Oksida hitam ialah proses salutan penukaran kimia yang digunakan pada logam ferus, keluli tahan karat, aloi kuprum dan-bahan keluli berasaskan zink. Tidak seperti anodisasi hitam, oksida hitam menggunakan tindak balas kimia untuk membentuk filem pelindung hitam (ferric oxide) di permukaan.
Filem pelindung ini adalah antara 0.5 dan 2.5 mikrometer tebal. Kesannya pada dimensi asal bahagian-bahagian itu boleh diabaikan; oleh itu, ia telah menjadi pilihan yang paling biasa untuk rawatan permukaan komponen berketepatan tinggi-seperti gear, bearing dan instrumen optik.
Oksida Hitam VS Karat
Ramai orang mungkin tersilap percaya bahawa oksida hitam dan karat adalah serupa. Walaupun kedua-duanya adalah permukaan-membentuk oksida besi, struktur kimia dan sifat fizikalnya adalah berbeza sama sekali.
Oksida hitam(Fe₃O₄-Magnetite) mempunyai struktur yang padat dan stabil, membolehkan ia melekat dengan kuat pada substrat logam dan mengelakkan hakisan oksigen selanjutnya.
karat(Fe₂O₃-Hematite) mempunyai struktur longgar, berliang dan higroskopik, gagal membentuk lapisan pelindung yang berkesan. Kehadirannya mempercepatkan kakisan logam.
Proses Oksida Hitam Diterangkan
Jenis Oksida Hitam
Oksida Hitam Panas: Bahan kerja mesti direndam dalam-larutan garam beralkali berkepekatan tinggi pada suhu sehingga 140-145 darjah (285-295 darjah F). Ini menghasilkan filem oksida hitam yang teguh dan tahan haus yang memenuhi spesifikasi ketenteraan (cth, MIL-DTL-13924).
Pertengahan-Suhu Oksida Hitam: Julat suhu ialah 90-120 darjah . Berbanding dengan Hot Black Oxide, ia mengurangkan keperluan keras dan asap menghakis yang berkaitan dengan operasi suhu tinggi.
Oksida Hitam Sejuk: Dikendalikan pada suhu bilik, prinsip kimianya berbeza daripada Oksida Hitam Panas dan Oksida Hitam Suhu Pertengahan{0}}. Ia sebenarnya mendepositkan lapisan sebatian selenida kuprum hitam pada permukaan logam, bukan filem penukaran oksida besi.
Proses (menggunakan Hot Black Oxide sebagai contoh)
Pembersihan
Bahan kerja mula-mula direndam dalam tangki pembersih beralkali kuat untuk menyabunkan dan mengeluarkan minyak permukaan, cecair pemotong dan bahan cemar.
bilas
Bahan kerja dipindahkan ke tangki air bersih untuk membilas sebarang sisa agen pembersih.
Penjerukan Asid
Bahan kerja dengan salutan karat, skala atau rawatan haba direndam dalam asid hidroklorik atau larutan asid sulfurik untuk menghilangkan kekotoran, mendedahkan substrat logam asal.
Bilas Lagi
Larutan penjerukan dibilas untuk mengelakkan pencemaran tangki pengoksidaan.
Mengoksida
Bahan kerja, selepas pembilasan kedua, direndam dalam larutan garam oksida hitam mendidih selama 15 hingga 30 minit untuk membentuk lapisan magnetit hitam yang seragam dan padat.
Bilas Akhir
Penyingkiran garam oksida sisa dari permukaan bahan kerja.
Pengedap/Siasa-Rawatan
Bahan kerja direndam dalam minyak pencegah-karat gantian, lilin atau varnis untuk pengedap. Pengedap ini mengisi mikropori lapisan oksida, mengasingkannya daripada kelembapan dan udara.
