پوشش اکسید سیاه نوعی پوشش تبدیل شیمیایی عمدتاً برای فلزات آهنی است، اما این فرآیند برای فولاد ضد زنگ، مس، آلومینیوم و روی سازگار است. پوششهای تبدیلی با پوششهای معمولی مانند پوشش پودری یا آبکاری الکتریکی متفاوت هستند، زیرا هیچ فلزی را به زیرلایه اضافه یا حذف نمیکنند.
در عوض، پوشش اکسید سیاه لایه سطحی یک قطعه را به لایه ای تبدیل می کند که ظاهری عالی دارد، مقاومت در برابر خوردگی بیشتری نشان می دهد و غیر بازتابنده است. این فرآیند اغلب به عنوان سیاه شدن، غیرفعال کردن سیاه ، اکسید کننده و آبی شدن با تفنگ نیز شناخته می شود .
پارچه برزنتی نسوز از مواد مخصوصی تشکیل شده است که هر کدام به نسبت معینی با یکدیگر مخلوط شده اند و بیشتر مواد مورد استفاده در برزنت شامل الیاف شیشه و فایبرگلاس می باشد که آن را غیر قابل اشتعال می کند.
به طور کلی، اکسید سیاه یا اکسید آهن سیاه به اکسید آهن معروف به مگنتیت (Fe3O4) اطلاق می شود که وقتی فلز آهنی در معرض مواد شیمیایی اکسید کننده خاص قرار می گیرد، تشکیل می شود. این یک نوع پوشش تبدیلی است، بنابراین لایه سطحی یک فلز از طریق تبدیل به اکسید آن تبدیل می شود. ضخامت لایه روی یک قطعه تمام شده بین یک تا دو میکرومتر است.
لایه نازک یا پوشش در امتداد سطح قطعه مزایایی مانند محافظت در برابر خوردگی بیشتر، ظاهری جذاب و پرداخت صاف را فراهم می کند . در نتیجه، بسیاری از کاربردها مانند قطعات خودرو از فرآیند پوشش اکسید سیاه استفاده می کنند.
فرآیند سیاه شدن برای برخی از فلزات غیر آهنی مانند روی و مس نیز کار می کند.
پوشش های اکسید سیاه برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سایش و در عین حال مطابق با الزامات تحمل بالا استفاده می شود . یکی از مزایایی که این فرآیند ارائه می دهد، ایجاد حداقلی است که به این معنی است که ابعاد کلی قطعه تنها به مقدار کمی افزایش می یابد.
برای قطعاتی که به درجه خاصی از مقاومت در برابر سایش نیاز دارند استفاده می شود زیرا اکسید سیاه به راحتی از بین نمی رود. قطعات اکسید سیاه اغلب در بخش خودرو و هوافضا علاوه بر استفاده در تولید ابزار دستی و سایر سخت افزارها استفاده می شود. از آن برای پوشش بست ها استفاده می شود زیرا پوشش اکسید سیاه باعث بهبود چسبندگی و محافظت در برابر خوردگی آنها می شود و در عین حال آنها را از نظر زیبایی ظاهری دلپذیر می کند.
پوشش اکسید سیاه یا فرآیند سیاه شدن یک واکنش شیمیایی است که در آن سطح خارجی یک فلز به محلول های شیمیایی واکنش نشان می دهد و در نتیجه دچار دگرگونی می شود.
این فرآیند به سه نوع اصلی تقسیم می شود:
فرآیند پوشش اکسید سیاه داغ در دمای بالا 141 درجه سانتیگراد (286 درجه فارنهایت) انجام می شود و سطح مواد آهنی را به مگنتیت (Fe3O4) تبدیل می کند. مگنتیت ذاتاً ماده ای سیاه، مات و مغناطیسی است و در نتیجه سطح آن سیاه می شود.
