Black oxid alebo blackening je konverzný náter pre železné materiály, nehrdzavejúcu oceľ, meď a zliatiny na báze medi, zinok, práškové kovy a striebornú spájku.[1]Používa sa na pridanie miernej odolnosti proti korózii, na vzhľad a na minimalizáciu odrazu svetla.[2]Na dosiahnutie maximálnej odolnosti proti korózii musí byť čierny oxid impregnovaný olejom alebo voskom.[3]Jednou z jeho výhod oproti iným náterom je jeho minimálna tvorba.
1.Železný materiál
Štandardným čiernym oxidom je magnetit (Fe3O4), ktorý je na povrchu mechanicky stabilnejší a poskytuje lepšiu ochranu proti korózii ako červený oxid (hrdza) Fe2O3.Moderné priemyselné prístupy k tvorbe čierneho oxidu zahŕňajú procesy za horúca a pri strednej teplote opísané nižšie.Oxid môže byť vytvorený aj elektrolytickým procesom pri eloxovaní.Tradičné metódy sú popísané v článku o modraní.Historicky sú zaujímavé a sú tiež užitočné pre fanúšikov na bezpečnú tvorbu čierneho oxidu s malým vybavením a bez toxických chemikálií.
Nízkoteplotný oxid, tiež opísaný nižšie, nie je konverzným povlakom – proces pri nízkej teplote neoxiduje železo, ale ukladá zlúčeninu medi a selénu.
1.1 Horúci čierny oxid
Na premenu povrchu materiálu na magnetit (Fe3O4) sa používajú horúce kúpele s hydroxidom sodným, dusičnanmi a dusitanmi pri 141 °C (286 °F).Voda sa musí pravidelne pridávať do kúpeľa s náležitými kontrolami, aby sa zabránilo výbuchu pary.
Černenie za horúca zahŕňa ponorenie dielu do rôznych nádrží.Obrobok je zvyčajne „ponáčaný“ automatickými nosičmi dielov na prepravu medzi nádržami.Tieto nádrže obsahujú v poradí alkalický čistič, vodu, lúh sodný s teplotou 140,5 °C (284,9 °F) (čiernacia zmes) a nakoniec tmel, ktorým je zvyčajne olej.Žieravina a zvýšená teplota spôsobujú, že sa na povrchu kovu vytvára Fe3O4 (čierny oxid) namiesto Fe2O3 (červený oxid; hrdza).Zatiaľ čo je fyzikálne hustejší ako červený oxid, čerstvý čierny oxid je porézny, takže na zohriatu časť sa potom nanesie olej, ktorý ju utesní tým, že sa do nej „zaborí“.Kombinácia zabraňuje korózii obrobku.Čiernenie má mnoho výhod, najmä:
Čiernenie je možné vykonávať vo veľkých dávkach (ideálne pre malé diely).
Nedochádza k žiadnemu významnému rozmerovému vplyvu (proces sčernenia vytvára vrstvu s hrúbkou asi 1 µm).
Je to oveľa lacnejšie ako podobné systémy ochrany proti korózii, ako je lakovanie a galvanické pokovovanie.
Najstaršia a najpoužívanejšia špecifikácia pre horúci čierny oxid je MIL-DTL-13924, ktorá pokrýva štyri triedy procesov pre rôzne substráty.Alternatívne špecifikácie zahŕňajú AMS 2485, ASTM D769 a ISO 11408.
Toto je proces, ktorý sa používa na čiernenie drôtených lán pre divadelné aplikácie a letové efekty.
1.2 Čierny oxid pri strednej teplote
Rovnako ako horúci čierny oxid, čierny oxid pri strednej teplote premieňa povrch kovu na magnetit (Fe3O4).Čierny oxid pri strednej teplote však sčernie pri teplote 90–120 °C (194–248 °F), čo je podstatne menej ako horúci čierny oxid.To je výhodné, pretože je pod bodom varu roztoku, čo znamená, že nevznikajú žiadne leptavé výpary.
Keďže čierny oxid pri strednej teplote je najviac porovnateľný s horúcim čiernym oxidom, môže tiež spĺňať vojenskú špecifikáciu MIL-DTL-13924, ako aj AMS 2485.
