Czarny tlenek lub czernienie to powłoka konwersyjna do materiałów żelaznych, stali nierdzewnej, miedzi i stopów na bazie miedzi, cynku, metali sproszkowanych i lutu srebrnego.Służy do dodania łagodnej odporności na korozję, poprawy wyglądu i zminimalizowania odbicia światła.Aby osiągnąć maksymalną odporność na korozję, czarny tlenek należy zaimpregnować olejem lub woskiem.[3]Jedną z jego zalet w porównaniu z innymi powłokami jest minimalne nawarstwianie się.
1. Materiał żelazny
Standardowym czarnym tlenkiem jest magnetyt (Fe3O4), który jest bardziej stabilny mechanicznie na powierzchni i zapewnia lepszą ochronę przed korozją niż czerwony tlenek (rdza) Fe2O3.Nowoczesne przemysłowe podejścia do tworzenia czarnego tlenku obejmują opisane poniżej procesy na gorąco i w średniej temperaturze.Tlenek można również wytworzyć w procesie elektrolitycznym podczas anodowania.Tradycyjne metody opisano w artykule na temat niebieszczenia.Są interesujące historycznie i są również przydatne dla hobbystów do bezpiecznego tworzenia czarnego tlenku przy niewielkim sprzęcie i bez toksycznych chemikaliów.
Tlenek niskotemperaturowy, również opisany poniżej, nie jest powłoką konwersyjną - proces niskotemperaturowy nie utlenia żelaza, ale osadza związek selenu miedzi.
1.1 Gorący czarny tlenek
Gorące kąpiele wodorotlenku sodu, azotanów i azotynów w temperaturze 141 ° C (286 ° F) są używane do przekształcania powierzchni materiału w magnetyt (Fe3O4).Woda musi być okresowo dodawana do kąpieli, z odpowiednią kontrolą, aby zapobiec eksplozji pary.
Czernienie na gorąco polega na zanurzeniu części w różnych zbiornikach.Przedmiot obrabiany jest zwykle „zanurzany” przez zautomatyzowane przenośniki części w celu transportu między zbiornikami.Zbiorniki te zawierają kolejno alkaliczny środek czyszczący, wodę, sodę kaustyczną o temperaturze 140,5 ° C (284,9 ° F) (związek czernienia), a na koniec szczeliwo, którym zwykle jest olej.Soda kaustyczna i podwyższona temperatura powodują, że na powierzchni metalu tworzy się Fe3O4 (czarny tlenek) zamiast Fe2O3 (czerwony tlenek; rdza).Chociaż jest fizycznie gęstszy niż czerwony tlenek, świeży czarny tlenek jest porowaty, więc olej jest następnie nakładany na rozgrzaną część, która uszczelnia ją, „zatapiając” się w niej.Połączenie zapobiega korozji przedmiotu obrabianego.Istnieje wiele zalet czernienia, głównie:
Czernienie można wykonać w dużych partiach (idealne dla małych części).
Nie ma znaczącego wpływu wymiarowego (proces czernienia tworzy warstwę o grubości około 1 µm).
Jest znacznie tańszy niż podobne systemy ochrony przed korozją, takie jak malowanie i galwanizacja.
Najstarszą i najczęściej stosowaną specyfikacją gorącego czarnego tlenku jest MIL-DTL-13924, która obejmuje cztery klasy procesów dla różnych podłoży.Alternatywne specyfikacje obejmują AMS 2485, ASTM D769 i ISO 11408.
Jest to proces używany do czernienia lin stalowych do zastosowań teatralnych i efektów latania.
1.2 Średniotemperaturowy czarny tlenek
Podobnie jak gorący czarny tlenek, średniotemperaturowy czarny tlenek przekształca powierzchnię metalu w magnetyt (Fe3O4).Jednak średniotemperaturowy czarny tlenek czernieje w temperaturze 90–120 ° C (194–248 ° F), znacznie mniej niż gorący czarny tlenek.Jest to korzystne, ponieważ znajduje się poniżej temperatury wrzenia roztworu, co oznacza, że nie powstają żrące opary.
Ponieważ czarny tlenek średniotemperaturowy jest najbardziej porównywalny z czarnym tlenkiem gorącym, może również spełniać specyfikację wojskową MIL-DTL-13924, a także AMS 2485.
