專利名稱：一種退除基材表面氮化鉻膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種對基材無損傷的退除氮化鉻膜的方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)膜鍍覆技術(shù)是對材料表面進(jìn)行強(qiáng)化、提高材料性能的重要手段，因而 在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，在有些情況下，如工件經(jīng)過長期使用后， 表面的鍍層被嚴(yán)重?fù)p傷和老化或者在生產(chǎn)中，鍍層不符合品質(zhì)要求，又需要對 鍍膜進(jìn)行退除、返工重鍍處理。因此，如何在不損傷基材的情況下，將鍍層從 基材表面完全除去，是工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域面臨的一個(gè)非常重要的問題。
通常對基材表面的鍍膜進(jìn)行退鍍的方法有3種， 一是機(jī)械法，機(jī)械法操作 工藝簡單，但是對復(fù)雜零件退鍍困難，而且對基材表面的損傷比較大；二是電 解法，電解法具有退鍍速度快、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，但需專用電源， 一次性投 入大，對復(fù)雜零件退鍍困難，盲孔內(nèi)鍍層退除效果差；三是化學(xué)法，化學(xué)法投 入小，工藝簡便，對零件要求不高，適用幾何形狀復(fù)雜的工件，且可做到退鍍 均勻，使用較普遍。
氮化鉻(CrN)膜層具有高硬度、強(qiáng)抗蝕性、耐高溫氧化、超高附著性以 及可在低溫范圍(200-400°C)加工處理等特性，在機(jī)械部件、模具和五金刀具 等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。但是，目前還沒有一種能在不損傷基材表面的情況下， 有效退除氮化鉻膜層的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決目前還沒有能夠在不損傷基材表面的情況下，穩(wěn)定、
有效地退除CrN鍍層的化學(xué)退除方法的問題，提供一種能在不損傷基材表面的 情況下，有效退除氮化鉻鍍層的化學(xué)退除方法。
一種用于退除基材表面的氮化鉻膜的方法，包括將一種化學(xué)溶液與基材接 觸，還包括將與堿性溶液接觸后的基材與酸性溶液接觸。該化學(xué)溶液包括含高 錳酸鉀和堿性化合物的堿性溶液。所述堿性化合物為氫氧化鉀和/或氫氧化鈉。 其中，所述高錳酸鉀的濃度為0.01-2mol/L，所述的堿性化合物的濃度為 0.001-2mol/L。該酸性溶液為硫酸、硝酸、鹽酸中的至少一種的水溶液。酸性溶 液的濃度為0.001-10mol/L。
在所述基材與所述堿性溶液或與所述酸性溶液接觸后對基材進(jìn)行清洗、干 燥。所述基材為耐堿并耐酸的基材。
本發(fā)明提供的退除氮化鉻膜的方法能夠在不損傷耐堿并耐酸基材表面的情 況下，穩(wěn)定、有效地退除基材表面的氮化鉻膜層。


圖1為退除氮化鉻膜前的不銹鋼基材表面的X射線光電子能譜(XPS)譜圖。
圖2為退除氮化鉻膜后的不銹鋼基材表面的XPS譜圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的用于退除氮化鉻膜層的方法包括先用一種化學(xué)溶液浸泡所述氮化鉻膜基材，處理一定時(shí)間后取出基材，用水清洗、吹干，接著用一種酸性 溶液浸泡所述氮化鉻膜，除去表面生成的淺黃色氫氧化物沉淀物，然后取出基 材，用水清洗、吹干，再用上述化學(xué)溶液浸泡所述氮化鉻膜，如此循環(huán)數(shù)次。
通過XPS分析基材表面元素，若沒有檢測到氮元素，即氮化鉻鍍層已完全退除，
若還能檢測到氮元素，則還需要進(jìn)行退鍍。退鍍循環(huán)次數(shù)以測試結(jié)果顯示出氮
化鉻膜層完全退除時(shí)所需進(jìn)行循環(huán)的次數(shù)為準(zhǔn)，也可增加l-5次。其中，當(dāng)所退
除的氮化鉻膜層的厚度小于0.5(im時(shí)，酸性溶液還可以不用，即省去了用酸性
溶液浸泡基材這一步。