Kebaikan dan keburukan oksida hitam
| Ciri-ciri | Penerangan Terperinci |
|---|---|
| Kelebihan Teras | |
| Kestabilan Dimensi Cemerlang | Filem oksida adalah sangat nipis (0.5-2.5μm), hampir tidak mengubah dimensi asal dan toleransi bahagian. |
| Rintangan Kakisan Sederhana | Selepas pengedap yang betul dengan minyak, lilin atau varnis, ia boleh memberikan perlindungan kakisan dalaman yang sangat baik, dengan ujian semburan garam mencapai lebih daripada 96 jam. |
| Refleksi Cahaya Berkurangan | Permukaan matte hitam boleh menyerap cahaya dengan berkesan, mengurangkan silau dan pantulan, sesuai untuk instrumen optik, produk ketenteraan, dan instrumen pembedahan. |
| Pelinciran yang Dipertingkatkan | Struktur berliang filem oksida boleh menyerap dan menyimpan pelincir, membentuk "filem minyak" dan berkesan mengurangkan geseran dan haus bahagian yang bergerak. |
| Kos Tinggi-Keberkesanan | Berbanding dengan proses seperti penyaduran elektrik atau salutan, pengoksidaan hitam mempunyai faedah ekonomi yang tinggi apabila memproses bahagian kecil dalam kuantiti yang banyak. |
| Tiada Kesan pada Sifat Bahan | Suhu proses adalah agak rendah, dan ia tidak mengubah sifat fizikal asas bahan seperti kekonduksian elektrik, sifat magnetik, atau kekerasan. |
| Had&Pertimbangan | |
| Rintangan Kakisan Terhad | Rintangan kakisan bergantung pada-sealant selepas rawatan. Jika lapisan pengedap rosak atau habis, kesan perlindungan akan menurun dengan ketara, dan ia tidak sesuai untuk persekitaran luaran atau marin yang keras. |
| Rintangan Haus Sederhana | Filem oksida agak nipis. Walaupun kekerasannya lebih tinggi daripada substrat, ia mudah rosak di bawah geseran-intensiti tinggi atau calar objek keras, dengan itu mendedahkan logam asas. |
| Pemilihan Bahan | Ia sesuai terutamanya untuk keluli karbon dan keluli aloi-rendah. Walaupun terdapat formulasi khas untuk keluli tahan karat, tembaga, dan bahan lain, penggunaannya tidak begitu meluas seperti keluli. |
Black Oxide VS Rawatan Permukaan Lain
| Ciri-ciri | Oksida Hitam | Penyaduran Zink | Salutan Serbuk | Anodizing |
|---|---|---|---|---|
| Bahan Berkenaan | Keluli, Keluli Tahan Karat, Kuprum | Keluli | Pelbagai Logam | Aluminium, Titanium dan Lain-lain-Logam |
| Perubahan Dimensi | Minimum (Hampir Sifar) | Peningkatan Ketara (5-25 Mm) | Sangat Besar (25-150 Mm) | Peningkatan Ketara (5-50 Mm) |
| Rintangan Kakisan | Sederhana (Bergantung pada Sealant) | Cemerlang (Perlindungan Anod Korban) | Cemerlang (Penghalang Fizikal) | Cemerlang |
| Ketahanan Pakai | Sederhana | Buruk (Salutan Zink Agak Lembut) | Cemerlang | Sangat Cemerlang |
| Penampilan | Hitam Profesional | Perak-Putih, Pasif Berwarna | Pilihan Warna yang Kaya | Pilihan Warna yang Kaya |
| Senario Berkenaan | Bahagian Toleransi Ketepatan, Optik, Alat | Luaran, Pengikat dalam Persekitaran Yang Keras | Bahagian Penampilan, Acara yang Memerlukan Rintangan Haus Tinggi | Hiasan dan Perlindungan Produk Aluminium |
Kawasan permohonan
Pada akhir artikel
Oksida hitam ialah proses rawatan permukaan yang membentuk filem pelindung magnetit (Fe3O4) pada permukaan keluli. Kaedah ini mengekalkan ketepatan dimensi bahagian sambil juga menghasilkan permukaan "hitam" yang menyenangkan dari segi estetika. Kelebihan lain ialah ia lebih murah daripada rawatan lain dan memberikan tahap ketahanan kakisan tertentu. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa sesetengah bahan akan bertukar menjadi merah atau kelabu dan bukannya hitam selepas rawatan. Tambahan pula, salutan pencegah karat-akan merosot sebaik sahaja ia habis.
