Zwart oxide of zwart worden is een conversiecoating voor ferromaterialen, roestvrij staal, koper en op koper gebaseerde legeringen, zink, metalen in poedervorm en zilversoldeer.[1]Het wordt gebruikt om milde corrosieweerstand toe te voegen, voor het uiterlijk en om lichtreflectie te minimaliseren.[2]Om maximale corrosieweerstand te bereiken, moet het zwarte oxide worden geïmpregneerd met olie of was.[3]Een van de voordelen ten opzichte van andere coatings is de minimale opbouw.
1. Ferro materiaal
Een standaard zwart oxide is magnetiet (Fe3O4), dat mechanisch stabieler is op het oppervlak en een betere corrosiebescherming biedt dan rood oxide (roest) Fe2O3.Moderne industriële benaderingen voor het vormen van zwart oxide omvatten de hieronder beschreven hete en middelhoge temperatuurprocessen.Het oxide kan ook worden gevormd door een elektrolytisch proces bij het anodiseren.Traditionele methoden worden beschreven in het artikel over blauwen.Ze zijn historisch interessant en zijn ook nuttig voor hobbyisten om veilig black oxide te vormen met weinig apparatuur en zonder giftige chemicaliën.
Oxide bij lage temperatuur, ook hieronder beschreven, is geen conversiecoating - het proces bij lage temperatuur oxideert het ijzer niet, maar zet een koper-seleniumverbinding af.
1.1 Heet zwart oxide
Hete baden van natriumhydroxide, nitraten en nitrieten bij 141 ° C (286 ° F) worden gebruikt om het oppervlak van het materiaal om te zetten in magnetiet (Fe3O4).Water moet periodiek aan het bad worden toegevoegd, met de juiste controles om een stoomexplosie te voorkomen.
Heet zwart maken houdt in dat het onderdeel in verschillende tanks wordt ondergedompeld.Het werkstuk wordt meestal "ondergedompeld" door geautomatiseerde onderdelendragers voor transport tussen tanks.Deze tanks bevatten achtereenvolgens een alkalische reiniger, water, caustic soda van 140,5 °C (284,9 °F) (de zwartmakende verbinding) en tot slot de kit, meestal olie.Door de bijtende soda en de verhoogde temperatuur vormt zich Fe3O4 (zwart oxide) op het oppervlak van het metaal in plaats van Fe2O3 (rood oxide; roest).Hoewel het fysiek dichter is dan rood oxide, is het verse zwarte oxide poreus, dus wordt olie aangebracht op het verwarmde onderdeel, dat het afdicht door erin te "zinken".De combinatie voorkomt corrosie van het werkstuk.Er zijn veel voordelen van zwart maken, voornamelijk:
Zwart maken kan in grote partijen (ideaal voor kleine onderdelen).
Er is geen significante dimensionale impact (het zwartingsproces creëert een laag van ongeveer 1 µm dik).
Het is veel goedkoper dan vergelijkbare corrosiebeschermingssystemen, zoals verf en galvaniseren.
De oudste en meest gebruikte specificatie voor hot black oxide is MIL-DTL-13924, die vier procesklassen voor verschillende substraten omvat.Alternatieve specificaties zijn AMS 2485, ASTM D769 en ISO 11408.
Dit is het proces dat wordt gebruikt om staalkabels zwart te maken voor theatertoepassingen en vliegeffecten.
1.2 Zwart oxide bij gemiddelde temperatuur
Net als heet zwart oxide zet zwart oxide bij gemiddelde temperatuur het oppervlak van het metaal om in magnetiet (Fe3O4).Zwart oxide bij gemiddelde temperatuur wordt echter zwart bij een temperatuur van 90-120 ° C (194-248 ° F), aanzienlijk minder dan heet zwart oxide.Dit is voordelig omdat het onder het kookpunt van de oplossing ligt, wat betekent dat er geen bijtende dampen worden geproduceerd.
Aangezien zwart oxide bij gemiddelde temperatuur het meest vergelijkbaar is met heet zwart oxide, kan het ook voldoen aan de militaire specificatie MIL-DTL-13924, evenals aan AMS 2485.
