限，由于涂層成分較多，一種酸根本無法處理多種類型的涂層，甚至有些成分根本不與酸反應，所以這種方法不具有廣泛性，操作也較復雜；物理處理(噴砂處理)法是采用金剛石砂經(jīng)過高壓直接噴射到涂層表面上進行處理，但是涂層成分的耐磨性本來就高，而且經(jīng)過各種方法涂層后，涂層物與合金基體已結(jié)合為一體，再加上涂層合金基體形狀的復雜性，這一方法也無法有效地去除掉表面涂層；球磨法與噴砂法的機理相近，結(jié)果也與噴砂法一樣，所以這些方法均不可取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點而提供一種安全、環(huán)保、操作簡單、涂層物去除完全的去除涂層硬質(zhì)合金表面涂層物的方法。
本專利方法的思路是來源于涂層硬質(zhì)合金的形成機理，并結(jié)合金屬的物理性能和硬質(zhì)合金燒結(jié)理論而進行。下面對去涂層的機理作一簡要剖析。
目前，涂層硬質(zhì)合金的生產(chǎn)方法主要還是化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)及等離子化學氣相沉積法(PCVD)等。以“CVD”法制取TiC、TiN涂層為例，其反應通式如下碳化物氮化物從TiC、TiN的沉積條件可以得知，在氫氣氛或氫氮氣氛作用下，它們的沉積溫度都約在1000-1100℃左右。也就是說，合金基體還沒有達到液相狀態(tài)。根據(jù)金屬的物理性質(zhì)可以得知，當金屬加熱達到熔點處時，液態(tài)金屬的熱容比固態(tài)的大，從而熱膨脹系數(shù)也會發(fā)生變化。本實驗將復合涂層合金在真空燒結(jié)爐中加熱到高于其涂層溫度時，粘結(jié)相基本達到液相狀態(tài)，涂層物與合金基體的熱膨脹系數(shù)發(fā)生有序到無序的轉(zhuǎn)變，加上在燒結(jié)機理(擴散、流動及物理化學反應等綜合)作用下，促使涂層物與合金基體剝離分開，并在爐內(nèi)氣氛的作用下分解和排出。
因此，本發(fā)明設計了如下技術(shù)方案即在真空、氫氣或碳氣氛條件下，將硬質(zhì)合金制品在1000℃至1600℃的高溫保溫30-180分鐘，使涂層物揮發(fā)掉，得到無涂層的硬質(zhì)合金。
其中，對硬質(zhì)合金制品進行加熱保溫的設備可以采用真空爐、氫氣鉬絲燒結(jié)爐或碳化爐。
需要說明的是，真空爐燒結(jié)和氫氣鉬絲燒結(jié)爐的原來用途是用于硬質(zhì)合金生產(chǎn)過程中壓坯的燒結(jié)，而碳化爐是用于硬質(zhì)合金原料粉末的碳化，這些設備從未使用到去除涂層硬質(zhì)合金表面涂層物方面，利用這些設備進行去涂層處理是本發(fā)明的重點。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點從本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明方法簡單易行，可以處理的對象更廣泛，處理后的硬質(zhì)合金不會影響環(huán)境，更加安全，而且硬質(zhì)合金表面廢舊涂層去除更加完全，回收的硬質(zhì)合金可加工性更高。


圖1處理前的有廢舊涂層的硬質(zhì)合金圖片；圖2采用本發(fā)明去除涂層后的硬質(zhì)合金圖片；圖3處理前的有廢舊涂層的硬質(zhì)合金電鏡掃描圖(放大3000倍)；圖4用本發(fā)明處理后的硬質(zhì)合金基體電鏡掃描圖(放大1500倍)；
圖5本發(fā)明方法處理后的能譜圖；圖6本發(fā)明方法處理后結(jié)果圖表；具體實施方式
由于涂層硬質(zhì)合金表面的涂層物較多，有TiC、TiN、TiCN、SiC、Al2O3及硼化物等，且生產(chǎn)方法和工藝也各有不同，因而在此對各種涂層物的涂層方法及形成機理不作祥述。介于目前市場上較多見的是TiC、TiN、TiCN等的涂層物，下面主要列舉的就是將合金基體表面的(TiC、TiN、TiCN等)涂層物去除的實例，但本發(fā)明并不限于這些例子。
