Oxit đen hoặc bôi đen là lớp phủ chuyển đổi cho vật liệu kim loại màu, thép không gỉ, đồng và hợp kim gốc đồng, kẽm, kim loại dạng bột và chất hàn bạc.[1]Nó được sử dụng để bổ sung khả năng chống ăn mòn nhẹ, tạo vẻ ngoài và để giảm thiểu phản xạ ánh sáng.[2]Để đạt được khả năng chống ăn mòn tối đa, oxit đen phải được ngâm tẩm với dầu hoặc sáp.[3]Một trong những lợi thế của nó so với các lớp phủ khác là sự tích tụ tối thiểu của nó.
1. Vật liệu sắt
Oxit đen tiêu chuẩn là magnetit (Fe3O4), ổn định hơn về mặt cơ học trên bề mặt và bảo vệ chống ăn mòn tốt hơn so với oxit đỏ (gỉ) Fe2O3.Các phương pháp công nghiệp hiện đại để hình thành oxit đen bao gồm các quá trình nóng và nhiệt độ trung bình được mô tả dưới đây.Oxit cũng có thể được hình thành bởi một quá trình điện phân trong anot hóa.Các phương pháp truyền thống được mô tả trong bài báo về màu xanh lam.Chúng được quan tâm trong lịch sử và cũng hữu ích cho những người có sở thích tạo ôxít đen một cách an toàn với ít thiết bị và không có hóa chất độc hại.
Oxit ở nhiệt độ thấp, cũng được mô tả bên dưới, không phải là lớp phủ chuyển đổi—quá trình ở nhiệt độ thấp không làm oxy hóa sắt, nhưng lắng đọng một hợp chất selen đồng.
1.1 Oxit đen nóng
Dung dịch natri hydroxit, nitrat và nitrit nóng ở 141 °C (286 °F) được sử dụng để chuyển hóa bề mặt vật liệu thành magnetit (Fe3O4).Nước phải được bổ sung định kỳ vào bồn tắm, có kiểm soát thích hợp để tránh nổ hơi nước.
Làm đen nóng liên quan đến việc nhúng bộ phận vào các bể khác nhau.Phôi thường được “nhúng” bởi các phương tiện vận chuyển bộ phận tự động để vận chuyển giữa các bể.Các bể này theo thứ tự chứa chất tẩy kiềm, nước, xút ăn da ở 140,5 °C (284,9 °F) (hợp chất làm đen), và cuối cùng là chất bịt kín, thường là dầu.Xút ăn da và nhiệt độ cao khiến Fe3O4 (oxit đen) hình thành trên bề mặt kim loại thay vì Fe2O3 (oxit đỏ; rỉ sét).Mặc dù về mặt vật lý, nó đậm đặc hơn oxit đỏ, nhưng oxit đen tươi lại xốp, do đó, dầu sau đó được bôi lên bộ phận được làm nóng, làm kín nó bằng cách “chìm” vào trong đó.Sự kết hợp ngăn chặn sự ăn mòn của phôi.Có nhiều ưu điểm của việc bôi đen, chủ yếu là:
Việc bôi đen có thể được thực hiện theo lô lớn (lý tưởng cho các bộ phận nhỏ).
Không có tác động đáng kể về kích thước (quá trình bôi đen tạo ra một lớp dày khoảng 1 µm).
Nó rẻ hơn nhiều so với các hệ thống chống ăn mòn tương tự, chẳng hạn như sơn và mạ điện.
Thông số kỹ thuật lâu đời nhất và được sử dụng rộng rãi nhất cho oxit đen nóng là MIL-DTL-13924, bao gồm bốn loại quy trình cho các chất nền khác nhau.Các thông số kỹ thuật thay thế bao gồm AMS 2485, ASTM D769 và ISO 11408.
Đây là quy trình được sử dụng để bôi đen dây cáp cho các ứng dụng sân khấu và hiệu ứng bay.
1.2 Oxit đen ở nhiệt độ trung bình
Giống như oxit đen nóng, oxit đen ở nhiệt độ trung bình chuyển bề mặt kim loại thành từ tính (Fe3O4).Tuy nhiên, oxit đen ở nhiệt độ trung bình hóa đen ở nhiệt độ 90–120 °C (194–248 °F), ít hơn đáng kể so với oxit đen nóng.Điều này thuận lợi vì nó ở dưới điểm sôi của dung dịch, nghĩa là không có khói ăn da được tạo ra.
Vì oxit đen ở nhiệt độ trung bình gần giống nhất với oxit đen nóng, nên nó cũng có thể đáp ứng thông số kỹ thuật quân sự MIL-DTL-13924, cũng như AMS 2485.
