Černění neboli černění je konverzní povlak pro železné materiály, nerezovou ocel, měď a slitiny na bázi mědi, zinek, práškové kovy a stříbrnou pájku.[1]Používá se pro přidání mírné odolnosti proti korozi, pro vzhled a pro minimalizaci odrazu světla.[2]Pro dosažení maximální odolnosti proti korozi musí být černý oxid impregnován olejem nebo voskem.[3]Jednou z jeho výhod oproti jiným nátěrům je minimální nahromadění.
1.Železný materiál
Standardním černým oxidem je magnetit (Fe3O4), který je na povrchu mechanicky stabilnější a poskytuje lepší ochranu proti korozi než červený oxid (rez) Fe2O3.Moderní průmyslové přístupy k tvorbě černého oxidu zahrnují procesy za horka a střední teploty popsané níže.Oxid může být také vytvořen elektrolytickým procesem při eloxování.Tradiční metody jsou popsány v článku o modření.Historicky jsou zajímavé a jsou také užitečné pro fandy k bezpečné tvorbě černého oxidu s malým vybavením a bez toxických chemikálií.
Nízkoteplotní oxid, také popsaný níže, není konverzní povlak – nízkoteplotní proces neoxiduje železo, ale ukládá sloučeninu mědi a selenu.
1.1 Horký černý oxid
K přeměně povrchu materiálu na magnetit (Fe3O4) se používají horké lázně hydroxidu sodného, dusičnanů a dusitanů při 141 °C (286 °F).Voda se musí pravidelně přidávat do lázně s náležitými kontrolami, aby se zabránilo explozi páry.
Černění za horka zahrnuje ponoření dílu do různých nádrží.Obrobek je obvykle „ponořen“ automatickými nosiči dílů pro přepravu mezi nádržemi.Tyto nádrže obsahují v pořadí alkalický čistič, vodu, louh sodný o teplotě 140,5 °C (284,9 °F) (černoucí směs) a nakonec tmel, kterým je obvykle olej.Louh sodný a zvýšená teplota způsobují, že se na povrchu kovu tvoří Fe3O4 (černý oxid) místo Fe2O3 (červený oxid; rez).Zatímco je fyzikálně hustší než červený oxid, čerstvý černý oxid je porézní, takže na zahřátou část je následně aplikován olej, který ji utěsní tím, že se do ní „zaboří“.Kombinace zabraňuje korozi obrobku.Černění má mnoho výhod, zejména:
Černění lze provádět ve velkých sériích (ideální pro malé díly).
Nedochází k žádnému významnému rozměrovému dopadu (procesem černění se vytvoří vrstva o tloušťce cca 1 µm).
Je mnohem levnější než podobné systémy ochrany proti korozi, jako je lakování a galvanické pokovování.
Nejstarší a nejrozšířenější specifikace pro horký černý oxid je MIL-DTL-13924, která pokrývá čtyři třídy procesů pro různé substráty.Alternativní specifikace zahrnují AMS 2485, ASTM D769 a ISO 11408.
Toto je proces používaný k černění ocelových lan pro divadelní aplikace a létající efekty.
1.2 Černý oxid při střední teplotě
Stejně jako horký černý oxid přeměňuje černý oxid při střední teplotě povrch kovu na magnetit (Fe3O4).Černý oxid při střední teplotě však zčerná při teplotě 90–120 °C (194–248 °F), což je výrazně méně než horký černý oxid.To je výhodné, protože je pod bodem varu roztoku, což znamená, že nevznikají žádné žíravé výpary.
Vzhledem k tomu, že středněteplotní černý oxid je nejvíce srovnatelný s horkým černým oxidem, může také splňovat vojenskou specifikaci MIL-DTL-13924, stejně jako AMS 2485.
1.3 Studený černý oxid
Studený černý oxid, známý také jako černý oxid při pokojové teplotě, se aplikuje při teplotě 20–30 °C (68–86 °F).Nejedná se o oxidový konverzní povlak, ale spíše o nanesenou sloučeninu mědi a selenu.Studený černý oxid nabízí vyšší produktivitu a je vhodný pro vlastní černění.Tento povlak vytváří podobnou barvu jako oxidová konverze, ale má tendenci se snadno otírat a nabízí menší odolnost proti oděru.Použití oleje, vosku nebo laku zvyšuje odolnost proti korozi na úroveň vysoké a střední teploty.Jednou aplikací pro proces černění za studena by bylo obrábění a architektonická úprava oceli (patina oceli).To je také známé jako cold blueing.
2. Měď
Zrcadlová odrazivost oxidu měďnatého.svg
Černý oxid pro měď, někdy známý pod obchodním názvem Ebonol C, přeměňuje povrch mědi na oxid měďnatý.Aby proces fungoval, musí povrch obsahovat alespoň 65 % mědi;u měděných povrchů, které mají méně než 90 % mědi, musí být nejprve předem ošetřena aktivační úpravou.Hotový nátěr je chemicky stabilní a velmi přilnavý.Je stabilní až do 400 °F (204 °C);nad touto teplotou povlak degraduje v důsledku oxidace základní mědi.Pro zvýšení odolnosti proti korozi může být povrch naolejován, lakován nebo voskován.Používá se také jako předúprava pro lakování nebo smaltování.Povrchová úprava je obvykle saténová, ale lze ji změnit na lesklou nátěrem čirým smaltem s vysokým leskem.
V mikroskopickém měřítku se na povrchové úpravě tvoří dendrity, které zachycují světlo a zvyšují pohltivost.Díky této vlastnosti se povlak používá v letectví, mikroskopii a dalších optických aplikacích k minimalizaci odrazu světla.
V deskách s plošnými spoji (PCB) poskytuje použití černého oxidu lepší přilnavost pro vrstvy laminátu ze skelných vláken.PCB se ponoří do lázně obsahující hydroxid, chlornan a měďnatý, které se ochudí o všechny tři složky.To znamená, že černý oxid mědi pochází částečně z měďnatého a částečně z měděných obvodů PCB.Při mikroskopickém zkoumání zde není žádná vrstva oxidu mědi(I).
Použitelná americká vojenská specifikace je MIL-F-495E.
3. Nerezová ocel
Horký černý oxid pro nerezovou ocel je směs žíravých, oxidačních a sirných solí.Černí řady 300 a 400 a precipitačně kalené slitiny nerezové oceli 17-4 PH.Roztok lze použít na litinu a měkkou nízkouhlíkovou ocel.Výsledná povrchová úprava odpovídá vojenské specifikaci MIL-DTL–13924D Class 4 a nabízí odolnost proti oděru.Povrchová úprava černěním se používá na chirurgických nástrojích v prostředích náročných na světlo, aby se snížila únava očí.
Černění nerezové oceli při pokojové teplotě probíhá autokatalytickou reakcí selenidu mědi na povrchu nerezové oceli.Nabízí menší odolnost proti oděru a stejnou ochranu proti korozi jako proces černění za tepla.Jedna aplikace pro černění při pokojové teplotě je v architektonických úpravách (patina u nerezové oceli).
4. Zinek
Černý oxid zinku je znám také pod obchodním názvem Ebonol Z. Dalším produktem je Ultra-Blak 460, který černí pozinkované a pozinkované povrchy bez použití chromových a zinkových tlakových odlitků.
Čas odeslání: 23. listopadu 2021