Black oxide je proces chemického konverzného náteru aplikovaný na železné kovy, nehrdzavejúcu oceľ, zliatiny medi a oceľové materiály na báze zinku{0}}. Na rozdiel od čierneho eloxovania čierny oxid využíva chemickú reakciu na vytvorenie čierneho ochranného filmu (oxid železitý) na povrchu.
Táto ochranná fólia má hrúbku 0,5 až 2,5 mikrometra. Jeho vplyv na pôvodné rozmery dielov je zanedbateľný; preto sa stal najbežnejšou voľbou pre povrchovú úpravu-vysoko presných komponentov, ako sú ozubené kolesá, ložiská a optické prístroje.
Black Oxide VS Rust
Mnoho ľudí sa môže mylne domnievať, že čierny oxid a hrdza sú podobné. Aj keď oba tvoria povrchové-oxidy železa, ich chemické štruktúry a fyzikálne vlastnosti sú úplne odlišné.
Čierny oxid(Fe₃O₄-Magnetit) má hustú a stabilnú štruktúru, ktorá mu umožňuje pevne priľnúť ku kovovému substrátu a zabraňuje ďalšej korózii kyslíkom.
Hrdza(Fe₂O₃-Hematit) má voľnú, poréznu a hygroskopickú štruktúru, ktorá nedokáže vytvoriť účinnú ochrannú vrstvu. Jeho prítomnosť urýchľuje koróziu kovu.
Vysvetlenie procesu čierneho oxidu
Druhy čierneho oxidu
Horúci čierny oxid: Obrobok musí byť ponorený do alkalického soľného roztoku s vysokou koncentráciou - pri teplotách do 140-145 stupňov (285-295 stupňov F). To vytvára robustný čierny oxidový film odolný voči opotrebovaniu, ktorý spĺňa vojenské špecifikácie (napr. MIL-DTL-13924).
Stredná-teplota čierneho oxidu: Teplotný rozsah je 90-120 stupňov . V porovnaní s Hot Black Oxide znižuje náročné požiadavky a korozívne výpary spojené s prevádzkou pri vysokých teplotách.
Studený čierny oxid: Funguje pri izbovej teplote a jeho chemický princíp sa líši od horúceho čierneho oxidu a čierneho oxidu so strednou{0}}teplotou. V skutočnosti nanáša na kovový povrch vrstvu čiernej zlúčeniny selenidu medi, nie konverzný film oxidu železa.
Proces (s použitím horúceho čierneho oxidu ako príkladu)
Upratovanie
Obrobok sa najskôr ponorí do silne alkalickej čistiacej nádrže, aby sa zmydelnil a odstránil povrchový olej, rezná kvapalina a nečistoty.
Opláchnite
Obrobok sa prenesie do nádrže na čistú vodu, aby sa vypláchli zvyšky čistiaceho prostriedku.
Kyslé morenie
Obrobky s povlakom z hrdze, vodného kameňa alebo tepelným spracovaním sa ponoria do roztoku kyseliny chlorovodíkovej alebo kyseliny sírovej, aby sa odstránili nečistoty a odkryl sa pôvodný kovový substrát.
Znovu opláchnite
Moriaci roztok sa prepláchne, aby sa zabránilo kontaminácii oxidačnej nádrže.
Oxidujúce
Obrobok sa po druhom opláchnutí ponorí na 15 až 30 minút do vriaceho roztoku čierneho oxidu, aby sa vytvorila rovnomerná hustá vrstva čierneho magnetitu.
Záverečné opláchnutie
Odstraňovanie zvyškov oxidových solí z povrchu obrobku.
Tesnenie/ošetrenie-
Obrobok je ponorený do náhradného protikorózneho-oleja, vosku alebo laku na utesnenie. Tieto tmely vypĺňajú mikropóry oxidovej vrstvy a izolujú ju od vlhkosti a vzduchu.