کل فرآیند شامل هفت مرحله است:
تمیز کردن سطح اولین قدم است. یک شوینده قلیایی مناسب حذف آلودگی هایی مانند چربی، خاک، گرد و غبار، زنگ زدگی، پوسته ها، چربی ها، روغن ها و حتی میکروارگانیسم ها را تضمین می کند. محلول های قلیایی نیز به سطح نمی چسبند و به راحتی شسته می شوند.
یک حمام آب ساده برای شستشوی مواد شوینده استفاده می شود. با مواد شوینده امولسیون تمام آلاینده ها مانند رسوبات خاک نیز سطح را ترک می کند.
ترشی اسید برای از بین بردن لایه های اکسیدی و لکه های زنگ استفاده می شود. تکنسین ها ممکن است این مرحله را نادیده بگیرند اگر قطعه مشکلات ذکر شده در بالا را نداشته باشد.
قسمت مجدداً آبکشی می شود تا بقایای اسید از مرحله قبل پاک شود.
سپس قطعات را در یک حمام داغ غوطه ور می کنند که حاوی نمک های خاصی از هیدروکسید سدیم (سودا سوز آور)، نیترات ها و نیتریت ها است. این ترکیبات سیاه کننده لایه بالایی قطعه را به مگنتیت Fe3O4 تبدیل می کند.
محلول یون کلرید (FeCl3) نیز می تواند به عنوان ترکیب سیاه کننده استفاده شود. یک محلول اکسید سیاه 50 درصد به طور کلی کافی است.
میزان سیاه شدن بستگی به مدت غوطه وری دارد. سیاه شدن در ابتدا سریع است، اما سایه های عمیق تر به مدت زمان طولانی تری نیاز دارند.
پس از رسیدن به سایه مورد نظر، قطعات از حمام خارج شده و یک بار دیگر آبکشی می شوند تا باقی مانده های ترکیبی از بین بروند.
این یک مرحله اضافی است که مقاومت در برابر خوردگی بیشتر را تضمین می کند. این قسمت در معرض یک درزگیر مانند روغن قرار می گیرد که منافذ سطح اکسید سیاه را پر می کند و با فرو رفتن در آن، آن را مهر و موم می کند. لایه روغن نیز ظاهری براق به قطعه می دهد. یک روکش مات با جایگزینی روغن با موم شفاف به دست می آید. درزگیر کمی طول می کشد تا کاملا خشک شود.
پس از تکمیل، قسمت فلزی یک روکش مشکی جذاب خواهد داشت. بلبرینگ ها اغلب با استفاده از این فرآیند سیاه می شوند.
فرآیند پوشش اکسید سیاه داغ برای دسته های بزرگ بسیار مناسب است . قطعات خودکار می توانند قطعات را برای مدت زمان از پیش تعیین شده در حمام های مختلف غوطه ور کنند.
این محبوب ترین نوع فرآیند سیاه شدن است. اما خطر انفجار بخار را به همراه دارد زیرا این فرآیند در بالای نقطه جوش آب انجام می شود.
فرآیند سیاه شدن را می توان در دمای کمتر از نقطه جوش آب نیز انجام داد. هنگامی که بین 90 درجه سانتیگراد تا 120 درجه سانتیگراد (194 درجه فارنهایت – 248 درجه فارنهایت) انجام می شود، به عنوان فرآیند پوشش اکسید سیاه در دمای متوسط شناخته می شود.
این فرآیند دود سوز آور تولید نمی کند که برای انسان بسیار سمی است و در موارد شدید حتی می تواند منجر به مرگ شود.
فرآیند اکسید سیاه سرد در دمای اتاق بین 20 تا 30 درجه سانتی گراد (68 درجه فارنهایت تا 86 درجه فارنهایت) انجام می شود. برخلاف دو فرآیند قبلی، این فرآیند شامل تبدیل سطح به اکسید نمی شود.
