Oxidul negru sau înnegrirea este o acoperire de conversie pentru materiale feroase, oțel inoxidabil, cupru și aliaje pe bază de cupru, zinc, metale sub formă de pulbere și lipire cu argint.[1]Este folosit pentru a adăuga rezistență la coroziune ușoară, pentru aspect și pentru a minimiza reflexia luminii.[2]Pentru a obține o rezistență maximă la coroziune, oxidul negru trebuie să fie impregnat cu ulei sau ceară.[3]Unul dintre avantajele sale față de alte acoperiri este acumularea minimă.
1.Material feros
Un oxid negru standard este magnetita (Fe3O4), care este mai stabil mecanic la suprafață și oferă o protecție mai bună împotriva coroziunii decât oxidul roșu (rugina) Fe2O3.Abordările industriale moderne pentru formarea oxidului negru includ procesele la cald și la temperatură medie descrise mai jos.Oxidul poate fi format și printr-un proces electrolitic în anodizare.Metodele tradiționale sunt descrise în articolul despre albastru.Ele sunt de interes istoric și sunt, de asemenea, utile pentru pasionați pentru a forma oxid negru în siguranță, cu echipamente reduse și fără substanțe chimice toxice.
Oxidul de temperatură joasă, descris și mai jos, nu este o acoperire de conversie - procesul la temperatură joasă nu oxidează fierul, ci depune un compus de cupru seleniu.
1.1 Oxid negru fierbinte
Băile fierbinți de hidroxid de sodiu, nitrați și nitriți la 141 °C (286 °F) sunt folosite pentru a transforma suprafața materialului în magnetit (Fe3O4).Apa trebuie adăugată periodic în baie, cu controale adecvate pentru a preveni o explozie a aburului.
Înnegrirea la cald implică scufundarea piesei în diferite rezervoare.Piesa de prelucrat este de obicei „cufundată” de către suporturi automate de piese pentru transportul între rezervoare.Aceste rezervoare conțin, în ordine, agent de curățare alcalin, apă, sodă caustică la 140,5 °C (284,9 °F) (compusul de înnegrire) și, în final, sigilant, care este de obicei ulei.Soda caustică și temperatura ridicată determină formarea Fe3O4 (oxid negru) pe suprafața metalului în loc de Fe2O3 (oxid roșu; rugină).Deși este fizic mai dens decât oxidul roșu, oxidul negru proaspăt este poros, așa că uleiul este apoi aplicat pe partea încălzită, care o etanșează prin „afundarea” în ea.Combinația previne coroziunea piesei de prelucrat.Există multe avantaje ale înnegririi, în principal:
Înnegrirea se poate face în loturi mari (ideal pentru piese mici).
Nu există un impact dimensional semnificativ (procesul de înnegrire creează un strat de aproximativ 1 µm grosime).
Este mult mai ieftin decât sistemele similare de protecție împotriva coroziunii, cum ar fi vopseaua și galvanizarea.
Cea mai veche și cea mai utilizată specificație pentru oxidul negru fierbinte este MIL-DTL-13924, care acoperă patru clase de procese pentru diferite substraturi.Specificațiile alternative includ AMS 2485, ASTM D769 și ISO 11408.
Acesta este procesul folosit pentru a înnegri cablurile de sârmă pentru aplicații teatrale și efecte de zbor.
1.2 Oxid negru la temperatură medie
Ca și oxidul negru fierbinte, oxidul negru la temperatură medie transformă suprafața metalului în magnetit (Fe3O4).Cu toate acestea, oxidul negru la temperatură medie se înnegrește la o temperatură de 90–120 °C (194–248 °F), semnificativ mai puțin decât oxidul negru fierbinte.Acest lucru este avantajos deoarece este sub punctul de fierbere al soluției, ceea ce înseamnă că nu se produc vapori caustici.
Deoarece oxidul negru la temperatură medie este cel mai comparabil cu oxidul negru fierbinte, poate îndeplini și specificațiile militare MIL-DTL-13924, precum și AMS 2485.
