一种剥离铁基类石墨镀层的脱膜剂及脱膜方法技术

本发明专利技术公开了一种剥离铁基类石墨镀层的脱膜剂及脱膜方法，脱膜剂由磷酸、盐酸、硫酸、去离子水和氯化钠组成，磷酸、盐酸、硫酸和去离子水组成混合溶液，按体积百分比，其总量为１００％，其中，磷酸为４％～７％、盐酸为１２％～１５％、硫酸为１０％～１２％、去离子水为６６％～７４％，氯化钠占上述混合溶液总质量的２％～５％。将需脱膜的工件与电源阳极连接，导电体与电源阴极连接后，放入脱膜剂中，常温下，控制电压为１０Ｖ～１２Ｖ，至镀层完全脱落，即时取出工件，完成对工件表面铁基类石墨镀层的剥离。采用本发明专利技术脱膜剂和脱膜方法能够在短时间内快速有效溶解铁基体表面的铁基类石墨镀层，节省时间，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料制造
，涉及一种用于电化学方法剥离镀层的脱膜剂，特别涉及一种剥离铁基类石墨镀层的脱膜剂的配比方法，本专利技术还涉及利用该脱膜剂对铁基类石墨镀层进行脱膜的方法。
技术介绍
类石墨镀层因具有良好的润滑、减摩、耐磨等特性，广泛应用于机械、建筑、医学、生物、航天等领域，利用磁控溅射离子镀技术，可在铁基体表面沉积得到均匀、致密、附着力好的铁基类石墨镀层。但类石墨镀层良好的结合力以及优异的摩擦学特性给铁基类石墨镀层的后续脱膜和铁基体的重复利用带来了很大的困难。通常采用的脱膜方法是利用砂纸进行手工打磨。就日常实验室科研而言，要打磨掉30×30×3mm大小铁基表面的类石墨镀层需要6小时，并消耗数十张400～1200号砂纸，经过手工粗磨、预磨机精磨和抛光机抛光等工序，才能将类石墨镀层从铁基表面剥离，达到铁基重复利用的目的，传统的脱膜方法，效率极低而且材料消耗较大。就企业生产而言，如切削工具、钻头等等很多铁基工件的形状很复杂，靠传统的砂纸打磨方法来剥离铁基类石墨镀层是根本不可行的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种剥离铁基类石墨镀层的脱膜剂，用于磁控溅射离子镀技术制得的铁基类石墨镀层的脱膜过程，可快速、高效地剥离附着于-->铁基体的类石墨镀层，特别适用于基体形状复杂，无法靠传统手工方法打磨的铁基类石墨镀层的脱膜。本专利技术的另一目的是提供一种利用上述脱膜剂对铁基类石墨镀层进行脱膜的方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种剥离铁基类石墨镀层的脱膜剂，该脱膜剂由磷酸、盐酸、硫酸、去离子水和氯化钠组成，磷酸、盐酸、硫酸和去离子水组成混合溶液，按体积百分比，其总量为100％，其中，磷酸为4％～7％、盐酸为12％～15％、硫酸为10％～12％、去离子水为66％～74％，氯化钠的质量占上述混合溶液总质量的2％～5％。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种利用上述脱膜剂剥离铁基类石墨镀层的方法，按以下步骤进行：步骤1：按体积百分比，分别取浓度为95％～98％的磷酸4％～7％、浓度为35％～38％的盐酸12％～15％、浓度为98％的硫酸10％～12％和去离子水66％～74％组成混合溶液，其总量为100％，取氯化钠，加入上述混合溶液中，控制氯化钠的质量占该混合溶液总质量的2％～5％，制得脱膜剂；步骤2：分别取镀覆有铁基类石墨镀层的工件与导电体，并将工件与电源阳极连接，将导电体和电源阴极连接；步骤3：将步骤2中与电源连接的工件和导电体放入步骤1制得的脱膜剂内，室温下进行脱膜，控制电压为10V～12V，至镀层完全脱落，取出工件，即完成对工件表面铁基类石墨镀层的剥离。本专利技术脱膜剂采用强酸混合而成，可快速剥离铁基表面的类石墨镀层；-->同时，在剥离过程中控制相应的电化学参数，不仅速度快、效率高，而且节省电能，降低成本。附图说明图1是本专利技术脱膜方法的脱膜原理示意图。图中，1.工件，2.导电体，3.电源。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术脱膜剂，由浓度为95％～98％的磷酸、浓度为35％～38％的盐酸、浓度为98％的硫酸、去离子水和氯化钠组成，磷酸、盐酸、硫酸和去离子水组成混合溶液，按体积百分比，该混合溶液的总量为100％，其中，磷酸为4％～7％、盐酸为12％～15％、硫酸为10％～12％、去离子水为66％～74％，氯化钠的质量占上述混合溶液总质量的2％～5％。脱膜剂中各组份的主要作用：1.磷酸是中强酸，在脱模过程中其与电解失去电子的铬离子发生配位，形成黏液膜，该黏液膜附着于铁基类石墨镀层的表面并继续被磷酸根配体配位形成可溶性化合物，该可溶性化合物在溶解的过程中导致铁基类石墨镀层表面的许多微小局部区域脱落，宏观上表现为整体铁基类石墨镀层与铁基体发生剥离。2.