Crni oksid ili pocrnjivanje je prevlaka za konverziju za željezne materijale, nehrđajući čelik, bakar i legure na bazi bakra, cink, metale u prahu i srebrni lem.[1]Koristi se za dodavanje blage otpornosti na koroziju, za izgled i minimiziranje refleksije svjetlosti.[2]Da bi se postigla maksimalna otpornost na koroziju, crni oksid mora biti impregniran uljem ili voskom.[3]Jedna od njegovih prednosti u odnosu na druge premaze je minimalno nakupljanje.
1. Gvozdeni materijal
Standardni crni oksid je magnetit (Fe3O4), koji je mehanički stabilniji na površini i pruža bolju zaštitu od korozije od crvenog oksida (rđe) Fe2O3.Moderni industrijski pristupi formiranju crnog oksida uključuju procese vruće i srednje temperature opisane u nastavku.Oksid se također može formirati elektrolitičkim postupkom u eloksiranju.Tradicionalne metode opisane su u članku o plavljenju.Oni su istorijski zanimljivi, a korisni su i za hobiste da bezbedno formiraju crni oksid sa malo opreme i bez toksičnih hemikalija.
Niskotemperaturni oksid, koji je također opisan u nastavku, nije prevlaka za konverziju – proces niske temperature ne oksidira željezo, već taloži spoj bakra i selena.
1.1 Vrući crni oksid
Vruće kupke natrijum hidroksida, nitrata i nitrita na 141 °C (286 °F) koriste se za pretvaranje površine materijala u magnetit (Fe3O4).Voda se mora povremeno dodavati u kadu, uz odgovarajuće kontrole kako bi se spriječila eksplozija pare.
Vruće crnjenje uključuje potapanje dijela u različite spremnike.Radni komad se obično „uranja“ pomoću automatizovanih nosača delova za transport između rezervoara.Ovi rezervoari sadrže, po redu, alkalno sredstvo za čišćenje, vodu, kaustičnu sodu na 140,5 °C (284,9 °F) (smeša za crnjenje), i na kraju zaptivač, koji je obično ulje.Kaustična soda i povišena temperatura uzrokuju da se na površini metala formira Fe3O4 (crni oksid) umjesto Fe2O3 (crveni oksid; hrđa).Iako je fizički gušći od crvenog oksida, svježi crni oksid je porozan, pa se zatim na zagrijani dio nanosi ulje koje ga zapečati tako što „potonu“ u njega.Kombinacija sprečava koroziju radnog komada.Postoje mnoge prednosti crnjenja, uglavnom:
Crnjenje se može obaviti u velikim serijama (idealno za male dijelove).
Nema značajnog dimenzionalnog uticaja (proces crnjenja stvara sloj debljine oko 1 µm).
Daleko je jeftiniji od sličnih sistema za zaštitu od korozije, kao što su boja i galvanizacija.
Najstarija i najraširenija specifikacija za vrući crni oksid je MIL-DTL-13924, koja pokriva četiri klase procesa za različite podloge.Alternativne specifikacije uključuju AMS 2485, ASTM D769 i ISO 11408.
Ovo je proces koji se koristi za crnjenje žičanih užadi za kazališne aplikacije i efekte letenja.
1.2 Crni oksid srednje temperature
Poput vrućeg crnog oksida, crni oksid srednje temperature pretvara površinu metala u magnetit (Fe3O4).Međutim, crni oksid srednje temperature crni na temperaturi od 90-120 °C (194-248 °F), što je znatno manje od vrućeg crnog oksida.Ovo je povoljno jer je ispod tačke ključanja rastvora, što znači da se ne stvaraju kaustične pare.
Budući da je srednjetemperaturni crni oksid najusporediviji sa vrućim crnim oksidom, on također može zadovoljiti vojnu specifikaciju MIL-DTL-13924, kao i AMS 2485.