1.3Oxit đen lạnh
Oxit đen lạnh, còn được gọi là oxit đen ở nhiệt độ phòng, được sử dụng ở nhiệt độ 20–30 °C (68–86 °F).Nó không phải là một lớp phủ chuyển đổi oxit, mà là một hợp chất selen đồng lắng đọng.Oxit đen nguội mang lại năng suất cao hơn và thuận tiện cho việc bôi đen trong nhà.Lớp phủ này tạo ra màu tương tự như màu mà quá trình chuyển đổi ôxít thực hiện, nhưng có xu hướng dễ bong ra và có khả năng chống mài mòn kém hơn.Việc sử dụng dầu, sáp hoặc sơn mài mang lại khả năng chống ăn mòn tương đương với nhiệt độ nóng và trung bình.Một ứng dụng cho quá trình oxit đen nguội là trong công cụ và hoàn thiện kiến trúc trên thép (lớp gỉ cho thép).Nó còn được gọi là blueing lạnh.
2. Đồng
Dải phản xạ đặc trưng của oxit đồng.svg
Oxit đen cho đồng, đôi khi được biết đến với tên thương mại là Ebonol C, biến bề mặt đồng thành oxit đồng.Để quá trình hoạt động, bề mặt phải có ít nhất 65% đồng;đối với các bề mặt đồng có ít hơn 90% đồng, trước tiên nó phải được xử lý trước bằng xử lý kích hoạt.Lớp phủ hoàn thiện ổn định về mặt hóa học và rất bám dính.Nó ổn định tới 400 °F (204 °C);trên nhiệt độ này, lớp phủ xuống cấp do quá trình oxy hóa của đồng cơ bản.Để tăng khả năng chống ăn mòn, bề mặt có thể được bôi dầu, sơn mài hoặc sáp.Nó cũng được sử dụng như một chất tiền xử lý để sơn hoặc tráng men.Lớp hoàn thiện bề mặt thường là sa tanh, nhưng nó có thể trở nên bóng loáng bằng cách phủ một lớp men trong suốt có độ bóng cao.
Ở quy mô cực nhỏ, các sợi nhánh hình thành trên bề mặt hoàn thiện, giúp giữ ánh sáng và tăng khả năng hấp thụ.Do tính chất này, lớp phủ được sử dụng trong hàng không vũ trụ, kính hiển vi và các ứng dụng quang học khác để giảm thiểu phản xạ ánh sáng.
Trong các bảng mạch in (PCB), việc sử dụng oxit đen mang lại độ bám dính tốt hơn cho các lớp sợi thủy tinh nhiều lớp.PCB được nhúng vào bể chứa hydroxit, hypochlorite và cuprate, những chất này sẽ cạn kiệt ở cả ba thành phần.Điều này chỉ ra rằng oxit đồng đen một phần đến từ cuprate và một phần từ mạch đồng PCB.Khi kiểm tra bằng kính hiển vi, không có lớp đồng(I) oxit.
Thông số kỹ thuật hiện hành của quân đội Hoa Kỳ là MIL-F-495E.
3. Thép không gỉ
Oxit đen nóng cho thép không gỉ là hỗn hợp của các muối ăn da, oxy hóa và lưu huỳnh.Nó bôi đen các dòng 300 và 400 và các hợp kim thép không gỉ 17-4 PH được làm cứng bằng kết tủa.Giải pháp này có thể được sử dụng trên gang và thép nhẹ có hàm lượng carbon thấp.Lớp hoàn thiện thu được tuân thủ thông số kỹ thuật quân sự MIL-DTL–13924D Lớp 4 và mang lại khả năng chống mài mòn.Lớp hoàn thiện oxit đen được sử dụng trên các dụng cụ phẫu thuật trong môi trường nhiều ánh sáng để giảm mỏi mắt.
Quá trình làm đen thép không gỉ ở nhiệt độ phòng xảy ra do phản ứng xúc tác tự động của đồng-selenua lắng đọng trên bề mặt thép không gỉ.Nó cung cấp ít khả năng chống mài mòn hơn và bảo vệ chống ăn mòn giống như quá trình bôi đen nóng.Một ứng dụng cho việc bôi đen ở nhiệt độ phòng là trong lớp hoàn thiện kiến trúc (lớp gỉ cho thép không gỉ).
4. Kẽm
Oxit đen cho kẽm còn được biết đến với tên thương mại là Ebonol Z. Một sản phẩm khác là Ultra-Blak 460, giúp làm đen các bề mặt mạ kẽm và mạ kẽm mà không sử dụng bất kỳ khuôn đúc crom và kẽm nào.
Thời gian đăng: 23-Nov-2021