JPH06228778A - 超硬合金表面のチタンコーティング被膜の化学的除去剤及び除去方法 - Google Patents

超硬合金表面のチタンコーティング被膜の化学的除去剤及び除去方法

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JPH06228778A
JPH06228778A JP5032434A JP3243493A JPH06228778A JP H06228778 A JPH06228778 A JP H06228778A JP 5032434 A JP5032434 A JP 5032434A JP 3243493 A JP3243493 A JP 3243493A JP H06228778 A JPH06228778 A JP H06228778A
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
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Abstract

(57)【要約】 【目的】化学的処理液への浸漬により、超硬合金の表面
性状の劣化を引き起こすことなく、チタンコーティング
被膜の除去を可能ならしめ、再コーティングに必要な清
浄な素地面を得るとともに、非コーティング部分の劣化
もない超硬合金面を得ることを可能としたチタンコーテ
ィング被覆の化学的除去剤及び除去方法を提供する。 【構成】親プロトン性溶媒を主体とする有機溶媒を35
〜65容量パーセント、フッ化アルカリ塩の少なくとも
1種を1〜5重量%、リン酸アルカリ塩のうちの少なく
とも1種を1〜10重量%、次亜硫酸アルカリのうちの
少なくとも1種、水溶性高分子、有機酸の少なくとも1
種を0.1〜5重量%、イミン化合物からなる界面活性
剤の少なくとも1種を0.01〜1重量%、を包含する
化学的除去剤、さらにこの化学的除去剤を用いて超硬合
金表面からチタンコーティング被膜を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超硬合金製の加工物の
表面に施されたチタン及び窒化チタン、炭窒化チタン、
炭化チタン等のチタン化合物のコーティング被膜(以
下、被膜という)の除去を容易にし、かつ超硬合金素地
の硬度等の表面品質を劣化させることなく、再コーティ
ングをも可能ならしめることを目的とした、チタンコー
ティング被膜の除去剤及び除去方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】チタンコーティング被膜を有する超硬合
金製の加工物は、耐摩耗品として使用される場合が多い
が、摩耗が進行したとき再整形して再使用されることが
ある。かかる再整形工程は、主として研磨加工によって
なされている。しかしながら、放電加工品のように複雑
な形状のものには再整形加工が難しく、これを実行する
としても部分的に加工が施されるのみである。したがっ
て、その寸法精度の厳しさゆえに超硬合金の加工物が摩
耗した場合は破棄されることが普通である。しかしなが
ら、超硬合金を用いた工具は高価であり、再整形後再使
用出来る技術の開発が望まれていた。チタンコーティン
グを施した工具の再整形・再使用に必要な技術として
は、研削加工に代表される機械加工技術以外に、超硬合
金の加工物上のチタンコーティング被膜を除去する技術
が必要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、メッキの剥離
のように電解剥離、化学剥離を行うと、超硬合金素地の
劣化が激しく、特に刃物においては使用に耐え得ないこ
とが問題となつている。即ち、チタンコーティング被膜
の除去は、主体である研削加工では作業性が悪く、加工
できる形状が限られている。とくに、放電加工で製作さ
れた複雑形状加工物に対しては困難である。複雑形状の
加工物のチタンコーティング被膜の除去には、化学処理
液による浸漬処理が最良である。既存の化学処理法とし
ては、チタン及びチタン合金等の加工物の酸化被膜除
去、光沢化処理(特開昭60-207725 号公報, 特開昭62-1
67895 号公報, 特開平1-272785号公報, 特開平3-49688
公報を参照)があるが、これらの方法では超硬合金素地
の硬度劣化、光沢劣化が激しい。また、部分的にチタン
コーティング被膜がある場合は被膜のない部分の劣化が
目立って大きい。これは、超硬合金はタングステン、チ
タン、タンタル、ニオブ等の炭化物粒子とコバルトの集
合体であり局部電池作用により選択的腐食を受けやすく
表面が荒れやすいためと考えられる。