1.3 Hladni crni oksid
Hladni crni oksid, poznat i kao crni oksid sobne temperature, nanosi se na temperaturi od 20–30 °C (68–86 °F).To nije oksidni premaz za konverziju, već taloženo jedinjenje bakra i selena.Hladni crni oksid nudi veću produktivnost i pogodan je za tamnjenje u kući.Ovaj premaz daje boju sličnu onoj koju čini konverzija oksida, ali ima tendenciju da se lako briše i nudi manju otpornost na habanje.Primjena ulja, voska ili laka dovodi otpornost na koroziju u rangu s vrućim i srednjim temperaturama.Jedna primjena za proces hladnog crnog oksida bila bi u alatnoj i arhitektonskoj završnoj obradi na čeliku (patina za čelik).Poznato je i kao hladno plavenje.
2. Bakar
Spekularna refleksija bakrovog oksida.svg
Crni oksid za bakar, ponekad poznat pod trgovačkim imenom Ebonol C, pretvara površinu bakra u bakrov oksid.Da bi proces funkcionirao, površina mora imati najmanje 65% bakra;za bakarne površine koje imaju manje od 90% bakra prvo se moraju prethodno tretirati aktivacijskim tretmanom.Završni premaz je hemijski stabilan i veoma prijanjan.Stabilan je do 400 °F (204 °C);iznad ove temperature, premaz se degradira zbog oksidacije baznog bakra.Da bi se povećala otpornost na koroziju, površina može biti nauljena, lakirana ili voskom.Koristi se i kao predtretman za farbanje ili emajliranje.Površinska obrada je obično satenska, ali može postati sjajna premazivanjem prozirnim emajlom visokog sjaja.
Na mikroskopskoj skali na površini se formiraju dendriti koji zadržavaju svjetlost i povećavaju apsorpciju.Zbog ove osobine, premaz se koristi u aeroskopiji, mikroskopiji i drugim optičkim aplikacijama kako bi se smanjila refleksija svjetlosti.
U štampanim pločama (PCB), upotreba crnog oksida obezbeđuje bolju adheziju za slojeve laminata od fiberglasa.PCB se umoči u kadu koja sadrži hidroksid, hipohlorit i kuprat, koji se iscrpljuje u sve tri komponente.Ovo ukazuje da crni bakreni oksid dolazi djelimično iz kuprata, a dijelom iz bakrenog kola PCB-a.Pod mikroskopskim pregledom nema sloja bakar(I) oksida.
Primjenjiva vojna specifikacija SAD-a je MIL-F-495E.
3. Nerđajući čelik
Vrući crni oksid za nehrđajući čelik je mješavina kaustičnih, oksidirajućih i sumpornih soli.Zacrnjuje serije 300 i 400 i legure nerđajućeg čelika 17-4 PH otvrdnute na udaru.Rješenje se može koristiti na lijevanom željezu i mekom niskougljičnom čeliku.Rezultirajuća završna obrada je u skladu sa vojnom specifikacijom MIL-DTL-13924D Class 4 i nudi otpornost na habanje.Završna obrada crnog oksida koristi se na hirurškim instrumentima u okruženjima sa intenzivnim svjetlom kako bi se smanjio zamor očiju.
Zacrnjenje nehrđajućeg čelika na sobnoj temperaturi nastaje autokatalitičkom reakcijom taloženja bakra-selenida na površini nehrđajućeg čelika.Nudi manju otpornost na habanje i istu zaštitu od korozije kao i proces vrućeg crnjenja.Jedna primjena za tamnjenje na sobnoj temperaturi je u arhitektonskim završnim obradama (patina za nehrđajući čelik).
4. Cink
Crni oksid za cink je također poznat pod trgovačkim imenom Ebonol Z. Drugi proizvod je Ultra-Blak 460, koji crni pocinčane i pocinčane površine bez upotrebe ikakvih hromiranih i pocinkovanih odlivaka.
Vrijeme objave: 23.11.2021