Чорны аксід або чарненне - гэта канверсійнае пакрыццё для чорных металаў, нержавеючай сталі, медзі і сплаваў на яе аснове, цынку, парашкападобных металаў і срэбнага прыпоя [1].Ён выкарыстоўваецца для павышэння ўстойлівасці да карозіі, для знешняга выгляду і для мінімізацыі адлюстравання святла [2] .Для дасягнення максімальнай устойлівасці да карозіі чорны аксід павінен быць прасякнуты алеем або воскам [3] .Адным з яго пераваг перад іншымі пакрыццямі з'яўляецца мінімальны налёт.
1.Чалезны матэрыял
Стандартным чорным аксідам з'яўляецца магнетыт (Fe3O4), які больш механічна ўстойлівы на паверхні і забяспечвае лепшую абарону ад карозіі, чым чырвоны аксід (іржа) Fe2O3.Сучасныя прамысловыя падыходы да ўтварэння чорнага аксіду ўключаюць працэсы пры гарачай і сярэдняй тэмпературах, апісаныя ніжэй.Аксід таксама можа ўтварацца ў выніку электралітычнага працэсу пры анадаванні.Традыцыйныя метады апісаны ў артыкуле аб воронении.Яны ўяўляюць цікавасць з гістарычнага пункту гледжання, а таксама карысныя для аматараў бяспечна ўтвараць чорны аксід з невялікай колькасцю абсталявання і без таксічных хімікатаў.
Нізкотэмпературны аксід, таксама апісаны ніжэй, не з'яўляецца канверсійным пакрыццём - нізкатэмпературны працэс не акісляе жалеза, а адкладае злучэнне медзі і селену.
1.1 Гарачы чорны аксід
Для пераўтварэння паверхні матэрыялу ў магнетыт (Fe3O4) выкарыстоўваюцца гарачыя ванны з гідраксідам натрыю, нітратамі і нітрытамі пры 141 °C (286 °F).Ваду трэба перыядычна дадаваць у ванну з належным кантролем, каб прадухіліць выбух пара.
Гарачае чарненне прадугледжвае апусканне дэталі ў розныя бакі.Нарыхтоўка звычайна «апускаецца» аўтаматызаванымі перавозчыкамі дэталяў для транспарціроўкі паміж рэзервуарамі.Гэтыя рэзервуары ўтрымліваюць па парадку шчолачны ачышчальнік, ваду, з'едлівы натр пры 140,5 °C (284,9 °F) (злучэнне для чарнення) і, нарэшце, герметык, якім звычайна з'яўляецца алей.Каўстычная сода і падвышаная тэмпература выклікаюць утварэнне Fe3O4 (чорны аксід) на паверхні металу замест Fe2O3 (чырвоны аксід; іржа).Нягледзячы на тое, што ён фізічна больш шчыльны, чым чырвоны аксід, свежы чорны аксід сітаваты, таму алей затым наносіцца на нагрэтую частку, якая ўшчыльняе яе, «апускаючыся» ў яе.Камбінацыя прадухіляе карозію нарыхтоўкі.Ёсць шмат пераваг чарнення, у асноўным:
Чарненне можна рабіць вялікімі партыямі (ідэальна для дробных дэталяў).
Няма істотнага ўздзеяння на памеры (працэс чарнення стварае пласт таўшчынёй каля 1 мкм).
Гэта значна танней, чым аналагічныя сістэмы абароны ад карозіі, такія як фарба і гальванічнае пакрыццё.
Самая старая і найбольш шырока выкарыстоўваная спецыфікацыя для гарачага чорнага аксіду - MIL-DTL-13924, якая ахоплівае чатыры класы працэсаў для розных падкладак.Альтэрнатыўныя спецыфікацыі ўключаюць AMS 2485, ASTM D769 і ISO 11408.
Гэта працэс, які выкарыстоўваецца для чарнення драцяных вяровак для тэатральных прыкладанняў і эфектаў палёту.
1.2 Сярэднетэмпературны чорны аксід
Як і гарачы чорны аксід, чорны аксід сярэдняй тэмпературы ператварае паверхню металу ў магнетыт (Fe3O4).Аднак чорны аксід сярэдняй тэмпературы чарнее пры тэмпературы 90–120 °C (194–248 °F), значна менш, чым гарачы чорны аксід.Гэта выгадна, таму што яна знаходзіцца ніжэй за тэмпературу кіпення раствора, што азначае адсутнасць з'едлівых пароў.
Паколькі чорны аксід сярэдняй тэмпературы найбольш параўнальны з гарачым чорным аксідам, ён таксама можа адпавядаць ваеннай спецыфікацыі MIL-DTL-13924, а таксама AMS 2485.
