Покрытия черными оксидами: точный подход к отделке поверхности

Обработка поверхности Качество продукции и деталей имеет важное значение в обрабатывающей промышленности по эстетическим соображениям, улучшает общую функциональность продукта и продлевает его срок службы. Черное оксидное покрытие — это процесс химического нанесения покрытия, при котором на поверхность металлических деталей наносится микроскопический слой магнетита (Fe3O4).. Из-за воздействия воздуха и влаги на поверхности деталей из черных металлов через некоторое время обычно образуется ржавчина. Черное оксидное покрытие противостоит коррозии и разглаживает поверхность черных металлов и других материалов, таких как чугун, литая сталь, нержавеющая сталь, медь, цинк, алюминий, латунь и хром.

В этой статье мы подробно обсудим различные аспекты отделки черными оксидами.

Как это работает?

Деталь с черной оксидной отделкой

Черный оксид образуется на поверхности материала при погружении в раствор щелочной соли при подходящей температуре (от 130 до 150°С). ⁰С). Толщина покрытия незначительна, поэтому не влияет на стабильность размеров, конструктивные параметры и свойства. Вам может быть интересно, почему его называют черным оксидом. Это потому, что в конечном итоге он чернеет готовую поверхность.

Этапы нанесения черного оксидного покрытия 

В основном существует пять основных этапов нанесения черного оксида на внешнюю поверхность материала для завершения отделки поверхности.

Шаг 1: Проверьте качество гладкости поверхности. Если есть зазоры, ржавчина или неровности поверхности, устраните риск цветения или кровотечений, применив соответствующий подход.

Шаг 2: Перед нанесением покрытия очистите поверхность от пыли и прилипших материалов.

Шаг 3: Нанесите оксидное покрытие

Шаг 4: Опять же очистите поверхность после нанесения покрытия.

Шаг 5: Нанесите послеоперационное покрытие, такое как масло, полиуретан, лак, воск и в некоторых случаях смазочные материалы (винты, подшипники, детали турбины и другие вращающиеся компоненты). Поскольку сами по себе покрытия из черной оксидной пленки не могут эффективно предотвратить образование ржавчины, эти дополнительные покрытия улучшают коррозионную стойкость.

Виды чернооксидной отделки

В зависимости от материалов и конечного применения покрываемых деталей. Существует три подхода к нанесению покрытия из черного оксида: Горячий черный оксид, холодный черный оксид и среднетемпературный черный оксид.. Хотя существуют и другие подходы к отделке поверхности черным оксидным покрытием. Принципиальное различие между этими методами состоит в том, что их рецептуры и рабочие температуры различны. Рассмотрим подробнее два наиболее распространенных их типа.

Горячее черно-оксидное покрытие

При этой процедуре изделия помещают в кипящую печь с водными щелочными растворами, такими как гидроксид натрия (NaOH), нитраты (NO3-) и нитрит (No2-), при температуре от 135 до 150 0C. Концентрация соли в растворе определяет температуру кипения. Если концентрация высокая, температура кипения будет выше указанного диапазона (> 150 0 0С), а если концентрация низкая, температура кипения будет ниже (0С). Преимущества этого объекта недвижимости в том, что мы можем быстро установить желаемую температуру, изменяя содержание соли, т. е. добавляя соль, если необходимо повысить температуру кипения, и так далее.

Эта форма покрытия черным оксидом или отделка поверхности требует трех специализированных предприятий.

• Доменная печь с раствором щелочной соли для преобразования оксидов железа в жидкое железо на поверхности.
• Система контроля температуры для поддержания необходимой температуры кипения.
• Очистные сооружения для удаления пыли и насадок с поверхности на протяжении всего процесса.

