Melnais oksīds ir ķīmiskās konversijas pārklāšanas process, ko izmanto melnajiem metāliem, nerūsējošajam tēraudam, vara sakausējumiem un cinka{0}}tērauda materiāliem. Atšķirībā no melnās anodēšanas, melnais oksīds izmanto ķīmisku reakciju, lai uz virsmas izveidotu melnu aizsargplēvi (dzelzs oksīdu).
Šīs aizsargplēves biezums ir no 0,5 līdz 2,5 mikrometriem. Tā ietekme uz detaļu oriģinālajiem izmēriem ir niecīga; tāpēc tā ir kļuvusi par visizplatītāko izvēli augstas precizitātes komponentu, piemēram, zobratu, gultņu un optisko instrumentu, virsmas apstrādei.
Melnais oksīds pret rūsu
Daudzi cilvēki var maldīgi uzskatīt, ka melnais oksīds un rūsa ir līdzīgi. Lai gan abi veido virsmu-dzelzs oksīdus, to ķīmiskās struktūras un fizikālās īpašības ir pilnīgi atšķirīgas.
Melnais oksīds(Fe₃O₄-Magnetīts) ir blīva un stabila struktūra, kas ļauj tam cieši pieķerties metāla pamatnei un novērst turpmāku skābekļa koroziju.
Rūsa(Fe₂O₃-Hematīts) ir vaļīga, poraina un higroskopiska struktūra, kas neveido efektīvu aizsargkārtu. Tās klātbūtne paātrina metāla koroziju.
Izskaidrots melnā oksīda process
Melnā oksīda veidi
Karsts melnais oksīds: sagatavei jābūt iegremdētai augstas -koncentrācijas sārma sāls šķīdumā temperatūrā līdz 140-145 grādiem (285-295 ° F). Tādējādi tiek iegūta izturīga, nodilumizturīga melnā oksīda plēve, kas atbilst militārajām specifikācijām (piemēram, MIL-DTL-13924).
Vidēja-temperatūra melnais oksīds: temperatūras diapazons ir 90-120 grādi. Salīdzinot ar Hot Black Oxide, tas samazina stingrās prasības un kodīgos izgarojumus, kas saistīti ar darbību augstā temperatūrā.
Auksts melnais oksīds: darbojas istabas temperatūrā, un tā ķīmiskais princips atšķiras no karstā melnā oksīda un vidējas temperatūras{0}}melnā oksīda. Tas faktiski nogulsnē melnā vara selenīda savienojuma slāni uz metāla virsmas, nevis dzelzs oksīda konversijas plēvi.
Process (kā piemēru izmantojot karsto melno oksīdu)
Tīrīšana
Apstrādājamo priekšmetu vispirms iegremdē stipri sārmainā tīrīšanas tvertnē, lai pārziepjotu un noņemtu virsmas eļļu, griešanas šķidrumu un piesārņotājus.
Noskalo
Apstrādājamo priekšmetu pārnes uz tīra ūdens tvertni, lai noskalotu tīrīšanas līdzekļa atlikumus.
Skābā kodināšana
Sagataves ar rūsas, katlakmens vai termiskās apstrādes pārklājumiem tiek iegremdētas sālsskābes vai sērskābes šķīdumā, lai noņemtu piemaisījumus, atklājot sākotnējo metāla substrātu.
Noskalo vēlreiz
Kodināšanas šķīdumu izskalo, lai novērstu oksidācijas tvertnes piesārņošanu.
Oksidējošs
Apstrādājamo priekšmetu pēc otrās skalošanas iegremdē verdošā melnā oksīda sāls šķīdumā uz 15 līdz 30 minūtēm, veidojot viendabīgu, blīvu melnā magnetīta slāni.
Pēdējā skalošana
Atlikušo oksīdu sāļu noņemšana no sagataves virsmas.
Aizzīmogošana/pēc{0}}apstrāde
Blīvēšanai apstrādājamā detaļa ir iegremdēta rūsas -preventīvā eļļā, vaskā vai lakā. Šie hermētiķi aizpilda oksīda slāņa mikroporas, izolējot to no mitruma un gaisa.