1.3 Халодны чорны аксід
Халодны чорны аксід, таксама вядомы як чорны аксід пакаёвай тэмпературы, наносіцца пры тэмпературы 20–30 °C (68–86 °F).Гэта не аксіднае канверсійнае пакрыццё, а нанесенае злучэнне медзі і селену.Халодны чорны аксід забяспечвае больш высокую прадукцыйнасць і зручны для хатняга чарнення.Гэта пакрыццё стварае колер, падобны на той, які атрымліваецца пры пераўтварэнні аксіду, але мае тэндэнцыю лёгка сцірацца і забяспечвае меншую ўстойлівасць да ізаляцыі.Нанясенне алею, воску або лаку даводзіць устойлівасць да карозіі да ўзроўню высокай і сярэдняй тэмпературы.Адно з прымянення працэсу нанясення халоднага чорнага аксіду - гэта інструменты і архітэктурная аздабленне сталі (паціна для сталі).Ён таксама вядомы як халоднае воронение.
2. Медны
Каэфіцыент люстранога адлюстравання аксіду медзі.svg
Чорны аксід для медзі, часам вядомы пад гандлёвай назвай Ebonol C, ператварае паверхню медзі ў аксід медзі.Каб працэс працаваў, паверхня павінна мець не менш за 65% медзі;для медных паверхняў, якія маюць менш за 90% медзі, іх неабходна спачатку апрацаваць актывацыяй.Гатовае пакрыццё хімічна ўстойлівае і мае высокую адгезію.Ён стабільны да 400 °F (204 °C);вышэй гэтай тэмпературы пакрыццё дэградуе з-за акіслення базавай медзі.Для павышэння ўстойлівасці да карозіі паверхня можа быць змазана алеем, лакам або воскам.Ён таксама выкарыстоўваецца ў якасці папярэдняй апрацоўкі для афарбоўкі або эмалі.Паверхня звычайна атласная, але яе можна зрабіць глянцавай, пакрыўшы празрыстай глянцавай эмаллю.
У мікраскапічным маштабе на паверхні ўтвараюцца дендрыты, якія затрымліваюць святло і павялічваюць здольнасць паглынання.Дзякуючы гэтай уласцівасці пакрыццё выкарыстоўваецца ў аэракасмічнай галіне, мікраскапіі і іншых аптычных прыкладаннях для мінімізацыі адлюстравання святла.
У друкаваных поплатках (PCB) выкарыстанне чорнага аксіду забяспечвае лепшую адгезію для слаёў ламінату са шкловалакна.ПХБ апускаюць у ванну, якая змяшчае гідраксід, гіпахларыт і купрат, у якой збядняюцца ўсе тры кампаненты.Гэта сведчыць аб тым, што чорны аксід медзі паходзіць часткова з купрата і часткова з меднай схемы друкаванай платы.Пры мікраскапічным даследаванні слой аксіду медзі(I) адсутнічае.
Дастасавальная ваенная спецыфікацыя ЗША - MIL-F-495E.
3. Нержавеючая сталь
Гарачы чорны аксід для нержавеючай сталі - гэта сумесь з'едлівых, акісляльных і сярністых соляў.Ён ачарняе серыі 300 і 400 і сплавы нержавеючай сталі 17-4 PH, загартаваныя ападкамі.Раствор можна выкарыстоўваць на чыгуне і мяккай нізкавугляродзістай сталі.Атрыманае пакрыццё адпавядае ваеннай спецыфікацыі MIL-DTL–13924D класа 4 і забяспечвае ўстойлівасць да ізаляцыі.Чорная аксідная аздабленне выкарыстоўваецца на хірургічных інструментах у асяроддзі з інтэнсіўным святлом, каб паменшыць стомленасць вачэй.
Пачарненне нержавеючай сталі пры пакаёвай тэмпературы адбываецца ў выніку аўтакаталітычнай рэакцыі адкладання селеніду медзі на паверхні нержавеючай сталі.Ён забяспечвае меншую ўстойлівасць да ізаляцыі і такую ж абарону ад карозіі, што і працэс гарачага чарнення.Адно прымяненне чарнення пры пакаёвай тэмпературы - архітэктурная аздабленне (паціна для нержавеючай сталі).
4. Цынк
Чорны аксід для цынку таксама вядомы пад гандлёвай назвай Ebonol Z. Іншым прадуктам з'яўляецца Ultra-Blak 460, які ачарняе ацынкаваныя і ацынкаваныя паверхні без выкарыстання ліцця пад ціскам з хрому і цынку.
Час публікацыі: 23 лістапада 2021 г