涂层剥离技术

 根据涂层与基体附着情况的不同，涂层的剥离方法可大致分为两大类: 物理剥离和化学处理。涂层的剥离技术目前有机械剥离、酸洗、喷砂处理、离子束表面处理法、激光剥离、高压水射流剥离、电化学剥离、电解法、等离子体刻蚀法等。这里主要介绍喷砂处理和四种较新的剥离方法。喷砂处理是一种较传统的物理剥离方法，原理是利用高压设备向材料表面喷射金刚石砂，从而使涂层破碎剥离。但因为含难熔金属的涂层普遍具有较高的耐磨性，喷砂处理在该领域的应用效果不佳。在喷砂过程中，可能混入一些有害杂质，不利于后续难熔金属的提纯回收，这也限制了该方法的应用。离子束表面处理法(IBEST) 是一种新的涂层剥离方法。美国Quantum公司开发了该技术并将其用于剥离刀具表面硬质涂层，该方法以能量极高的离子束在极短的时间内( 约150 ns) 作用在材料表面，使涂层快速加热至高温，然后表面以较快的速度冷却，产生热冲击，当离子束断开后，热量集中在涂层，没有传到基体，故涂层与基体产生极大的热差，使得涂层从基体脱落。一般离子束可以穿透厚度为5～6μm的涂层，对于较厚的涂层可以采用多次辐射的方式进行剥离。该方法脉冲作用时间很短，热量不会传入基体内部，故对基体的影响非常小，且该方法可以通过控制离子束能量和脉冲时间等参数，使涂层剥离达到较高精度。激光剥离技术原理与离子束表面处理法类似，只是以激光束作用于材料表面，速度快且操作灵活，为了减小激光剥离过程中造成的热损伤，在选择激光器时宜选用作用时间的超快激光器。高压水射流是20世纪60年代兴起的一项高科技剥离技术， 80年代中期传入我国，该技术以水为工作介质，借助机械装置对水加压到数百大气压甚至以上，经由孔径很小( 毫米级别) 的特殊喷嘴喷出，连续作用在材料表面，冲击涂层，使涂层脱落。经高压水枪喷嘴喷出的水速度极快，一般为200 m/s以上，剥离涂层用的水压一般在100～300 MPa。该方法环保、便捷，易于操作，应用范围广，且不会在剥离的涂层中引入新的杂质，但缺点是设备较昂贵且相对于激光剥离等方法劳动强度大。等离子体刻蚀法是将含有涂层的材料置于用真空泵抽真空的反应室中，O2、N2、H2等反应气体被导入并与等离子体进行交换。等离子体在工件表面发生反应，从而去除涂层。然而，等离子刻蚀工艺需要良好的真空环境，且等离子的不均匀使得刻蚀无法进入沟槽，无法对形状复杂的部件涂层进行剥离，这些都限制了等离子刻蚀工艺的应用。多种涂层剥离方法各有利弊，对于离子束表面处理法，激光剥离等新工艺具有精确、环保等优点，但剥离成本较高，难以实现工业化。而一些化学处理方法对环境会造成污染，应用也不具有广泛性。将物理方法与化学方法综合利用，找到一种清洁、简单、经济、适用性广的高效剥离技术将成为未来含难熔金属涂层剥离技术的研究热点。