Ist Schwarzoxid das Richtige für Ihr individuelles Metallteil?

Schwarzoxid ist eine bewährte und weit verbreitete Metalloberflächenbehandlung. Dieser Blog beschreibt den Prozess, die Vorteile und weitere Aspekte der Schwarzoxidierung. Er dient als zuverlässige Referenz für die Wahl der optimalen Oberflächenveredelung, um die Funktionalität Ihrer individuellen Metallprodukte zu maximieren.

Was ist Schwarzoxid?

Schwarzoxid, auch Schwärzen genannt, ist ein chemisches Konversionsverfahren, das hauptsächlich auf Eisenwerkstoffe wie Stahl oder Eisen angewendet wird. Das Metall reagiert chemisch mit einer speziellen alkalischen Oxidationslösung und bildet eine extrem dünne Schicht aus Eisenoxid (Fe₃O₄). Dieser Film (ca. 0,5–1,5 μm) ist gleichmäßig schwarz und fest mit dem Metallsubstrat verbunden.

Im Gegensatz zu eisenbasierten Materialien, die an der Luft natürlich oxidieren und rosten, kann die Schwarzoxidation als Oberflächenbehandlungsmethode dienen. Der Hauptgrund liegt darin, dass sich in einer alkalischen Umgebung durch die kombinierte Wirkung von hohen Temperaturen und Oxidationsmitteln ein dichter Schwarzoxidfilm bildet, der fest mit dem Eisensubstrat verbunden ist.

Arten von Schwarzoxid

Basierend auf der Betriebstemperatur und dem verwendeten chemischen Lösungsmittel wird Schwarzoxid im Allgemeinen in die folgenden Typen unterteilt: 

Heißes Schwarzoxid

Das Heißbrünierungsverfahren läuft bei 140–155 °C ab. Tauchen Sie das Metallwerkstück in starke alkalische Lösungen wie NaOH und NaNO₂, um einen tiefschwarzen und verschleißfesten Film auf seiner Oberfläche zu bilden.

Dieser Typ eignet sich besser für Hochleistungswerkzeuge und wichtige Präzisionsteile.

Mitteltemperatur-Schwarzoxid

Das Schwarzoxid bei mittlerer Temperatur benötigt 90–120 °C. Verwenden Sie modifizierte alkalische Lösungen, die bei niedrigeren Temperaturen effektiv reagieren können, um die Werkstückoberfläche in einen Schwarzoxidfilm umzuwandeln.

Dieser Typ ist sicherer und energieeffizienter, während die Beschichtungsleistung der von heißem Schwarzoxid nahe kommt.

Kaltbrünierung

Im Gegensatz zu den oben genannten Methoden werden bei der Kaltschwarzoxidation saure oder neutrale Lösungen (wie Selenat und Kupfersalze) verwendet, um schwarze Cu2Se-Verbindungen abzuscheiden.

Dieser Typ ist möglicherweise nicht so leistungsfähig, aber er ist schnell und kostengünstig und eignet sich daher ideal für Dekorationsstücke oder Innenausstattung.

Der Prozess der Schwarzoxidierung

Reinigung

Entfernen Sie vor dem Brünieren Fett und Staub von der Metalloberfläche mit einem heißen alkalischen Reiniger. Spülen Sie die Werkstücke anschließend mit klarem Wasser ab, um alle Rückstände dieser Lösungen zu entfernen.

Beizen

Verwenden Sie eine saure Lösung, üblicherweise eine verdünnte Salzsäure- oder Schwefelsäurelösung, um den Rost- und Oxidfilm auf dem Werkstück aufzulösen. Spülen Sie anschließend mit klarem Wasser nach, um alle Rückstände zu entfernen und eine Verunreinigung der alkalischen Oxidationslösung zu verhindern.

Schwarzoxidreaktion

Dies ist der zentrale Schritt im Schwarzoxidprozess. Metallteile werden in eine spezielle schwarze chemische Oxidationslösung getaucht, um einen dichten, schwarzen Oxidfilm zu bilden. Diese Reaktion dauert in der Regel 5 bis 40 Minuten, abhängig von der Metallart und der Betriebstemperatur.

Spülung

Nachdem die Schwarzoxidation den gewünschten Effekt erzielt hat, nehmen Sie das Werkstück heraus und reinigen Sie es gründlich mit sauberem Wasser und einer Verseifungslösung, um zu verhindern, dass die restliche chemische Lösung weiter chemisch reagiert und Korrosion verursacht.

Versiegeln/Ölen

Tauchen Sie die schwarz oxidierten Teile in Öl, Wachs oder andere Versiegelungsmittel. Wenn das Versiegelungsmittel in die dichten Mikroporen auf der Oberfläche eindringt und diese füllt, erhöht es die Rostbeständigkeit der Teile und sorgt für ein besseres Aussehen.

Für und Wider

Vorteile

Dimensionsstabilität

Da die schwarze Oxidschicht sehr dünn ist (etwa 0,5–1,5 μm), hat sie keinerlei Einfluss auf die Größe von Metallteilen und stellt sicher, dass hochpräzise Teile die Toleranzanforderungen erfüllen.

Korrosionsbeständigkeit

Der schwarze Oxidfilm hat nach der Nachbearbeitung einen Ölfilm oder Wachsfilm, der ihn wasserdicht macht und so die Korrosionsbeständigkeit von Kohlenstoffstahl und andere legierte Stähle, insbesondere in feuchten Umgebungen und in Salznebelumgebungen.

