Черният оксид или почерняването е конверсионно покритие за железни материали, неръждаема стомана, мед и сплави на медна основа, цинк, прахообразни метали и сребърен припой.[1]Използва се за добавяне на лека устойчивост на корозия, за външен вид и за минимизиране на отразяването на светлината.[2]За да се постигне максимална устойчивост на корозия, черният оксид трябва да бъде импрегниран с масло или восък.[3]Едно от предимствата му пред другите покрития е минималното му натрупване.
1.Железен материал
Стандартен черен оксид е магнетит (Fe3O4), който е по-механично стабилен на повърхността и осигурява по-добра защита от корозия от червения оксид (ръжда) Fe2O3.Съвременните индустриални подходи за образуване на черен оксид включват процесите при гореща и средна температура, описани по-долу.Оксидът може да се образува и чрез електролитен процес при анодизиране.Традиционните методи са описани в статията за посиняването.Те представляват интерес от историческа гледна точка и са полезни и за любителите да образуват черен оксид безопасно с малко оборудване и без токсични химикали.
Нискотемпературният оксид, също описан по-долу, не е конверсионно покритие - нискотемпературният процес не окислява желязото, а отлага съединение на меден селен.
1.1 Горещ черен оксид
Горещи бани с натриев хидроксид, нитрати и нитрити при 141 °C (286 °F) се използват за превръщане на повърхността на материала в магнетит (Fe3O4).Периодично трябва да се добавя вода във ваната, с подходящ контрол, за да се предотврати експлозия на пара.
Горещото почерняване включва потапяне на частта в различни резервоари.Заготовката обикновено се „потапя“ от автоматизирани носители на части за транспортиране между резервоари.Тези резервоари съдържат последователно алкален почистващ препарат, вода, сода каустик при 140,5 °C (284,9 °F) (почерняващо съединение) и накрая уплътнителя, който обикновено е масло.Содата каустик и повишената температура причиняват образуването на Fe3O4 (черен оксид) на повърхността на метала вместо Fe2O3 (червен оксид; ръжда).Въпреки че е физически по-плътен от червения оксид, свежият черен оксид е порест, така че след това върху нагрятата част се нанася масло, което го запечатва, като „потъва“ в него.Комбинацията предотвратява корозията на детайла.Има много предимства на почерняването, главно:
Почерняването може да се извърши на големи партиди (идеално за малки части).
Няма значително влияние върху размерите (процесът на почерняване създава слой с дебелина около 1 µm).
Тя е много по-евтина от подобни системи за защита от корозия, като боя и галванопластика.
Най-старата и най-широко използвана спецификация за горещ черен оксид е MIL-DTL-13924, която обхваща четири класа процеси за различни субстрати.Алтернативните спецификации включват AMS 2485, ASTM D769 и ISO 11408.
Това е процесът, използван за почерняване на телени въжета за театрални приложения и летящи ефекти.
1.2 Среднотемпературен черен оксид
Подобно на горещ черен оксид, черният оксид със средна температура превръща повърхността на метала в магнетит (Fe3O4).Черният оксид със средна температура обаче почернява при температура 90–120 °C (194–248 °F), значително по-малко от горещ черен оксид.Това е предимство, защото е под точката на кипене на разтвора, което означава, че не се отделят разяждащи изпарения.
Тъй като черният оксид със средна температура е най-сравним с горещ черен оксид, той също може да отговаря на военната спецификация MIL-DTL-13924, както и на AMS 2485.
1.3 Студен черен оксид
Студеният черен оксид, известен също като черен оксид при стайна температура, се прилага при температура 20–30 °C (68–86 °F).Това не е оксидно преобразуващо покритие, а по-скоро отложено медно-селеново съединение.Студеният черен оксид предлага по-висока производителност и е удобен за вътрешно почерняване.Това покритие произвежда цвят, подобен на този при преобразуването на оксид, но има тенденция да се изтрива лесно и предлага по-малка устойчивост на абразия.Прилагането на масло, восък или лак изравнява устойчивостта на корозия с висока и средна температура.Едно приложение на процеса на студен черен оксид би било в инструменталната екипировка и архитектурното довършване на стомана (патина за стомана).Известно е още като студено синене.
2. Мед
Огледален ъгъл на отражение на меден оксид.svg
Черен оксид за мед, понякога известен с търговското наименование Ebonol C, превръща медната повърхност в меден оксид.За да работи процесът, повърхността трябва да има поне 65% мед;за медни повърхности, които имат по-малко от 90% мед, първо трябва да бъдат предварително обработени с активираща обработка.Готовото покритие е химически стабилно и много адхезивно.Стабилен е до 400 °F (204 °C);над тази температура покритието се разгражда поради окисляване на основната мед.За да се увеличи устойчивостта на корозия, повърхността може да бъде омаслена, лакирана или восъчна.Използва се и като предварителна обработка за боядисване или емайлиране.Повърхността обикновено е сатенирана, но може да стане лъскава чрез покритие с прозрачен емайл с висок гланц.
В микроскопичен мащаб върху повърхността се образуват дендрити, които улавят светлината и увеличават абсорбцията.Поради това свойство покритието се използва в аерокосмическата техника, микроскопията и други оптични приложения за минимизиране на отразяването на светлината.
В печатните платки (PCB) използването на черен оксид осигурява по-добра адхезия за ламинатните слоеве от фибростъкло.PCB се потапя във вана, съдържаща хидроксид, хипохлорит и купрат, която се изчерпва и от трите компонента.Това показва, че черният меден оксид идва частично от купрата и частично от медната верига на PCB.При микроскопско изследване няма слой меден (I) оксид.
Приложима военна спецификация на САЩ е MIL-F-495E.
3. Неръждаема стомана
Горещ черен оксид за неръждаема стомана е смес от разяждащи, окислителни и серни соли.Той почернява сериите 300 и 400 и закалените чрез утаяване сплави от неръждаема стомана 17-4 PH.Решението може да се използва върху чугун и мека нисковъглеродна стомана.Полученото покритие отговаря на военната спецификация MIL-DTL–13924D клас 4 и предлага устойчивост на абразия.Покритието с черен оксид се използва върху хирургически инструменти в интензивна светлина среда за намаляване на умората на очите.
Почерняването при стайна температура за неръждаема стомана възниква чрез автокаталитична реакция на отлагане на меден селенид върху повърхността на неръждаемата стомана.Предлага по-малка устойчивост на абразия и същата защита от корозия като процеса на горещо почерняване.Едно приложение за почерняване при стайна температура е в архитектурни покрития (патина за неръждаема стомана).
4. Цинк
Черният оксид за цинк е известен също с търговското наименование Ebonol Z. Друг продукт е Ultra-Blak 460, който почернява поцинковани и галванизирани повърхности, без да използва хромирани и цинкови отливки.
Време на публикуване: 23 ноември 2021 г