JP4824163B2 - 硬質材層を除去するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は、硬質合金基板から、ＴｉＮ以外からなる硬質材層を除去するための方法に関するものである。
【０００２】
定義
硬質材層というと、例えばＣＲＣ出版の「ＣＲＣ 化学および物理学ハンドブック（ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」、第７７版、「元素周期表」による、「ＩＵＰＡＣ 新記号法」の第４、５、６、１３、１４群の少なくとも一つの元素の酸化物、窒化物、炭化物、炭素窒化物またはカルボキシナイトライドからなる層のことであり、上記材料からなる硬質材層は、Ｈ₂Ｏ₂含有溶液には溶解しにくい。これらの硬質材材料のうちＴｉＮは除外される。
【０００３】
ＤＥ ４３ ３９ ５０２より、硬質材層としてＴｉＮ／ＴｉＡｌＮからなる二重層が硬質合金基板から、過酸化水素水をベースとする錯体として化合された溶液によって層除去されることが、知られている。
【０００４】
ＤＥ ４３ ３９ ５０２で使用される、ＴｉＮ／ＴｉＡｌＮ二重硬質材層を除去するための溶液は、短時間での層除去および、室温よりわずかに高い温度での実施可能性という要求を満たすには十分である。しかしながら錯体として合成されているため、簡単な処理という要望は満たさない。さらに、使用される溶液はＴｉＮ層およびＴｉＡｌＮ層を区別なく溶解するので、硬質合金基板表面に許容し得ない損傷をもたらす。また、これらの溶液は高価である。
【０００５】
この発明の課題は、上記の欠点を除去し、ＤＥ ４３ ３９ ５０によって周知となった方法の長所、すなわち短時間での層除去および層除去温度に関する長所を温存しながらも、硬質合金基板表面に与える損傷がはるかに少なく、溶液の化合が容易で、かつ簡単に溶液処理できる、硬質材層の除去方法を提案することである。
【０００６】
この発明によるとこの課題は、基板と硬質材層との間にＴｉＮ中間担体層を布設し、硬質材層を選択的に、すなわち硬質材層の細孔を通したＴｉＮ層のみのほぼ完全な溶解によって、除去されることにより、達成される。これによってまた、上記のような硬質材層を有する工作物と、同時に、または基本的に全く同じ浴槽内でＴｉＮ被覆された工作物とを層除去するのに、この発明の方法が全く有効に利用され得るにしても、この方法がなぜＴｉＮ硬質材層そのもののために考案されたものでないのかが、明らかとなる。
【０００７】
すなわちこの発明の目指すべきところは、硬質材層自体の溶解ではなく、特にＰＶＤ布設された硬質材層は常に多孔性であるため、溶液が浸透して中間担体層が溶解するので、硬質材層自体よりもはるかに容易に溶解する中間担体層を、硬質合金基板と硬質材層との間に設けることである、という認識が得られた。これは結果として、溶解されない、または実質的にわずかしか溶解しない硬質材層の剥離をもたらす。
【０００８】
この方法の好ましい一実施形態においては、以下のタイプの層を含む硬質材層が層除去される。すなわち、
（Ｅ１，Ｅ２．．．Ｅｎ）ｘ
ここで、
Ｅｘは、周期システムのＩＵＰＡＣ「新記号法」による第４，５，６，１３，１４群のうちの、元素番号ｎ＝ｘを、
Ｘは、Ｎ，Ｃ，Ｏのグループのうちの少なくとも一つの元素を、
ｎは、ｎ≧２、特にｎ＝２である、進行パラメータ（Laufparameter）を、
それぞれ表す。
【０００９】
中間層の厚さとしては、機能性硬質材層のそれよりはるかに薄いものが選択される。中間層の層厚ｄｚは好ましくは以下のように選択される。
【００１０】
０．０１μｍ ≦ ｄｚ ≦ ０．５μｍ
好ましくは、
０．０１μｍ ≦ ｄｚ ≦ ０．３μｍ
特に好ましくは、
０．０１μｍ ≦ ｄｚ ≦ ０．２μｍ
この発明による方法の、好ましいさらなる実施形態によると、元素Ｅｘ（但し、１≦ｘ≦ｎ）はＡｌおよび／またはＳｉおよび／またはＣｒおよび／またはホウ素を含む。この発明による方法の、好ましいさらなる実施形態によると、硬質材層はＣｒＣ層、ＣｒＮ層、ＣｒＣＮ層またはＷＣＣ層を含む。
【００１１】
この発明による方法の、好ましいさらなる実施形態によると、硬質材層はＴｉＡｌＮおよび／またはＴｉＣｒＮ層を含み、極めて好ましい、ある実施形態では、硬質材層はＴｉＡｌＮ層を含むが、ここで特に好ましいのはＴｉＡｌＮ層である。
【００１２】
硬質材層は好ましくは、少なくとも２μｍの層厚を有する。
溶液としては、好ましくは過酸化水素溶液が使用されるが、その際、過酸化水素の好ましい重量％は最大５０％、特に好ましくは最大２０％である。この溶液には好ましくはさらに、ＮａＯＨが添加されるが、その重量％は好ましくは最大５％、特に好ましくは最大０．５％である。
