Svart oxid eller svärtning är en omvandlingsbeläggning för järnhaltiga material, rostfritt stål, koppar och kopparbaserade legeringar, zink, pulveriserade metaller och silverlod.[1]Det används för att lägga till mild korrosionsbeständighet, för utseendet och för att minimera ljusreflektion.[2]För att uppnå maximal korrosionsbeständighet måste den svarta oxiden impregneras med olja eller vax.[3]En av dess fördelar jämfört med andra beläggningar är dess minimala uppbyggnad.
1.Järnhaltigt material
En vanlig svart oxid är magnetit (Fe3O4), som är mer mekaniskt stabil på ytan och ger bättre korrosionsskydd än rödoxid (rost) Fe2O3.Moderna industriella tillvägagångssätt för att bilda svart oxid inkluderar de heta och medeltemperaturprocesser som beskrivs nedan.Oxiden kan också bildas genom en elektrolytisk process vid anodisering.Traditionella metoder beskrivs i artikeln om blåning.De är historiskt intressanta och är också användbara för hobbyister för att skapa svart oxid säkert med lite utrustning och utan giftiga kemikalier.
Lågtemperaturoxid, som också beskrivs nedan, är inte en omvandlingsbeläggning - lågtemperaturprocessen oxiderar inte järnet, utan avsätter en kopparselenförening.
1.1 Varm svart oxid
Heta bad av natriumhydroxid, nitrater och nitriter vid 141 °C (286 °F) används för att omvandla materialets yta till magnetit (Fe3O4).Vatten måste tillsättas regelbundet till badet, med lämpliga kontroller för att förhindra en ångexplosion.
Varmsvärtning innebär att delen doppas i olika tankar.Arbetsstycket "doppas" vanligtvis av automatiserade delbärare för transport mellan tankar.Dessa tankar innehåller, i ordning, alkaliskt rengöringsmedel, vatten, kaustiksoda vid 140,5 °C (284,9 °F) (svärtningsmassan), och slutligen tätningsmedlet, som vanligtvis är olja.Den kaustiksodan och den förhöjda temperaturen gör att Fe3O4 (svart oxid) bildas på ytan av metallen istället för Fe2O3 (röd oxid; rost).Även om den är fysiskt tätare än röd oxid, är den färska svarta oxiden porös, så olja appliceras sedan på den uppvärmda delen, som förseglar den genom att "sjunka" in i den.Kombinationen förhindrar korrosion av arbetsstycket.Det finns många fördelar med svärtning, främst:
Svärtning kan göras i stora omgångar (idealiskt för små delar).
Det finns ingen betydande dimensionell påverkan (svärtningsprocessen skapar ett lager som är cirka 1 µm tjockt).
Det är mycket billigare än liknande korrosionsskyddssystem, såsom färg och galvanisering.
Den äldsta och mest använda specifikationen för varm svart oxid är MIL-DTL-13924, som täcker fyra klasser av processer för olika substrat.Alternativa specifikationer inkluderar AMS 2485, ASTM D769 och ISO 11408.
Detta är den process som används för att svärta stållinor för teaterapplikationer och flygeffekter.
1.2 Mellantemperatur svart oxid
Liksom varm svart oxid omvandlar svart oxid vid medeltemperatur metallens yta till magnetit (Fe3O4).Men svart oxid med medeltemperatur svärtar vid en temperatur på 90–120 °C (194–248 °F), betydligt mindre än varm svartoxid.Detta är fördelaktigt eftersom det är under lösningens kokpunkt, vilket innebär att det inte bildas några frätande ångor.
Eftersom mellantemperatur svart oxid är mest jämförbar med varm svart oxid, kan den också uppfylla den militära specifikationen MIL-DTL-13924, såväl som AMS 2485.
1.3Kall svart oxid
Kall svart oxid, även känd som rumstemperatur svart oxid, appliceras vid en temperatur på 20–30 °C (68–86 °F).Det är inte en oxidomvandlingsbeläggning, utan snarare en avsatt kopparselenförening.Kall svart oxid ger högre produktivitet och är bekvämt för intern svärtning.Denna beläggning ger en liknande färg som den som oxidomvandlingen gör, men tenderar att lätt gnugga av och ger mindre nötningsbeständighet.Appliceringen av olja, vax eller lack bringar korrosionsbeständigheten upp i nivå med varma och mellantemperaturer.En applikation för kall svartoxidprocess skulle vara inom verktygs- och arkitektonisk finish på stål (patina för stål).Det är också känt som kallblånande.
2. Koppar
Spegelreflektion av kopparoxid.svg
Svart oxid för koppar, ibland känd under handelsnamnet Ebonol C, omvandlar kopparytan till kopparoxid.För att processen ska fungera måste ytan innehålla minst 65 % koppar;för kopparytor som har mindre än 90 % koppar måste den först förbehandlas med en aktiverande behandling.Den färdiga beläggningen är kemiskt stabil och mycket vidhäftande.Den är stabil upp till 400 °F (204 °C);över denna temperatur bryts beläggningen ned på grund av oxidation av baskopparn.För att öka korrosionsbeständigheten kan ytan vara oljad, lackad eller vaxad.Den används även som förbehandling för målning eller emaljering.Ytfinishen är vanligtvis satin, men den kan göras blank genom att belägga med en klar högblank emalj.
I mikroskopisk skala bildas dendriter på ytfinishen, som fångar ljus och ökar absorptionsförmågan.På grund av denna egenskap används beläggningen inom rymd, mikroskopi och andra optiska tillämpningar för att minimera ljusreflektion.
I kretskort (PCB) ger användningen av svart oxid bättre vidhäftning för glasfiberlaminatskikten.PCB:n doppas i ett bad som innehåller hydroxid, hypoklorit och kuprat, som blir utarmat i alla tre komponenterna.Detta indikerar att den svarta kopparoxiden kommer delvis från kupraten och delvis från PCB-kopparkretsen.Vid mikroskopisk undersökning finns det inget koppar(I)oxidskikt.
En tillämplig amerikansk militärspecifikation är MIL-F-495E.
3. Rostfritt stål
Varm svart oxid för rostfritt stål är en blandning av kaustiksalter, oxiderande och svavelsalter.Den svärtar 300- och 400-serierna och de nederbördshärdade 17-4 PH rostfria stållegeringarna.Lösningen kan användas på gjutjärn och mjukt lågkolhaltigt stål.Den resulterande finishen överensstämmer med militärspecifikationen MIL-DTL–13924D Class 4 och erbjuder nötningsbeständighet.Svartoxidfinish används på kirurgiska instrument i ljusintensiva miljöer för att minska ögontrötthet.
Svärtning i rumstemperatur för rostfritt stål sker genom autokatalytisk reaktion av koppar-selenid som avsätts på ytan av rostfritt stål.Det ger mindre nötningsbeständighet och samma korrosionsskydd som varmsvärtningsprocessen.En applikation för svärtning i rumstemperatur är i arkitektoniska ytbehandlingar (patina för rostfritt stål).
4. Zink
Svart oxid för zink är också känd under handelsnamnet Ebonol Z. En annan produkt är Ultra-Blak 460, som svärtar förzinkade och galvaniserade ytor utan att använda några krom- och zinkgjutgods.
Posttid: 2021-nov-23