Melnais oksīds jeb melnēšana ir pārveidojošs pārklājums melnajiem materiāliem, nerūsējošajam tēraudam, vara un vara sakausējumiem, cinkam, pulverveida metāliem un sudraba lodēšanai.[1]To izmanto, lai pievienotu vieglu izturību pret koroziju, uzlabotu izskatu un samazinātu gaismas atstarošanu.[2]Lai panāktu maksimālu izturību pret koroziju, melnais oksīds ir jāpiesūcina ar eļļu vai vasku.[3]Viena no tā priekšrocībām salīdzinājumā ar citiem pārklājumiem ir tā minimālā uzkrāšanās.
1. Dzelzs materiāls
Standarta melnais oksīds ir magnetīts (Fe3O4), kas ir mehāniski stabilāks uz virsmas un nodrošina labāku aizsardzību pret koroziju nekā sarkanais oksīds (rūsa) Fe2O3.Mūsdienu rūpnieciskās pieejas melnā oksīda veidošanai ietver tālāk aprakstītos karstās un vidējas temperatūras procesus.Oksīdu var veidot arī anodēšanas elektrolītiskā procesā.Tradicionālās metodes ir aprakstītas rakstā par zilēšanu.Tie ir vēsturiski interesanti, un tie ir noderīgi arī hobijiem, lai droši veidotu melno oksīdu ar nelielu aprīkojumu un bez toksiskām ķīmiskām vielām.
Zemas temperatūras oksīds, kas aprakstīts arī turpmāk, nav konversijas pārklājums — zemas temperatūras process neoksidē dzelzi, bet gan nogulsnē vara selēna savienojumu.
1.1 Karsts melnais oksīds
Lai materiāla virsmu pārvērstu magnetītā (Fe3O4), tiek izmantotas karstas nātrija hidroksīda, nitrātu un nitrītu vannas 141 °C (286 °F).Vannai periodiski jāpievieno ūdens ar atbilstošu kontroli, lai novērstu tvaika eksploziju.
Karstā melnināšana ietver daļas iegremdēšanu dažādās tvertnēs.Apstrādājamo priekšmetu parasti “iegremdē” automatizēti detaļu nesēji transportēšanai starp tvertnēm.Šajās tvertnēs ir sārmains tīrīšanas līdzeklis, ūdens, kaustiskā soda 140,5 °C (284,9 °F) temperatūrā (melnošais savienojums) un, visbeidzot, hermētiķis, kas parasti ir eļļa.Kaustiskā soda un paaugstināta temperatūra izraisa Fe3O4 (melnais oksīds) veidošanos uz metāla virsmas, nevis Fe2O3 (sarkanais oksīds; rūsa).Lai gan tas ir fiziski blīvāks par sarkano oksīdu, svaigais melnais oksīds ir porains, tāpēc uz apsildāmās daļas tiek uzklāta eļļa, kas to noblīvē, “iegrimstot” tajā.Kombinācija novērš sagataves koroziju.Melnināšanai ir daudz priekšrocību, galvenokārt:
Melnināšanu var veikt lielās partijās (ideāli piemērots mazām detaļām).
Nav būtiskas ietekmes uz izmēriem (melnēšanas procesā veidojas apmēram 1 µm biezs slānis).
Tas ir daudz lētāks nekā līdzīgas pretkorozijas aizsardzības sistēmas, piemēram, krāsošana un galvanizācija.
Vecākā un visplašāk izmantotā karstā melnā oksīda specifikācija ir MIL-DTL-13924, kas aptver četras procesu klases dažādiem substrātiem.Alternatīvās specifikācijas ietver AMS 2485, ASTM D769 un ISO 11408.
Šis ir process, ko izmanto, lai melnētu stiepļu troses teātra lietojumprogrammām un lidojošiem efektiem.
1.2 Vidējas temperatūras melnais oksīds
Tāpat kā karsts melnais oksīds, vidējas temperatūras melnais oksīds pārvērš metāla virsmu magnetītā (Fe3O4).Tomēr vidējas temperatūras melnais oksīds kļūst melns 90–120 °C (194–248 °F) temperatūrā, kas ir ievērojami mazāk nekā karsts melnais oksīds.Tas ir izdevīgi, jo tas ir zemāks par šķīduma viršanas temperatūru, kas nozīmē, ka nerodas kodīgi izgarojumi.