1.3Koud zwart oxide
Koud zwart oxide, ook bekend als zwart oxide op kamertemperatuur, wordt aangebracht bij een temperatuur van 20–30 °C (68–86 °F).Het is geen oxideconversiecoating, maar eerder een neergeslagen koperseleniumverbinding.Koud zwart oxide biedt een hogere productiviteit en is handig voor in-house zwarten.Deze coating produceert een vergelijkbare kleur als de oxideconversie, maar heeft de neiging gemakkelijk af te wrijven en biedt minder slijtvastheid.Het aanbrengen van olie, was of lak brengt de corrosieweerstand op peil met hete en middelhoge temperaturen.Een toepassing voor het koude zwarte oxideproces zou zijn bij het bewerken en architectonisch afwerken van staal (patina voor staal).Het is ook bekend als koude blauwing.
2. Koper
Spiegelreflectie van koperoxide.svg
Zwart oxide voor koper, ook wel bekend onder de handelsnaam Ebonol C, zet het koperoppervlak om in koperoxide.Om het proces te laten werken, moet het oppervlak ten minste 65% koper bevatten;voor koperen oppervlakken die minder dan 90% koper bevatten, moet deze eerst worden voorbehandeld met een activerende behandeling.De afgewerkte coating is chemisch stabiel en zeer hechtend.Het is stabiel tot 204 °C (400 °F);boven deze temperatuur degradeert de coating door oxidatie van het basiskoper.Om de corrosieweerstand te verhogen, kan het oppervlak worden geolied, gelakt of in de was gezet.Het wordt ook gebruikt als voorbehandeling voor schilderen of emailleren.De oppervlakteafwerking is meestal satijn, maar kan glanzend worden gemaakt door een laag helder hoogglansglazuur aan te brengen.
Op microscopische schaal vormen zich dendrieten op de oppervlakteafwerking, die licht vasthouden en het absorptievermogen verhogen.Vanwege deze eigenschap wordt de coating gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, microscopie en andere optische toepassingen om lichtreflectie te minimaliseren.
In printplaten (PCB's) zorgt het gebruik van zwarte oxide voor een betere hechting van de glasvezellaminaatlagen.De PCB wordt ondergedompeld in een bad met hydroxide, hypochloriet en cupraat, dat in alle drie de componenten uitgeput raakt.Dit geeft aan dat het zwarte koperoxide gedeeltelijk afkomstig is van het cupraat en gedeeltelijk van de PCB-kopercircuits.Bij microscopisch onderzoek is er geen koper(I)oxidelaag aanwezig.
Een toepasselijke Amerikaanse militaire specificatie is MIL-F-495E.
3. Roestvrij staal
Heet zwart oxide voor roestvrij staal is een mengsel van bijtende, oxiderende en zwavelzouten.Het maakt de 300- en 400-serie en de door precipitatie geharde 17-4 PH roestvaststaallegeringen zwart.De oplossing kan worden gebruikt op gietijzer en zacht koolstofarm staal.De resulterende afwerking voldoet aan de militaire specificatie MIL-DTL–13924D Klasse 4 en biedt slijtvastheid.Zwarte oxide-afwerking wordt gebruikt op chirurgische instrumenten in lichtintensieve omgevingen om oogvermoeidheid te verminderen.
Zwart worden bij kamertemperatuur voor roestvrij staal vindt plaats door een autokatalytische reactie van koper-selenide-afzetting op het oppervlak van roestvrij staal.Het biedt minder slijtvastheid en dezelfde corrosiebescherming als het hete zwartproces.Een toepassing voor zwart worden bij kamertemperatuur is in architecturale afwerkingen (patina voor roestvrij staal).
4. Zink
Zwart oxide voor zink is ook bekend onder de handelsnaam Ebonol Z. Een ander product is Ultra-Blak 460, dat verzinkte en gegalvaniseerde oppervlakken zwart maakt zonder gebruik te maken van chroom en gegoten zink.
Posttijd: 23-nov-2021