專利名稱：一種去除涂層硬質合金表面涂層物的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種涂層硬質合金技術，具體地說是涉及一種去除涂層硬質合金表面涂層物的方法。
背景技術：
涂層硬質合金是采用一定的涂層技術，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物涂層在硬質合金基體上而形成的一種新型工具材料，其工具性能根據所涂層的物質不同而有所區(qū)別。
涂層硬質合金的發(fā)展時間不長，但該技術的應用領域非常廣泛?，F(xiàn)在的數控硬質合金刀片，幾乎都進行了涂層。目前國內外的涂層硬質合金生產量也相當大，市場前景十分廣闊。
由于涂層硬質合金應用廣泛，所以其產量相當大，尤其是國外的廢舊涂層刀片，大量涌入我國廢合金市場。據不完全統(tǒng)計，目前我國可以回收利用的廢舊涂層硬質合金，數量可達到每年100噸左右！且隨著涂層硬質合金的市場領域、應用的不斷擴大，產量的不斷增漲，市場上廢舊涂層硬質合金的量也將不斷增加。
由于涂層物與硬質合金基體結合緊密，耐磨、耐腐蝕性高，且結構復雜，要想使二者完全達到分離十分困難。目前國內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)，這樣的結果，致使一些雜質或有害成分混入回收料中，最終的回收產品質量低劣，既攪壞了一方市場，也造成了其他企業(yè)甚至國家的經濟或資源損失。
把目前處理涂層硬質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，而目前又沒有相關設備能夠使涂層硬質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，而且經過各種方法涂層后，涂層物與合金基體已結合為一體，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，結果也與噴砂法一樣，所以這些方法均不可取。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術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合金的形成機理，并結合金屬的物理性能和硬質合金燒結理論而進行。下面對去涂層的機理作一簡要剖析。
目前，涂層硬質合金的生產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)。根據金屬的物理性質可以得知，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，從而熱膨脹系數也會發(fā)生變化。本實驗將復合涂層合金在真空燒結爐中加熱到高于其涂層溫度時，粘結相基本達到液相狀態(tài)，涂層物與合金基體的熱膨脹系數發(fā)生有序到無序的轉變，加上在燒結機理(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，并在爐內氣氛的作用下分解和排出。
因此，本發(fā)明設計了如下技術方案即在真空、氫氣或碳氣氛條件下，將硬質合金制品在1000℃至1600℃的高溫保溫30-180分鐘，使涂層物揮發(fā)掉，得到無涂層的硬質合金。
其中，對硬質合金制品進行加熱保溫的設備可以采用真空爐、氫氣鉬絲燒結爐或碳化爐。
需要說明的是，真空爐燒結和氫氣鉬絲燒結爐的原來用途是用于硬質合金生產過程中壓坯的燒結，而碳化爐是用于硬質合金原料粉末的碳化，這些設備從未使用到去除涂層硬質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)有技術有如下優(yōu)點從本發(fā)明的技術方案可以看出，本發(fā)明方法簡單易行，可以處理的對象更廣泛，處理后的硬質合金不會影響環(huán)境，更加安全，而且硬質合金表面廢舊涂層去除更加完全，回收的硬質合金可加工性更高。


圖1處理前的有廢舊涂層的硬質合金圖片；圖2采用本發(fā)明去除涂層后的硬質合金圖片；圖3處理前的有廢舊涂層的硬質合金電鏡掃描圖(放大3000倍)；圖4用本發(fā)明處理后的硬質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)明方法處理后結果圖表；具體實施方式
由于涂層硬質合金表面的涂層物較多，有TiC、TiN、TiCN、SiC、Al2O3及硼化物等，且生產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合狀況。圖4是經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沒有涂層物，從表層到內層，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，結果見圖5、圖6。從分析結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，而結果圖表的定量分析結果中沒有“N”的組分，表明此種涂層成分通過處理已經完全分解掉。至于結果中有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涂層已經不存在。因此可以說明，在高于涂層溫度下進行燒結處理，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《硬質合金用再生混合料》的企業(yè)標準(Q/74469685-6.4-2004)進行對比，結果如下表
從以上的分析結果可以看出，經過此方法回收的原料，質量完全達到標準要求，可以用它制作各種硬質合金制品。
權利要求
1.一種去除涂層硬質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合金基體。
2.根據權利要求1所述的去除涂層硬質合金表面涂層物的方法，其特征在于是采用真空爐對硬質合金制品進行加熱保溫的。
3.根據權利要求1所述的去除涂層硬質合金表面涂層物的方法，其特征在于是采用氫氣鉬絲燒結爐對硬質合金制品進行加熱保溫的。
4.根據權利要求1所述的去除涂層硬質合金表面涂層物的方法，其特征在于是采用碳化爐對硬質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合金表面涂層物的方法，在真空爐、氫氣鉬絲燒結爐或碳化爐中，將涂層硬質合金制品在1000℃至1600℃的高溫保溫30－180分鐘，使涂層物揮發(fā)掉，得到無涂層的硬質合金基體。從本發(fā)明的技術方案可以看出，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，而且涂層硬質合金表面涂層物的去除更加完全，回收的硬質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