Подходит ли черная оксидная пленка для вашей индивидуальной металлической детали?

Чёрное оксидирование — проверенный временем и широко используемый метод обработки металлических поверхностей. В этой статье описывается процесс, преимущества и другие аспекты чёрного оксидирования. Она послужит надёжным источником информации, который поможет вам выбрать оптимальное покрытие, которое позволит максимально повысить функциональность ваших металлических изделий.

Что такое черная окись?

Чёрное оксидирование, также называемое чернением, — это тип химического конверсионного покрытия, применяемого в основном к чёрным металлам, таким как сталь или железо. Металл вступает в химическую реакцию со специальным щелочным окисляющим раствором, образуя тончайший слой оксида железа (Fe₃O₄). Эта плёнка (толщиной около 0,5–1,5 мкм) имеет равномерный чёрный цвет и прочно сцеплена с металлической основой.

В отличие от материалов на основе железа, которые естественным образом окисляются и ржавеют на воздухе, чёрное оксидирование может служить методом обработки поверхности. Суть этого процесса заключается в том, что в щелочной среде под воздействием высокой температуры и окислителей образуется плотная чёрная оксидная плёнка, прочно связанная с железной основой.

Типы черного оксида

В зависимости от рабочей температуры и используемого химического растворителя чёрную оксидную плёнку обычно подразделяют на следующие типы: 

Горячая черная окись

Процесс горячего чёрного оксидирования происходит при температуре 140–155 °C. Металлическую заготовку погружают в концентрированные щелочные растворы, такие как NaOH и NaNO₂, чтобы сформировать на её поверхности глубокую чёрную износостойкую плёнку.

Этот тип больше подходит для высокопроизводительных инструментов и ключевых прецизионных деталей.

Среднетемпературный черный оксид

Для среднетемпературного чёрного оксидирования требуется температура 90–120 °C. Используйте модифицированные щелочные растворы, которые могут эффективно реагировать при более низкой температуре, чтобы покрыть поверхность детали чёрной оксидной плёнкой.

Этот тип более безопасен и энергоэффективен, а эксплуатационные характеристики покрытия близки к характеристикам горячего черного оксида.

Холодная черная оксидная пленка

В отличие от вышеописанных методов, при холодном чёрном оксидировании используются кислые или нейтральные растворы (например, селенаты и соли меди) для осаждения чёрных соединений Cu2Se.

Этот тип, возможно, не столь совершенен по своим характеристикам, но он быстрый и экономичный, что делает его идеальным для декоративных деталей или внутреннего оборудования.

Процесс черной оксидной

Уборка

Перед нанесением чёрной оксидной плёнки удалите с поверхности металла жир и пыль горячим щелочным раствором. Затем промойте детали чистой водой, чтобы удалить остатки этих растворов.

Маринование

Используйте кислотный раствор, обычно разбавленный раствор соляной или серной кислоты, чтобы растворить ржавчину и оксидную пленку на детали. После этого промойте чистой водой, чтобы удалить остатки и предотвратить загрязнение щелочного окислительного раствора.

Реакция черного оксида

Это ключевой этап процесса чёрного оксидирования. Металлические детали погружаются в специальный чёрный химический раствор для окисления, образующий плотную чёрную оксидную плёнку. Эта реакция обычно занимает от 5 до 40 минут, в зависимости от типа металла и рабочей температуры.

Полоскание

После того, как черное окисление достигнет желаемого эффекта, выньте заготовку и тщательно очистите ее чистой водой и омыляющим раствором, чтобы предотвратить дальнейшую химическую реакцию остаточного химического раствора и возникновение коррозии.

Уплотнение/Смазка

Окуните почерневшие детали в масло, воск или другие герметики. Герметик проникает в плотные микропоры на поверхности деталей и заполняет их, повышая их стойкость к ржавчине и улучшая внешний вид.

Плюсы и минусы

Преимущества

Стабильность размеров

Поскольку черная оксидная пленка очень тонкая, около 0,5–1,5 мкм, она совершенно не влияет на размер металлических деталей, гарантируя, что высокоточные детали будут соответствовать требованиям к допускам.

Устойчивость к коррозии

Черная оксидная пленка после постобработки имеет масляную или восковую пленку, которая делает ее водонепроницаемой, тем самым повышая коррозионную стойкость углеродистая сталь и другие легированные стали, особенно во влажных и солевых условиях.

