O óxido negro ou ennegrecemento é un revestimento de conversión para materiais ferrosos, aceiro inoxidable, cobre e aliaxes a base de cobre, cinc, metais en po e soldadura de prata.[1]Utilízase para engadir unha leve resistencia á corrosión, para a aparencia e para minimizar a reflexión da luz.[2]Para acadar a máxima resistencia á corrosión, o óxido negro debe impregnarse con aceite ou cera.[3]Unha das súas vantaxes sobre outros revestimentos é a súa mínima acumulación.
1.Materiais ferrosos
Un óxido negro estándar é a magnetita (Fe3O4), que é máis estable mecánicamente na superficie e proporciona unha mellor protección contra a corrosión que o óxido vermello (ferruxe) Fe2O3.Os enfoques industriais modernos para a formación de óxido negro inclúen os procesos quente e a media temperatura descritos a continuación.O óxido tamén se pode formar mediante un proceso electrolítico en anodizado.Os métodos tradicionais descríbense no artigo sobre azulado.Teñen interese históricamente, e tamén son útiles para que os afeccionados formen óxido negro de forma segura con pouco equipo e sen produtos químicos tóxicos.
O óxido de baixa temperatura, tamén descrito a continuación, non é un revestimento de conversión: o proceso a baixa temperatura non oxida o ferro, senón que deposita un composto de cobre e selenio.
1.1 Óxido negro quente
Os baños quentes de hidróxido de sodio, nitratos e nitritos a 141 °C (286 °F) úsanse para converter a superficie do material en magnetita (Fe3O4).Hai que engadir auga periodicamente ao baño, cos controis adecuados para evitar unha explosión de vapor.
O ennegrecemento en quente implica mergullar a peza en varios tanques.A peza de traballo adoita ser "sumergida" por transportadores de pezas automatizados para o transporte entre tanques.Estes tanques conteñen, por orde, un limpador alcalino, auga, sosa cáustica a 140,5 °C (284,9 °F) (o composto de ennegrecemento), e finalmente o selante, que adoita ser aceite.A sosa cáustica e a temperatura elevada fan que se forme Fe3O4 (óxido negro) na superficie do metal en lugar de Fe2O3 (óxido vermello; ferruxe).Aínda que é fisicamente máis denso que o óxido vermello, o óxido negro fresco é poroso, polo que se aplica aceite á parte quentada, que a sela "afundíndose" nela.A combinación evita a corrosión da peza de traballo.Hai moitas vantaxes do ennegrecemento, principalmente:
O ennegrecemento pódese facer en grandes lotes (ideal para pezas pequenas).
Non hai un impacto dimensional significativo (o proceso de ennegrecemento crea unha capa de aproximadamente 1 µm de espesor).
É moito máis barato que sistemas similares de protección contra a corrosión, como pintura e galvanoplastia.
A especificación máis antiga e máis utilizada para o óxido negro quente é MIL-DTL-13924, que abrangue catro clases de procesos para diferentes substratos.As especificacións alternativas inclúen AMS 2485, ASTM D769 e ISO 11408.
Este é o proceso utilizado para ennegrecer cables para aplicacións teatrais e efectos voadores.
1.2 Óxido negro a media temperatura
Do mesmo xeito que o óxido negro quente, o óxido negro a media temperatura converte a superficie do metal en magnetita (Fe3O4).Porén, o óxido negro a media temperatura ennegrece a unha temperatura de 90–120 °C (194–248 °F), significativamente menor que o óxido negro quente.Isto é vantaxoso porque está por debaixo do punto de ebulición da solución, o que significa que non se producen fumes cáusticos.
Dado que o óxido negro de temperatura media é o máis comparable ao óxido negro quente, tamén pode cumprir a especificación militar MIL-DTL-13924, así como a AMS 2485.
1.3 Óxido negro frío
O óxido negro frío, tamén coñecido como óxido negro a temperatura ambiente, aplícase a unha temperatura de 20–30 °C (68–86 °F).Non é un revestimento de conversión de óxido, senón un composto de selenio de cobre depositado.O óxido negro frío ofrece unha maior produtividade e é conveniente para o ennegrecemento interno.Este revestimento produce unha cor semellante á que fai a conversión do óxido, pero tende a esfregar facilmente e ofrece menos resistencia á abrasión.A aplicación de aceite, cera ou laca eleva a resistencia á corrosión á altura da temperatura quente e media.Unha aplicación para o proceso de óxido negro frío sería en ferramentas e acabados arquitectónicos en aceiro (pátina para aceiro).Tamén se coñece como azulado frío.
2. Cobre
Reflexión especular de óxido cúprico.svg
O óxido negro para o cobre, ás veces coñecido polo nome comercial Ebonol C, converte a superficie do cobre en óxido cúprico.Para que o proceso funcione a superficie ten que ter polo menos un 65% de cobre;para superficies de cobre que teñan menos do 90% de cobre debe ser previamente tratada cun tratamento activador.O revestimento acabado é químicamente estable e moi adherente.É estable ata 400 °F (204 °C);por encima desta temperatura o revestimento degrádase debido á oxidación do cobre base.Para aumentar a resistencia á corrosión, a superficie pode ser engrasada, lacada ou encerada.Tamén se usa como pretratamento para pintar ou esmaltar.O acabado da superficie adoita ser satinado, pero pódese volver brillante revestindo cun esmalte transparente de alto brillo.
A escala microscópica fórmanse dendritas no acabado superficial, que atrapan a luz e aumentan a absorción.Debido a esta propiedade, o revestimento úsase en aplicacións aeroespaciais, microscópicas e outras ópticas para minimizar a reflexión da luz.
Nas placas de circuíto impreso (PCB), o uso de óxido negro proporciona unha mellor adhesión ás capas de laminado de fibra de vidro.O PCB mergúllase nun baño que contén hidróxido, hipoclorito e cuprato, que se esgota nos tres compoñentes.Isto indica que o óxido de cobre negro provén parcialmente do cuprato e parcialmente do circuíto de cobre PCB.Baixo o exame microscópico, non hai capa de óxido de cobre (I).
Unha especificación militar estadounidense aplicable é MIL-F-495E.
3. Aceiro inoxidable
O óxido negro quente para o aceiro inoxidable é unha mestura de sales cáusticas, oxidantes e de xofre.Ennegrece as series 300 e 400 e as aliaxes de aceiro inoxidable 17-4 PH endurecidas por precipitación.A solución pódese usar en ferro fundido e aceiro suave con baixo contido de carbono.O acabado resultante cumpre coa especificación militar MIL-DTL-13924D Clase 4 e ofrece resistencia á abrasión.O acabado de óxido negro utilízase en instrumentos cirúrxicos en ambientes con moita luz para reducir a fatiga ocular.
O ennegrecemento a temperatura ambiente para o aceiro inoxidable prodúcese pola reacción autocatalítica do depósito de seleniuro de cobre na superficie do aceiro inoxidable.Ofrece menos resistencia á abrasión e a mesma protección contra a corrosión que o proceso de ennegrecemento en quente.Unha aplicación para o ennegrecemento a temperatura ambiente é nos acabados arquitectónicos (pátina para aceiro inoxidable).
4. Zinc
O óxido negro para cinc tamén é coñecido polo nome comercial Ebonol Z. Outro produto é Ultra-Blak 460, que ennegrece as superficies galvanizadas e galvanizadas sen usar fundidos de cromo e cinc.
Hora de publicación: 23-novembro-2021