上述化學(xué)溶液包括含高錳酸鉀和堿性化合物的堿性溶液。 所述堿性化合物可以為現(xiàn)有的各種不與高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)的水溶性堿性化
合物，優(yōu)選為堿性金屬氫氧化物，更優(yōu)選為氫氧化鉀和/或氫氧化鈉。 所述酸性溶液為硫酸、硝酸、鹽酸中的至少一種。
所述堿性水溶液中，高錳酸鉀的濃度可以為0.05-2mol/L，優(yōu)選為0.3-lmol/L， 更優(yōu)選為0.5-0.8mol/L，堿性溶液中堿性化合物的濃度可以為0.001-2mol/L，優(yōu) 選為0.01-lmol/L，更優(yōu)選為0.2-lmol/L;所述酸性溶液的濃度可以為 0.001-10mol/L，優(yōu)選為0.01-4mol/L，更優(yōu)選為0.1-2 mol/L。
所述高錳酸鉀和堿性化合物的堿性溶液通過將高錳酸鉀和堿性化合物溶于 水制得，所述酸性溶液通過將酸性化合物溶于水或?qū)⑺嵝曰衔锼芤河盟?釋制得，高錳酸鉀、堿性化合物以及酸性化合物/酸性化合物的水溶液的用量能 夠使得到的溶液中各自的濃度在上述范圍內(nèi)即可。
本發(fā)明提供的用于退除氮化鉻膜層的方法中，用高錳酸鉀的堿性溶液浸泡 所述氮化鉻膜的時(shí)間可為2-400分鐘，優(yōu)選為5-60分鐘，更優(yōu)選為10-30分鐘；用酸性溶液浸泡所述氮化鉻膜的時(shí)間以能除去氮化鉻表面生成的淺黃色氫氧化
物沉淀物為準(zhǔn)，優(yōu)選為5-180秒鐘，更優(yōu)選為10-60秒。
本發(fā)明提供的用于退除氮化鉻膜的方法可以用于退除各種基材表面的氮化 鉻膜，所述基材優(yōu)選為耐堿并耐酸的基材。所述耐堿并耐酸的基材包括但不限 于鋼、合金鋼和鎳基合金。
下面以實(shí)施例對本發(fā)明提供的氮化鉻膜化學(xué)退除方法作進(jìn)一步描述。 實(shí)施例1
氮化鉻膜化學(xué)退除溶液制備將20g氫氧化鈉和63g高錳酸鉀溶于1升去離子 水中，攪拌混合均勻，得到高錳酸鉀濃度為0.4mol/L、氫氧化鈉濃度為0.5 mol/L 的堿性混合溶液A。 氮化鉻膜化學(xué)退除方法
1. 利用真空離子鍍膜技術(shù)(深圳市振恒實(shí)業(yè)有限公司，型號(hào)ZHC-800)在不銹 鋼(40mmx80mmxlmm,東莞市榕佳不銹鋼原材料公司，304型)表面鍍上 一層氮化鉻膜，厚度為0.3pm。
2. 將鍍有氮化鉻膜的不銹鋼基材浸入堿性混合溶液A中浸泡15分鐘，取出基 材，用水清洗干凈，熱風(fēng)吹干。
按以上操作即可將0.3^1111氮化鉻膜層完全退除，且對不銹鋼基材不造成損傷。 實(shí)施例2
氮化鉻膜化學(xué)退除溶液制備將20g氫氧化鈉和32g高錳酸鉀溶于1升去離子 水中，攪拌混合均勻，得到高錳酸鉀濃度為0.2mol/L、氫氧化鈉的濃度為0.5 mol/L的堿性混合溶液B;配制濃度為0.008 mol/L的硝酸溶液。 氮化鉻膜化學(xué)退除方法
1. 利用真空離子鍍膜技術(shù)(同實(shí)施例1)在不銹鋼(同實(shí)施例1)表面鍍上一 層氮化袼膜，厚度為0.8pm。
2. 將鍍有氮化鉻膜的不銹鋼基材浸入堿性混合溶液B中浸泡30分鐘，取出基
材，用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。
3. 將上述基材轉(zhuǎn)入上述鹽酸溶液中浸泡15秒鐘，去除氮化鉻膜層表面生成的 淺黃色沉淀物之后，取出基材，用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。
4. 重復(fù)上述2、 3步操作累計(jì)共4次。
按以上操作即可將2pm氮化鉻膜層完全退除，且對不銹鋼基材不造成損傷。
實(shí)施例3
氮化鉻膜化學(xué)退除溶液制備將8g氫氧化鈉和95g高錳酸鉀溶于1升去離子水 中，攪拌混合均勻，得到高錳酸鉀濃度為0.6mol/L、氫氧化鈉的濃度為0.2mol/L 的堿性混合溶液C;配制濃度為0. 5 mol/L的硫酸溶液。 氮化鉻膜化學(xué)退除方法
1. 利用真空離子鍍膜技術(shù)(同實(shí)施例1)在不銹鋼(同實(shí)施例1)表面鍍上一 層氮化鉻膜，厚度為3pm。