【００１３】
ここでさらに好ましくは、二蓚酸ナトリウムおよびＫ−Ｎａ−酒石酸塩―四水化物のいずれかが溶液に添加され、その重量％は好ましくは最大５％、特に好ましくは最大０．５％である。極めて好ましい一実施形態においては、使用される溶液は水の他には専ら、好ましくは上記の重量％の過酸化水素水、同様に上記の重量％のＮａＯＨ、さらに前記二蓚酸ナトリウムおよびＫ−Ｎａ−酒石酸塩―四水化物のいずれかのみを、好ましくは同様に上記の濃度で含む。
例：
硬質合金旋回切削プレートが、ＴｉＮ／ＴｉＡｌＮの層で被覆された。ＴｉＮ中間層は０．５μｍの厚さを有し、この層全体の厚さは４μｍであった。
ケース１：
溶液： Ｈ₂Ｏ₂：１７．５重量％
二蓚酸ナトリウム：２．５重量％
ＮａＯＨ：０．２５重量％
被覆された基板を５０℃の上記溶液に浸してわずか１０分後には、溶液内で層除去の過程が見られた。３０ｍｍ２までの大きさの硬質材層の破片が複数、剥離した。二時間後には、硬質合金基板表面がいかなる損傷も受けることなく、基板は完全に層除去された。
ケース２：
上記被覆された硬質合金旋回切削プレートは以下の溶液、すなわち、
Ｈ₂Ｏ₂：１７．５重量％
Ｋ−Ｎａ−酒石酸塩―四水化物：２．５重量％
ＮａＯＨ：０．１重量％
で、３０℃で層除去された。
【００１４】
ここでも、１０分後には既に層除去の過程が見られた。剥離した硬質材層の破片が層除去溶液内に明らかに認められた。２時間後には、何ら硬質合金基板表面に損傷をきたすことなく、旋回切削プレートの層除去が終了した。
【００１５】
この発明による方法では、例えば２０℃から６０℃の範囲の比較的低い溶液温度でも、きわめて満足のいく効果が得られることがわかる。

Claims (13)

1. 細孔を有する硬質材層と、その硬質材層とは化学的に異なり、硬質合金基板と硬質材層との間に設けられる中間層とを備えた硬質合金基板から硬質合金基板を製造する方法であって、硬質材層と中間層は、過酸化水素を含む選択された層の除去溶液に溶解するそれぞれの材料から構成され、中間層の材料は、硬質材層の材料よりも選択された期間内に前記除去溶液に対して容易に溶解し、硬質材層はＷＣ−Ｃ、または、アルミニウム、シリコン、クロムまたはホウ素の少なくとも１つの酸化物、窒化物、炭化物、炭窒化物、カルボキシナイトライドからなり、硬質材層からＴｉＮは除外され、中間層はＴｉＮからなり、製造方法は、
   過酸化水素を含む選択された前記除去溶液に硬質材層を浸して前記除去溶液を硬質材層の細孔に浸透させて中間層に接触させることにより、中間層の少なくとも一部分を溶解して少なくとも部分的に硬質材層を硬質合金基板から剥離させるステップと、
   中間層の少なくともいくらかを前記除去溶液で溶解させた後に硬質合金基板から硬質材層を除去するステップとを備え、前記除去溶液は、Ｈ ₂ Ｏ ₂ 、二シュウ酸ナトリウム、およびＮａＯＨを含むか、または、Ｈ ₂ Ｏ ₂ 、Ｋ−Ｎａ−酒石酸塩−４水化物、およびＮａＯＨを含む、方法。
2. 中間層の層厚ｄｚが０．０１μｍ≦ｄｚ≦０．５μｍとなるように選択される、請求項１に記載の方法。
3. 中間層の層厚ｄｚが０．０１μｍ≦ｄｚ≦０．３μｍとなるように選択される、請求項１に記載の方法。
4. 中間層の層厚ｄｚが０．０１μｍ≦ｄｚ≦０．２μｍとなるように選択される、請求項１に記載の方法。
5. 硬質材層がＣｒＣ層、ＣｒＮ層、ＣｒＣＮ層またはＷＣ−Ｃ層である、請求項１に記載の方法。
6. 硬質材層がＴｉＡｌＮ層またはＴｉＣｒＮ層の少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
7. 硬質材層がＴｉＡｌＮ層である、請求項１に記載の方法。
8. 硬質材層がＴｉＡｌＮ層のみである、請求項１に記載の方法。
9. 硬質材層の厚さが少なくとも２μｍである、請求項１に記載の方法。
10. 前記除去溶液は、最大５０重量％のＨ ₂ Ｏ ₂ を含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記除去溶液は、最大２０重量％のＨ ₂ Ｏ ₂ を含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記除去溶液は最大５．０重量％のＮａＯＨを含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記除去溶液は最大０．５重量％のＮａＯＨを含む、請求項１に記載の方法。