Soalan Lazim
S: Apakah kelebihan dan keburukan -penghitaman suhu tinggi dan penghitaman suhu bilik-?
J: Teknologi penghitaman suhu tinggi-sudah matang dan prosesnya stabil. Ia mempunyai kelebihan khusus untuk bahan tertentu. Oleh kerana sejarah pembangunannya yang lebih panjang, pengeluar biasanya lebih mudah dicari. Kelemahannya ialah ia memerlukan-pemanasan suhu tinggi. Penghitaman suhu bilik-adalah teknologi penghitaman yang lebih baharu yang sedang berkembang pesat. Ia mudah dan pantas, tetapi kesan kehitamannya pada-keluli karbon rendah adalah tidak baik. Umumnya, teknologi penghitaman suhu tinggi{10}} digunakan. Syarikat yang mempunyai sumber boleh menyediakan{12}}penyelesaian penghitaman suhu bilik mereka sendiri.
S: Mengapa bahagian yang menghitam mula timbul bintik-bintik karat selepas satu tempoh masa?
A: Sebab yang mungkin adalah seperti berikut:
1. Keadaan penggunaan yang teruk membawa kepada kerosakan dan kakisan filem oksida;
2. Proses menghitam tidak dikendalikan dengan betul, pengedap tidak dilakukan, atau kesan pengedap adalah lemah.
S: Mengapa bahagian yang dihitamkan menghasilkan fros putih pada permukaannya selepas disimpan dalam gudang untuk masa yang lama?
A: Sebab utama ialah bahagian yang dihitamkan tidak dibersihkan dengan betul. Pertama, terdapat sisa larutan kimia di permukaan (dalam kes ini, basuhan air panas diperlukan selepas menghitam); kedua, kepekatan natrium hidroksida terlalu tinggi (natrium hidroksida sukar dicuci). Ketiga, reka bentuk formula tidak saintifik (contohnya, penyelesaian formula sukar dicuci dengan air).
S: Bagaimana untuk mengelakkan bahagian yang hitam daripada berkarat?
J: Ini terutamanya memerlukan penambahbaikan proses. Ini boleh didekati dari dua aspek: pembersihan menyeluruh; dan menambah proses pengedap selepas menghitam untuk mengisi mikropori dalam lapisan filem oksida, menghalang penembusan kelembapan dan media menghakis. Keperluan khusus boleh dibincangkan dengan pengeluar penghitam; ia hanya soal kos.
S: Adakah kehitaman menjejaskan ketepatan? Adakah-penghitaman suhu tinggi akan menjejaskan dimensi bahagian?
J: Lapisan oksida permukaan bahagian yang dihitamkan biasanya diukur dalam mikrometer, dengan perubahan saiz beberapa perseribu, jadi kesannya pada asasnya adalah minimum (melainkan keperluan ketepatan anda sangat tinggi).
Faktor utama yang mempengaruhi dimensi ialah:
① Masa penjerukan;
② Ubah bentuk tegasan suhu-tinggi;
③ Bentuk bahan;
Oleh itu, untuk-bahagian berketepatan tinggi atau bahagian yang diperbuat daripada bahan yang kecil dan rata, anda dinasihatkan untuk membuat sampel terlebih dahulu atau menukar urutan proses untuk mengelakkan kehilangan yang tidak perlu.
S: Bahan yang manakah boleh dihitamkan?
J: Bahan biasa seperti tembaga, besi, aluminium dan keluli tahan karat semuanya boleh dihitamkan.
Adakah bahagian yang hitam akan mengalirkan elektrik?
Filem oksida yang terbentuk oleh penghitaman adalah tidak-konduktif, oleh itu penghitaman mempunyai kesan penebat tertentu.