Кипящий раствор с покрываемыми деталями

Шаги, чтобы следовать;

• Очистите детали, на которые будет нанесено покрытие, водным щелочным раствором.
• Немедленно очищайте дистиллированной водой, так как щелочные растворы могут вступить в реакцию с поверхностью материала и ухудшить качество первичной поверхности. 
• Чтобы нейтрализовать очищающую кислоту, промойте ее водой еще раз.
• На 5–45 минут погрузите кусочки в кипящий щелочной раствор.
• Очистите струей воды под давлением и отложите для высыхания.
• Нанесите воск, масло, лак или другие материалы для вторичного покрытия на вторичную отделку, чтобы улучшить коррозионную стойкость и эстетическую привлекательность.

Холодная черная оксидная отделка

Как упоминалось ранее, рабочая температура является основным различием между горячим и холодным покрытием из черного оксида. Все процедуры те же, за исключением того, что холодное чернение поверхностей проводится при комнатной температуре.

Поскольку оксид железа не может быть ликвидирован на поверхности при комнатной температуре, вместо нанесения черного слоя на поверхность, подлежащую покрытию, следует использовать его. Поэтому здесь используется стандартный процесс осаждения, который не включает окисление железа. Вместо этого детали с поверхностным покрытием погружают в резервуарный раствор фосфорной кислоты с достаточным содержанием селена, меди и соединений. 

Для обработки поверхности при таком подходе раствор создается в резервуаре, и каждая партия деталей погружается в него на 20–30 минут. Все остальные чистки, сушка и вторичное покрытие воском и маслом такие же, как и обработка горячим черным оксидом.

Таблица: Горячие против. Холодная черная оксидная отделка 

Применение черной оксидной отделки

Детали с металлооксидным покрытием различных отраслей промышленности

Поверхностная обработка Black-Oxide используется в различных областях производства: от военной и автомобильной промышленности до медицинских приборов и оборудования.

• Армия: Компоненты оружия, такие как магазины, цевья, гильзы, рукоятки, пистолеты. 
• Медицина: Все виды оборудования из металлов и сплавов, которым необходима поверхность с низкой отражающей способностью. 
• Аппаратура изготовления инструментов:  Манометры, фрезы, крепеж, подшипники, валы и многое другое.
• Автомобильная: Банки масляного фильтра, винты, места сварки и почти все детали под блоком двигателя. 
• Electrical : Инструменты для удаления проводов, ножницы, кусачки и редукторы для часов и электроприборов, таких как выключатели, доски.

Плюсы и минусы черновой оксидной обработки

Черное оксидное покрытие на производимых компонентах и ​​изделиях обеспечивает ряд преимуществ с точки зрения безопасности, долговечности, функциональности, гладкости поверхности и эстетической привлекательности. Давайте кратко рассмотрим каждый из них.

Предотвращение коррозии

Современная обрабатывающая промышленность в значительной степени зависит от ферросплавов, особенно стали. Слой черного оксида изолирует поверхность детали от воздуха и влаги, снижая вероятность образования ржавчины, которая является важной причиной ухудшения качества продукта. Поскольку поверхность покрыта черным оксидом, этот подход также можно использовать для других распространенных материалов, таких как медь и алюминий. Это имеет огромное преимущество в сохранении долговечности производимой продукции.

Эстетическая выгода

Он придает поверхности великолепный и привлекательный черный цвет, который прослужит долгое время без каких-либо компромиссов в размерах.

Нижнее отражение

Большинство металлических деталей имеют высокое отражение. Это может стать проблемой для тех, кто работает в радиационной промышленности. Черное покрытие с окислением железа значительно снижает отражательную способность.

Преимущество свариваемости

Наварка черного оксидного покрытия на поверхности деталей улучшает их свариваемость и упрощает сборку.

Резкость поверхности

Некоторые промышленные товары, такие как дрели и отвертки, для правильной работы требуют остроты, и чернение может помочь улучшить эту остроту.

Смазка

После того, как черный оксид высохнет на поверхности, нанесение вторичного покрытия из воска, масла и смазки упрощает задачу.

Бюджетный 

В обрабатывающей промышленности существуют и другие точные методы отделки поверхности, такие как порошковое покрытие, гальваническое покрытие и покраска, но покрытие черным оксидом имеет низкую стоимость по сравнению с этими подходами.