在真空、氫氣或碳氣氛條件下，將涂層硬質(zhì)合金刀片在1000℃至1600℃的高溫保溫30-180分鐘，使涂層物揮發(fā)掉，得到無涂層的硬質(zhì)合金，具體情況見下表涂層刀片的去涂層處理實施例列表
從圖1和圖2中通過肉眼可以看出，通過本方法的處理，硬質(zhì)合金表面的涂層物去除效果較好；將未處理的TiC、TiN復合涂層刀片和真空處理后的復合涂層刀片進行電鏡掃描分析，以鑒定其表面是否殘留有涂層成分，結(jié)果分別見圖3、圖4。
從圖3可以很明顯地看出涂層物與基體的結(jié)合狀況。圖4是經(jīng)過本方法處理后的電鏡掃描圖，可以看出，該合金基體上部已經(jīng)沒有涂層物，從表層到內(nèi)層，合金的相組織基本一致，說明合金基體表面的涂層物已經(jīng)完全去掉。
將采用本方法處理后的復合涂層刀片進行能譜分析，結(jié)果見圖5、圖6。從分析結(jié)果可以看出通過本方法去涂層處理后，合金基體表面元素的組成情況。其中能譜圖的峰值表示原子在某電子層的能量狀況，而結(jié)果圖表的定量分析結(jié)果中沒有“N”的組分，表明此種涂層成分通過處理已經(jīng)完全分解掉。至于結(jié)果中有Ti存在，應該是合金基體中含有“Ti”的緣故，且從圖4上可以看出，合金基體表面上的TiC涂層已經(jīng)不存在。因此可以說明，在高于涂層溫度下進行燒結(jié)處理，可以完全去掉合金表面的TiC、TiN涂層物。
將實施例8去涂層處理后的刀片進行回收處理，制備成混合料，分析該混合料的成分含量，并與《硬質(zhì)合金用再生混合料》的企業(yè)標準(Q/74469685-6.4-2004)進行對比，結(jié)果如下表
從以上的分析結(jié)果可以看出，經(jīng)過此方法回收的原料，質(zhì)量完全達到標準要求，可以用它制作各種硬質(zhì)合金制品。
權(quán)利要求
1.一種去除涂層硬質(zhì)合金表面涂層物的方法，其特征是在真空、氫氣或碳氣氛條件下，將涂層硬質(zhì)合金制品通過1000℃至1600℃的高溫并保溫30-180分鐘，使涂層物揮發(fā)掉，從而得到無涂層的硬質(zhì)合金基體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除涂層硬質(zhì)合金表面涂層物的方法，其特征在于是采用真空爐對硬質(zhì)合金制品進行加熱保溫的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除涂層硬質(zhì)合金表面涂層物的方法，其特征在于是采用氫氣鉬絲燒結(jié)爐對硬質(zhì)合金制品進行加熱保溫的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除涂層硬質(zhì)合金表面涂層物的方法，其特征在于是采用碳化爐對硬質(zhì)合金制品進行加熱保溫的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除涂層硬質(zhì)合金表面涂層物的方法，在真空爐、氫氣鉬絲燒結(jié)爐或碳化爐中，將涂層硬質(zhì)合金制品在1000℃至1600℃的高溫保溫30－180分鐘，使涂層物揮發(fā)掉，得到無涂層的硬質(zhì)合金基體。從本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明方法簡單易行，可以處理的對象更廣泛，處理方法不會影響環(huán)境，更加安全，而且涂層硬質(zhì)合金表面涂層物的去除更加完全，回收的硬質(zhì)合金可加工利用性更高。
文檔編號C23F4/02GK1696350SQ20051002109
公開日2005年11月16日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者吳子軍 申請人:自貢科瑞德新材料有限責任公司