Crni oksid ili crnjenje je konverzijski premaz 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 smanjenje refleksije svjetla.[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. Željezni materijal
Standardni crni oksid je magnetit (Fe3O4), koji je mehanički stabilniji na površini i pruža bolju zaštitu od korozije od crvenog oksida (hrđe) Fe2O3.Moderni industrijski pristupi stvaranju crnog oksida uključuju procese na visokim i srednjim temperaturama opisane u nastavku.Oksid također može nastati elektrolitičkim postupkom u anodizaciji.Tradicionalne metode opisane su u članku o plavljenju.Oni su povijesno zanimljivi, a također su korisni za hobiste za sigurno stvaranje crnog oksida s malo opreme i bez otrovnih kemikalija.
Niskotemperaturni oksid, također opisan u nastavku, nije konverzijski premaz—niskotemperaturni proces ne oksidira željezo, već taloži spoj bakra i selena.
1.1 Vrući crni oksid
Vruće kupke natrijevog 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 uranjanje dijela u različite spremnike.Izradak se obično "uroni" pomoću automatiziranih nosača dijelova za transport između spremnika.Ovi spremnici redom sadrže alkalno sredstvo za čišćenje, vodu, kaustičnu sodu na 140,5 °C (284,9 °F) (smjesa za crnjenje) i na kraju brtvilo, koje je obično ulje.Kaustična soda i povišena temperatura uzrokuju stvaranje Fe3O4 (crni oksid) na površini metala umjesto Fe2O3 (crveni oksid; hrđa).Iako je fizički gušći od crvenog oksida, svježi crni oksid je porozan, pa se ulje zatim nanosi na zagrijani dio, koji ga zatvara tako što "utonu" u njega.Kombinacija sprječava koroziju izratka.Postoje mnoge prednosti crnjenja, uglavnom:
Crnjenje se može izvesti u velikim serijama (idealno za male dijelove).
Nema značajnog dimenzionalnog utjecaja (postupkom crnjenja stvara se sloj debljine oko 1 µm).
Daleko je jeftiniji od sličnih sustava zaštite od korozije, kao što su boja i galvanizacija.
Najstarija i najčešće korištena 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 postupak koji se koristi za crnjenje žičanih užadi za kazališne primjene 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), znatno manje od vrućeg crnog oksida.To je korisno jer je ispod točke vrelišta otopine, što znači da nema stvaranja kaustičnih para.
Budući da je crni oksid srednje temperature najusporediviji s 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 premaz za konverziju oksida, već nataloženi spoj bakra i selena.Hladni crni oksid nudi veću produktivnost i pogodan je za crnjenje u kući.Ovaj premaz daje boju sličnu onoj kod pretvorbe oksida, ali ima tendenciju da se lako trlja i nudi manju otpornost na abraziju.Primjena ulja, voska ili laka izjednačava otpornost na koroziju s visokom i srednjom temperaturom.Jedna od primjena postupka hladnog crnog oksida bila bi obrada alata i arhitektonska završna obrada čelika (patina za čelik).Također je poznato kao hladno plavljenje.
2. Bakar
Zrcalni raspon refleksije bakrenog oksida.svg
Crni oksid za bakar, ponekad poznat pod trgovačkim nazivom Ebonol C, pretvara površinu bakra u bakrov oksid.Da bi proces funkcionirao, površina mora sadržavati najmanje 65% bakra;za bakrene površine koje imaju manje od 90% bakra prvo se moraju prethodno tretirati aktivnim tretmanom.Gotovi premaz je kemijski stabilan i vrlo prijanja.Stabilan je do 400 °F (204 °C);iznad ove temperature premaz se razgrađuje zbog oksidacije osnovnog bakra.Kako bi se povećala otpornost na koroziju, površina se može premazati uljem, lakom ili voskom.Također se koristi kao predtretman za bojanje ili emajliranje.Površinska obrada je obično satenska, ali se može učiniti sjajnom premazom prozirnog emajla visokog sjaja.
Na mikroskopskoj razini na površini se stvaraju dendriti koji zadržavaju svjetlost i povećavaju apsorpciju.Zbog ovog svojstva premaz se koristi u zrakoplovstvu, mikroskopiji i drugim optičkim primjenama kako bi se smanjila refleksija svjetla.
U tiskanim pločama (PCB), korištenje crnog oksida osigurava bolje prianjanje za slojeve laminata od stakloplastike.PCB se uranja u kupku koja sadrži hidroksid, hipoklorit i kuprat, koji postaje osiromašen u sve tri komponente.To ukazuje da crni bakreni oksid djelomično dolazi iz kuprata, a djelomično iz bakrenog kruga PCB-a.Pod mikroskopskim pregledom nema sloja bakrovog(I) oksida.
Primjenjiva specifikacija američke vojske je MIL-F-495E.
3. Nehrđajući čelik
Vrući crni oksid za nehrđajući čelik je mješavina kaustičnih, oksidirajućih i sumpornih soli.Crni serije 300 i 400 i legure nehrđajućeg čelika 17-4 PH otvrdnule taloženjem.Rješenje se može koristiti na lijevanom željezu i blagom niskougljičnom čeliku.Dobivena završna obrada u skladu je s vojnom specifikacijom MIL-DTL–13924D klase 4 i nudi otpornost na abraziju.Završna obrada od crnog oksida koristi se na kirurškim instrumentima u okruženjima s intenzivnim osvjetljenjem kako bi se smanjio umor očiju.
Crnjenje nehrđajućeg čelika na sobnoj temperaturi događa se autokatalitičkom reakcijom taloženja bakrenog selenida na površini nehrđajućeg čelika.Nudi manju otpornost na abraziju i istu zaštitu od korozije kao i postupak vrućeg crnjenja.Jedna primjena crnjenja na sobnoj temperaturi je u arhitektonskim završnim obradama (patina za nehrđajući čelik).
4. Cink
Crni oksid za cink također je poznat pod trgovačkim nazivom Ebonol Z. Još jedan proizvod je Ultra-Blak 460, koji zacrni pocinčane i pocinčane površine bez upotrebe kromiranog i cinčanog tlačnog lijeva.
Vrijeme objave: 23. studenog 2021