硬质合金刀具的退涂是涂层刀具生产加工中的重要工艺，对涂层刀具的切削性能、使用寿命、表面质量、加工效率、加工精度等具有重要影响。目前，退涂工艺主要是以退涂TiN等单组元涂层和 (Ti, Al, Zr, Cr)N多组元复合涂层的退涂为主，随着涂层涂覆技术的不断发展，类金刚石涂层、金刚石涂层、纳米涂层等众多新涂层技术的出现和应用，退涂技术需要不断发展以满足新的工业生产需求。本文从物理退涂和化学退涂这两方面简要介绍了退涂工艺的特点及研究进展，并对新型涂层退涂方法的发展方向进行了初步探讨。
图1 多层氮化钛涂层的SEM表面形貌
退涂工艺
涂层材料包括氮化物、碳化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金刚石及复合涂层八大类数十个品种。应用最为普遍的是单层TiN涂层、TiCN涂层、TiAlN涂层、CrN涂层、DLC（类金刚石）涂层和金刚石涂层等。对于不同的涂层材料和结构，采取的退涂工艺也不相同。在实际生产应用中，退涂工艺主要有物理退涂和化学退涂两大类。
1.物理退涂
物理退涂是指用机械的方法将膜层从机体上清除，物理退膜的方法主要有喷砂法、机械加工磨削等。适用于不宜在化学溶液里浸泡的基材和对表面光洁度要求不高、对尺寸精度要求不高且表面形状简单、易于研磨抛光的刀具。
2.化学退涂
化学退涂是指在酸性或碱性的化学退除溶液中对刀具涂层进行溶解，退涂的溶液与刀具表面的合金涂层起化学反应。溶液对退膜掉的化合物需要有络和作用，使涂层从机体松懈后及时形成络和物从刀具或工件基体分离，不在刀具机体上附着混合物残渣，恢复刀具基体在未镀膜前的本来面目。这种方法是目前涂层中普遍采用的退涂方法。
化学退涂工艺主要有化学退涂和电解退涂两类，这两类退涂工艺都是利用退涂溶液和涂层产生化学反应的原理发挥作用。
（1）化学退涂氮化钛涂层
在化学退涂氮化钛涂层中，用碱性退涂液的氧化性来氧化涂层，以达到退涂目的。退涂液成分如表1所示。
表1 退涂液成分浓度组成
将需要退涂的工件整齐摆放入不锈钢水槽中，倒入含30% H2O2的双氧水、EDTA-Na4、十二烷基磺酸钠等退涂液，以退涂液浸没工件为止，然后缓慢加入颗粒状氢氧化钠试剂，此时溶液有气泡产生，直至膜层退涂干净为止。在退涂过程中，氢氧化钠试剂一定要缓慢加入，以防反应过于剧烈。发生的化学反应方程式为：
2TiN+H2O2+2H2O=2TiO2+2NH3
TiO2+2NaOH=NaTiO3+H2O
（2）电解退涂氮化钛涂层
电解退涂是将需要退涂的刀具放入特定的电解液中，刀具接正极，退涂的涂层接负极，然后通电，将涂层电离、溶解到电解液中。以硝酸铵（NH4NO3）做电解液为例，导电硬质合金基体作为阳极，惰性电极作为阴极，阳极与阴极之间恒定电压10-20V，电流密度5-15A，电解时间5-400s，退涂速度约为12μm/min。电离方程式为
Ti→Ti2++2e-
Ti2+→Ti4+2e-
退涂研究进展
涂层退涂主要依靠化学、电解等方法。对不同的工艺机理和工艺效果进行分析研究，可将许多新的方法引入到退涂领域。
1.化学退涂
在对(Ti,Cr)N多组元硬质膜系退涂工艺进行研究后，得到所用的退涂液最佳浓度（wt%）为：葡萄糖酸钠1.5%-3.5%，氢氧化钠6.5%-10%，含30% H2O2的双氧水20%-25%，十二烷基磺酸钠0.2%-0.4%，三磷酸钠0.2%-0.4%，剩余为蒸馏水，氢氧化钠(wt%)：含30% H2O2的双氧水(wt%)为1∶3.5-1∶2，且二者之和必须为29%-33%(wt%)，同时要求十二烷基磺酸钠(wt%)：三磷酸钠(wt%)为1∶1-1∶0.7，且二者之和必须为0.4%-0.8%(wt%)。研究发现(Ti, Cr)N三组元硬质膜的退除是沿着缺陷处以脱落方式退除，并且后退除的膜层是沿着先退除的膜层边缘继续脱落，直到膜层退除干净。对于(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元硬质膜、(Ti,Al,Cr)N四组元硬质膜，选取退膜过程中不同时间段的退膜样品进行表面形态观察，发现(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元硬质膜、(Ti,Al,Cr)N四组元硬质膜的退除反应是随机的、均匀的扩散反应，直到膜层退除干净。
2.电解退涂
在关于电化学氮化铬涂层剥离的研究文献中，确定了一种三电极电解池中剥离单一涂层或复合涂层在碱性溶液中的方法，采用SCE电极、铂电极、工作电极三个电极，氮化物涂层在电流的作用下具有较强的表面活性，产生更多的可溶成分，电解过程简单易于控制，当电流突然升高时，涂层完全剥离基体表面。此法退涂的表面均匀无点蚀。
在专利文献CN200910101745中提供了一种退除类金刚石涂层的方法，该方法以需要退涂的工件为阳极，室温下在由磷酸、硫酸、丙三醇及去离子水混合组成的酸性电解液中进行电解，直至类金刚石涂层退涂尽为止。该方法不仅能够快速退除表面的类金刚石薄膜涂层，同时不对基体表面产生破坏性腐蚀，对工件尺寸及形状改变微小，涂层退除之后能够重新涂覆使用。
3.蚀刻退涂
在专利文献CN10142946A中,发明了一种尽可能不损坏基体的情况下氮化钛铝（Ti, Al）涂层的退除方法。该方法主要利用离子束对硬质涂层进行照射蚀刻来进行退涂。该方法通过纯机械的祛除硬质涂层，不与基体和涂层发生化学反应，因此不必考虑化学腐蚀引起的表面脆化等问题，但缺点是退涂速度缓慢、退涂效率低。
4.存在的问题
物理法容易出现涂层难以退除完全和基体表面划伤的问题，对于复杂形状的表面无法使用。化学法使用的退涂液一般为强碱性或强酸性溶液，会对基体造成损伤，在使用过程中对基体会产生钴流失等问题。这是因为刀具基体中含有与涂层相同的合金成分，如Ti、W、Al、Cr等，另外硬质合金一般以Co作为粘结剂，而钴作为两性元素，可溶于稀酸当中，会缓慢地被氢氟酸、氨水、氢氧化钠侵蚀。化学反应式为：
Co+2H+=Co2++H2↑
Co2++2OH-=Co(OH)2
2Co(OH)2+H2O2=2Co(OH)3
因此化学退涂不仅会将涂层去掉，而且还将溶解硬质合金的钴结合剂，在退涂过程中造成钴流失，损坏硬质合金基体材料的微观结构。如图2所示，切削刃的微观损坏将产生锯齿状表面,引起刀具基体材料表面脆化等问题，并对后续涂覆和使用产生不利影响。
图2 过度退涂的SEM表面形貌
电解退涂法虽然退涂过程均匀彻底，硬质合金基体表面没有点蚀、均匀一致，为再次涂覆提供了良好条件。但该方法目前只应用于退除氮化铬系膜，且对复杂工件退涂困难。
采集人：汪渝华 文章来源：摘抄网 图片来源：百度