Výhody a nevýhody čierneho oxidu
| Charakteristika | Podrobný popis |
|---|---|
| Hlavné výhody | |
| Vynikajúca rozmerová stabilita | Oxidový film je extrémne tenký (0,5 – 2,5 μm), takmer nezmení pôvodné rozmery a tolerancie dielov. |
| Stredná odolnosť proti korózii | Po správnom utesnení olejom, voskom alebo lakom môže poskytnúť vynikajúcu ochranu proti korózii v interiéri, pričom test soľným postrekom dosahuje viac ako 96 hodín. |
| Znížený odraz svetla | Čierny matný povrch môže účinne absorbovať svetlo, čím znižuje oslnenie a odraz, vhodný pre optické prístroje, vojenské produkty a chirurgické nástroje. |
| Vylepšená lubricita | Pórovitá štruktúra oxidového filmu môže adsorbovať a ukladať mazivá, čím vytvára "olejový film" a účinne znižuje trenie a opotrebovanie pohyblivých častí. |
| Vysoká nákladová-efektívnosť | V porovnaní s procesmi, ako je galvanické pokovovanie alebo pokovovanie, má čierna oxidácia vysoké ekonomické výhody pri spracovaní veľkého množstva malých dielov. |
| Žiadny vplyv na vlastnosti materiálu | Procesná teplota je relatívne nízka a nemení základné fyzikálne vlastnosti materiálu, ako je elektrická vodivosť, magnetické vlastnosti alebo tvrdosť. |
| Obmedzenia a úvahy | |
| Obmedzená odolnosť proti korózii | Odolnosť proti korózii závisí od tmelu po{0}}úprave. Ak je vrstva tmelu poškodená alebo vyčerpaná, ochranný účinok sa výrazne zníži a nie je vhodný pre drsné vonkajšie alebo morské prostredie. |
| Stredná odolnosť proti opotrebovaniu | Oxidový film je relatívne tenký. Hoci je jeho tvrdosť vyššia ako tvrdosť substrátu, ľahko sa poškodí pri vysokej{1}}intenzite trenia alebo poškriabania tvrdým predmetom, čím sa odkryje základný kov. |
| Selektivita materiálu | Je vhodný najmä pre uhlíkovú oceľ a nízkolegovanú-oceľ. Hoci existujú špeciálne formulácie pre nehrdzavejúcu oceľ, meď a iné materiály, jeho použitie nie je také rozšírené ako pri oceli. |
Oxid čierny VS iné povrchové úpravy
| Charakteristika | Čierny oxid | Zinkovanie | Práškové lakovanie | Eloxovanie |
|---|---|---|---|---|
| Použiteľné materiály | Oceľ, nehrdzavejúca oceľ, meď | Oceľ | Rôzne kovy | Hliník, titán a iné{0}}kovy |
| Zmena rozmerov | Minimálne (takmer nula) | Výrazný nárast (5-25 mm) | Veľmi veľké (25 – 150 mm) | Výrazný nárast (5-50 mm) |
| Odolnosť proti korózii | Stredná (závisí od tmelu) | Vynikajúca (ochrana obetnej anódy) | Výborná (fyzická bariéra) | Výborne |
| Odolnosť proti opotrebovaniu | Mierne | Slabé (zinkový povlak je relatívne mäkký) | Výborne | Veľmi vynikajúce |
| Vzhľad | Profesionálna čierna | Strieborná-biela, farebná pasivácia | Bohaté farebné možnosti | Bohaté farebné možnosti |
| Použiteľné scenáre | Presné diely s toleranciou, optické, nástroje | Vonkajšie, spojovacie prvky v drsnom prostredí | Vzhľadové diely, príležitosti vyžadujúce vysokú odolnosť proti opotrebovaniu | Dekorácia a ochrana hliníkových výrobkov |
Oblasti použitia
Na konci článku
Black oxid je proces povrchovej úpravy, ktorý vytvára ochranný film magnetitu (Fe3O4) na povrchu ocele. Táto metóda zachováva rozmerovú presnosť dielov a zároveň vytvára esteticky príjemný „začiernený“ povrch. Ďalšou výhodou je, že je lacnejšia ako iné úpravy a poskytuje určitý stupeň odolnosti proti korózii. Treba si však uvedomiť, že niektoré materiály sa po úprave sfarbia do červena alebo šedej namiesto čiernej. Okrem toho sa ochranný-náter po vyčerpaní znehodnotí.