Melnā oksīda priekšrocības un trūkumi
| Raksturlielumi | Detalizēts apraksts |
|---|---|
| Galvenās priekšrocības | |
| Lieliska izmēru stabilitāte | Oksīda plēve ir ārkārtīgi plāna (0,5-2,5 μm), gandrīz nemainot detaļu sākotnējos izmērus un pielaides. |
| Mērena izturība pret koroziju | Pēc pareizas aizzīmogošanas ar eļļu, vasku vai laku tas var nodrošināt lielisku iekštelpu aizsardzību pret koroziju, un sāls izsmidzināšanas tests sasniedz vairāk nekā 96 stundas. |
| Samazināta gaismas atstarošanās | Melnā matētā virsma var efektīvi absorbēt gaismu, samazinot atspīdumu un atspīdumu, kas ir piemērota optiskiem instrumentiem, militāriem izstrādājumiem un ķirurģiskiem instrumentiem. |
| Uzlabota eļļošana | Oksīda plēves porainā struktūra var adsorbēt un uzglabāt smērvielas, veidojot "eļļas plēvi" un efektīvi samazinot kustīgo daļu berzi un nodilumu. |
| Augsta izmaksu{0}}efektivitāte | Salīdzinot ar tādiem procesiem kā galvanizācija vai pārklāšana, melnajai oksidēšanai ir lielas ekonomiskās priekšrocības, apstrādājot lielu daudzumu mazu detaļu. |
| Nav ietekmes uz materiāla īpašībām | Procesa temperatūra ir salīdzinoši zema, un tā nemaina materiāla galvenās fizikālās īpašības, piemēram, elektrovadītspēju, magnētiskās īpašības vai cietību. |
| Ierobežojumi un apsvērumi | |
| Ierobežota izturība pret koroziju | Izturība pret koroziju ir atkarīga no pēcapstrādes{0}}hermētiķa. Ja hermētiķa slānis ir bojāts vai izsmelts, aizsardzības efekts ievērojami samazināsies, un tas nav piemērots skarbām āra vai jūras vidēm. |
| Vidēja nodilumizturība | Oksīda plēve ir salīdzinoši plāna. Lai gan tā cietība ir augstāka nekā pamatnei, to var viegli sabojāt augstas-intensitātes berzes vai cietu priekšmetu skrāpējumos, tādējādi pakļaujot parasto metālu. |
| Materiālu selektivitāte | Tas galvenokārt ir piemērots oglekļa tēraudam un maz{0}}leģētam tēraudam. Lai gan ir īpaši formulējumi nerūsējošajam tēraudam, vara un citiem materiāliem, to pielietojums nav tik plaši izplatīts kā tēraudam. |
Black Oxide VS citas virsmas apstrādes metodes
| Raksturlielumi | Melnais oksīds | Cinka pārklāšana | Pulvera pārklājums | Anodēšana |
|---|---|---|---|---|
| Piemērojamie materiāli | Tērauds, nerūsējošais tērauds, varš | Tērauds | Dažādi metāli | Alumīnijs, titāns un citi nem{0}}metāli |
| Dimensiju maiņa | Minimāli (gandrīz nulle) | Ievērojams palielinājums (5-25 mm) | Ļoti liels (25–150 mm) | Ievērojams palielinājums (5-50 mm) |
| Izturība pret koroziju | Mērens (atkarīgs no hermētiķa) | Lieliska (upurošā anoda aizsardzība) | Lieliski (fiziskā barjera) | Lieliski |
| Nodilumizturība | Mērens | Slikti (cinka pārklājums ir salīdzinoši mīksts) | Lieliski | Ļoti izcili |
| Izskats | Profesionāls melns | Sudraba-Balta, krāsaina pasivācija | Bagātīgas krāsu opcijas | Bagātīgas krāsu opcijas |
| Piemērojamie scenāriji | Precīzijas tolerances daļas, optiskās ierīces, instrumenti | Ārā, stiprinājumi skarbos apstākļos | Izskata daļas, gadījumi, kad nepieciešama augsta nodilumizturība | Alumīnija izstrādājumu apdare un aizsardzība |
Pielietojuma jomas
Raksta beigās
Melnais oksīds ir virsmas apstrādes process, kas veido magnetīta (Fe3O4) aizsargplēvi uz tērauda virsmas. Šī metode saglabā detaļu izmēru precizitāti, vienlaikus radot estētiski pievilcīgu "melnotu" virsmu. Vēl viena priekšrocība ir tā, ka tā ir lētāka nekā citas apstrādes un nodrošina zināmu izturību pret koroziju. Tomēr jāņem vērā, ka daži materiāli pēc apstrādes kļūs sarkani vai pelēki, nevis melni. Turklāt rūsas-profilaktiskais pārklājums pasliktināsies, tiklīdz tas būs izsmelts.