فرآیند سرد، سلنید مس را روی سطح رسوب می کند. این ترکیب همچنین دارای رنگ مشکی مشخصه است و از نظر ظاهری مشابه دو فرآیند قبلی است.
با این حال، فیلم نرم تر است و می تواند به راحتی جدا شود. اضافه کردن یک درزگیر برای بهبود خاصیت مقاومت در برابر خوردگی مانند دو فرآیند دیگر مورد نیاز است.
فرآیندهای فوق با فلزات مبتنی بر آهن مانند چدن و فولاد کربن به خوبی کار می کنند. با این حال، برخی از مواد دیگر نیز می توانند سیاه شوند. بیایید به سرعت به چند مورد از آن روش ها بپردازیم.
فرآیند اکسید سیاه برای مس، سطح را به اکسید مس تبدیل می کند و Ebonol C نامیده می شود. یک لایه با کیفیت بالا ایجاد می شود که می تواند دمای تا 200 درجه سانتی گراد (392 درجه فارنهایت) را به راحتی تحمل کند.
مانند فولادهای کربنی، این لایه برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی نیاز به آب بندی از طریق روغن، لاک یا موم دارد.
فرآیند سیاه شدن روی تحت نام تجاری Ebonol Z است. در این فرآیند، قسمت روی در یک محلول قلیایی در دمای بین 72 درجه سانتیگراد تا 82 درجه سانتیگراد (160 درجه فارنهایت تا 180 درجه فارنهایت) غوطه ور می شود.
این فرآیند یک پوشش سیاه تیره با خواص مقاومت در برابر خوردگی ملایم ایجاد می کند.
به عنوان مثال، اکسید سیاه اغلب برای از بین بردن ماهیت بازتابی فولاد ضد زنگ در ابزار جراحی استفاده می شود. این کار اشتباهاتی را که جراح ممکن است مرتکب شود کاهش می دهد زیرا نور در طول یک عمل به آنها بازتاب نمی یابد.
برای فولاد ضد زنگ، فرآیند دمای متوسط بهترین عملکرد را دارد. در دمای 93 تا 98 درجه سانتیگراد (200 تا 210 درجه فارنهایت) انجام میشود و سطحی را در سطحی برابر با اکسید سیاه داغ ایجاد میکند. برای فولاد ضد زنگ سری 200، 300 و 400 کار می کند .
پوشش اکسید سیاه یک فرآیند میانی بین پوشش های محافظ و فرآیندهای آبکاری است. بسیاری از مزایای فرآیندهای آبکاری را بدون گران یا دشوار بودن ارائه می دهد:
یکی از محبوبترین دلایلی که مردم رنگ اکسید مشکی را انتخاب میکنند، ظاهر زیبایی است. Blackening سطحی تمیز و یکنواخت بدون هیچ گونه لکه ای ایجاد می کند. با انتخاب درزگیر مناسب پس از درمان می توان به ظاهری براق یا مات دست یافت.
بلکینگ نسبت به آبکاری الکتریکی و حتی رنگ مقرون به صرفه تر است. فرآیند اکسید سیاه سرد حتی می تواند در خانه با تجهیزات معمولی مانند ظروف پلاستیکی انجام شود.
اندازه قطعه به دلیل تشکیل اکسید رشد می کند. با این حال، این رشد در مقایسه با سایر فرآیندها مانند رنگ آمیزی و آبکاری حداقل است.
پوشش اکسید سیاه معمولاً دارای ضخامت یک تا دو میکرومتر است که تقریباً ناچیز است و در بیشتر موارد بر عملکرد تأثیر نمی گذارد. بنابراین، این فرآیند برای قطعات با تلرانس تنگ مناسب است.
فرآیند اکسید سیاه رنگی عالی به قطعه می بخشد. روکش علاوه بر صاف بودن، نقش محافظتی نیز به عهده می گیرد.