1.3 Studený čierny oxid
Studený čierny oxid, tiež známy ako čierny oxid pri izbovej teplote, sa aplikuje pri teplote 20–30 °C (68–86 °F).Nejde o oxidový konverzný povlak, ale skôr o nanesenú zlúčeninu medi a selénu.Studený čierny oxid ponúka vyššiu produktivitu a je vhodný pre interné čiernenie.Tento povlak vytvára podobnú farbu ako konverzia oxidu, ale má tendenciu sa ľahko odierať a ponúka menšiu odolnosť proti oderu.Aplikácia oleja, vosku alebo laku zvyšuje odolnosť proti korózii na úroveň vysokej a strednej teploty.Jedna aplikácia pre proces studeného čierneho oxidu by bola v nástrojovej a architektonickej úprave ocele (patina pre oceľ).Je tiež známy ako studené modré.
2. Meď
Zrkadlový odraz oxidu meďnatého.svg
Čierny oxid pre meď, niekedy známy pod obchodným názvom Ebonol C, premieňa povrch medi na oxid meďnatý.Aby proces fungoval, povrch musí mať aspoň 65 % medi;pre medené povrchy, ktoré majú menej ako 90 % medi, musí byť najprv vopred ošetrený aktivačným ošetrením.Hotový náter je chemicky stabilný a veľmi priľnavý.Je stabilný až do 400 °F (204 °C);nad touto teplotou povlak degraduje v dôsledku oxidácie základnej medi.Na zvýšenie odolnosti proti korózii môže byť povrch naolejovaný, lakovaný alebo navoskovaný.Používa sa aj ako predúprava na lakovanie alebo smaltovanie.Povrchová úprava je zvyčajne saténová, ale môže byť upravená do lesku nanesením číreho smaltu s vysokým leskom.
V mikroskopickom meradle sa na povrchovej úprave tvoria dendrity, ktoré zachytávajú svetlo a zvyšujú nasiakavosť.Kvôli tejto vlastnosti sa povlak používa v kozmickom priemysle, mikroskopii a iných optických aplikáciách na minimalizáciu odrazu svetla.
V doskách s plošnými spojmi (PCB) poskytuje použitie čierneho oxidu lepšiu priľnavosť pre vrstvy laminátu zo sklenených vlákien.PCB sa ponorí do kúpeľa obsahujúceho hydroxid, chlórnan a kuprát, ktorý sa ochudobní o všetky tri zložky.To naznačuje, že čierny oxid medi pochádza čiastočne z kuprátu a čiastočne z medených obvodov PCB.Pri mikroskopickom skúmaní nie je žiadna vrstva oxidu meďného (I).
Platná špecifikácia americkej armády je MIL-F-495E.
3. Nerezová oceľ
Horúci čierny oxid pre nehrdzavejúcu oceľ je zmesou žieravých, oxidačných a sírnych solí.Čierni série 300 a 400 a precipitačne tvrdené zliatiny nehrdzavejúcej ocele 17-4 PH.Roztok je možné použiť na liatinu a mäkkú nízkouhlíkovú oceľ.Výsledná povrchová úprava je v súlade s vojenskou špecifikáciou MIL-DTL–13924D triedy 4 a ponúka odolnosť proti oderu.Povrchová úprava čiernym oxidom sa používa na chirurgických nástrojoch v prostrediach náročných na svetlo, aby sa znížila únava očí.
K sčerneniu nehrdzavejúcej ocele pri izbovej teplote dochádza autokatalytickou reakciou selenidu medi usadeného na povrchu nehrdzavejúcej ocele.Ponúka menšiu odolnosť proti oderu a rovnakú ochranu proti korózii ako proces černenia za horúca.Jedna aplikácia na černenie pri izbovej teplote je v architektonických úpravách (patina pre nehrdzavejúcu oceľ).
4. Zinok
Čierny oxid zinku je známy aj pod obchodným názvom Ebonol Z. Ďalším produktom je Ultra-Blak 460, ktorý černí pozinkované a pozinkované povrchy bez použitia chrómových a zinkových odliatkov.
Čas odoslania: 23. novembra 2021