1.3 Zimny czarny tlenek
Czarny tlenek na zimno, znany również jako czarny tlenek w temperaturze pokojowej, jest nakładany w temperaturze 20–30 ° C (68–86 ° F).Nie jest to konwersyjna powłoka tlenkowa, ale osadzony związek selenu miedzi.Zimny czarny tlenek zapewnia wyższą wydajność i jest wygodny do czernienia w zakładzie.Powłoka ta daje podobny kolor do tego, jaki uzyskuje konwersja tlenku, ale ma tendencję do łatwego ścierania i zapewnia mniejszą odporność na ścieranie.Zastosowanie oleju, wosku lub lakieru podnosi odporność na korozję na poziomie wysokiej i średniej temperatury.Jednym z zastosowań procesu czarnego tlenku na zimno byłoby oprzyrządowanie i wykończenie architektoniczne stali (patyna dla stali).Znany jest również jako sinienie na zimno.
2. Miedź
Zwierciadlany współczynnik odbicia tlenku miedzi.svg
Czarny tlenek miedzi, czasami znany pod nazwą handlową Ebonol C, przekształca powierzchnię miedzi w tlenek miedziowy.Aby proces zadziałał, powierzchnia musi zawierać co najmniej 65% miedzi;w przypadku powierzchni miedzianych, które zawierają mniej niż 90% miedzi, należy je najpierw poddać obróbce aktywującej.Gotowa powłoka jest chemicznie stabilna i bardzo przyczepna.Jest stabilny do 400 ° F (204 ° C);powyżej tej temperatury powłoka ulega degradacji w wyniku utleniania miedzi bazowej.W celu zwiększenia odporności na korozję powierzchnię można zaolejować, lakierować lub woskować.Stosowany jest również jako wstępna obróbka przed malowaniem lub emaliowaniem.Wykończenie powierzchni jest zwykle satynowe, ale można nadać mu połysk, pokrywając przezroczystą emalią o wysokim połysku.
W mikroskopijnej skali na wykończeniu powierzchni tworzą się dendryty, które zatrzymują światło i zwiększają chłonność.Ze względu na tę właściwość powłoka jest stosowana w lotnictwie, mikroskopii i innych zastosowaniach optycznych w celu zminimalizowania odbicia światła.
W płytkach drukowanych (PCB) zastosowanie czarnego tlenku zapewnia lepszą przyczepność warstw laminatu z włókna szklanego.PCB zanurza się w kąpieli zawierającej wodorotlenek, podchloryn i miedzian, który zostaje zubożony we wszystkie trzy składniki.Wskazuje to, że czarny tlenek miedzi pochodzi częściowo z miedzianu, a częściowo z miedzianych obwodów PCB.W badaniu mikroskopowym nie ma warstwy tlenku miedzi(I).
Odpowiednia specyfikacja wojskowa USA to MIL-F-495E.
3. Stal nierdzewna
Gorący czarny tlenek do stali nierdzewnej jest mieszaniną soli żrących, utleniających i siarkowych.Czerni serie 300 i 400 oraz utwardzane wydzieleniowo stopy stali nierdzewnej 17-4 PH.Rozwiązanie może być stosowane na żeliwie i miękkiej stali niskowęglowej.Uzyskane wykończenie jest zgodne ze specyfikacją wojskową MIL-DTL-13924D Class 4 i zapewnia odporność na ścieranie.Wykończenie z czarnego tlenku jest stosowane na instrumentach chirurgicznych w środowiskach o dużym natężeniu światła, aby zmniejszyć zmęczenie oczu.
Czernienie w temperaturze pokojowej w przypadku stali nierdzewnej następuje w wyniku autokatalitycznej reakcji selenku miedzi osadzającego się na powierzchni stali nierdzewnej.Zapewnia mniejszą odporność na ścieranie i taką samą ochronę przed korozją jak proces czernienia na gorąco.Jedno z zastosowań czernienia w temperaturze pokojowej dotyczy wykończeń architektonicznych (patyna na stali nierdzewnej).
4. Cynk
Czarny tlenek cynku znany jest również pod nazwą handlową Ebonol Z. Innym produktem jest Ultra-Blak 460, który czernie ocynkowane i ocynkowane powierzchnie bez użycia odlewów chromowych i cynkowych.
Czas postu: 23-11-2021