به حداقل رساندن انعکاس نور می تواند یک ویژگی ضروری در بسیاری از کاربردها مانند ابزارهای جراحی و قطعات در کاربردهای تشعشع (سنسورها و آشکارسازهای UV و IR) باشد.
با کاهش انعکاس و سهولت بخش در چشم، کنترل و دقت در جراحی های لاپاراسکوپی بهبود می یابد.
پوشش اکسید سیاه تا حدی مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد به شرطی که از درزگیر برای بستن منافذ استفاده شود. با این حال، قطعات ممکن است همچنان در محیط های خشن دچار خوردگی شوند .
در مورد فولاد ضد زنگ، حفاظت در برابر خوردگی بیشتر افزایش می یابد زیرا فولاد ویژگی مقاوم در برابر خوردگی خود را علاوه بر محافظتی که توسط سیاه شدن ارائه می شود، حفظ می کند.
پوششهای اکسید سیاه نیز خاصیت ضد صفراوی دارند. این بدان معنی است که از سایش چسب بین قطعات در هنگام تماس با لغزش جلوگیری می کند.
این اجازه می دهد تا قطعات جفت شونده را راحت تر وارد کنید. پوشش اکسید سیاه قربانی می شود، اما سطح کار سخت می شود و از سایش بیشتر جلوگیری می کند.
لایه اکسید سیاه دارای ضریب اصطکاک پایینی است، به خصوص اگر در انتها با موم/روغن درمان شود.
لایه اکسید سیاه نیز درجه خاصی از مقاومت در برابر سایش را فراهم می کند. به راحتی جدا نمی شود و در برخی کاربردها سخت تر از بستر است. سختی افزایش یافته به آن کمک می کند تا به طور موثرتری با مواد ساینده برخورد کند.
محدودیت های زیر ممکن است از استفاده از پوشش اکسید سیاه برای برخی اهداف جلوگیری کند:
پوشش اکسید سیاه مقاومت در برابر خوردگی استثنایی ایجاد نمی کند. اگر هدف اصلی مقاومت در برابر خوردگی باشد، جایگزینهای ارزانتر دیگری نیز وجود دارد.
پوششهای اکسید سیاه دوام کمتری نسبت به سایر روکشها دارند و ممکن است فرسوده شوند و بستر را در معرض شرایط سخت، بهویژه محیطهای گرم قرار دهند. علاوه بر این، تغییر رنگ روغن پس از درمان به یک ظاهر قهوه ای کثیف می تواند باعث شود که قطعه به نظر زودرس زنگ بزند. پس از آسیب دیدن پوشش نیز تعمیر آن دشوار است.
به همین دلیل است که استفاده از پوشش اکسید سیاه برای بست هایی که به عنوان مثال موتور را محکم می کنند، توصیه نمی شود.
24 مهر 1402
پتو الیاف سرامیکی مواد عایق ساخته شده از الیاف سرامیکی نسوز ریسیده شده یا دمیده شده از مواد مذاب آلومینا سیلیس هستند. از آنجایی که سبک وزن، انعطاف پذیر و دارای خواص عایق حرارتی عالی است، انتخابی محبوب برای کاربردهای با دمای بالا مانند آستر کوره، آستر کوره و عایق صنعتی است. پتوهای الیاف سرامیکی به ویژه در […]
20 شهریور 1402
مهندسی مواد لاستیکی ترکیبات یا مواد لاستیکی با ترکیب لاستیک خام با مواد شیمیایی خاص برای تغییر و بهبود ویژگی های محصول نهایی ایجاد می شوند. به طور طبیعی، انتخاب مواد لاستیکی مناسب برای یک کاربرد خاص بسیار مهم است. با بسیاری از انواع مختلف مواد لاستیکی موجود، این همیشه ساده نیست. در این مقاله […]
طراحی و توسعه توسط طراحی سایت اصفهان و سئو سایت اصفهان – آیسو دیزاین
قوانین سایت_____حفظ حریم خصوصی