Долговечность

Черная оксидная пленка прочно связана с металлической основой, она не отслаивается сама по себе и не отрывается из-за перепадов температур, ее нельзя смыть водой или чистящими средствами, поэтому ее можно использовать в течение длительного времени.

Уменьшить блики

Черное матовое покрытие может ограничить блики и отражение света, особенно в условиях яркого освещения, тем самым эффективно отвечая требованиям к освещению оптических приборов и медицинских устройств.

Смазывающая способность

Масляная пленка, образующаяся в результате последующей обработки, обеспечивает смазку черных окисленных деталей, что помогает снизить риск трения, износа и заклинивания движущихся компонентов, таких как шестерни и подшипники, во время использования.

Доступный по цене

По сравнению с другими видами обработки поверхности, такими как гальванопокрытие и порошковое покрытие, черное оксидирование имеет низкие первоначальные инвестиционные затраты и стоимость массового производства вашей продукции.

Эстетика

Черное оксидирование придает заготовке однородный черный цвет, открывая возможности для декоративного оформления поверхности изделия по индивидуальному заказу.

Недостатки

1. В ходе реакции окисления черного металла образуются сточные воды, содержащие кислоты, щелочи и ионы тяжелых металлов, которые при неправильной очистке могут загрязнять окружающую среду.
2. Требования к предварительной обработке поверхности очень высоки, и любые остатки на поверхности повлияют на конечное качество металлических изделий.
3. Спектр применимых материалов относительно узок. Можно обрабатывать только такие материалы, как углеродистая сталь, нержавеющая стальи другие легированные стали, но не может обрабатывать такие материалы, как алюминий и магний.

Приложение

Медицинские приборы

Черные оксидированные детали часто используются в медицинских приборах, таких как хирургические ножи и кровоостанавливающие щипцы, чтобы уменьшить влияние отражения света на зрение врача.

Оборудование и инструменты

Если у вас есть детали оборудования массового производства, ожидающие обработки поверхности, например петли, орехи, болтыи крепежных деталей, черное оксидирование является экономически эффективным методом.

Автомобильные и аэрокосмические детали

Черное оксидирование — это широко используемый процесс обработки поверхности для ответственных компонентов в автомобильной и аэрокосмической промышленности, таких как пружины подвески, вилки переключения передач и детали шасси.

Механические компоненты

Черное оксидирование обеспечивает лучшую прилегание высокоточных компонентов, таких как шестерни, втулки и приводные валы, во время работы, что может повысить производительность и срок службы ваших изделий.

По сравнению с другими видами обработки поверхности

Черная оксидная пленка против черного анодирования

Чёрная оксидная плёнка подходит для углеродистой, нержавеющей и других легированных сталей. анодирование применяется в основном к алюминию и алюминиевым сплавам.

Черная оксидная пленка против цинкового покрытия

Оцинкованный Изделия позволяют выбирать из более широкого спектра цветов, но размеры деталей зависят от толщины цинкового покрытия. Как правило, толщина цинкового покрытия примерно в 10 раз превышает толщину чёрной оксидной плёнки.

Черный оксид против черного фосфата

Черный фосфат использует совершенно другой химический раствор с черным оксидом: кислотный фосфат, в результате чего образуется серо-черная, более толстая, более стойкая к коррозии пленка, основным компонентом которой являются кристаллы фосфата, что делает ее более подходящей для антикоррозионного нижнего слоя или предварительной обработки.

Черная оксидная пленка против порошкового покрытия

По сравнению с черным окислением, порошковое покрытие обеспечивает более широкий выбор цветов и более устойчив к коррозии; однако толщина покрытия примерно в 100 раз больше, чем у черного оксидирования, а затраты на обработку также выше.

Вывод

Чёрное оксидирование — это экономичный и надёжный способ обработки поверхности деталей из углеродистой, нержавеющей и других легированных сталей. Если у вас есть изделия, изготовленные по индивидуальному заказу, требующие чёрного оксидирования, будь то кованые, литые, обработанные на станках с ЧПУ или листовые изделия, HDC предлагает вам комплексные услуги по индивидуальной обработке. Если вас заинтересовало наше предложение, свяжитесь с нами, чтобы узнать цены, и мы оперативно подготовим для вас коммерческое предложение на основе ваших чертежей или образцов, а также предложим высококачественные услуги по обработке изделий.