【0004】本発明は、化学的処理液への浸漬により、
超硬合金の表面性状の劣化を引き起こすことなく、チタ
ンコーティング被膜の除去を可能ならしめ、再コーティ
ングに必要な清浄な素地面を得るとともに、非コーティ
ング部分の劣化もない超硬合金面を得ることを可能とし
たチタンコーティング被覆の化学的除去剤及び除去方法
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の溶剤混合水溶液
に、10〜40℃の温度範囲で窒化チタン・炭窒化チタ
ン・炭化チタン等のチタン化合物のコーティング被膜を
施した超硬合金製の加工物を浸漬することにより、加工
物の超硬合金素地を劣化させることなくチタンコーティ
ング被膜を除去できることがわかった。この混合液に含
まれる親プロトン溶媒としては、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド、ピリジン、ヘキサメチルホ
スホルアミド等があげられるが取扱性の容易さからジメ
チルスルホキシドが最良である。この混合水溶液は、コ
バルト、タングステン等の又はこれらの化合物の溶出を
電気化学的に抑制する効果があるが、その濃度が30容
量%以下では、その効果が弱く、長時間浸漬で特にコバ
ルトの溶出が顕著であり、65容量%以上ではチタンコ
ーティング被膜の除去が完全ではない。ジメチルスルホ
キシドの凝固温度は18.5℃であり約20℃以下で析
出してくる。溶液中のジメチルスルホキシドが析出する
と溶液の性質が変化するため、チタンコーティング被膜
の除去が不完全となり、超硬表面の光輝度も劣化する。
このことを防止するために、20容量%以下のアルコー
ル系溶剤の添加が効果的である。
【0006】この溶剤混合水溶液に含まれるフッ化アル
カリは、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウ
ム、フッ化ナトリウム、 フッ化カリウムを示し、1重量
%以下では被膜の除去が不完全であり、5重量%以上で
は表面の劣化層が顕著である。リン酸アルカリ塩は、具
体的には、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウ
ム、リン酸カリウム、リン酸水素カリウム、トリポリリ
ン酸等があげられる。リン酸アルカリ塩は、特にコバル
トと不溶性化合物をつくるがチタンとも不溶性化合物を
つくるため、10重量%以上ではコーテイング被膜の除
去が不完全であり、1重量%以下では超硬合金の表面層
に劣化がみられた。
【0007】タングステン及びその化合物は、過酸化水
素水等の酸化性水溶液中ではpH6.5〜7.5以外の
酸性でもアルカリ性でもタングステン酸化合物をつくり
やすく、超硬合金表面が変色してくるが、次亜硫酸アル
カリ、有機酸、水溶性高分子等を添加することにより、
その光輝度の劣化を防止することができる。次亜硫酸ア
ルカリとしては、ナトリウム塩、カリウム塩等があげら
れる。また有機酸として、タンニン酸、不飽和脂肪酸等
がある。水溶性高分子として、デンプン、ゼラチン、メ
チルセルローズ等があげられる。いずれも、所定量以上
では除去速度が遅く、被膜の除去が不完全となる。界面
活性剤としては、ジエタノールアミン、ジプロピルアミ
ン等のイミン化合物が最適であり、添加量が多くなると
被膜の除去速度が遅くなる傾向にある。
【0008】反応の機構として、チタン化合物は、フッ
化アルカリのフツ化水素酸によりフッ化チタン化合物と
なるが、その反応は遅い。ここに、過酸化水素を添加し
て過酸化物を形成してやれば反応が速やかになる。しか
し、この反応は超硬合金の成分であるコバルトにも起
り、しかも電気化学的に他の成分よりもイオン化しやす
いため優先的に溶け出す。そこで、例えばジメチルスル
ホキシドの混合溶媒にすれば、フッ化アルカリの解離度
が水溶液中に比してかなり小さくなる。よって、超硬素
地の電気化学的腐食を抑制できる。また、フッ化チタン
化合物はジメチルスルホキシド溶液に可溶性であるが超
硬合金の他の成分のフッ化物は難溶性であるがゆえにチ
タン化合物のみを優先的に超硬素地から除去できる。反
応を微視的に均一化するため、電気メッキ等で利用され
ている水溶性高分子剤を添加すれば、光沢性と平滑性を
向上できる。超硬素地の耐食性をより完全にするために
有機酸及び界面活性剤を添加するば、その物理的、化学
的な吸着被膜により腐食を防止できる。特に、不飽和脂
肪酸とイミンとの縮合物は防錆効果が大きい。
【0009】安定したチタンコーティング被膜の除去速
度を得るため処理温度は、20〜30℃であり、処理温