FAQ
J. Kādas ir augstas{0}}temperatūras un telpas-melnēšanas priekšrocības un trūkumi?
A: Augstas{0}}temperatūras melnināšanas tehnoloģija ir nobriedusi, un process ir stabils. Tam ir īpašas priekšrocības noteiktiem materiāliem. Pateicoties garākai izstrādes vēsturei, ražotājus parasti ir vieglāk atrast. Trūkums ir tāds, ka tam ir nepieciešama augstas-temperatūras apkure. Telpas temperatūras-melnināšana ir jaunāka melnināšanas tehnoloģija, kas strauji attīstās. Tas ir ērts un ātrs, taču tā melnējošais efekts uz zemu -oglekļa tēraudu nav labs. Parasti tiek izmantota augstas temperatūras{10}}melnināšanas tehnoloģija. Uzņēmumi, kuriem ir pieejami resursi, var sagatavot paši savu telpu{12}}temperatūras aptumšošanas risinājumu.
J: Kāpēc nomelnušās daļas pēc noteikta laika sāk veidoties rūsas plankumi?
A: Iespējamie iemesli ir šādi:
1. Skarbi lietošanas apstākļi izraisa oksīda plēves bojājumus un koroziju;
2. Melnināšanas process netika veikts pareizi, nebija veikta blīvēšana vai blīvēšanas efekts bija vājš.
J: Kāpēc pēc ilgstošas uzglabāšanas noliktavā nomelnējušo detaļu virsma izveidojas balta sarma?
A: Galvenais iemesls ir tas, ka nomelnušās daļas netika pareizi notīrītas. Pirmkārt, uz virsmas ir atlikušais ķīmiskais šķīdums (tādā gadījumā pēc nomelnošanas ir nepieciešama mazgāšana ar karstu ūdeni); otrkārt, nātrija hidroksīda koncentrācija ir pārāk augsta (nātrija hidroksīdu ir grūti nomazgāt). Treškārt, formulas dizains ir nezinātnisks (piemēram, formulas šķīdumu ir grūti nomazgāt ar ūdeni).
J: Kā novērst melno detaļu rūsēšanu?
A: Tas galvenokārt prasa procesa uzlabošanu. Tam var pieiet no diviem aspektiem: rūpīga tīrīšana; un pievienojot blīvēšanas procesu pēc nomelnošanas, lai aizpildītu mikroporas oksīda plēves slānī, novēršot mitruma un kodīgas vides iekļūšanu. Konkrētas prasības var apspriest ar melnēšanas ražotāju; tas ir tikai izmaksu jautājums.
J: Vai melnināšana ietekmēs precizitāti? Vai augstas{0}}temperatūras melnēšana ietekmēs detaļu izmērus?
A: Nomelnējušo detaļu virsmas oksīda slānis parasti tiek mērīts mikrometros ar lieluma izmaiņām par dažām tūkstošdaļām, tāpēc ietekme būtībā ir minimāla (ja vien jūsu precizitātes prasības nav ļoti augstas).
Galvenie faktori, kas ietekmē izmērus, ir:
① kodināšanas laiks;
② Augstas{0}}temperatūras sprieguma deformācija;
③ Materiāla forma;
Tāpēc augstas precizitātes detaļām vai detaļām, kas izgatavotas no maziem, plakaniem materiāliem, ir ieteicams vispirms izveidot paraugu vai mainīt procesa secību, lai izvairītos no nevajadzīgiem zudumiem.
J: Kādus materiālus var nomelnot?
A: Visi parastie materiāli, piemēram, varš, dzelzs, alumīnijs un nerūsējošais tērauds, var tikt nomelnoti.
Vai nomelnušās daļas vadīs elektrību?
Melnošanas rezultātā izveidotā oksīda plēve nav -vadoša, tāpēc melnināšanai ir zināms izolācijas efekts.