Haltbarkeit

Der schwarze Oxidfilm ist fest mit dem Metallsubstrat verbunden, er löst sich weder von selbst noch durch Temperaturschwankungen ab und kann nicht mit Wasser oder Reinigungsmitteln abgewaschen werden, sodass er lange verwendet werden kann.

Reduzieren Sie Blendung

Die mattschwarze Oberfläche kann Blendung und Lichtreflexion insbesondere in hellen Umgebungen begrenzen und so die Beleuchtungsanforderungen optischer Instrumente und medizinischer Geräte effektiv erfüllen.

Schmierfähigkeit

Der Ölfilm aus der Nachbearbeitung sorgt für die Schmierung der schwarz oxidierten Teile und trägt so dazu bei, das Risiko von Reibung, Verschleiß und Verklemmen beweglicher Komponenten wie Zahnrädern und Lagern während des Gebrauchs zu verringern.

Kostenfreundlich

Im Vergleich zu anderen Oberflächenbehandlungen wie Galvanisieren und Pulverbeschichten sind die Anschaffungskosten und die Kosten für die Massenproduktion Ihrer Produkte durch Schwarzoxidation gering.

Ästhetik

Durch die Schwarzoxidation erhält Ihr Werkstück ein gleichmäßig schwarzes Aussehen und bietet dekorative Möglichkeiten für die individuelle Gestaltung der Produktoberfläche.

Nachteile

1. Bei der Schwarzoxidationsreaktion entsteht Abwasser, das Säuren, Laugen und Schwermetallionen enthält und bei unzureichender Behandlung die Umwelt verschmutzen kann.
2. Die Anforderungen an die Oberflächenvorbehandlung sind sehr hoch und jegliche Rückstände auf der Oberfläche beeinträchtigen die endgültige Qualität der Metallprodukte.
3. Der Bereich der anwendbaren Materialien ist relativ eng. Es können nur Materialien wie Kohlenstoffstahl verarbeitet werden, rostfreier Stahlund andere legierte Stähle, kann aber keine Materialien wie Aluminium und Magnesium verarbeiten.

Anwendung

Medizinische Geräte

Schwarz oxidierte Teile werden häufig in medizinischen Geräten wie chirurgischen Messern und Arterienklemmen verwendet, um die Auswirkungen von Lichtreflexionen auf die Sicht des Arztes zu verringern.

Hardware und Werkzeuge

Wenn Sie in Massenproduktion hergestellte Hardwareteile haben, die auf eine Oberflächenbehandlung warten, wie z. B. Scharniere, Nüsse, Schraubenund Befestigungselementen ist die Schwarzoxidation eine kostengünstige Methode.

Automobil- und Luftfahrtteile

Die Schwarzoxidation ist ein häufig verwendetes Verfahren zur Oberflächenbehandlung kritischer Komponenten in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, wie etwa Aufhängungsfedern, Schaltgabeln und Fahrwerkskomponenten.

Mechanische Komponenten

Durch die Schwarzoxidation wird sichergestellt, dass hochpräzise Komponenten wie Zahnräder, Buchsen und Antriebswellen während des Betriebs besser passen, was die Leistung und Lebensdauer Ihrer Produkte verbessern kann.

Im Vergleich zu anderen Oberflächenbehandlungen

Schwarzoxid vs. Schwarzeloxieren

Schwarzoxid eignet sich für Kohlenstoffstahl, Edelstahl und andere legierte Stähle. Während schwarz Eloxieren wird hauptsächlich auf Aluminium und Aluminiumlegierungen angewendet.

Schwarzoxid vs. Verzinkung

Verzinkt Produkte bieten mehr Farboptionen, die Abmessungen der Teile werden jedoch durch die Dicke der Zinkbeschichtung beeinflusst. Im Allgemeinen ist die Dicke der Zinkbeschichtung etwa zehnmal so dick wie die des schwarzen Oxidfilms.

Schwarzoxid vs. Schwarzphosphat

Bei der Schwarzphosphatierung wird eine völlig andere chemische Lösung als bei Schwarzoxid verwendet: saures Phosphat. Dadurch entsteht ein gräulich-schwarzer, dickerer Film mit besserer Korrosionsbeständigkeit, dessen Hauptbestandteil Phosphatkristalle sind. Dadurch eignet er sich besser für eine Rostschutzgrundschicht oder Vorbeschichtung.

Schwarzoxid vs. Pulverbeschichtung

Im Vergleich zur Schwarzoxidation Pulverbeschichtung bietet eine größere Farbauswahl und ist korrosionsbeständiger; allerdings ist die Schichtdicke etwa 100-mal so hoch wie bei der Schwarzoxidation und auch die Verarbeitungskosten sind höher.

Fazit

Schwarzoxid ist eine kostengünstige und zuverlässige Oberflächenbehandlung für Kohlenstoffstahl, Edelstahl und andere legierte Stahlteile. Wenn Sie kundenspezifische Produkte haben, die schwarz oxidiert werden müssen – egal ob geschmiedet, gegossen, CNC-bearbeitet oder blechverarbeitet –, bietet HDC Ihnen individuelle Bearbeitungsservices aus einer Hand. Bei Interesse fragen Sie gerne nach den Preisen. Wir erstellen Ihnen umgehend ein Angebot basierend auf Ihren Zeichnungen oder Mustern und bieten Ihnen hochwertige Produktbearbeitungsservices.