FAQ
Otázka: Aké sú výhody a nevýhody-sčernenia pri vysokej teplote a sčernenia pri-izbovej teplote?
Odpoveď: Technológia vysokoteplotného sčernenia je vyspelá a proces je stabilný. Pre určité materiály má špeciálne výhody. Vďaka dlhšej histórii vývoja sa výrobcovia vo všeobecnosti ľahšie hľadajú. Nevýhodou je, že vyžaduje vysokoteplotné-ohrievanie. Sčernenie pri izbovej teplote je novšia technológia sčernenia, ktorá sa rýchlo rozvíja. Je to pohodlné a rýchle, ale jeho efekt sčernenia na nízkouhlíkovej-oceli nie je dobrý. Vo všeobecnosti sa používa{10}}technológia vysokoteplotného čiernenia. Spoločnosti, ktoré disponujú zdrojmi, si môžu pripraviť svoje vlastné riešenie na sčernenie{12}}pri izbovej teplote.
Otázka: Prečo sa na sčernených častiach po určitom čase začnú objavovať hrdzavé škvrny?
Odpoveď: Možné dôvody sú nasledovné:
1. Náročné podmienky používania vedú k poškodeniu a korózii oxidového filmu;
2. Proces černenia nebol spracovaný správne, nebolo urobené tesnenie alebo bol tesniaci účinok slabý.
Otázka: Prečo sa na sčernených častiach po dlhom skladovaní v sklade vytvorí biela námraza?
Odpoveď: Hlavným dôvodom je, že začiernené časti neboli správne vyčistené. Po prvé, na povrchu je zvyškový chemický roztok (v takom prípade je po sčernení potrebné umývanie horúcou vodou); po druhé, koncentrácia hydroxidu sodného je príliš vysoká (hydroxid sodný sa ťažko zmýva). Po tretie, dizajn receptúry je nevedecký (napríklad roztok vzorca sa ťažko umýva vodou).
Otázka: Ako zabrániť hrdzaveniu sčernených častí?
Odpoveď: Vyžaduje si to hlavne zlepšenie procesu. K tomu možno pristupovať z dvoch hľadísk: dôkladné čistenie; a pridanie tesniaceho procesu po sčernení na vyplnenie mikropórov vo vrstve oxidového filmu, čím sa zabráni prenikaniu vlhkosti a korozívneho média. Špecifické požiadavky je možné prediskutovať s výrobcom černenia; je to len otázka nákladov.
Otázka: Ovplyvní sčernenie presnosť? Ovplyvní sčernenie pri vysokej teplote{0}} rozmery dielov?
Odpoveď: Povrchová oxidová vrstva sčernených častí sa vo všeobecnosti meria v mikrometroch so zmenou veľkosti niekoľkých tisícin, takže vplyv je v podstate minimálny (pokiaľ nie sú vaše požiadavky na presnosť veľmi vysoké).
Hlavné faktory ovplyvňujúce rozmery sú:
① Doba morenia;
② Deformácia-vysokoteplotným napätím;
③ Tvar materiálu;
Preto sa v prípade vysoko presných dielov alebo dielov vyrobených z malých plochých materiálov odporúča najskôr vyrobiť vzorku alebo zmeniť postupnosť procesu, aby ste predišli zbytočným stratám.
Otázka: Ktoré materiály môžu byť čierne?
Odpoveď: Bežné materiály, ako je meď, železo, hliník a nehrdzavejúca oceľ, môžu byť sčernené.
Budú začiernené časti viesť elektrinu?
Oxidový film vytvorený sčernením je nevodivý, takže sčernenie má určitý izolačný účinok.