硫酸和盐酸用于防止在铁基类石墨镀层表面形成致密的氧化物薄膜，保证了电化学反应的持续发生。采用具有表面活性剂作用的较高浓度的盐酸，该盐酸在低温时形成酸雾，可防止铁基类石墨镀层表面形成组织致密的氧化膜。-->3.氯化钠溶于水形成电解质溶液，该电解质溶液具有良好的导电性能，可加速溶液中溶质离子的扩散进程，并保持溶液的正负离子平衡。采用上述脱膜剂对磁控溅射制得的铁基类石墨镀层进行脱膜的方法，按以下步骤进行：步骤1：按体积百分比，分别取浓度为95％～98％的磷酸4％～7％、浓度为35％～38％的盐酸12％～15％、浓度为98％的硫酸10％～12％和去离子水66％～74％组成混合溶液，该混合溶液的总量为100％，取氯化钠，加入上述混合溶液中，控制氯化钠的质量占该混合溶液质量的2％～5％，混合均匀，制得脱膜剂；步骤2：分别取需脱去铁基类石墨镀层的工件1和导电体2，将工件1与电源3的阳极连接，导电体2与电源3的阴极连接；步骤3：将步骤2中分别与电源阳极和阴极连接后的工件1及导电体2放入步骤1制得的脱膜剂内，其脱膜原理示意图，如图1所示。室温下，进行脱膜，脱膜过程中控制电压为10V～12V，至镀层完全脱落，此时取出工件1，即完成对工件1表面铁基类石墨镀层的剥离。脱模开始前，将工件1与电源3阳极连接，导电体2与电源阴极连接，并将工件1和导电体2同时放入脱模剂中。通电后，在脱膜剂中形成电流通路，使得工件1表面的镀层在含磷酸的特定脱膜剂中产生电化学阳极溶解，工件1表面的镀层逐渐脱落，镀层中脱离的金属离子与脱膜剂中的磷酸形成一层磷酸盐黏膜吸附于工件1表面，该黏膜在工件1表面的凸起处较薄，凹陷处较厚，凸起处的高电流密度，导致该凸起处的镀层快速溶解，随着黏膜的不断流动，工件1表面的凹凸不断变化，镀层逐渐被剥离，直至镀层全部脱落，露出具有金属光泽的铁基体表面。-->本专利技术方法在脱膜过程中无需加热，室温即可。脱膜时间随铁基类石墨镀层厚度的不同而有所差异，常见的厚度为1μm的镀层需30秒至40秒即可完成脱膜。当工件露出金属光泽的表面时，脱膜过程结束，此时要及时取出工件1的铁基体，防止过度反应而对整个铁基类石墨镀层剥离过程产生负面作用。电化学方法去除类石墨镀层的反应机理：首先，从镀层中脱离的金属离子和脱膜剂中的水分子发生水合反应，形成水合配离子[M(H2O)m]n+，该水合配离子通过扩散和泳动分散于本体电解液中。其次，本体电解液中的配体或配位剂(X)p-通过扩散和泳动作用到达阳极界面并与金属表面上的金属离子形成各种形式的配离子，如[MXm]n-mp，该配离子也会通过扩散和泳动分散于本体电解液中。当与电源阳极相连的工件上积聚了金属离子，且其表面的配体量少于形成单一金属离子的可溶性配离子[MXn]n-np时，此时可能形成含多个金属离子的多核配离子[MmXn]mn-np，该多核配离子常以聚合物链的形式出现，具有较高的黏度，称为黏液膜。若以MXn/p形式形成中性沉淀，则形成的黏液膜称为不溶性膜。黏液膜和不溶性膜只在金属表面维持稳定，当遇到由本体电解液扩散而至的配体时，黏液膜和不溶性膜可进一步被配体配位形成可溶性的单核配合物[MXn]n-np，使膜溶解。当阳极电位较正时，阳极周围的羟基离子也可在阳极上放电而析出氧气，氧气可使金属氧化形成氧化物膜。此外，金属离子也可与羟基离子直接反应而形成金属氢氧化物或水合氧化物。实施例1按体积百分比，分别取浓度为95％～98％的磷酸4％、浓度为35％～38％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剥离铁基类石墨镀层的脱膜剂，其特征在于，该脱膜剂由磷酸、盐酸、硫酸、去离子水和氯化钠组成，　磷酸、盐酸、硫酸和去离子水组成混合溶液，按体积百分比，其总量为１００％，其中，磷酸为４％～７％、盐酸为１２％～１５％、硫酸为１０％～１２％ 、去离子水为６６％～７４％，　氯化钠的质量占上述混合溶液总质量的２％～５％。

【技术特征摘要】
1.一种剥离铁基类石墨镀层的脱膜剂，其特征在于，该脱膜剂由磷酸、盐酸、硫酸、去离子水和氯化钠组成，磷酸、盐酸、硫酸和去离子水组成混合溶液，按体积百分比，其总量为100％，其中，磷酸为4％～7％、盐酸为12％～15％、硫酸为10％～12％、去离子水为66％～74％，氯化钠的质量占上述混合溶液总质量的2％～5％。2.根据权利要求1所述的脱膜剂，其特征在于，所述的磷酸的浓度为95％～98％。3.根据权利要求1所述的脱膜剂，其特征在于，所述的盐酸的浓度为35％～38％。4.根据权利要求1所述的脱膜剂，其特征在于，所述的硫酸的浓度为98％。5.一种利用权利要求1所述的脱膜剂剥离铁基类石墨镀层的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹政，陈雪，蒋百灵，李洪涛，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]