2. 將鍍有氮化鉻膜的不銹鋼基材浸入堿性混合溶液C中浸泡10分鐘，取出基 材，用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。
3. 將上述基材轉(zhuǎn)入上述硫酸中浸泡20秒鐘，去除氮化鉻膜層表面生成的淺黃 色沉淀物之后，取出基材，用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。4.重復(fù)上述2、 3步操作累計(jì)共8次。
按以上操作即可將5pm氮化鉻膜層完全退除，且對不銹鋼基材不造成損傷。
實(shí)施例4
氮化鉻膜化學(xué)退除溶液制備將0.45g氫氧化鉀和95g高錳酸鉀溶于1升去離子 水中，攪拌混合均勻，得到高錳酸鉀濃度為0.6mol/L、氫氧化鉀的濃度為
0. 008.ol/L的堿性混合溶液D;配制濃度為0.05 mol/L的鹽酸溶液。 氮化鉻膜化學(xué)退除方法
1. 利用真空離子鍍膜技術(shù)(同實(shí)施例1)在不銹鋼(同實(shí)施例1)表面鍍上一 層氮化鉻膜，厚度為4pm。
2. 將鍍有氮化鉻膜的不銹鋼基材浸入堿性混合溶液D中浸泡8分鐘，取出基材， 用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。
3. 將上述基材轉(zhuǎn)入上述硝酸溶液中浸泡30秒鐘，去除氮化鉻膜層表面生成的 淺黃色沉淀物之后，取出基材，用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。
4. 重復(fù)上述2、 3步操作累計(jì)共10次。
按以上操作即可將5pm氮化鉻膜層完全退除，且對不銹鋼基材不造成損傷。
實(shí)施例5
氮化鉻膜化學(xué)退除溶液制備將28g的氫氧化鉀和lllg的高錳酸鉀溶于1升去 離子水中，攪拌混合均勻，得到高錳酸鉀濃度為0.7mol/L、氫氧化鉀的濃度為 0.5mol/L的堿性混合溶液E;用硫酸和鹽酸配制濃度為1 mol/L的混合酸。 氮化鉻膜化學(xué)退除方法1. 利用真空離子鍍膜技術(shù)(同實(shí)施例1)在不銹鋼(同實(shí)施例1)表面鍍上一
層氮化鉻膜，厚度為5pm。
2. 將鍍有氮化鉻膜的不銹鋼基材浸入堿性混合溶液E中浸泡15分鐘，取出基 材，用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。
3. 將上述基材轉(zhuǎn)入上述混合酸溶液中浸泡15秒鐘，去除氮化鉻膜層表面生成 的淺黃色沉淀物之后，取出基材，用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。
4. 重復(fù)上述2、 3步操作累計(jì)共10次。
按以上操作即可將5pm氮化鉻膜層完全退除，且對不銹鋼基材不造成損傷。
實(shí)施例6
氮化鉻膜化學(xué)退除溶液制備將28g的氫氧化鉀和190g的高錳酸鉀溶于1升去 離子水中，攪拌混合均勻，得到高錳酸鉀濃度為1.2mol/L、氫氧化鉀的濃度為
0. 5.ol/L的堿性混合溶液F;用硝酸和鹽酸配制濃度為5mol/L的混合酸。 氮化鉻膜化學(xué)退除方法-
1. 利用真空離子鍍膜技術(shù)(同實(shí)施例1)在不銹鋼(同實(shí)施例1)表面鍍上一 層氮化鉻膜，厚度為5pm。
2. 將鍍有氮化鉻膜的不銹鋼基材浸入堿性混合溶液F中浸泡15分鐘，取出基 材，用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。
3. 將上述基材轉(zhuǎn)入上述混合酸溶液中浸泡15秒鐘，去除氮化鉻膜層表面生成 的淺黃色沉淀物之后，取出基材，用水沖洗干凈，熱風(fēng)吹干。
4. 重復(fù)上述2、 3步操作累計(jì)共8次。
按以上操作即可將5pm氮化鉻膜層完全退除，且對不銹鋼基材不造成損傷。實(shí)施例7-12
將實(shí)施例1-6中的基材(不銹鋼)替換為高速鋼(40mmX80mmXlmm，深圳 市恒隆模具鋼材有限公司，M2型)，氮化鉻膜化學(xué)退除溶液的組分和制備方法， 以及氮化鉻膜的化學(xué)退除方法都不變。
經(jīng)退鍍液處理后，高速鋼基材表面氮化鉻膜層完全退除，且基材表面未被 損傷。
