Sort oxid eller sortfarvning er en konverteringsbelægning til jernholdige materialer, rustfrit stål, kobber og kobberbaserede legeringer, zink, pulveriserede metaller og loddemetal.[1]Det bruges til at tilføje mild korrosionsbestandighed, for udseendet og for at minimere lysrefleksion.[2]For at opnå maksimal korrosionsbestandighed skal det sorte oxid imprægneres med olie eller voks.[3]En af dens fordele i forhold til andre belægninger er dens minimale opbygning.
1. Jernholdigt materiale
En standard sort oxid er magnetit (Fe3O4), som er mere mekanisk stabil på overfladen og giver bedre korrosionsbeskyttelse end rød oxid (rust) Fe2O3.Moderne industrielle tilgange til dannelse af sort oxid omfatter de varme- og mellemtemperaturprocesser, der er beskrevet nedenfor.Oxidet kan også dannes ved en elektrolytisk proces ved anodisering.Traditionelle metoder er beskrevet i artiklen om blåning.De er historisk interessante og er også nyttige for hobbyister til at danne sort oxid sikkert med lidt udstyr og uden giftige kemikalier.
Lavtemperaturoxid, også beskrevet nedenfor, er ikke en konverteringsbelægning - lavtemperaturprocessen oxiderer ikke jernet, men afsætter en kobberselenforbindelse.
1.1 Varm sort oxid
Varme bade af natriumhydroxid, nitrater og nitrit ved 141 °C (286 °F) bruges til at omdanne materialets overflade til magnetit (Fe3O4).Vand skal med jævne mellemrum tilføjes til badet, med passende kontroller for at forhindre en dampeksplosion.
Varmsværtning involverer at dyppe delen i forskellige tanke.Arbejdsemnet "dyppes" normalt af automatiserede delbærere til transport mellem tanke.Disse tanke indeholder i rækkefølge alkalisk rensemiddel, vand, kaustisk soda ved 140,5 °C (284,9 °F) (sværtningsmidlet), og til sidst tætningsmidlet, som normalt er olie.Den kaustiske soda og den forhøjede temperatur får Fe3O4 (sort oxid) til at danne sig på overfladen af metallet i stedet for Fe2O3 (rødt oxid; rust).Mens det er fysisk tættere end rødt oxid, er det friske sorte oxid porøst, så der påføres olie på den opvarmede del, som forsegler den ved at "synke" ned i den.Kombinationen forhindrer korrosion af emnet.Der er mange fordele ved sortfarvning, primært:
Sværtning kan udføres i store partier (ideel til små dele).
Der er ingen væsentlig dimensionel påvirkning (sværtningsprocessen skaber et lag på ca. 1 µm tykt).
Det er langt billigere end tilsvarende korrosionsbeskyttelsessystemer, såsom maling og galvanisering.
Den ældste og mest udbredte specifikation for varm sort oxid er MIL-DTL-13924, som dækker fire klasser af processer for forskellige substrater.Alternative specifikationer omfatter AMS 2485, ASTM D769 og ISO 11408.
Dette er den proces, der bruges til at sværte ståltove til teatralske applikationer og flyvende effekter.
1.2 Mellemtemperatur sort oxid
Ligesom varm sort oxid omdanner sort oxid ved middeltemperatur overfladen af metallet til magnetit (Fe3O4).Imidlertid sortner sort oxid ved mellemtemperatur ved en temperatur på 90-120 °C (194-248 °F), betydeligt mindre end varm sort oxid.Dette er fordelagtigt, fordi det er under opløsningens kogepunkt, hvilket betyder, at der ikke dannes kaustiske dampe.
Da sort oxid ved mellemtemperatur er mest sammenlignelig med varm sort oxid, kan den også opfylde den militære specifikation MIL-DTL-13924 samt AMS 2485.
1.3 Kold sort oxid
Kold sort oxid, også kendt som stuetemperatur sort oxid, påføres ved en temperatur på 20–30 °C (68–86 °F).Det er ikke en oxidomdannelsesbelægning, men snarere en aflejret kobberselenforbindelse.Kold sort oxid giver højere produktivitet og er praktisk til in-house sværtning.Denne belægning producerer en farve, der ligner den, oxidomdannelsen gør, men har en tendens til let at gnide af og giver mindre slidstyrke.Påføring af olie, voks eller lak bringer korrosionsbestandigheden op på niveau med varme- og mellemtemperaturen.En anvendelse for kold sort oxid-proces ville være i værktøj og arkitektonisk efterbehandling på stål (patina for stål).Det er også kendt som kold blåning.
2. Kobber
Spekulær reflektion af kobberoxid.svg
Sort oxid til kobber, nogle gange kendt under handelsnavnet Ebonol C, omdanner kobberoverfladen til kobberoxid.For at processen kan fungere skal overfladen have mindst 65 % kobber;for kobberoverflader, der har mindre end 90 % kobber, skal det først forbehandles med en aktiverende behandling.Den færdige belægning er kemisk stabil og meget klæbende.Det er stabilt op til 400 °F (204 °C);over denne temperatur nedbrydes belægningen på grund af oxidation af basiskobberet.For at øge korrosionsbestandigheden kan overfladen være olieret, lakeret eller vokset.Det bruges også som forbehandling til maling eller emaljering.Overfladefinishen er normalt satin, men den kan gøres blank ved at belægge i en klar højglans emalje.
I mikroskopisk skala dannes dendritter på overfladen, som fanger lys og øger absorptionsevnen.På grund af denne egenskab bruges belægningen i rumfart, mikroskopi og andre optiske applikationer for at minimere lysrefleksion.
I printplader (PCB'er) giver brugen af sort oxid bedre vedhæftning til glasfiberlaminatlagene.PCB'et dyppes i et bad indeholdende hydroxid, hypochlorit og cuprat, som bliver opbrugt i alle tre komponenter.Dette indikerer, at det sorte kobberoxid kommer delvist fra cupraten og delvist fra PCB-kobberkredsløbet.Ved mikroskopisk undersøgelse er der ikke noget kobber(I)oxidlag.
En gældende amerikansk militærspecifikation er MIL-F-495E.
3. Rustfrit stål
Varm sort oxid til rustfrit stål er en blanding af kaustiske, oxiderende og svovlsalte.Det sortner 300- og 400-serien og de nedbørshærdede 17-4 PH rustfri stållegeringer.Løsningen kan bruges på støbejern og mildt kulstoffattigt stål.Den resulterende finish overholder militærspecifikationen MIL-DTL–13924D Class 4 og tilbyder slidstyrke.Sort oxid finish bruges på kirurgiske instrumenter i lysintensive miljøer for at reducere øjentræthed.
Rumtemperatursværtning for rustfrit stål opstår ved autokatalytisk reaktion af kobber-selenid aflejring på overfladen af rustfrit stål.Det giver mindre slidstyrke og den samme korrosionsbeskyttelse som den varme sværtning.En applikation til mørkfarvning ved stuetemperatur er i arkitektoniske finish (patina til rustfrit stål).
4. Zink
Sortoxid til zink er også kendt under handelsnavnet Ebonol Z. Et andet produkt er Ultra-Blak 460, som sortner zinkbelagte og galvaniserede overflader uden brug af krom- og zinkstøbte.
Indlægstid: 23. november 2021