Tā kā vidējas temperatūras melnais oksīds ir visvairāk salīdzināms ar karstu melno oksīdu, tas var atbilst arī militārajām specifikācijām MIL-DTL-13924, kā arī AMS 2485.
1.3 Auksts melnais oksīds
Aukstais melnais oksīds, kas pazīstams arī kā istabas temperatūras melnais oksīds, tiek uzklāts 20–30 °C (68–86 °F) temperatūrā.Tas nav oksīda konversijas pārklājums, bet gan nogulsnēts vara selēna savienojums.Aukstais melnais oksīds nodrošina augstāku produktivitāti un ir ērts melnināšanai uz vietas.Šis pārklājums rada līdzīgu krāsu tai, ko nodrošina oksīda pārveidošana, taču tas viegli noberzās un nodrošina mazāku nodilumizturību.Eļļas, vaska vai lakas uzklāšana palielina izturību pret koroziju līdz pat karstai un vidējai temperatūrai.Viens pielietojums aukstā melnā oksīda procesam būtu instrumenti un tērauda arhitektoniskā apdare (tēraudam patina).To sauc arī par aukstu zilēšanu.
2. Varš
Vara oksīda spožais atstarošanas leņķis.svg
Melnais vara oksīds, kas dažkārt pazīstams ar tirdzniecības nosaukumu Ebonol C, pārvērš vara virsmu vara oksīdā.Lai process darbotos, virsmai jābūt vismaz 65% vara;vara virsmām, kurās vara saturs ir mazāks par 90%, tās vispirms ir iepriekš jāapstrādā ar aktivējošu apstrādi.Gatavais pārklājums ir ķīmiski stabils un ļoti lipīgs.Tas ir stabils līdz 400 °F (204 °C);virs šīs temperatūras pārklājums noārdās bāzes vara oksidēšanās dēļ.Lai palielinātu izturību pret koroziju, virsmu var eļļot, lakot vai vaskot.To izmanto arī kā pirmapstrādi krāsošanai vai emaljēšanai.Virsmas apdare parasti ir satīna, bet to var padarīt spīdīgu, pārklājot ar caurspīdīgu spīdīgu emalju.
Mikroskopiskā mērogā uz virsmas apdares veidojas dendriti, kas aiztur gaismu un palielina absorbciju.Šīs īpašības dēļ pārklājumu izmanto kosmosa, mikroskopijas un citos optiskos lietojumos, lai samazinātu gaismas atstarošanu.
Iespiedshēmu platēs (PCB) melnā oksīda izmantošana nodrošina labāku stiklašķiedras lamināta slāņu saķeri.PCB iemērc vannā, kurā ir hidroksīds, hipohlorīts un kuprāts, kas iztukšojas no visiem trim komponentiem.Tas norāda, ka melnais vara oksīds daļēji nāk no kuprāta un daļēji no PCB vara shēmas.Mikroskopiskā pārbaudē nav vara (I) oksīda slāņa.
Piemērojamā ASV militārā specifikācija ir MIL-F-495E.
3. Nerūsējošais tērauds
Karstais melnais oksīds nerūsējošajam tēraudam ir kodīgu, oksidējošu un sēra sāļu maisījums.Tas nomelno 300. un 400. sērijas un nokrišņos rūdītos 17-4 PH nerūsējošā tērauda sakausējumus.Šķīdumu var izmantot uz čuguna un viegla zema oglekļa satura tērauda.Iegūtā apdare atbilst militārajai specifikācijai MIL-DTL-13924D 4. klasei un nodrošina nodilumizturību.Melnā oksīda apdare tiek izmantota ķirurģiskiem instrumentiem gaismas intensīvās vidēs, lai mazinātu acu nogurumu.
Nerūsējošā tērauda melnēšana istabas temperatūrā notiek vara-selenīda automātiskās katalītiskās reakcijas rezultātā, kas nogulsnējas uz nerūsējošā tērauda virsmas.Tas piedāvā mazāku nodilumizturību un tādu pašu aizsardzību pret koroziju kā karstās melnināšanas process.Viens pielietojums telpas temperatūras melnināšanai ir arhitektūras apdarei (patina nerūsējošajam tēraudam).
4. Cinks
Cinka melnais oksīds ir pazīstams arī ar tirdzniecības nosaukumu Ebonol Z. Vēl viens produkts ir Ultra-Blak 460, kas nomelno cinkotas un cinkotas virsmas, neizmantojot hroma un cinka presformas.
Izlikšanas laiks: 2021. gada 23. novembris