Размерная согласованность

Покрытия из черного оксида имеют микронную толщину, что гарантирует неизменность толщины и стабильности размеров. Этот метод меняет цвет поверхности без увеличения толщины.

Экологическая стабильность

Использование черного оксида на поверхности производимых деталей и изделий предотвращает диффузию водорода и химические изменения, которые влияют на характеристики материала под воздействием факторов окружающей среды. Он также обеспечивает защиту окружающей среды от воздействия окружающей среды.

CONS

• Черное оксидное покрытие легко стирается.
• Этот тип обработки поверхности является трудоемким, поскольку включает в себя множество процессов.
• Температурная стойкость оксидного покрытия низкая, оно может разрушаться в жарких условиях, что приводит к раннему образованию ржавчины на поверхности. Кроме того, на холодную черную оксидную отделку может влиять температура, выходящая за пределы окружающей среды.

Сравнение с другими методами обработки поверхности

В следующей таблице сравнивается отделка черным оксидом с другими подходами к обработке поверхности на основе различных аспектов:

Факторы, которые следует учитывать при выборе отделки из черного оксида

Срок защиты

Прежде чем проходить защиту от черного оксида на поверхности изделия, следует учитывать требуемую продолжительность покрытия. Этот анализ помог определить, следует ли использовать черное оксидное покрытие поверхности. Если срок службы продукта низкий, вы можете рассмотреть другие простые варианты, такие как лакокрасочное покрытие. Это имеет смысл только в том случае, если жизненный цикл продукта длиннее.

Окончательное применение продукта

Учитывайте конечное использование обработанных деталей. Будут ли они использоваться в приложениях, требующих высокой точности, таких как аэрокосмическая, робототехника или военная промышленность? Определите, хотите ли вы использовать черное оксидное покрытие или нет, после изучения конечного применения. Вы можете использовать альтернативные процессы отделки поверхности и нанесения покрытия, если конечный продукт не требует высокой точности. 

Экологические соображения

Предметы или детали с черным оксидным покрытием могут выдерживать различные условия окружающей среды. Он имеет хорошую долговечность и работоспособность без каких-либо повреждений в готовом к использованию состоянии.

Однако, если конечный продукт предназначен для использования внутри помещений, он может оказаться нерентабельным или технологически невыполнимым. Кроме того, условия эксплуатации и использования связаны с высокой температурой. В этом случае это может оказаться бесполезным, поскольку черное оксидное покрытие может разрушиться за короткий период времени при высокой рабочей температуре. Таким образом, при использовании этого метода отделки поверхности следует учитывать факторы окружающей среды. 

Заключение

Черновая оксидная обработка является наиболее перспективной технологией предотвращения коррозии и деградации поверхности обрабатываемых деталей и изделий. Он также может просуществовать дольше, не теряя своих характеристик и функциональности. мы уже давно предоставляем производственные услуги под одной крышей, от проектирования прототипа до отделки продукта, узнайте больше о наших отделка поверхности услуги.

Мы оказываем высококачественные услуги по отделке поверхности изделий и деталей методом черной оксидной обработки и другими процессами. Если вам требуются какие-либо сопутствующие услуги для ваших обработанных деталей или другие услуги, связанные с производством, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам. Свяжитесь с нами.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) 

Этот подход работает только для черных металлов?

Нет, оксидное покрытие уже давно используется при отделке поверхности производственных деталей и изделий из сплавов железа и других материалов, таких как медь, алюминий, кадмий, цинк и другие распространенные материалы.  

Это лучший способ предотвратить ржавчину?

Да, черный оксид с покрытием противостоит влаге и воздуху, вступающему в реакцию с поверхностью, и обеспечивает превосходную защиту от ржавления деталей. 

Чернение держится долго?

Без сомнения, покрытие служит дольше, чем другие методы отделки поверхности, такие как гальваника и покраска.