1.3 Oxid negru rece
Oxidul negru rece, cunoscut și sub denumirea de oxid negru la temperatura camerei, se aplică la o temperatură de 20–30 °C (68–86 °F).Nu este o acoperire de conversie a oxidului, ci mai degrabă un compus de cupru seleniu depus.Oxidul negru rece oferă o productivitate mai mare și este convenabil pentru înnegrirea internă.Această acoperire produce o culoare similară cu cea pe care o face conversia oxidului, dar tinde să se îndepărteze cu ușurință și oferă mai puțină rezistență la abraziune.Aplicarea de ulei, ceară sau lac aduce rezistența la coroziune la egalitate cu temperatura caldă și medie.O aplicație pentru procesul de oxid negru rece ar fi în scule și finisare arhitecturală pe oțel (patină pentru oțel).Este, de asemenea, cunoscut sub numele de albastrul rece.
2. Cupru
Reflectange specular al oxidului cupric.svg
Oxidul negru pentru cupru, uneori cunoscut sub numele comercial Ebonol C, transformă suprafața de cupru în oxid cupric.Pentru ca procesul să funcționeze, suprafața trebuie să aibă cel puțin 65% cupru;pentru suprafetele de cupru care au mai putin de 90% cupru trebuie mai intai tratata cu un tratament activator.Acoperirea finită este stabilă chimic și foarte aderență.Este stabil până la 400 °F (204 °C);peste această temperatură, acoperirea se degradează datorită oxidării cuprului de bază.Pentru a crește rezistența la coroziune, suprafața poate fi unsă, lăcuită sau cerată.De asemenea, este folosit ca pre-tratament pentru vopsire sau emailare.Finisajul suprafeței este de obicei satinat, dar poate fi transformat lucios prin acoperirea cu un email transparent lucios.
La scară microscopică se formează dendrite pe finisajul suprafeței, care captează lumina și măresc absorbția.Datorită acestei proprietăți, acoperirea este utilizată în aplicații aerospațiale, microscopice și alte aplicații optice pentru a minimiza reflexia luminii.
În plăcile de circuite imprimate (PCB), utilizarea oxidului negru asigură o aderență mai bună pentru straturile laminate din fibră de sticlă.PCB-ul este scufundat într-o baie care conține hidroxid, hipoclorit și cuprat, care se epuizează în toate cele trei componente.Acest lucru indică faptul că oxidul de cupru negru provine parțial din cuprat și parțial din circuitul de cupru PCB.La examinarea microscopică, nu există un strat de oxid de cupru (I).
O specificație militară americană aplicabilă este MIL-F-495E.
3. Oțel inoxidabil
Oxidul negru fierbinte pentru oțel inoxidabil este un amestec de săruri caustice, oxidante și sulfuroase.Înnegrește seriile 300 și 400 și aliajele de oțel inoxidabil 17-4 PH întărite prin precipitare.Soluția poate fi utilizată pe fontă și oțel ușor cu emisii scăzute de carbon.Finisajul rezultat respectă specificația militară MIL-DTL–13924D Clasa 4 și oferă rezistență la abraziune.Finisajul cu oxid negru este utilizat pe instrumentele chirurgicale în medii intense în lumină pentru a reduce oboseala ochilor.
Înnegrirea la temperatura camerei pentru oțel inoxidabil are loc prin reacția autocatalitică a depunerii de seleniră de cupru pe suprafața oțelului inoxidabil.Oferă o rezistență mai mică la abraziune și aceeași protecție împotriva coroziunii ca procesul de înnegrire la cald.O aplicație pentru înnegrirea la temperatura camerei este în finisajele arhitecturale (patină pentru oțel inoxidabil).
4. Zinc
Oxidul negru pentru zinc este cunoscut și sub denumirea comercială Ebonol Z. Un alt produs este Ultra-Blak 460, care înnegrește suprafețele zincate și galvanizate fără a utiliza nicio turnare sub presiune de crom și zinc.
Ora postării: 23-nov-2021