度が低いほど除去速度が遅く、温度が高いほど素地の表
面性状が悪くなる。除去速度は、油分付着等の清浄度の
程度、撹拌の有無にもよるが、1時間当たり0.05〜
0.1μm程度である。
【0010】そこで本発明は、ジメチルホルムアミド・
ジメチルスルホキシド・ピリジン・ヘキサメチルホスホ
ルアミド等からなる親プロトン性溶媒を主体とする有機
溶媒を35〜65容量パーセント、フッ化アンモニウム
・フッ化カリウム・フッ化ナトリウム・フッ化カリウム
からなるフッ化アルカリ塩の少なくとも1種を1〜5重
量%、リン酸アンモニウム・リン酸水素アンモニウム・
リン酸カリウム・リン酸水素カリウム・トリポリリン酸
からなるリン酸アルカリ塩のうちの少なくとも1種を1
〜10重量%、ナトリウム塩・カリウム塩からなる次亜
硫酸アルカリのうちの少なくとも1種、デンプン・ゼラ
チン・メチルセルローズ等からなる水溶性高分子、タン
ニン酸・不飽和脂肪酸等の有機酸の少なくとも1種を
0.1〜5重量%、ジエタノールアミン・ジプロピルア
ミン等のイミン化合物からなる界面活性剤の少なくとも
1種を0.01〜1重量%、を包含することを特徴とす
る超硬合金表面のチタンコーティング被膜の被膜の化学
的除去剤、及び該化学的除去剤を用いた除去方法を提供
する。
【0011】
【実施例】
(実施例1)超硬合金(組成:WC 73%,TiC
8%,TaC 6%,NbC 3%,Co 10%)で
加工されたドリルの事例について説明する。ドリルの表
面は、イオンプレーティング法により、窒化チタンと炭
化チタンとの複合被膜が長さ100mmの刃部55mm
に施されている。被膜の厚さは3μmである。柄部の4
5mmの超硬合金表面には、レーザにより文字が描かれ
ている。上記の径8mmのドリルを下記の条件の除去液
に30℃、80時間浸漬した。 フッ化アンモニウム 20g/l 次亜硫酸水素Na 10g/l ポリリン酸Na 10g/l タンニン酸 5g/l 澱粉 5g/l ジエチレントリアミン 0.5cc/l ジメチルスルホキシド 55vol% 過酸化水素 15vol% なお、処理液は、温度を均一に保つために温水浴にして
ある。
【0012】被膜除去後、水洗乾燥して再びイオンプレ
ーティング法で窒化チタンと炭化チタンとの複合被膜を
ドリル表面に形成して穴明け試験を行ったところ、84
0以上の穴が正常に明けられた。また、柄部の光沢及び
文字には異常が認められなかった。なお、使用する有機
溶剤としてジメチルホルムアミド、ピリジンでも被膜の
除去が可能であるが、毒性および臭気の関係でジメチル
スルホキシドが最適である。有機溶剤の量に比例して除
去時間が長くなり、量が少ないと表面が白化傾向にな
る。また、フッ化アルカリは、Na,Kの塩よりもアン
モニウム塩のほうが除去時間が短くなる。その濃度は、
高いほど除去時間が短くなる。その濃度は、高いほど除
去時間が短くなるが表面表面コバルトが溶出傾向とな
り、ドリルの刃先が欠けやすくなる。リン酸アルカリ塩
の添加は、表面の光沢向上に効果があるが、濃度が高く
なると被膜が除去できなくなる。界面活性剤の添加は、
被膜の除去の均一化と時間短縮に効果があるが、濃度が
高いと光沢が劣化傾向になる。澱粉、ゼラチン等の添加
は、表面の光沢向上に効果があるが、濃度が高いと除去
時間が長くなり、除去処理後の水洗乾燥で超硬表面に残
る傾向がある。
【0013】(実施例2)次に、超硬合金(組成:WC
80.2%,VC 0.4%,Cr3 2 0.8%,
Co 17%,)のエンドミルの場合について説明す
る。エンドミルの表面は、イオンプレーティング法によ
り窒化チタン被覆が施されている。被覆の厚さは3μm
である。上記の径10mmのエンドミルの表面を次の条
件の除去液に20℃で80時間浸漬した。 フッ化アンモニウム 20g/l 次亜硫酸水素Na 10g/l リン酸水素K 10g/l タンニン酸 5g/l オレイン酸 0.5cc/l 澱粉 5g/l ジエチレントリアミン 0.5cc/l ジメチルスルホキシド 45vol% ポリエチレングリコール 10vol% 過酸化水素 15vol% なお、処理液は、温度を均一に保つために温水浴にして
ある。
【0014】被膜除去のために実施例1の液組成でも良
いが、液温が低い場合ポリエチレングリコール、エタノ
ール等の添加が均一に被膜を除去するのに効果がある。
オレイン酸は、製品の表面の光輝度の向上に効果があ
る。被膜除去後、水洗乾燥して再びイオンプレーティン
グ法で窒化チタン被膜をエンドミル表面に形成した。新
品と同程度のものが得られた。
【0015】その他、表1に示される種々の組成を有す
る本発明の化学除去液1〜7に示す実施例及び8〜10