實(shí)施例13-18
將實(shí)施例l-6中的基材(不銹鋼)替換為鎳基合金(40mmx80mmxlmm，上海
鷹霸金屬材料有限公司，800H型)，氮化鉻膜化學(xué)退除溶液的組分和制備方法，
以及氮化鉻膜化學(xué)退除方法都不變。
經(jīng)退鍍液處理后，通過XPS檢測鎳基合金基材表面氮化鉻膜層完全退除，
且基材表面未被損傷。
對實(shí)施例1退鍍前后的基材表面進(jìn)行XPS測試，測試條件如下
X射線光電子能譜儀美國Pffl公司的PHI5800多功能X射線光電子能譜
儀；
儀器配置及測試條件激發(fā)源為單色的A1的X射線，分析直徑為O800微 米，用電子中和槍對元素結(jié)合能進(jìn)行荷電效應(yīng)校正； 儀器數(shù)據(jù)處理軟件為multipark; 儀器分辨率Ag3d5/2 0.5eV; 工作真空度3xl(T9torr;
室內(nèi)無腐蝕性氣體、強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾。測試得到退鍍前后基材表面的x射線光電子能譜特征峰，分別為圖l和圖
2所示。
圖1中XPS譜圖顯示退鍍前的不銹鋼基材表面含有氮元素；圖2中XPS譜 圖顯示，退鍍后基材表面不含氮元素。綜上所述，附圖1和2說明氮化鉻鍍層 已完全退除。
對上述實(shí)施例1-實(shí)施例18的氮化鉻膜退除效果進(jìn)行目測，退鍍前后基材表 面顏色不同，且退鍍后基材表面顏色與未鍍膜基材表面顏色一致；退鍍后基材 表面與未鍍膜基材表面相比，未出現(xiàn)粗糙、凹槽等受損傷的現(xiàn)象。因此，利用 本發(fā)明的退鍍方法能有效地退除所述氮化鉻膜，而且基材未受到損傷。
權(quán)利要求
1. 一種用于退除基材表面的氮化鉻膜的方法，包括將一種化學(xué)溶液與基材接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將與權(quán)利要求1所述的化學(xué)溶液接 觸后的基材與一種酸性溶液接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)溶液包括含高錳酸 鉀和堿性化合物的堿性溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述堿性化合物為氫氧化鉀和/或氫 氧化鈉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述高錳酸鉀的濃度為0.01-2mol/L。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述的堿性化合物的濃度為 0.001-2mol/L。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該酸性溶液為硫酸、硝酸、鹽酸中的至少 一種的水溶液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中酸性溶液的濃度為0.001-10mol/L。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l和/或2所述的方法，還包括在所述基材與所述堿性溶液 或與所述酸性溶液接觸后對基材進(jìn)行清洗、干燥。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基材為耐堿并耐酸基材。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于退除氮化鉻膜的化學(xué)退除方法，該方法包括將一種化學(xué)溶液與氮化鉻膜接觸一段時(shí)間，然后用水清洗基材、吹干，再將一種酸性溶液與氮化鉻膜接觸，用水清洗基材、吹干，重復(fù)上述步驟直至氮化鉻膜完全退除。本發(fā)明提供的用于退除氮化鉻膜的方法能夠在不損傷耐堿、耐酸基材表面的情況下，穩(wěn)定、有效地退除基材表面的氮化鉻鍍層。
文檔編號(hào)C23G1/00GK101457365SQ20071012507
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者薛文硯, 云 陳, 梁 陳 申請人:比亞迪股份有限公司