に示す比較例を23〜27℃の温度条件で処理してから
水洗後乾燥して得られた試料表面の状態を硬度、肉眼で
観察した。これらの結果も表1に示した。この結果から
分かるように、本発明による化学除去液によれば素地の
光輝度、硬度劣化のないドリルが得られた。
【0016】
【表1】
【0017】本発明によれば浸漬処理だけで、超硬合金
上のチタンコーティング被膜を除去でき、しかも工具と
しての性能は、新品と同等以上になることがわかった
(表2)。それによって、超硬コーティング加工物のリ
サイクルがより容易になり、さらに加工工程の簡略化が
図れ産業上非常に有益である。
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】本発明係わる超硬合金表面のチタンコー
ティング被膜の化学的除去剤は、上記のような組成を有
するのであるから、超硬合金を構成するタングステン、
チタン、タンタル、ニオブ等の炭化物粒子とコバルトの
集合体である局部電池作用の発生がなく、このために選
択的腐食を受けて超硬合金表面形状の劣化が防止され
た。特に切削工具に用いられた超硬合金においては、か
かる劣化が生じないので高価な超硬合金工具の再利用が
可能であるので、長寿命のものを提供することが可能と
なった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジメチルホルムアミド・ジメチルスルホ
    キシド・ピリジン・ヘキサメチルホスホルアミド等から
    なる親プロトン性溶媒を主体とする有機溶媒を35〜6
    5容量パーセント、フッ化アンモニウム・フッ化カリウ
    ム・フッ化ナトリウム・フッ化カリウムからなるフッ化
    アルカリ塩の少なくとも1種を1〜5重量%、リン酸ア
    ンモニウム・リン酸水素アンモニウム・リン酸カリウム
    ・リン酸水素カリウム・トリポリリン酸からなるリン酸
    アルカリ塩のうちの少なくとも1種を1〜10重量%、
    ナトリウム塩・カリウム塩からなる次亜硫酸アルカリの
    うちの少なくとも1種、デンプン・ゼラチン・メチルセ
    ルローズ等からなる水溶性高分子、タンニン酸・不飽和
    脂肪酸等の有機酸の少なくとも1種を0.1〜5重量
    %、ジエタノールアミン・ジプロピルアミン等のイミン
    化合物からなる界面活性剤の少なくとも1種を0.01
    〜1重量%、を包含することを特徴とする超硬合金表面
    のチタンコーティング被膜の被膜の化学的除去剤。
  2. 【請求項2】 過酸化水素を2〜7重量%を含む10〜
    40℃の温度の溶剤混合水溶液に、ジメチルホルムアミ
    ド・ジメチルスルホキシド・ピリジン・ヘキサメチルホ
    スホルアミド等からなる親プロトン性溶媒を主体とする
    有機溶媒を35〜65容量パーセント、フッ化アンモニ
    ウム・フッ化カリウム・フッ化ナトリウム・フッ化カリ
    ウムからなるフッ化アルカリ塩の少なくとも1種を1〜
    5重量%、リン酸アンモニウム・リン酸水素アンモニウ
    ム・リン酸カリウム・リン酸水素カリウム・トリポリリ
    ン酸からなるリン酸アルカリ塩のうちの少なくとも1種
    を1〜10重量%、ナトリウム塩・カリウム塩からなる
    次亜硫酸アルカリのうちの少なくとも1種、デンプン・
    ゼラチン・メチルセルローズ等からなる水溶性高分子、
    タンニン酸・不飽和脂肪酸等の有機酸の少なくとも1種
    を0.1〜5重量%、ジエタノールアミン・ジプロピル
    アミン等のイミン化合物からなる界面活性剤の少なくと
    も1種を0.01〜1重量%を包含する除去剤を混合
    し、さらに該溶剤混合液に超硬合金製の加工物を浸漬
    し、0.05〜0.1μm/時間の除去速度で行うこと
    を特徴とする超硬合金表面のチタンコーティング被膜の
    被膜の化学的除去方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101818360A (zh) * 2010-03-16 2010-09-01 西安泰金工业电化学技术有限公司 一种去除废钛阳极涂层的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101818360A (zh) * 2010-03-16 2010-09-01 西安泰金工业电化学技术有限公司 一种去除废钛阳极涂层的方法

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